Teorijske osnove mehanizma eksplozije i izgaranja. Gorenje i eksplozija

Izgaranje i eksplozija plinova (i aerosola)- s gledišta kemije, to su isti procesi pretvaranja smjese zapaljivih plinova i oksidansa u produkte izgaranja, a sa stajališta fizike, to su bitno različiti procesi koji imaju bitno različite vanjske manifestacije.

Eksplozija se u fizici shvaća kao širok krug pojave povezane s oslobađanjem velike količine energije u ograničenom volumenu u vrlo kratkom vremenskom razdoblju. Osim eksplozija konvencionalnih, kondenziranih kemijskih i nuklearnih eksploziva, eksplozivne pojave uključuju i snažna električna pražnjenja, kada veliki broj topline, pod čijim se utjecajem okolina pretvara u ionizirani plin sa visokotlačni; eksplozija metalnih žica kada je snažna električna struja, dovoljan za brzo pretvaranje vodiča u paru; iznenadno pucanje ljuske koja drži plin pod visokim pritiskom; sudar dvaju čvrstih kozmičkih tijela koja se kreću jedno prema drugome brzinom koja se mjeri desecima kilometara u sekundi, kada se uslijed sudara tijela potpuno pretvore u paru s pritiskom od nekoliko milijuna atmosfera itd. zajednička značajka za sve ove fenomene eksplozije, različite po svojoj fizičkoj prirodi, je formiranje zone povišenog tlaka u lokalnom području, nakon čega slijedi širenje u mediju koji okružuje to područje nadzvučnom brzinom eksplozivnog / udarnog vala, koji je izravna skok tlaka, gustoće, temperature i brzine medija.

Prilikom paljenja zapaljivih plinovitih smjesa i aerosola, kroz njih se širi plamen, koji je val kemijske reakcije u obliku sloja debljine manje od 1 mm, koji se naziva fronta plamena. Međutim, u pravilu (osim kod detonacijskih načina izgaranja) ti se procesi ne odvijaju dovoljno brzo za nastanak eksplozivnog vala. Stoga se proces izgaranja većine zapaljivih plinskih smjesa i aerosola ne može nazvati eksplozijom, a raširena uporaba takvog naziva u tehničkoj literaturi očito je posljedica činjenice da ako se takve smjese zapale unutar opreme ili prostora, onda kao kao rezultat značajnog porasta tlaka, potonji se uništavaju, što po svojoj prirodi iu svim svojim vanjskim manifestacijama ima karakter eksplozije. Stoga, ako ne odvajamo procese izgaranja i stvarnog uništavanja školjki, već promatramo cijeli fenomen kao cjelinu, tada takav naziv hitan slučaj u određenoj mjeri može se smatrati opravdanim. Stoga, kada nazivamo zapaljive plinske smjese i aerosole "eksplozivnim" i definiramo neke pokazatelje "eksplozivnosti" tvari i materijala, treba imati na umu dobro poznatu konvencionalnost ovih pojmova.

Dakle, ako se u određenoj posudi zapalila zapaljiva plinska smjesa, ali je posuda izdržala nastali tlak, tada se ne radi o eksploziji, već o običnom izgaranju plinova. S druge strane, ako je posuda pukla, onda se radi o eksploziji, i nije važno je li plin izgorio brzo ili vrlo sporo; štoviše, riječ je o eksploziji ako u posudi uopće nije bilo zapaljive smjese, a pukla je, na primjer, zbog viška tlaka zraka ili čak bez prekoračenja proračunskog tlaka, ali zbog gubitka čvrstoće posude kao posljedice korozije njegovih zidova.

Da bi se bilo koja fizikalna pojava mogla nazvati eksplozijom, potrebno je i dovoljno da se udarni val širi okolinom. Udarni val se može širiti samo nadzvučnom brzinom, inače to nije udarni val, već akustični val koji se širi brzinom zvuka. I u tom smislu nema međupojava u kontinuiranom mediju.

Druga stvar je detonacija. Unatoč zajedničkoj kemijskoj prirodi s deflagracijom (reakcija izgaranja), on se sam širi zbog širenja udarnog vala kroz zapaljivu plinovitu smjesu i kompleks je udarnog vala i vala kemijske reakcije u njoj.

U literaturi se često koristi izraz “eksplozivno izgaranje” pod kojim se podrazumijeva deflagracija s turbulentnom brzinom širenja plamena reda veličine 100 m/s. Međutim, takav naziv je lišen ikakvog fizičkog značenja i ni na koji način nije opravdan. Izgaranje plinovitih smjesa je deflagracija i detonacija, a nema "eksplozivnog izgaranja". Uvođenje ovog koncepta u praksu, očito, uzrokovano je željom autora da istaknu visokoturbulentno deflagracijsko izgaranje, jedno od važnih štetni faktorišto je visina brzine plina, koji sam (bez stvaranja udarnog vala) može i uništiti i prevrnuti objekt.

Poznato je da pod određenim uvjetima deflagracija može prijeći u detonaciju. Uvjeti koji pogoduju takvom prijelazu obično su prisutnost dugih, izduženih šupljina, poput cijevi, galerija, rudnika itd., osobito ako sadrže prepreke koje služe kao turbulatori strujanja plina. Ako izgaranje počinje kao deflagracija, a završava kao detonacija, onda se čini logičnim pretpostaviti postojanje nekog prijelaznog režima, koji je posredan po svojoj fizičkoj prirodi, a koji neki autori nazivaju eksplozivnim izgaranjem. Međutim, ni to nije tako. Prijelaz od deflagracijskog izgaranja u dugoj cijevi do detonacije može se prikazati na sljedeći način. Uslijed turbulencije i odgovarajućeg povećanja površine plamena, povećava se brzina njegovog širenja, te on sve većom brzinom gura gorivi plin ispred sebe, što pak dodatno povećava turbulenciju gorive smjese ispred plamena. ispred. Proces širenja plamena postaje samoubrzavajući s povećanjem kompresije zapaljive smjese. Kompresija zapaljive smjese u obliku tlačnog vala i povišene temperature (temperatura u zvučnom valu raste prema Poissonovom adijabatskom zakonu, a ne prema Hugoniotovu adijabatskom zakonu, kao što je to kod udarne kompresije) širi se naprijed brzinom zvuka. A svaka nova dodatna perturbacija sa strane ubrzajuće fronte turbulentnog plamena širi se većom brzinom već zagrijanim kompresijom (brzina zvuka u plinu proporcionalna je T1/2, gdje je T apsolutna temperatura plin), te stoga ubrzo sustiže frontu prethodne perturbacije i sažima se s njom. I ne može prestići frontu prethodne perturbacije, jer je lokalna brzina zvuka u hladnom zapaljivom plinu koji se nalazi u neporemećenom plinu mnogo niža. Dakle, na prednjem rubu prve akustičke perturbacije zbrajaju se sve naredne perturbacije, povećava se amplituda tlaka na fronti akustičnog vala, a sama fronta od početno blagog nagiba postaje strmija i na kraju prelazi iz akustične u udarnu. Daljnjim povećanjem amplitude udarne fronte temperatura u njoj, prema Hugoniotovoj adijabati, dostiže temperaturu samozapaljenja zapaljive smjese, što znači i pojavu detonacije. Detonacija je udarni val u kojem dolazi do samozapaljenja zapaljive smjese.

S obzirom na opisani mehanizam nastanka detonacije, važno je napomenuti da se ona ne može shvatiti kao kontinuirani prijelaz iz deflagracije kao rezultat stalnog ubrzanja fronte plamena: detonacija nastaje naglo ispred plamena deflagracije, čak i pri značajnu udaljenost od njega, kada se tamo stvore odgovarajući kritični uvjeti. Potom se detonacijski val, koji je jedinstveni kompleks udarnog vala i vala kemijske reakcije, stacionarno širi konstantnom brzinom kroz neporemećeni zapaljivi plin, bez obzira na deflagracijski plamen koji ga je generirao, a koji ubrzo prestaje postojati kada približavanje produktima detonacije.

Dakle, udarni val, val kemijske reakcije i val razrjeđivanja u produktima izgaranja kreću se istom brzinom i zajedno čine jedan kompleks koji određuje raspodjelu tlaka u zoni detonacije u obliku oštrog kratkog vrha. Strogo govoreći, zona kemijske reakcije nalazi se na određenoj udaljenosti od fronte udarnog vala, budući da se proces samozapaljenja ne događa odmah nakon udarne kompresije zapaljive smjese, već nakon određenog razdoblja indukcije i ima određeni opseg, budući da kemijska reakcija se događa, iako brzo, ali ne odmah. Međutim, niti početak niti kraj kemijske reakcije ne određuju nikakve karakteristične lomove na eksperimentalnoj krivulji vršnog tlaka. U eksperimentima senzori tlaka bilježe detonaciju u obliku vrlo oštrih vrhova, a često inercija senzora i njihove linearne dimenzije ne dopuštaju pouzdana mjerenja ne samo profila vala, već čak ni njegove amplitude. Za grubu procjenu amplitude tlaka u detonacijskom valu možemo pretpostaviti da je 2-3 puta veći od maksimalnog tlaka eksplozije dane zapaljive smjese u zatvorenoj posudi. Ako se detonacijski val približi zatvorenom kraju cijevi, tada se reflektira, zbog čega se tlak i dalje povećava. To objašnjava veliku razornu snagu detonacije. Udar detonacijskog vala na prepreku vrlo je specifičan: ima karakter jakog udara.

Po analogiji s kondenziranim eksplozivima, koji se obično dijele na pogonske (barut) i eksplozivne, može se primijetiti da detonacija u tom smislu ima, relativno gledano, minirajući učinak na prepreku, a deflagracija ima pogonski.

Vraćajući se na pitanje mogućnosti i uvjeta prijelaza deflagracije u detonaciju, treba napomenuti da to zahtijeva ne samo turbulatore strujanja plina, već i koncentracijske granice mogućnosti detonacije, koje su znatno uže od koncentracijskih granica deflagration širenje plamena. Što se tiče mogućnosti detonacije oblaka plina u otvorenom prostoru, daleko od toga da su sve zapaljive plinovite smjese sposobne za to: poznata su eksperimentalna istraživanja koja su pokazala, na primjer, da kada je detonacija pokrenuta u središtu oblaka metana i zraka stehiometrijskog sastava, odnosno mali uzorak kondenziranog eksploziva je dignut u zrak, zatim je detonacija započetog oblaka raspala i prešla u deflagraciju. Dakle, kada treba natjerati plinoviti oblak da detonira na otvorenom prostoru (tzv. vakuumska bomba), tada, prije svega, treba odabrati tvar koja može detonirati u smjesi sa zrakom na otvorenom prostoru, npr. , etilen oksid, i drugo, ne samo zapaliti, već u početku raznijeti barem mali uzorak kondenzirane eksplozivne (detonirajuće) tvari.

Samozapaljenje ili detonacija

Moguć je još jedan vrlo zanimljiv način izgaranja plina: prijelaz deflagracije u samozapaljenje dijela zapaljive smjese. Pod određenim uvjetima, to je moguće tijekom izgaranja u zatvorenom volumenu, kada se, kako se fronta plamena širi od mjesta paljenja, povećava tlak u zatvorenom volumenu, a prema Poissonovom adijabatskom zakonu temperatura zapaljive smjese raste. , te u nekom trenutku dolazi do samozapaljenja preostalog dijela zapaljive smjese, praćeno skokom tlaka u lokalnom volumenu. Detaljniji teorijski opisi ovog procesa sadržani su u literaturi.

U pokusima se opisani fenomen samozapaljenja može percipirati kao prijelaz iz deflagracije u detonaciju, iako postoje temeljne fizikalne razlike između njega i detonacije: tijekom detonacije smjesa se zapali od udarne kompresije duž Hugoniotovog adijabata (ireverzibilan termodinamički proces ), a u opisanom slučaju iz izentropske kompresije duž Poissonove adijabate (reverzibilni termodinamički proces); detonacija se širi u obliku vala određenom konačnom brzinom, a opisani proces samozapaljenja događa se istovremeno u cijelom preostalom volumenu gorive smjese, što se uvjetno može protumačiti kao širenje plamena beskonačno velikom brzinom.

Što se događa u cilindru motora s unutarnjim izgaranjem

S tim u vezi, umjesno je napomenuti da u cilindru motora s unutarnjim izgaranjem ne postoje povoljni uvjeti za prijelaz deflagracije u detonaciju, ali postoje uvjeti za samozapaljenje posljednjih dijelova zapaljive smjese. Konstruktori motora s unutarnjim izgaranjem moraju to otkriti, jer samo na temelju ispravnog razumijevanja fizike ovih procesa moguće je pronaći učinkovite načine za rješavanje detonacije, odnosno onoga što se pogrešno shvaća kao detonacija.

Inače, prava detonacija je vrlo vjerojatna u motorima s unutarnjim izgaranjem, ali kao rezultat činjenice da se u smjesi inicijalno pokreće iskrom, što je, kao što je navedeno na samom početku, eksplozija, a ako smjesa, pod određenim režimom rada motora, može detonirati iz takvog izvora udarnog vala, tada nastaje. Ali u ovom slučaju, načini rješavanja detonacije su potpuno drugačiji. Na primjer, preporučljivo je pokušati zamijeniti paljenje svjećicom paljenjem sa žarom, ali, naravno, ne onim koje se koristilo u zoru izgradnje motora u obliku stalno grijanog tijela, već pulsiranog. To se može učiniti, na primjer, propuštanjem vrlo velike struje kroz otpornik kroz vrlo kratko vrijeme. Krajnje pojednostavljeno, takvo se paljenje može prikazati na sljedeći način: kroz metalnu žicu određene veličine i oblika treba propustiti struju koja ju je sposobna rastaliti u vremenu reda manjem od 0,1 s, ali stvarno vrijeme prolaska struje treba reducirati da se smjesa zapali i žica otopi – br. Moderni tiristori i druga elementarna baza industrijske elektronike sasvim dopuštaju da se to učini beskontaktnim metodama i istovremeno fino podešavaju i moment paljenja i veličinu impulsa energije žarnog paljenja.

Književnost

• Vodyanik V.I. Procjena opasnosti od eksplozija velikih oblaka plina u neograničenom prostoru // Sigurnost rada u industriji, broj 11, 1990.
• Vodyanik V. I., Tarakanov S. V. Pojava tlačnih valova tijekom samozapaljenja plina ispred fronte plamena u zatvorenoj posudi // Fizika goreniya i vzryva. broj 1, 1985.
• Vodyanik V.I. Protueksplozijska zaštita tehnološke opreme. - M.: Kemija, 1991. - 256 str.
• Zeldovich Ya.B., Barenblatt G.I., Librovich V.B., Makhviladze G.M. Matematička teorija izgaranja i eksplozije. - M .: Nauka, 1980. - 479 str.
• Zeldovich Ya. B. Teorija udarnih valova i uvod u plinsku dinamiku. - M.: Izdavačka kuća Akademije nauka SSSR-a, 1946.
• Zeldovich Ya. B., Kompaneets A. S. Teorija detonacije. - M.: Gosteoretizdat, 1955.
• Soloukhin R. I. Udarni valovi i detonacija u plinovima. - M.: Fizmatgiz, 1963.

Svojstva materijala i tvari opasna od požara. Suština procesa izgaranja. Teorijske osnove mehanizma gorenja i eksplozije

TEMA 4

Zaključak

Izvođenje

Da biste poboljšali performanse, možete koristiti razne sheme veze o kojima je ranije bilo riječi. Osim toga, u nekim slučajevima možete kontrolirati stupanj korištenja resursa sustava.

Primjer. U Kaspersky Anti-Virus for CheckPoint Firewall, možete koristiti nekoliko antivirusnih mehanizama paralelno za skeniranje objekata. Preporuča se korištenje četiri jezgre po fizičkom procesoru.

Uzimajući u obzir sve navedeno, možemo zaključiti da antivirusi za pristupnike ne sprječavaju u potpunosti prodor virusa putem internetskih kanala. Koristeći enkripciju, arhive zaštićene lozinkom, preuzimanje datoteka u dijelovima, možete stvoriti uvjete za prodor malware. Stoga, čak i ako postoji antivirusni program na pristupniku, radne stanice i poslužitelji unutar mreže i dalje trebaju lokalno instalirani antivirusni program.

Međutim, antivirusi za pristupnike mogu značajno smanjiti protok virusa s interneta i smanjiti opterećenje lokalnih antivirusnih alata, što je iznimno važan čimbenik pri izgradnji integrirani sustav antivirusna zaštita.

Bit planinskog procesa. Teorijske osnove mehanizma izgaranja i vibracija. Klasifikacija planinskih pogleda. Sve više gori. Laminarna i deflagrirajuća planina, vibra i detonacija. Homogena i heterogena planina.

Izgaranje- kemijska reakcija oksidacije tvari, koja je popraćena oslobađanjem velike količine topline i svjetlosti uz progresivno samoubrzanje.

Uvjeti gorenja:

1) prisutnost zapaljive tvari;

2) prisutnost oksidirajućeg sredstva; (02, Cl2, F2, Br2, I2, NO, NO2);

3) prisutnost izvora paljenja (impuls).

Uvjeti za nastanak plamena su prisutnost stvaranja smjese u kojoj može doći do kemijske reakcije. Istodobno, količina topline koja se oslobađa tijekom izgaranja jedinice težine goriva trebala bi biti dovoljna da značajno poveća temperaturu reaktanata u usporedbi s produktima izgaranja. Brzina kemijske reakcije, ᴛ.ᴇ. količina tvari koja reagira po jedinici volumena po jedinici vremena snažno raste s temperaturom, u vezi s tim, pod tim uvjetima, opaža se samoubrzanje reakcije.

zapaljiva tvar- čvrsta, tekuća, plinovita tvar koja može gorjeti pod utjecajem vatre. Sa smanjenjem koncentracije kisika u zraku smanjuje se i intenzitet izgaranja. U isto vrijeme, komprimirani acetilen, dušikov klorid, ozon izgaraju čak i bez pristupa zraku.

Izgaranje se odvija u pokretnom mediju. Ovo kretanje mora biti posljedica samog procesa izgaranja (svijeća) ili iz prisilnih razloga (plinska turbina).

laminarno izgaranje– susjedni slojevi tekućine ravnomjerno klize jedan preko drugog.

Brzina plamena u odnosu na početnu smjesu ovisi o prirodi kemijske reakcije i toplinskoj vodljivosti plina. Proces izgaranja, u kojem početno i krajnje stanje karakteriziraju točke A i B, obično se naziva normala ili deflagracija. Brzina širenja plamena u ovom slučaju je nekoliko metara u sekundi.

Eksplozivno gorenje- brzina širenja plamena doseže oko deset metara u sekundi.

Eksplozija - ϶ᴛᴏ izgaranje tvari, popraćeno iznimno brzim oslobađanjem velike količine energije, što uzrokuje zagrijavanje produkata izgaranja na visoke temperature i nagli porast tlaka.

detonacijsko izgaranje– brzina gorenja do 1000 m/s – impuls paljenja se prenosi od sloja do sloja smjese ne zbog provođenja topline, već zbog impulsa tlaka.

S obzirom na ovisnost o svojstvima zapaljive smjese, izgaranje treba biti homogeno i heterogeno. Ako početne tvari imaju jedno agregatno stanje (izgaranje plinova), tada se izgaranje naziva homogena.

požar razne tvari a materijali se ocjenjuju prema sposobnosti izazivanja požara i eksplozije. Zapaljive tvari su tvari koje imaju povećanu požar. Opasnost od eksplozije i požara u prostorijama u kojima se oslobađaju pare i plinovi zapaljivih tvari i prašina ovisi o njihovoj koncentraciji u zraku.

Ako u zraku postoji takva koncentracija prašine, para ili plinova koja je veća od donje granice zapaljivosti, tada će uz prisutnost otvorenog izvora vatre doći do eksplozije, a iznad gornje granice zapaljivosti dolazi do eksplozije. bit će izgaranje.

Donjom i gornjom granicom eksplozije nazivaju se najniža odnosno najveća koncentracija para, plinova ili prašine u zraku pri kojoj postoji mogućnost eksplozije smjese. Prema GOST 12.1.004 - 85, opasnost od požara tvari karakterizira njihova zapaljivost, opasnost od paljenja i eksplozije.

Zapaljive tvari imaju sljedeće oznake:

NG - nezapaljive tvari. To su tvari koje ne mogu gorjeti u zračnoj atmosferi normalnog sastava.

TG je vrlo zapaljiva tvar. Može gorjeti samo pod utjecajem vanjskog izvora paljenja, ali ne može samostalno gorjeti nakon njegovog uklanjanja.

GW je zapaljiva tekućina. To je tekućina koja sama gori nakon uklanjanja izvora paljenja. Plamište je iznad 61 0 C u zatvorenoj posudi ili 66 0 C u otvorenoj.

Zapaljive tekućine - zapaljive tekućine. Gori samostalno nakon uklanjanja izvora paljenja s točkom plamišta ne višom od 61 0 C u zatvorenom lončiću ili 66 0 C u otvorenom.

GG je zapaljivi plin koji je sposoban stvarati zapaljive i eksplozivne smjese sa zrakom na temperaturi ne višoj od 55 0 C.

BB je eksplozivna tvar koja može eksplodirati ili detonirati bez prisutnosti kisika (O 3, CHºCH, dušikov klorid). To su također metali koji mogu gorjeti u atmosferi klora, sumpornih para ili ugljičnog dioksida.

Granice paljenja zapaljivih tekućina i para GZH izražavaju se u granicama temperature. U ovom slučaju, donja i gornja granica temperature odgovaraju donjoj (LEL) i gornjoj (URL) granica koncentracije, izraženo kao volumenski postotak.

Najopasnije su tekućine s plamištem od najmanje 15 0 C i širokim granicama zapaljivosti (ugljikov disulfid ima: T bljeska = -43 0 C; NVP = 1%; ERW = 50%).

Jedan od označenih oblika tamnjenja, iz razloga što dolazi do procesa izgaranja, je bljesak. Bljesak– brzotekući proces izgaranja para zapaljiva tekućina koji se događa kada dođu u kontakt s otvorenim izvorom vatre. Paljenje je dugotrajan proces gorenja koji nastaje iz izvora vatre i traje sve dok postoji oslobađanje pare iz zapaljive tvari. Paljenje se događa na temperaturama koje su veće od plamišta za zapaljive tekućine za 2 ... 5 0 C, a za zapaljive za 5 ... 30 0 C.

Klasifikatsiya rídin, scho za spaljivanje, na lakim uvjetima (LZR) i na zapaljivim rídini (GR) za temperaturu spavanja.

Klasifikacija zapaljivih tvari prema opasnosti od eksplozije i požara:

- eksplozivne i zapaljive: GG, čija je donja granica eksplozivnosti 10% ili manje u odnosu na volumen zraka; tekućine s plamištem pare do uključivo 28 0 C, pod uvjetom da navedeni plinovi i tekućine mogu tvoriti eksplozivne smjese u volumenu većem od 5% volumena prostorije; tvari koje mogu eksplodirati i gorjeti u interakciji s vodom, atmosferskim kisikom ili međusobno;

- GG, čija je donja granica eksplozivnosti veća od 10% volumena zraka, tekućine s točkom paljenja pare od 28 0 C do uključivo 61 0 C; tekućine zagrijane do plamišta i više; zapaljive prašine i vlakna, čija je donja granica eksplozivnosti 65 g / m 3 ili manje na volumen zraka;

- zapaljive: tekućine s točkom plamišta pare iznad 61 0 C, zapaljive prašine ili vlakna, čija je donja granica eksplozivnosti veća od 65 g / m 3 na volumen zraka; tvari koje mogu gorjeti u interakciji s vodom, atmosferskim kisikom ili međusobno, čvrste zapaljive tvari i materijali.

- nezapaljive tvari i materijali u vrućem užarenom ili rastaljenom stanju, čija je obrada popraćena oslobađanjem topline zračenja, iskri i plamena;

- eksploziv: zapaljivi plinovi bez tekuće faze i eksplozivna prašina u takvoj količini da mogu tvoriti eksplozivne smjese u volumenu većem od 5% volumena prostorije, a u kojima prema uvjetima tehničkog procesa može biti samo moguća je eksplozija (bez naknadnog izgaranja); tvari sposobne (bez naknadnog izgaranja) u interakciji s vodom, atmosferskim kisikom ili međusobno.

Eksplozivnost zapaljive prašine u zraku može se karakterizirati sljedećim parametrima:

- LEL, g / m 3;

– temperatura samozapaljenja;

– srednja temperatura;

– minimalna energija paljenja;

- prisutnost (koncentracija) nezapaljive prašine;

- vlažnost zraka;

– raspršivanje same prašine.

Samozapaljivost- proces gorenja tvari koji se javlja na temperaturi okoline, ali bez kontakta s otvorenim izvorom vatre. Na primjer, samozapaljenje zapaljivih smjesa od njihove kompresije kada temperatura smjese dosegne određenu razinu.

Samozapaljenje- proces izgaranja koji nastaje iz topline, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ akumulirane u tvari zbog bioloških ili fizikalno-kemijskih procesa.

Predpožarni sustav Gori sustav zahistu. Sustav organizacijskih i tehničkih posjeta.

Svojstva materijala i tvari opasna od požara. Suština procesa izgaranja. Teorijske osnove mehanizma gorenja i eksplozije - pojam i vrste. Klasifikacija i značajke kategorije "Protupožarna svojstva materijala i tvari. Bit procesa izgaranja. Teorijske osnove mehanizma izgaranja i eksplozije" 2014., 2015.

Pošaljite svoj dobar rad u bazu znanja jednostavno je. Koristite obrazac u nastavku

Studenti, diplomanti, mladi znanstvenici koji koriste bazu znanja u svom studiju i radu bit će vam vrlo zahvalni.

Domaćin na http://www.allbest.ru/

• ESEJ
• na temu

Pojam izgaranja. Načini nastanka izgaranja

• Sankt Peterburg, 2012

• SADRŽAJ

Uvod

1. Opće informacije o spaljivanju

1.1 Izvori topline

1.3 Potpuno i nepotpuno izgaranje

1.4 Plamen i dim

Zaključak

Književnost

UVOD

Izgaranje se obično shvaća kao skup fizikalnih i kemijskih procesa čija je osnova brzo odvijajuća reakcija oksidacije, praćena oslobađanjem topline i emisijom svjetlosti. Područje plinovitog medija u kojem intenzivna kemijska reakcija uzrokuje svjetljenje i oslobađanje topline naziva se plamen.

Plamen je vanjska manifestacija intenzivnih reakcija oksidacije tvari. Jedna od vrsta izgaranja krutih tvari je tinjajuće (gorenje bez plamena).

U procesu izgaranja uočavaju se dvije faze: stvaranje molekularnog kontakta između goriva i oksidatora (fizička) i stvaranje produkata reakcije (kemijska). Pobuda molekula tijekom izgaranja nastaje zbog njihova zagrijavanja. Dakle, za početak i razvoj gorenja potrebne su tri komponente: zapaljiva tvar, oksidacijsko sredstvo i izvor paljenja (tj. izvor topline).

Plameno difuzijsko izgaranje svih vrsta gorivih materijala i tvari u zraku moguće je s udjelom kisika u zoni požara od najmanje 14% volumena, a tinjanje krutih gorivih materijala nastavlja se do 6%.

Izvor paljenja mora imati dovoljnu toplinsku energiju za paljenje zapaljivog materijala. Izgaranje bilo kojeg materijala događa se u fazi plina ili pare. Tekuće i krute zapaljive tvari zagrijavanjem prelaze u paru ili plin, nakon čega se zapale. Kod ravnomjernog izgaranja, zona reakcije djeluje kao izvor paljenja za ostatak zapaljivog materijala.

1. Općenito o izgaranju

Postoje sljedeće vrste izgaranja:

Potpuno - izgaranje s dovoljnom količinom ili viškom kisika;

Nepotpuno - gori s nedostatkom kisika.

Kod potpunog izgaranja produkti izgaranja su ugljikov dioksid (CO 2), voda (H 2 O), dušik (N), sumporov dioksid (SO 2), fosforni anhidrid. Kod nepotpunog izgaranja obično nastaju kaustični, otrovni, zapaljivi i eksplozivni produkti: ugljični monoksid, alkoholi, kiseline, aldehidi.

Izgaranje tvari može se odvijati ne samo u okruženju kisika, već iu okruženju određenih tvari koje ne sadrže kisik, klor, bromove pare, sumpor itd.

Zapaljive tvari mogu biti u tri agregatna stanja: tekuće, kruto, plinovito. Odvojene krute tvari se tope i isparavaju kada se zagrijavaju, druge se raspadaju i emitiraju plinovite proizvode i čvrsti ostatak u obliku ugljena i troske, druge se ne raspadaju i ne tope. Većina zapaljivih tvari, bez obzira na agregatno stanje, zagrijavanjem stvara plinovite produkte, koji pomiješani s atmosferskim kisikom stvaraju gorivi medij.

Prema agregatnom stanju goriva i oksidatora razlikuju se:

Homogeno izgaranje - izgaranje plinova i zapaljivih tvari koje tvore paru u plinovitom oksidatoru;

Zapaljivanje eksploziva i baruta;

Heterogeno izgaranje - izgaranje tekućih i krutih zapaljivih tvari u plinovitom oksidatoru;

Izgaranje u sustavu "tekuća goriva smjesa - tekući oksidans".

1.1 Izvori topline

Većina zapaljivih materijala u normalnim uvjetima, kao što je poznato, ne stupaju u reakciju izgaranja. Može se pokrenuti tek kada se postigne određena temperatura. To se objašnjava činjenicom da molekule kisika u zraku, nakon što su primile potrebnu opskrbu toplinskom energijom, stječu sposobnost da se bolje kombiniraju s drugim tvarima i oksidiraju ih. Na ovaj način, Termalna energija potiče reakciju oksidacije. Stoga je u pravilu svaki uzrok požara povezan s djelovanjem topline na zapaljive materijale i tvari. Složene fizikalno-kemijske i mnoge druge pojave koje se događaju u požarima također su određene prvenstveno razvojem toplinskih procesa.

Procesi (impulsi) koji pridonose razvoju topline dijele se u tri glavne skupine: fizikalne (toplinske), kemijske i mikrobiološke. Tekući pod određenim uvjetima, mogu izazvati zagrijavanje zapaljivih materijala do temperature na kojoj dolazi do izgaranja materijala.

U prvu skupinu impulsa koji uzrokuju paljenje uglavnom treba uključiti otvoreni plamen, zagrijano tijelo - kruto, tekuće ili plinovito, iskre (raznog podrijetla), fokusirane sunčeve zrake. Ti se impulsi očituju vanjskim djelovanjem topline na materijal i mogu se inače nazvati toplinskim.

Velika većina požara koji nastaju iz običnih, odnosno najčešćih uzroka, povezana je sa zapaljenjem tvari i materijala pod utjecajem uglavnom prva tri od navedenih izvora paljenja.

Nedvojbeno je da je navedena podjela impulsa fizičke, toplinske skupine donekle uvjetna. Iskre metala ili gorućih organskih materijala također su tijela zagrijana na temperaturu žarenja. Ali sa stajališta procjene kao uzročnika požara, iskre svih vrsta treba izdvojiti u posebnu skupinu.

Zagrijavanje i iskrenje mogu biti posljedica trenja, kompresije, udara, raznih električnih pojava itd.

S razvojem kemijskih ili mikrobioloških impulsa dolazi do akumulacije topline zbog kemijske reakcije ili vitalne aktivnosti mikroorganizama. Za razliku od izvora topline koji djeluje izvana, u ovom se slučaju proces akumulacije topline odvija u masi samog materijala.

Primjer procesa druge skupine mogu biti egzotermne reakcije međudjelovanja određenih kemikalija s vlagom ili međusobno, oksidacijski procesi biljna ulja, nerijetko uzrokujući njihovo samozapaljenje itd.

Treća vrsta toplinskog impulsa - mikrobiološki - dovodi do akumulacije topline u materijalu i spontanog izgaranja zbog niza procesa koji se sukcesivno odvijaju. Početna aktivnost može biti biljne stanice u slučaju da biljni proizvodi nisu potpuno osušeni. Određena količina topline formirana u ovom slučaju, u prisutnosti uvjeta za njegovu akumulaciju, doprinosi razvoju vitalne aktivnosti mikroorganizama, što dovodi do daljnjeg razvoja topline. Biljne stanice umiru na temperaturama iznad 45°C. S povećanjem temperature na 70--75 ° C, mikroorganizmi također umiru. U tom slučaju nastaju porozni proizvodi (porozni žuti ugljen) koji mogu apsorbirati (adsorbirati) pare i plinove. Apsorpcija potonjeg događa se uz oslobađanje topline (toplina adsorpcije), što može biti popraćeno razvojem značajne temperature u prisutnosti uvjeta povoljnih za akumulaciju topline. Na temperaturi od 150--200 °C aktivira se proces oksidacije, koji svojim daljnjim razvojem može dovesti do samozapaljenja materijala.

U praksi su poznati slučajevi samozapaljenja neosušenog sijena, stočne hrane i sl., proizvoda biljnog podrijetla.

Mikrobiološki proces se također može dogoditi u biljnim materijalima u kojima je aktivnost stanica već prestala. U tim slučajevima, vlaženje materijala može biti povoljno za razvoj takvog procesa, što također pridonosi razvoju vitalne aktivnosti mikroorganizama.

Navedeni procesi koji dovode do razvoja topline u nekim slučajevima postoje u tijesnoj međusobnoj povezanosti. Nakon mikrobiološkog procesa slijedi fizikalno-kemijski fenomen adsorpcije, pri čemu potonji ustupa mjesto reakciji kemijske oksidacije s porastom temperature.

1.2 Pojava procesa izgaranja

Unatoč raznolikosti izvora topline koji pod određenim uvjetima mogu izazvati izgaranje, mehanizam procesa izgaranja u većini je slučajeva isti. Ne ovisi o vrsti izvora paljenja i zapaljive tvari.

Svakom izgaranju prethodi, prije svega, povećanje temperature zapaljivog materijala pod djelovanjem nekog izvora topline. Naravno, takvo povećanje temperature trebalo bi se dogoditi u uvjetima pristupa kisika (zraka) u zonu početnog izgaranja.

Pretpostavimo da se zagrijavanje događa pod djelovanjem vanjskog izvora topline, iako, kao što je poznato, to nije potrebno u svim slučajevima. Kada se postigne određena temperatura, koja nije ista za različite tvari, u materijalu (tvari) počinje proces oksidacije. Budući da reakcija oksidacije teče egzotermno, tj. uz oslobađanje topline, materijal (tvar) se tada nastavlja zagrijavati ne samo kao rezultat djelovanja vanjskog izvora topline, koji nakon nekog vremena može prestati, već i zbog proces oksidacije.

Tvar koja grije (kruta, tekuća ili plinovita) ima određenu veličinu, volumen, površinu. Stoga, istodobno s akumulacijom topline masom ove tvari, ona se raspršuje okoliš zbog prijenosa topline.

Daljnji rezultati procesa ovisit će o toplinskoj ravnoteži ogrjevnog materijala. Ako količina topline koja se rasipa premašuje količinu topline koju prima materijal, porast temperature će prestati i može pasti. Druga stvar je ako količina topline koju primi materijal tijekom svoje oksidacije premašuje količinu raspršene topline. U tom će slučaju temperatura materijala stalno rasti, što zauzvrat aktivira reakciju oksidacije, zbog čega proces može prijeći u fazu izgaranja materijala.

Pri analizi uvjeta za nastanak požara koji nastaju iz nekog razloga treba uzeti u obzir navedeni mehanizam za početak izgaranja. To se posebno mora uzeti u obzir u slučajevima kada se ispituje mogućnost samozapaljenja ili spontanog izgaranja. Potonje se ponekad može dogoditi zbog dugotrajnog izlaganja toplini na relativno niskoj temperaturi i izazvati požare, na primjer, iz sustava centralno grijanje itd.

Čvrste i tekuće tvari se prije procesa izgaranja pod utjecajem topline razgrađuju, isparavaju, pretvaraju u produkte plina i pare. Stoga se izgaranje čvrstih i tekućih tvari u pravilu odvija u obliku ispuštanja para i plinova. Dakle, toplina ne samo da aktivira kisik. Dio topline koja se oslobađa tijekom izgaranja troši se na pripremu sljedećih dijelova zapaljive tvari za izgaranje, tj. na njihovo zagrijavanje, pretvaranje u tekuće, parovito ili plinovito stanje.

Pri istraživanju uzroka požara često se radi o celuloznim materijalima. Proizvodi mehaničke i kemijske obrade drva, pamuka, lana kao glavnu komponentu sadrže celulozu i njezine derivate. Zagrijavanjem se celulozni materijali razgrađuju, a proces se odvija u dvije faze. U prvoj - pripremnoj - fazi, toplinska energija apsorbira masu materijala.

Prema TsNIIPO, celulozni materijali se suše na temperaturi od 110°C i počinju otpuštati mirisne hlapljive tvari. Na temperaturi od 110--150 °C uočava se žućenje ovih materijala i jače oslobađanje hlapljivih tvari. sastavni dijelovi. Prisutnost mirisa ponekad može biti znak, koji, uzimajući u obzir druge okolnosti slučaja, treba uzeti u obzir prilikom utvrđivanja mjesta i vremena požara, kao i prilikom provjere verzija uzroka požara. Na temperaturi od 150-200°C celulozni materijali dobivaju smeđu boju kao rezultat pougljenjivanja. Na temperaturi od 210--230°C emitiraju veliku količinu plinovitih produkata koji se spontano zapale u zraku. U tom slučaju počinje druga faza toplinske razgradnje materijala - njegovo tinjanje ili vatreno izgaranje. Ovu fazu karakterizira oslobađanje toplinske energije, tj. reakcija je egzotermna. Oslobađanje topline i povećanje temperature događa se uglavnom zbog oksidacije produkata raspadanja materijala koji gori.

Izgaranje celuloznih materijala odvija se u dva perioda. U početku uglavnom izgaraju plinovi i drugi proizvodi koji nastaju tijekom toplinske razgradnje materijala. Ovo je faza vatrenog izgaranja, iako u njoj dolazi i do izgaranja ugljena.

Drugo razdoblje - posebno je indikativno za drvo - karakterizira pretežito tinjanje ugljena. Intenzitet i toplinski učinak drugog stupnja izgaranja drva ovise o tome u kojoj je mjeri površina ugljene mase u kontaktu s atmosferskim kisikom, kolika je njena poroznost. Potonji je uvelike određen uvjetima izgaranja u prvoj fazi.

Što je lošija izmjena plinova u zoni izgaranja i što je niža temperatura izgaranja u njegovoj plamenoj fazi, to je proces izgaranja sporiji, više hlapljivih i drugih produkata toplinske razgradnje (suhe destilacije) zadržava se u masi ugljena, ispunjavajući njegove pore. . To, zajedno s nedovoljnom izmjenom plinova, zauzvrat sprječava oksidaciju, tj. izgaranje ugljena u drugoj fazi izgaranja.

U takvim uvjetima nastaje grubi ugljen, a prekomjerno punjenje npr. drveni element Struktura može nastati u cijelom presjeku elementa bez naknadnog izgaranja mase ugljena.

To dovodi do tri zaključka:

1. Stopa izgaranja ovisi o uvjetima u kojima se odvija proces izgaranja. Uvjeti izgaranja (primjerice, pristup zraku, temperatura) u različitim dijelovima požara, pa čak i na jednom mjestu, ali u različito vrijeme nisu isti. Stoga literaturni podaci o prosječnoj brzini gorenja drva od 1 mm/min ne mogu biti dovoljni za zaključke o trajanju gorenja u konkretnim slučajevima.

2. Stupanj gorenja drvenih konstrukcija, odnosno gubitak presjeka zbog požara, ne može se utvrditi samo dubinom pougljenjenja, budući da ugljen počinje izgarati već u razdoblju vatrenog izgaranja drva. Različiti stupnjevi gorenja, koji se u praksi ponekad određuju debljinom sloja ugljena, mogu samo relativno karakterizirati neravnomjernost oštećenja požara na konstrukcijama ili njihovim elementima. Stvarni gubitak presjeka će u pravilu uvijek biti veći.

3. Veliki, niskoporozni ugljen, koji se ponekad nalazi kada se otvore strukture, ukazuje da je proces izgaranja bio nepotpun i neintenzivan. Ovaj znak, uzimajući u obzir okolnosti slučaja, može se uzeti u obzir prilikom utvrđivanja izvora požara i vremena požara, prilikom provjere verzija uzroka požara.

Za karakterizaciju početnog, pripremnog stadija izgaranja krutih tvari koristit ćemo dva osnovna pojma - paljenje i samozapaljenje.

Paljenje čvrstog zapaljivog materijala događa se pod utjecajem toplinskog impulsa s temperaturom većom od temperature samozapaljenja produkata raspadanja materijala. Za proces paljenja, izvor paljenja je odlučujući faktor.

Spaljivanje grijaćeg materijala, na primjer, pusta, koji je nastao pod djelovanjem plamena puhaljke tijekom nepažljivog zagrijavanja vodovodnih cijevi, jedan je od slučajeva paljenja čvrstog zapaljivog materijala.

Samozapaljenje čvrstog zapaljivog materijala događa se u odsutnosti vanjskog toplinskog impulsa ili u uvjetima njegovog djelovanja na temperaturi koja je niža od temperature samozapaljenja tih proizvoda. Za proces samozapaljenja odlučujući su uvjeti akumulacije topline.

Kako bolje uvjete akumulacije topline, manje njenog odvođenja u početnoj fazi procesa izgaranja, pa je pri nižim temperaturama okoline moguće samozapaljenje celuloznih materijala. Velika važnost u tim slučajevima stječe trajanje zagrijavanja. Poznato je mnogo požara koji su se dogodili, na primjer, u drvene konstrukcije zgrade kao rezultat izloženosti cjevovodima pare sustava centralnog grijanja pri temperaturi rashladne tekućine od 110--160 ° C, koja je trajala nekoliko mjeseci. Takvi se slučajevi ponekad nazivaju toplinskim spontanim izgaranjem. Podsjetimo da je temperatura samozapaljenja materijala tijekom brzog zagrijavanja u rasponu od 210-280 °C. Gornja značajka ovih materijala mora se uzeti u obzir pri istraživanju uzroka požara.

Pojmovi paljenja, samozapaljenja i tinjanja krutih gorivih materijala proizlaze iz prethodna dva pojma - paljenja i samozapaljenja.

Zapaljenje je rezultat paljenja materijala i manifestira se vatrenim izgaranjem.

Samozapaljenje je posljedica samozapaljenja tvari, a očituje se i vatrenim gorenjem.

Tinjanje je gorenje bez plamena i može biti rezultat paljenja i spontanog izgaranja materijala.

Drugim riječima, ako se u našem primjeru filc zapali pod djelovanjem plamena puhaljke uz nastanak plamena, u ovom slučaju možemo reći: filc se zapalio. U odsustvu potrebne uvjete za vatreno izgaranje, paljenje pusta može biti ograničeno na njegovo tinjanje. Isto treba imati na umu o paljenju ili tinjanju bilo kojeg materijala koji se spontano zapali.

Paljenje i spontano sagorijevanje krutih materijala razlikuju se po prirodi toplinskog impulsa koji ih uzrokuje. Ali svaki od njih, koji predstavlja određenu vrstu početne faze paljenja, može dovesti i do tinjanja i paljenja krutih zapaljivih materijala.

Proces tinjanja može prijeći u plameno izgaranje uz aktiviranje oksidativnog procesa daljnjim porastom temperature ili povećanjem količine kisika koji sudjeluje u izgaranju, odnosno boljim pristupom zraka.

Dakle, odvijanje procesa izgaranja ne ovisi samo o jednom toplinskom impulsu. Djelovanje potonjeg može izazvati izgaranje samo ako je kombinacija svih uvjeta potrebnih za proces izgaranja povoljna. Stoga, ako u jednom slučaju veliki impuls vatre može biti nedostatan, tada će u drugom slučaju doći do izgaranja kao rezultat vrlo slabog izvora paljenja.

1.3 Potpuno i nepotpuno izgaranje

Uloga oksidativnog procesa pri izgaranju u požarima. Gore je spomenuta uloga topline u razvoju izgaranja. U isto vrijeme, očita je bliska veza koja postoji između toplinskih i oksidativnih procesa. Međutim, potonji igraju vrlo važnu ulogu u izgaranju tvari i materijala.

Do oksidacije tvari pri izgaranju najčešće dolazi zbog kisika u zraku.

Za potpuno izgaranje iste količine različitih tvari potrebne su različite količine zraka. Dakle, za sagorijevanje 1 kg drva potrebno je 4,6 m 3 zraka, 1 kg treseta - 5,8 m 3 zraka, 1 kg benzina - oko 11 m 3 zraka itd.

U praksi, međutim, tijekom izgaranja ne dolazi do potpune apsorpcije kisika iz zraka, jer nema vremena da se sav kisik spoji s gorivom. Potreban je višak zraka, koji može doseći 50% ili više od količine zraka teoretski potrebne za izgaranje. Izgaranje većine tvari postaje nemoguće ako sadržaj kisika u zraku padne na 14-18%, a za tekućine - do 10% volumena.

Izmjena plinova u požaru. Protok zraka u zonu izgaranja određen je uvjetima izmjene plinova. Produkti izgaranja zagrijani na značajnu temperaturu (reda nekoliko stotina stupnjeva) i, kao rezultat toga, imaju manju volumetrijsku težinu u usporedbi s volumetrijskom težinom okoline, kreću se u gornje slojeve prostora. Manje zagrijani zrak, pak, ulazi u zonu izgaranja. Mogućnost i intenzitet takve izmjene, naravno, ovise o stupnju izoliranosti zone izgaranja od okolnog prostora.

U uvjetima požara izgaranje je najčešće nepotpuno, osobito ako je povezano s razvojem požara u masi materijala ili u dijelovima zgrada. Nepotpuno, odgođeno izgaranje tipično je za požare koji se razvijaju, na primjer, u strukturama sa šupljim elementima. Nepovoljni uvjeti izmjena plinova uzrokuje nedovoljan dovod zraka, što otežava razvoj požara. Akumulacija topline i međusobno zagrijavanje gorućih konstrukcijskih elemenata ne kompenzira inhibicijski učinak smanjene izmjene plinova.

Postoje slučajevi kada, s prestankom peći grijač, u čijem je dimnjaku nastala pukotina u razini stropa, prestankom temperaturnog djelovanja na elemente poda, izgaranje je „spontano“ prestalo. U ovom slučaju odlučujući je bio nedostatak kisika i prestanak dodatnog dovoda topline potrebne za održavanje izgaranja u tim uvjetima.

Slučajevi usporenog, nepotpunog izgaranja uzrokovanog nedostatkom kisika, pa čak i spontanog prestanka izgaranja mogu se uočiti ne samo u dijelovima zgrada, već iu prostorijama u kojima nedostaje potrebna izmjena zraka. Takvi uvjeti su najtipičniji za podrumske prostorije, smočnice itd., Posebno čvrsto zatvorene otvore prozora i vrata.

To je također olakšano velikom količinom oslobođenih plinovitih proizvoda, jer oni sprječavaju ulazak zraka u zonu izgaranja izvana. Dakle, pri spaljivanju 1 kg drva u vatri nastaje do 8 m 3 plinovitih produkata. Iako ih se manje oslobađa tijekom nepotpunog izgaranja, međutim, u ovom slučaju, količina produkata izgaranja izračunava se u kubnim metrima iz svakog kilograma izgorjele tvari (teoretski volumen plinovitih produkata izgaranja je 1 kg drva, smanjen na normalu uvjetima, tj. pri tlaku od 760 mm Hg. artikla i temperaturi od 0 ° C, iznosi oko 5 m 3).

Ova okolnost dovodi do značajnog smanjenja intenziteta izgaranja i povećava njegovo trajanje u zatvorenom prostoru s nedovoljnom izmjenom zraka.

Produkti nepotpunog izgaranja sadrže tvari nastale toplinskim raspadanjem i oksidacijom zapaljivih materijala. Među njima su ugljični monoksid, pare acetaldehida, octene kiseline, metilnog alkohola, acetona i neke druge tvari koje mjestu požara, nagorjelim predmetima daju specifičan okus i miris, kao i čađ.

Produkti nepotpunog izgaranja mogu gorjeti, au određenim omjerima u smjesi sa zrakom stvaraju eksplozivne smjese. Ovo objašnjava slučajeve eksplozivnih paljenja do kojih ponekad dolazi tijekom požara. Razlozi takvih pojava često su misteriozni. Intenzivno paljenje, ponekad vrlo blisko učinku eksploziji, događa se u prostorijama, u uvjetima u kojima, čini se, ne bi trebalo biti eksploziva.

Stvaranje eksplozivnih koncentracija produkata nepotpunog izgaranja (uglavnom ugljičnog monoksida) i njihovo punjenje zasebnih zatvorenih volumena neprozračenih prostorija moguće je čak iu procesu gašenja požara. Potonji slučajevi su, međutim, prilično rijetki. Češće se eksplozivno paljenje može uočiti u prvoj fazi gašenja požara koji je nastao u zatvorenim prostorima sa slabom izmjenom plinova, kada pri otvaranju otvora koncentracija produkata nepotpunog izgaranja može biti u granicama eksplozivnosti, ako je prije toga bio iznad njihove gornje granice.

Utvrđivanje uvjeta u kojima se odvijao proces gorenja na požarištu, posebice prije nego što je otkriveno, u izravnoj je vezi s utvrđivanjem razdoblja nastanka požara, a samim time i s proučavanjem pojedinih verzija o uzroku njegova nastanka.

Izgaranje koje se događa u požarima s nedovoljnom izmjenom plinova ponekad vrlo nalikuje procesu suhe destilacije. Takvi požari, ako se ne otkriju na vrijeme, mogu trajati satima. U pravilu se događaju noću u ustanovama i objektima u kojima je izvan radnog vremena i noću oslabljen nadzor te nema automatske dojave požara.

Ponekad je bilo moguće promatrati kako su, kao rezultat takvih požara, ogradne konstrukcije prostorija i predmeti u njima bili prekriveni crnim sjajnim slojem kondenziranih proizvoda toplinskog raspadanja tinjajućih materijala.

Slučajevi nepotpunog izgaranja u malim stambenim prostorima, primjerice kao posljedica neopreznog pušenja u krevetu, povezani su sa smrtnim posljedicama za njihove počinitelje. Sadržaj ugljičnog monoksida u zraku od 0,15% volumena već je opasan po život, a sadržaj od 1% ugljikovog monoksida uzrokuje smrt. Prilikom istraživanja ovakvih slučajeva požara, stoga, potrebno je uzeti u obzir vjerojatnost nenasilne smrti, koja može nastupiti kao posljedica nesreće od djelovanja ugljičnog monoksida. Neposredan uzrok smrti utvrđuje se sudsko-medicinskim vještačenjem.

Nedovoljna izmjena plinova može uzrokovati suptilno i dugotrajno tinjanje materijala ne samo u fazi početnog požara, već i nakon gašenja, kada su iz jednog ili drugog razloga pojedinačna mala žarišta ostala nelikvidirana. Sljedeći, ponovljeni odlazak vatrogasne postrojbe u ovim slučajevima povezan je s uklanjanjem istog prethodno neugašenog požara. Takvi su slučajevi vjerojatniji pri izgaranju vlaknastih i rasutih materijala u čijoj je masi otežana izmjena plinova.

1.4 Plamen i dim

Proces izgaranja obično proizvodi plamen i dim, koji su obično prvi znakovi požara. Plamen je plinski volumen u kojem se odvija egzotermna reakcija spoja plinovitih produkata raspadanja ili para zapaljivog materijala s kisikom. Dakle, plamen spaljuje one tvari koje, kada se zagriju, mogu ispuštati pare i plinove. Tu spadaju celulozni materijali, naftni derivati ​​i neke druge tvari.

Svjetleći plamen sadrži užarene neizgorene čestice ugljika, koji je bio dio goruće tvari. Naknadno hlađenje ovih čestica stvara čađu. Čađa taložena na površini konstrukcija i materijala tijekom požara izgara u područjima s višom temperaturom i ostaje tamo gdje je temperatura za izgaranje čađe bila nedovoljna. Stoga se pri utvrđivanju izvora požara uzima u obzir odsutnost čađe u odvojenim, ponekad oštro definiranim dijelovima ogradnih konstrukcija, predmeta ili prisutnost tragova čađe, uzimajući u obzir prirodu ovih znakova.

Temperatura užarenog plamena ne ovisi samo o prirodi i sastavu tvari koja gori, već i o uvjetima izgaranja. Dakle, temperatura plamena drva može biti od 600 do 1200 ° C, ovisno o njegovoj vrsti, potpunosti i brzini izgaranja.

Temperatura plamena obično odgovara praktičnoj temperaturi izgaranja dane tvari. Potonji je određen ogrjevnom vrijednošću materijala koji gori, potpunošću i brzinom izgaranja te viškom zraka. Upravo višak zraka dovodi do toga da je praktična temperatura izgaranja uvijek niža od teorijske.

Tinjanje materijala, kao i izgaranje onih materijala koji ne ispuštaju plinovite zapaljive produkte toplinske razgradnje, primjeri su gorenja bez plamena. Konkretno, koks i drveni ugljen gore bez plamena, zagrijavajući se do visoke temperature, dok zrače toplinom i svjetlošću.

Po takvom neizravnom znaku kao što je boja vrućih čeličnih predmeta, konstrukcija, cigli, kamena i plamena, ponekad se može dobiti približna ideja o temperaturi u zoni izgaranja u požaru.

Boje zagrijanog čelika odgovaraju sljedećoj temperaturi (približno):

tamnocrvena 700°C;

svijetlonarančasta 1200°C

trešnja crvena 900°C;

bijela 1300°S

svijetla trešnja crvena 1000°C;

svijetlo bijela 1400°S

tamnonarančasta 1100°C;

blistavo bijela 1500°S

Dim prati izgaranje u požaru, ponekad u većoj mjeri od otvorenog plamena, osobito u fazi početnog požara.

Izgaranje se i dalje može dogoditi u obliku tinjanja, ali će već biti popraćeno ispuštanjem dima. Stoga, u slučajevima kada požar teče bez plamenog izgaranja ili se javlja skriven u konstrukcijama zgrade, stvaranje dima može biti jedan od prvih znakova nastajanja požara.

Dim sadrži produkte potpunog i nepotpunog izgaranja, razgradnje gorućeg materijala, dušik i djelomično kisik u zraku (ovisno o njegovom višku tijekom izgaranja), te čađu i pepeo koji nastaju izgaranjem materijala.

Dakle, dim je mješavina zapaljivih i nezapaljivih para i plinova, krutih organskih i mineralnih čestica, vodene pare.

Sastav i karakteristike materijala koji gore, kao i uvjeti izgaranja, određuju sastav, a time i miris, okus i druge vanjske znakove dima koji nastaje tijekom izgaranja. Ponekad takvi podaci očevidaca iz započetog požara olakšavaju određivanje izvora i uzroka požara, ako je poznato mjesto određenih materijala i tvari u zoni požara. Treba, međutim, napomenuti da pri zajedničkom izgaranju različitih tvari, posebno u uvjetima razvijenog požara, karakteristike svaki od njih može biti nevidljiv. U takvim slučajevima nije uvijek moguće zaključiti iz dima o prirodi tvari koja gori.

2. Prijenos topline i značajke širenja izgaranja u požarima

S početkom procesa izgaranja počinje širenje topline koje se može dogoditi provođenjem topline, zračenjem i konvekcijom. Također dolazi do prijenosa topline i širenja izgaranja u požarima.

Prijenos topline toplinskim provođenjem odvija se pri različitim temperaturama različitih dijelova tijela (materijala, strukture) ili različitih tijela koja su u međusobnom kontaktu. Stoga se ovaj način prijenosa topline naziva i kontakt. Toplina se izravno prenosi s jače zagrijanih dijelova tijela na manje zagrijana, manje zagrijana tijela preko jače zagrijanih tijela.

Električno glačalo ostavljeno pod naponom na zapaljivoj podlozi, gorući ugljen ili dijelovi konstrukcija koji su pali na zapaljive materijale tijekom požara primjeri su pokretanja ili širenja požara zbog kontaktnog prijenosa topline.

Pri analizi uzroka požara ponekad je potrebno uzeti u obzir toplinsku vodljivost materijala, koja se može povezati s određenim verzijama uzroka požara ili uvjeta za njegov razvoj.

Toplinska vodljivost raznih materijala varira i obično je u izravnoj vezi s njihovom nasipnom gustoćom. Metali imaju najveću toplinsku vodljivost. Vlaknasti i porozni materijali imaju nisku toplinsku vodljivost, a plinovi, posebice zrak, imaju vrlo nisku toplinsku vodljivost. S porastom temperature ili vlažnosti, toplinska vodljivost materijala i tvari nešto se povećava.

Materijali niske toplinske vodljivosti, posebno u uvjetima nedovoljne izmjene plinova, čak i pri dugo gorenje mogu izgorjeti u relativno malim, ponekad strogo ograničenim područjima. Takvi materijali uključuju drvo, pamuk, papir, tekstilne materijale i druge s masivnim presjekom ili s gustim pakiranjem.

Uz to, u praksi su dobro poznati slučajevi prijenosa topline metalnim elementima koji prolaze kroz negorive dijelove zgrada - stropove, zidove, obloge i sl.

Ponekad je to bio uzrok požara, u nekim slučajevima je pridonijelo njihovom daljnjem razvoju uz stvaranje sekundarnih izoliranih žarišta izgaranja.

Prijenos topline zračenjem površinama zagrijanih čvrstih ili tekućih tijela, kao i plinova (zračenje) javlja se kod svih požara. Ali ovisno o uvjetima, djelovanje topline zračenja očituje se u različitim stupnjevima. Izvor najjačeg zračenja u takvim slučajevima je plamen, manje zagrijana tijela i dim. Važna značajka Ova metoda prijenosa topline leži u činjenici da zračenje ne ovisi o smjeru kretanja okoline, na primjer, od konvekcije ili vjetra.

toplinska konvekcija burning fire

3. Konvekcija. Glavna pravilnost širenja izgaranja u požarima

Prijenos topline konvekcijom u požarima je najčešći.

Konvekcija - kretanje više zagrijanih čestica - događa se u plinovima i tekućinama. Nastaje zbog razlike u volumetrijskim težinama s promjenom temperature za odvojene sekcije tekućina ili plin.

Volumeni takvog medija zagrijanog iz bilo kojeg razloga pomiču se prema gore (ako nema strujanja ili prepreka koje odbijaju konvekciju), ustupajući mjesto manje zagrijanim i stoga težim dijelovima medija.

Do konvekcije dolazi čim temperatura poraste razvojem procesa izgaranja. Djelovanje konvekcije stimulira izmjenu plinova, potiče razvoj početne vatre.

U uvjetima požara glavne mase topline prenose se konvekcijom.

U slučaju ranije opisanog požara koji se dogodio u jednom od skladišta, brojnim karakterističnim pojavama trebalo je pripisati značajan opseg konvekcijskih struja. Njihov put je od izvora vatre do stropa prostorije trgovački podij, ispod stropa do otvora u podu na stepenicama i kroz ovaj otvor do drugog kata (ukupno oko 20 m). Pougljenjivanjem unutarnjeg ukrasa i deformacijom plafona, ukrašenih organskim staklom, bilo je moguće pratiti konvekcijski put i procijeniti značajnu temperaturu tih strujanja.

Konvekcijska strujanja s temperaturom od nekoliko stotina stupnjeva, perući konstrukcije i materijale na svom putu, zagrijavaju ih, što može uzrokovati paljenje materijala, deformaciju i uništavanje negorivih elemenata i dijelova zgrade.

Dakle, konvekcija, bez obzira na njezin opseg, u svakom pojedinom slučaju određuje jednu od glavnih zakonitosti širenja izgaranja u požarima. Bilo da se izgaranje događa u volumenu zgrade ili zasebnoj prostoriji, razvija li se npr. u namještaju, opremi itd., u svim slučajevima konvekcija ima uzlazni karakter. Ovaj trend širenja požara mora se uzeti u obzir prilikom istraživanja požara.

Često se tijekom predistrage ili na suđenju mogu čuti izjave očevidaca požara da je vatra prvo viđena u gornjem dijelu zgrade. Međutim, to ne znači da se izvor požara nalazi na mjestu gdje se detektira pojava požara. Žarište požara može biti u podnožju konstrukcije, ali se gorenje, slijedeći naznačeni obrazac, može prije svega proširiti prema gore, na primjer, duž šupljih konstrukcijskih elemenata i tamo poprimiti otvoreni karakter.

Prisutnost otvora i rupa, uključujući nasumične i male veličine, curenja i pukotine, lokalni nedostatak zaštitnog sloja (na primjer, žbuke) ili njegovo slabljenje tijekom požara pridonose razvoju gorenja prema gore. Stoga možemo reći da je shema širenja izgaranja u požarima u svom općem obliku izravno suprotna slobodnom kretanju tekućine. Potonji uvijek ima tendenciju da teče prema dolje, ponekad curi u najmanje rupe, curenja. Konvekcija zagrijanih produkata izgaranja i njeno širenje, kao što smo primijetili, imaju uzlazni karakter.

Ponekad konvekcija uzrokuje prijenos gorućih predmeta: tinjajućeg papira, ugljena, na otvorenim vatrama - čavke ("čavke"), pa čak i zapaljeno drvo, cjepanice. Izgaranje u takvim slučajevima dobiva vrtložni karakter. U području požara vjetar nastaje kao rezultat ogromne izmjene plinova izazvane požarom spontane prirode. Uklanjanje takvih tinjajućih i gorućih predmeta konvekcijom može stvoriti nova žarišta izgaranja.

Usput napominjemo da vjetar može dovesti do sličnih rezultata u razvoju vatre na otvorenom. Uloga vjetra u razvoju otvorene vatre dovoljno dobro poznato.

Smjer konvekcije tijekom požara, kako u pojedinačnim dijelovima tako iu glavnom, može se promijeniti. To se događa kao posljedica kršenja zastakljivanje prozora, stvaranje izgaranja i curenja, uništavanje struktura, kao i kao rezultat posebnog otvaranja vatrogasnih odjela.

Konvekcija na požarištima stvara znakove po kojima je moguće utvrditi smjer i puteve razvoja izgaranja, a time i izvor požara. To je zbog činjenice da u konvekcijskom strujanju dolazi do intenzivnijeg razaranja konstrukcija i materijala. Osobito je karakteristično u tom pogledu kretanje konvekcijskih struja u rupama i otvorima.

Govoreći o ulozi prirodne konvekcije u požarima, potrebno je također uočiti utjecaj kretanja zraka koji nije povezan s požarom na širenje izgaranja. Zračna strujanja mogu biti prije požara u građevinskim konstrukcijama ili u prostoriji, kao iu atmosferi koja okružuje objekt na kojem je požar izbio.

Temperaturna razlika u različitim dijelovima zgrade, povezanost između njih, mogućnost cirkulacije, smjer i snaga vjetra odredit će lokalne uvjete za kretanje zračne okoline kao i utjecati na pojavu požara i značajke njegov razvoj.

Mogućnost postojanja zračnih strujanja mora se uzeti u obzir pri ispitivanju specifičnih okolnosti požara. To je stanje koje ponekad objašnjava nepostojanje prvih znakova požara koji je počeo na jednom mjestu ili njihovo otkrivanje na drugom, smjer razvoja izgaranja u strukturama (uglavnom u vodoravnom smjeru), brzinu širenja požara, njegove razmjere kada je požar poprimio otvoreni karakter.

4. Čimbenici koji određuju prirodu izgaranja u požarima i njegove posljedice

Gore smo ukratko zasebno razmotrili uvjete potrebne za izgaranje i metode prijenosa topline. Uočen je utjecaj ovih čimbenika na procese širenja izgaranja tijekom požara. Međutim, treba naglasiti da se u velikoj većini slučajeva kod požara događa kombinacija ovih čimbenika ili njihova različita kombinacija.

Složeni i raznoliki uvjeti u kojima se odvija proces izgaranja u požarima dovode do toga da se gorenje konstrukcija i materijala odvija neravnomjerno. Neravnomjernost je, posebice, u tome što se brzina širenja požara i površina obuhvaćena gorenjem ne povećavaju proporcionalno vremenu gorenja, već progresivno, odnosno vrijeme potrebno za razvoj požara na određenom prostoru je ne ovisi izravno o njezinoj veličini. To se objašnjava činjenicom da s povećanjem površine gorenja i njegovog intenziteta progresivno rastu toplinski i drugi čimbenici koji utječu na razvoj požara.

5. Toplinski procesi koji se odvijaju tijekom izgaranja u žarištu požara i njihov utjecaj na stvaranje žarišnih znakova

Kao posljedica gorenja koje nastaje u požaru, materijali, konstrukcije, oprema i pojedini predmeti koji se nalaze u zoni visoke temperature podliježu različitim razaranjima, deformacijama ili potpuno uništeni. U pravilu, najteže opekline i razaranja nastaju na mjestu izbijanja požara. U ostalim područjima požara, na konstrukcijama, opremi i materijalima, kao rezultat toplinske izloženosti, nastaju karakteristični znakovi koji ukazuju na smjer izgaranja. Razlog za nastanak žarišnih znakova su prirodni toplinski procesi koji se odvijaju tijekom izgaranja u vatri. Glavne zakonitosti toplinskih procesa u žarištu požara uključuju:

duže vrijeme gorenja u ognjištu u usporedbi s drugim područjima požara;

povišena temperaturni režim;

prijenos topline uzlaznim konvektivnim strujanjem.

Trajanje toplinskih procesa u žarištu požara

Trajanje izgaranja tijekom požara u prostoriji određeno je mnogim čimbenicima, među kojima su najvažniji vrijednost zapaljivog opterećenja prostorije, brzina izgaranja materijala i uvjeti izmjene plinova.

Rezultati istraživanja požara pokazuju da trajanje gorenja u žarištu požara u pravilu premašuje trajanje gorenja u ostalim područjima požara, a razlika može biti značajna.

To se objašnjava prirodom procesa razvoja izgaranja, koji se može podijeliti u tri uzastopna razdoblja (slika 1).

Prvo razdoblje (OA) odgovara razvoju izgaranja od malog ložišta do općeg zapaljenja u volumenu prostorije. Tijekom tog razdoblja požar se razvija u nestacionarnim uvjetima, kada se brzina izgaranja i uvjeti izmjene plinova mijenjaju s vremenom. U završnoj fazi ovog razdoblja, područje gorenja naglo se povećava, prosječna volumetrijska temperatura u prostoriji brzo raste, kao rezultat gotovo istovremenog (unutar 30-60 s) paljenja glavnog dijela zapaljivog materijala.

Riža. 1. Krivulja "temperatura-vrijeme" koja karakterizira razdoblja razvoja požara

Vrijeme prvog razdoblja jako varira i može doseći nekoliko sati u uvjetima ograničene izmjene plina. Za prostore srednje veličine (upravne, stambene, itd.) S nedovoljnom razmjenom plina, vrijeme prvog perioda je 30-40 minuta, a s optimalnom izmjenom plina i nezapaljivim zidnim oblogama - 15-28 minuta.

Značajne promjene u odnosu na drugo razdoblje razvoja požara također se uočavaju u prirodi prijenosa topline. U prvom razdoblju širenje požara događa se uglavnom zbog prijenosa topline konvekcijom i toplinske vodljivosti. Istodobno, temperature u različitim dijelovima prostorije značajno se razlikuju jedna od druge.

U drugom (glavnom) razdoblju razvoja požara (krivulja AB) glavnina zapaljivog materijala (do 80% ukupnog opterećenja) izgara gotovo konstantnom brzinom. U tom slučaju prosječna volumenska temperatura raste do maksimalne vrijednosti. Tijekom tog razdoblja prijenos topline odvija se uglavnom zračenjem.

Treće razdoblje odgovara razdoblju slabljenja vatre, tijekom kojeg ostatak ugljena polako izgara, a temperatura u prostoriji se smanjuje.

Dakle, trajanje gorenja u žarištu požara premašuje slične vrijednosti u drugim područjima požara tijekom prvog razdoblja razvoja požara.

Režim temperature u ložištu vatre

Formiranje višeg temperaturnog režima u žarištu požara u usporedbi s drugim zonama požara uzrokovano je sljedećim čimbenicima:

veliko otpuštanje topline u žarištu požara u usporedbi s drugim zonama požara,

priroda raspodjele temperaturnog polja tijekom požara u prostoriji;

fizikalni zakoni formiranja temperaturnog polja u konvektivnim strujanjima.

Toplina koja se oslobađa prilikom izgaranja glavni je uzrok razvoja požara i nastanka njegovih popratnih pojava. Oslobađanje topline ne događa se u cijelom volumenu zone izgaranja, već samo u svjetlećem sloju, gdje se odvija kemijska reakcija. Raspodjela topline u zoni požara stalno se mijenja tijekom vremena i ovisi o velikom broju čimbenika. Oslobođenu toplinu percipiraju produkti izgaranja, koji konvekcijom, toplinskom vodljivošću i zračenjem prenose toplinu kako u zonu izgaranja tako i u zonu toplinskog utjecaja, gdje se miješaju sa zrakom i zagrijavaju. Proces miješanja odvija se duž cijelog puta kretanja produkata izgaranja, tako da se temperatura u zoni utjecaja topline smanjuje kako se odmiče od zone izgaranja. U početnoj fazi razvoja požara najveći je utrošak topline za zagrijavanje zraka, građevinskih konstrukcija, opreme i materijala. Opažena toplina građevinske strukture, uzrokuje njihovo zagrijavanje, što dovodi do deformacije, kolapsa i paljenja zapaljivih materijala.

Trajanje gorenja u žarištu požara premašuje slične vrijednosti u drugim područjima požara tijekom prvog razdoblja razvoja. To uzrokuje veće oslobađanje topline i uzrokuje povećanu temperaturu u ložištu u usporedbi s drugim područjima požara.

Priroda raspodjele temperaturnog polja tijekom požara u prostoriji također predodređuje formiranje najviše temperature u izvoru u početnom razdoblju razvoja požara. Maksimalna temperatura, koja je obično viša od prosječnog volumena, javlja se u zoni izgaranja (žarištu požara), a kako se ona udaljava od nje, temperatura plinova se smanjuje zbog razrjeđivanja produkata izgaranja zrakom i drugom toplinom. gubitke u okolišu.

Više toplina u žarištu požara također je posljedica prirode formiranja temperaturnog polja u presjeku konvektivnog mlaza.

Konvektivna strujanja nastaju gdje god postoje izvori topline i prostor za njihov razvoj. Pojava konvektivnih strujanja posljedica je sljedećih razloga. Tijekom izgaranja zrak ulazi u zonu izgaranja, dio sudjeluje u reakciji izgaranja, a dio se zagrijava. Sloj plina koji se formira na izvoru ima gustoću manju od gustoće okoline, zbog čega je podvrgnut djelovanju podizne (Arhimedove) sile i juri prema gore. Oslobođeno mjesto zauzima gusti nezagrijani zrak, koji, sudjelujući u reakciji izgaranja i zagrijavanju, također juri prema gore. Dakle, postoji pravilno uzlazno konvektivno strujanje zagrijanog plina iz zone izgaranja. Plinski medij, koji se diže iznad zone izgaranja, uvlači zrak iz okoline, zbog čega se u njegovom presjeku formira temperaturno polje. Temperaturno polje u presjeku uzlaznih konvektivnih strujanja raspoređeno je simetrično oko vertikalne osi s maksimumom duž osi mlaza. S udaljenošću od osi, temperature se smanjuju na temperaturu okoline na granici mlaza.

Ove se zakonitosti odvijaju u prvom razdoblju razvoja, tj. kad gori u vatri. U tom razdoblju područje gorenja je neznatno i konvektivni mlaz se širi prema zakonima uzlaznog toka u neograničenom prostoru, a maksimalne temperature će se formirati u središtu iznad požara.

U budućnosti, kada se područje požara naglo poveća, priroda formiranja temperature u konvektivnim tokovima će se promijeniti. U takvim uvjetima konvektivni mlaz se širi u ograničenom prostoru, što mijenja sliku temperaturnog polja u mlazu. Međutim, opći zakon raspodjele temperature od maksimuma na osi do temperature okoline na granici mlaza je sačuvan.

Dakle, sva tri čimbenika uzrokuju povišenu temperaturu u žarištu požara u usporedbi s drugim zonama, a ta je okolnost karakteristična značajka toplinski procesi u žarištu požara.

Priroda prijenosa topline iz vatre

Pravilnosti toplinskih procesa u žarištu požara također uključuju ekspanzivnu prirodu širenja konvektivnih tokova iz žarišta požara i, kao rezultat toga, osebujna oštećenja konstrukcija zbog topline sadržane u masi konvektivnog mlaza.

Tijekom izgaranja kretanje konvektivnog mlaza preko žarišta požara ima turbulentan karakter. Vrtložne mase pri poprečnom kretanju izvan mlaza za sobom povlače slojeve nepokretnog medija. Tijekom miješanja dolazi do izmjene topline između mlaza i nepokretnog medija. Kao rezultat toga, masa mlaza raste, njegova širina se povećava, a oblik konvektivnog mlaza poprima ekspandirajući karakter dok se kreće prema gore. Stupanj početne turbulencije konvektivnog mlaza unaprijed određuje kut njegovog otvaranja. Što je veći stupanj turbulencije mlaza, okolina se intenzivnije miješa s njim i veći je kut njegovog početnog širenja.

Dakle, fizikalni zakoni izmjene topline i gibanja unaprijed određuju ekspanzivnu prirodu širenja uzlaznih konvektivnih tokova, a izmjena topline koja se u ovom slučaju događa karakteristična je za toplinske procese u žarištu požara.

Razmotrene osnovne zakonitosti toplinskih procesa (duže trajanje njihovog tijeka, povišen temperaturni režim u odnosu na druga područja izgaranja i priroda prijenosa topline pomoću konvektivnih strujanja) svojstvene su samo izgaranju u žarištu požara. Poznavanje prirode fizikalnih fenomena koji su u osnovi nastanka toplinskih procesa omogućuje razumniji pristup pitanju utvrđivanja izvora požara.

Navedeni obrasci toplinskih procesa u žarištu požara izraženiji su u početnom razdoblju razvoja požara ili tijekom eliminacije izgaranja na početku drugog razdoblja. S kasnijim uklanjanjem izgaranja, razlike između toplinskih procesa u izvoru iu drugim područjima požara postupno se izglađuju, što prirodno utječe na prirodu oštećenja konstrukcija, materijala i opreme. Ova se okolnost mora uzeti u obzir pri određivanju izvora požara.

ZAKLJUČAK

Izgaranje je kemijska reakcija praćeno oslobađanjem topline i svjetlosti. To je moguće pod kombinacijom sljedeća tri uvjeta:

Prisutnost zapaljivog materijala;

Prisutnost topline dovoljne za paljenje zapaljivog materijala i održavanje procesa izgaranja;

Prisutnost kisika (zraka) u količinama potrebnim za gorenje.

S početkom procesa izgaranja počinje širenje topline koje se može dogoditi provođenjem topline, zračenjem i konvekcijom.

Trajanje izgaranja u požaru određeno je mnogim čimbenicima, među kojima su najvažniji veličina zapaljivog opterećenja, brzina izgaranja materijala i uvjeti izmjene plinova. Brzina izgaranja ovisi o uvjetima u kojima se odvija proces izgaranja. Uvjeti izgaranja (primjerice, pristup zraku, temperatura) u različitim dijelovima požara, pa čak i na jednom mjestu, ali u različito vrijeme nisu isti.

Nakon početka izgaranja stalni izvor paljenja je zona izgaranja. Nastanak i nastavak gorenja moguć je pri određenom količinskom omjeru zapaljive tvari i kisika, kao i pri određenim temperaturama i rezervi toplinske energije izvora paljenja. Najveća stopa stacionarnog izgaranja opažena je u čistom kisiku, najmanja - kada je sadržaj zraka 14-15% kisika. S nižim sadržajem kisika u zraku prestaje izgaranje većine tvari.

KNJIŽEVNOST

Megorsky B.V. Metodologija utvrđivanja uzroka požara, - M .: Stroyizdat, 1966.

Zel'dovich Ya.B., Matematička teorija izgaranja i eksplozije. - M.: Nauka, 2000.

Williams F.A., Teorija izgaranja. - M.: Nauka, 2001.

Istraga požara. Udžbenik. / Ed. G.N. Kirillova, M.A. Gališeva, S.A. Kondratiev. - Sankt Peterburg: Sveučilište Državne vatrogasne službe Sankt Peterburga Ministarstva za izvanredne situacije Rusije, 2007. - 544 str.

Fedotov A.Zh. itd. Vatrogasno-tehnička ekspertiza, - M., 1986.

Istraživanje požara, - M .: VNIIPO MVD RF, 1993.

Češko I.D. Ispitivanje požara, - Sankt Peterburg; SPb IPB MUP Rusije, 1997.

V G. Dontsov, V.I. Putilin. Priručnik "Upit i ispitivanje požara", Viša škola Ministarstva unutarnjih poslova SSSR-a, Volgograd.

Češko I.D. Tehničke osnove istraživanja požara, - M., 2002

SI. Taubkin. Osnove zaštite od požara celuloznih materijala. ur. MKH RSFSR, 1960.

Priručnik za vatrogasne i tehničke stručnjake, - L., 1982

SI. Zernov. Početne radnje na činjenicu požara, M., 2005

Češko I.D. Pregled požarišta, M., 2004

Domaćin na Allbest.ru

Slični dokumenti

Fizikalne i kemijske osnove gorenja i eksplozije. Toplinska, lančana i difuzna teorija izgaranja tvari, eksploziva. Svojstva kruta goriva i produkti izgaranja, termodinamička svojstva produkata izgaranja. Vrste plamena i brzina njegovog širenja.

tečaj predavanja, dodan 05.01.2013


kinetika izgaranja. Utjecaj vlage na izgaranje kapljice ugljikovodičnih goriva. Kritični uvjet za kapljično paljenje i njegova ovisnost. Zeldovicheva metoda. histereza izgaranja. Slom plamena. Izgaranje u struji zraka. Prirodna i prisilna konvekcija.

seminarski rad, dodan 28.03.2008


Osnove teorije difuzije i kinetičkog izgaranja. Analiza inovativnih dostignuća u području izgaranja. Proračun temperature izgaranja plinova. Granice paljenja i tlaka pri eksploziji plinova. Problemi stabilnosti plinova pri izgaranju i metode njihova rješavanja.

seminarski rad, dodan 08.12.2014


Obrasci utjecaja vanjskih električnih polja na makroskopske karakteristike izgaranja organskih goriva. Sheme primjene vanjskog električnog polja na plamen. Utjecaj organiziranih vanjskih polja na proces izgaranja ugljikovodičnih goriva.

seminarski rad, dodan 14.03.2008


Shema uređaja kotla pulsirajućeg izgaranja. Opći obrazac komore za izgaranje. Tehnički podaci kotlovi. Obećavajući razvoj NPP "Ecoenergomash". Generator pare pulsirajućeg izgaranja s međunosačem topline kapaciteta pare od 200 kg.

prezentacija, dodano 25.12.2013


Metoda proračuna izgaranja goriva u zraku: određivanje količine kisika u zraku, produkata izgaranja, ogrjevne vrijednosti goriva, kalorimetrijske i stvarne temperature izgaranja. Izgaranje goriva u zraku obogaćenom kisikom.

seminarski rad, dodan 08.12.2011


Određivanje ogrjevne vrijednosti za plinovita goriva kao zbroj umnožaka toplinskih učinaka sastojaka zapaljivih plinova s ​​njihovom količinom. Teoretski potreban protok zraka za izgaranje prirodnog plina. Određivanje volumena produkata izgaranja.

test, dodan 17.11.2010


Korisno toplinsko opterećenje peći. Proračun procesa izgaranja goriva u ložištu. Omjer viška zraka. Izrada dijagrama produkata izgaranja. Toplinska ravnoteža procesa izgaranja. Izbor kotla za otpadnu toplinu. Proračun površine isparavanja, ekonomajzer.

seminarski rad, dodan 03.12.2012


Fizičke i kemijske osnove izgaranja, njegove glavne vrste. Opis eksplozije kao oslobađanja velike količine energije u ograničenom volumenu u kratkom vremenu, njezine vrste i uzroci. Izvori energije kemijskih, nuklearnih i toplinskih eksplozija.

kontrolni rad, dodano 12.06.2010


Određivanje protoka zraka i količine produkata izgaranja. Proračun sastava ugljene prašine i koeficijenta viška zraka tijekom sinteriranja boksita u rotacijskim pećima. Korištenje poluempirijske formule Mendeljejeva za izračunavanje topline izgaranja goriva.

U najopćenitijoj formulaciji, izgaranje je fizikalna i kemijska reakcija koja se brzo odvija uz oslobađanje topline i svjetlosti. U prirodi i tehnici najčešće se promatraju procesi izgaranja povezani s oksidacijom zapaljivih tvari atmosferskim kisikom. Međutim, mnoge tvari međusobno stupaju u reakciju izgaranja čak i u odsutnosti kisika. Dakle, vodik i neki metali gore u plinovitom kloru, bakar u parama sumpora, aluminij u bromu itd.

Uz reakcije izgaranja koje nastaju kao rezultat kemijskog spajanja različitih tvari, javljaju se i reakcije izgaranja povezane s raspadom plinova, tekućina i krutina (acetilen, nitroglicerin, nitroceluloza, olovni azid itd.).

Vrsta izgaranja je eksplozija i detonacija, kada se reakcija spajanja ili razgradnje tvari odvija brzinom od stotina, pa čak i tisuća metara u sekundi.

Razlikuju se krute, tekuće i plinovite (parovite) zapaljive tvari. Krute i tekuće tvari mogu lebdjeti u zraku (u obliku prašine ili magle).

Izgaranje je moguće samo pod određenim uvjetima: prisutnost zapaljive tvari i tvari koja podržava proces izgaranja, te njihovo dovoljno zagrijavanje. Započeto izgaranje može se nastaviti samo ako količina topline koja se oslobađa tijekom izgaranja premašuje prijenos topline u okolinu. Izgaranje također uključuje eksploziju i detonaciju.

Produkti izgaranja pri potpunom izgaranju tvari su negorivi plinovi i voda. Kod nepotpunog izgaranja proizvodi izgaranja sadrže ugljikov monoksid i druge zapaljive spojeve.

Treba napomenuti da se teške požarne nesreće često događaju zbog prekomjerne količine dima i ugljičnog monoksida u zoni požara.

Pri izgaranju oslobađa se velika količina topline koja je određena toplinom izgaranja gorivih tvari. Otpuštanje topline u okolinu tijekom požara događa se konvekcijom i uglavnom zračenjem. Temperatura izgaranja uglavnom ovisi o toplini izgaranja gorivih tvari i o količini nastalih produkata izgaranja.

Zapaljive tvari mogu se zapaliti u izravnom dodiru s jako zagrijanim tijelima ili s otvorenim plamenom, pri zagrijavanju zračenjem, a također i kad se u zapaljivoj tvari odvijaju egzotermne reakcije.

Proces oksidativnog izgaranja uključuje faze predgrijavanja, oksidacije, samozapaljenja i naknadnog izgaranja. Slika 1 prikazuje temperaturnu krivulju procesa izgaranja u vremenu. Pri zagrijavanju zapaljive tvari s početnom temperaturom t n do temperature početka oksidacije t oko, uočava se polagani porast temperature, budući da se toplina koja se dovodi izvana troši na taljenje, isparavanje ili raspadanje zapaljivih tvari. Nakon zagrijavanja gorive tvari na t o dolazi do bržeg povećanja temperature izgaranja u vremenu zbog oslobađanja topline tijekom započete reakcije oksidacije.

Slika 1. - Promjena temperature tijekom vremena pri zagrijavanju zapaljivih tvari

Međutim, temperatura t o još uvijek je nedovoljna za daljnje samozagrijavanje, budući da prijenos topline u okolinu premašuje stvaranje topline tijekom započete reakcije oksidacije. Kada se postigne temperatura samozapaljenja t c, dolazi do ravnoteže između dolaska topline na zapaljivu tvar i prijenosa topline u okolinu. Rezultat je daljnji brzi porast temperature. Na temperaturi t p pojavljuje se plamen i počinje stabilan proces izgaranja t g.

Krivulja temperature u odnosu na vrijeme za požar prikazana je na slici 2.

Izgaranje je vrlo složeno fizikalni i kemijski proces. Prema suvremenim shvaćanjima, u procesu izgaranja nastaju nisko stabilni, ali vrlo aktivni međuproizvodi u obliku slobodnih atoma, peroksida i radikala. Reaktivnost kisika se značajno povećava kada se zagrijava.

Temperatura samozapaljenja zapaljivih tvari jako varira ne samo za različite tvari, već i za istu tvar. Ova temperatura ovisi o mnogim varijabilnim čimbenicima: koncentraciji smjese, tlaku, volumenu posude (za smjese plin-para i prašina-zrak), zdrobljenosti (za krute zapaljive tvari). Tablica 1 prikazuje granice kolebanja temperature samozapaljenja nekih zapaljivih tvari.

Do eksplozija smjesa zapaljivih plinova, para i prašine sa zrakom može doći samo ako se njihove zapaljive komponente prvo pomiješaju s atmosferskim kisikom. Za razne plinove, pare i prašine postoje određene granice eksplozivnih koncentracija, a to su donja i gornja granica eksplozivne smjese. Kada je sadržaj gorivih tvari u smjesi manji od donje granice, smjesa ne eksplodira i ne gori, a kada je sadržaj gorivih tvari veći od gornje granice, smjesa ne eksplodira, već gori i, stoga predstavlja opasnost od požara.

Što je niža donja granica koncentracije eksploziva, to je zapaljiva tvar opasnija. Eksplozivnost smjesa određena je i intervalom između donje i gornje granice smjese. Što je taj interval veći, to je eksplozivna smjesa opasnija. Dakle, za acetilen (C 2 H 2) donja granica eksplozivnosti smjese sa zrakom (u volumnim postocima) je 2,6%, a gornja 82%. Za metan (CH 4) ove vrijednosti su 5,3 odnosno 14%. Stoga je eksplozivnost acetilena puno veća od one metana.

Temperatura tijekom eksplozije mješavina plinova i para varira u širokim granicama i iznosi 1500-3000 ° C, a tlak koji se razvija tijekom eksplozije obično ne prelazi 1,1 mN/m 2 (11 atm). Međutim, s povećanjem sadržaja kisika u smjesi i kompresijom smjese tijekom eksplozije (na primjer, u plinovodima - velika duljina) tlak eksplozije može se znatno povećati i čak pretvoriti u detonaciju kada brzina širenja plamena dosegne 1000-4000 m / s, a tlak je 8 MN / m 2 (80 atm) ili više.

Opasnost od požara čvrstih zapaljivih tvari

Opasnost od požara krutih tvari određena je njihovim sastavom i uvelike ovisi o specifičnoj površini tih tvari. Dakle, smotani papir gori vrlo sporo, dok rasklopljeni vrlo brzo. .Kada se sadržaj vlage u krutim tvarima poveća, njihova zapaljivost i brzina gorenja se značajno smanjuju. Brzina gorenja krutih tvari također ovisi o količini hlapljivih produkata koji se oslobađaju tijekom razgradnje tvari tijekom izgaranja; s povećanjem hlapljivih komponenti povećava se i brzina gorenja.

Pri izgaranju krutih tvari uočavaju se procesi plamenog i besplamenskog gorenja. Kod besplamenskog izgaranja dolazi do oksidacije zapaljive tvari u površinskom sloju. Jedan od glavnih zapaljivih plinova u gašenju tvari koje sadrže ugljik je ugljikov monoksid.

Alkalijski metali počinju gorjeti nakon što se rastale (neki od njih stvaraju plamen u interakciji s vodom). Izgaranje aluminija, magnezija i kalcija popraćeno je stvaranjem značajne količine bijelog dima koji se sastoji od oksida ovih metala. proces sagorijevanja alkalijski metali znatno se pojačavaju kada se zgnječe. Dakle, strugotine magnezija i magnezijevih legura (na primjer, elektron) izgaraju vrlo intenzivno. Prašina ovih metala u stanju aerogela (u obliku naslaga) sporo izgara, no dovedena u suspenziju eksplodira.

Spaljivanje drva je složen proces. Kada se temperatura drva popne na 110-130 °C, oslobađa se voda, a zatim počinje razgradnja drva. Produkti raspadanja u rasponu od 130-200 °C sastoje se od vodene pare i ugljičnog dioksida. Daljnjim porastom temperature u sastavu ispuštenih plinova pojavljuju se ugljikov monoksid, vodik, metan i drugi zapaljivi plinovi. Na 230-250 °C produkti raspadanja drva se zapale iz vanjskog izvora topline, nakon čega drvo nastavlja gorjeti. Na 300 °C iz drveta se oslobađa najveća količina zapaljivih plinova.

Faza plamenog izgaranja drva postupno se, kako se na njegovoj površini stvara sloj ugljena, smanjuje i počinje faza izgaranja bez plamena tog ugljena. Nakon izgaranja sloja ugljena ponovno se intenzivno oslobađaju zapaljivi plinovi i javlja se plamen. Tada nastaje novi sloj ugljena i počinje faza izgaranja bez plamena itd.

Na kraju niza ciklusa sagorijevanja plamena i bez plamena, kada se svo drvo raspadne, ostatak drvenog ugljena gori bez plamena.
Treba napomenuti da se kod dugotrajnog zagrijavanja drva u potonjem javljaju procesi razgradnje i oksidacije, što može smanjiti temperaturu paljenja drva na 110-130 °C.

Opasnost od požara tekućih zapaljivih tvari

Opasnost od požara zapaljivih tekućina određena je plamištem pare tekućine koja isparava pri uvođenju izvora topline. Plamište je najniža temperatura pri kojoj para gorive tvari stvara smjesu pare i zraka iznad svoje površine. , koji se zapali kada se uvede izvor topline (na primjer, otvorena vatra).

Tijekom bljeska površina zapaljive tekućine se ne zagrije na temperaturu dovoljnu za intenzivno isparavanje tekućine i daljnje izgaranje prestaje. Ako se temperatura tekućine u trenutku bljeska pokaže dovoljnom za izgaranje koje slijedi nakon bljeska, tada se ta temperatura naziva temperaturom paljenja zapaljive tekućine.

Opasnost od požara veća je što je plamište zapaljive tekućine niže.Prema postojećoj klasifikaciji sve zapaljive tekućine dijele se u dvije klase. Klasa I uključuje tekućine s točkom plamišta nižom od 45 °C (na primjer, benzin, alkohol, eter, kerozin itd.), a klasa II uključuje tekućine s točkom plamišta iznad 45 °C (na primjer, ulja , loživo ulje itd.) . Zapaljive tekućine klase I klasificirane su kao zapaljive tekućine, a tekućine klase II klasificirane su kao zapaljive.

Treba napomenuti da opasnost od požara niza krutih tvari (na primjer, naftalena, fosfora, kamfora itd., Koje isparavaju na normalnim temperaturama) također karakterizira plamište.

Zapaljive tekućine imaju malu (1-2 °C) razliku između plamišta para i temperature paljenja. Za zapaljive tekućine ta razlika doseže 30 0 C ili više.

Opasnost od požara tekućina raste s smanjenjem plamišta, temperature paljenja i samozapaljenja, kao i s povećanjem brzine isparavanja i smanjenjem donje granice koncentracije eksplozivne smjese tekućih para sa zrakom. .

Prašina opasnost od požara

Prašina zapaljivih tvari u stanju aerogela (u obliku naslaga prašine) može tinjati i gorjeti, au obliku aerosola, odnosno lebdeći u zraku, može eksplodirati stvarajući eksplozivne smjese prašine i zraka. Izgaranje prašine uvelike je olakšano adsorpcijom atmosferskog kisika od strane prašine. Opasnost od eksplozije prašine raste sa smanjenjem čestica prašine zbog povećanja njene specifične površine. Temperatura samozapaljenja zapaljive prašine obično se kreće od 700-900 °C, ali neke vrste prašine imaju relativno niske temperature samozapaljenje (na primjer, čađa eksplodira na 360 ° C).

Poput zapaljivih plinova i para, prašina ima donju i gornju granicu koncentracije eksplozivnosti. Donja granica koncentracije eksplozivnosti (izvor topline - vruće tijelo) za sumpornu prašinu je 7, šećer 10,3, aluminij 7 i ugljen 17,2 g/m 3 .

Granice eksplozivne koncentracije prašine ovise o vlažnosti, raspršenosti, temperaturi i snazi ​​izvora topline i drugim čimbenicima. Tlak koji se razvija tijekom eksplozije prašine obično ne prelazi 0,4-0,6 mN/m 2 (4-6 atm).

Samozapaljenje

Neke tvari imaju sposobnost adsorpcije plinova i kisika iz zraka, zbog čega se povećava brzina oksidativnih reakcija i povećava temperatura tih tvari. Ako se stvore uvjeti kada je unos topline veći od povrata u okolinu, tada kao rezultat stalnog povećanja temperature takve tvari mogu izgorjeti. Proces u kojem dolazi do izgaranja (tvari kao posljedica samozagrijavanja) naziva se samozapaljenje.Jasno je da tvari kod kojih proces samozapaljenja počinje na niskoj temperaturi predstavljaju povećanu opasnost od požara.

Tvari sposobne za samozapaljenje dijele se u nekoliko skupina. Grupa I uključuje tvari biljnog podrijetla, kao što su mokro zrno, sijeno, piljevina. Razlog povećanja temperature za njih su biološki procesi; daljnje povećanje temperature događa se zbog oksidacije, što dovodi do spontanog sagorijevanja takvih tvari.

Grupa II uključuje kameni i mrki ugljen (osim mršavog ugljena) i treset. Spontano sagorijevanje treseta olakšavaju biološki procesi koji se odvijaju u njemu. Treset se spontano zapali na relativno niskoj temperaturi (120-140°C).

Do III skupina uključuju ulja i masti, a biljna ulja predstavljaju povećanu opasnost od požara ( laneno ulje itd.), budući da sadrže nezasićene organske spojeve koji mogu oksidirati i polimerizirati. Životinjska i mineralna ulja predstavljaju znatno manju opasnost od požara.

Rizik od samozapaljenja naglo se povećava kada ulja dođu u dodir s sredstvima za čišćenje i radnom odjećom. Uljni film formiran na površini ovih materijala apsorbira atmosferski kisik, što dovodi do povećanja temperature, mogućeg paljenja materijala. U praksi metalurških pogona poznati su slučajevi požara uslijed samozapaljenja zauljenih sredstava za čišćenje i odjeće.

Grupa IV uključuje kemikalije i neke spojeve. Ova skupina uključuje tvari sposobne za samozapaljenje u dodiru sa zrakom, kao što su fosfor vodik, silicij vodik, bijeli fosfor, arzin, aluminijska i cinkova prašina, svježe pripremljeni drveni ugljen i čađa, organometalni spojevi. Željezni sulfidi FeS i Fe 2 S 3 imaju piroforna svojstva. Kad ovi sulfidi dođu u dodir sa zrakom, njihova temperatura toliko poraste da je izvor paljenja zapaljivih tvari.

Niz tvari se zapali u dodiru s vodom, kao što su alkalijski metali, karbidi kalcija i alkalijskih metala itd. Do paljenja dolazi jer, kao rezultat međudjelovanja ovih tvari s vodom, nastaju zapaljivi plinovi koji se zapale uslijed egzotermnih reakcija . Ulja i masti se spontano zapale u komprimiranom kisiku.