Горіння як хімічна реакція. теорія горіння

Please visit site http: \\ www.duodimension.com

to download the Databeam Word .Net component

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

Санкт-Петербурзький

ІНЖЕНЕРНО-ЕКОНОМІЧНА АКАДЕМІЯ

ІНСТИТУТ ЗАГАЛЬНОГО МЕНЕДЖМЕНТУ

РЕФЕРАТ

З ДИСЦИПЛІНИ

"БЕЗПЕКА ЖИТТЄДІЯЛЬНОСТІ"

Методи та засоби пожежогасіння

виконав:

студент 2 курсу, гр. одна тисяча вісімдесят два

Затолокін В.В.

перевірив:

Санкт-Петербург

1999

вступ

Горіння - це хімічна реакція окислення, що супроводжується виділенням теплоти і світла. Для виникнення горіння потрібна наявність трьох чинників: горючої речовини, окислювача (звичаю кисень повітря) і джерела загоряння (імпульсу). Окислювачем може бути не тільки кисень, але і хлор, фтор, бром, йод, окисли азоту і т.д.

Залежно від властивостей горючої суміші горіння буває гомогенним і гетерогенним. При гомогенному горінні вихідні речовини мають однакове агрегатний стан (наприклад, горіння газів). Горіння твердих і рідких горючих речовин є гетерогенним.

Горіння діфферінціруется також за швидкістю поширення полум'я і залежно від цього параметра може бути дефлаграціонним (близько десятка метрів в секунду), вибуховим (близько сотні метрів в секунду) і детонаційними (близько тисячі метрів в секунду). Пожеж властиво дефлаграційне горіння.

Процес виникнення горіння поділяється на кілька видів.

Спалах - швидке згоряння горючої суміші, що не супроводжується утворенням стислих газів.

Займання - виникнення горіння під впливом джерела запалювання.

Займання - загоряння, що супроводжується появою полум'я.

Самозаймання - явище різкого збільшення швидкості екзотермічних

реакцій, що приводить до виникнення горіння речовини (матеріалу, суміші) при відсутності джерела запалювання.

Самозаймання - самозаймання, що супроводжується появою полум'я.

Вибух - надзвичайно швидке хімічне (вибухове) перетворення, що супроводжується виділенням енергії і утворенням стислих газів, способоності виробляти механічну роботу.

Виникнення горіння речовин і матеріалів при впливі теплових імпульсів з температурою вище температури займання характеризується як загоряння, а виникнення горіння при температурах нижче температури самозаймання відноситься до процесу самозаймання.

при оцінці пожежної безпекиречовин і матеріалів необхідно враховувати їх агрегатний стан. Оскільки горіння, як правило, відбувається в газовому середовищі, то в якості показників пожежної небезпеки необхідно враховувати умови, при яких утвориться достатня для горіння кількість газоподібних горючих продуктів.

основними показниками пожежної небезпеки, Що визначають критичні умови виникнення та розвитку процесу горіння, є температура самозаймання та концентраційні межі запалення.

Температура самозаймання характеризує мінімальну температуру речовини або матеріалу. при якій відбувається різке збільшення швидкості екзотермічних реакцій, який закінчується виникненням полум'яного горіння. Мінімальна концентрація горючих газів і парів в повітрі при якій вони здатні загорятися і поширювати полум'я, називається нижнім концентраційним межеюзаймання; максимальна концентрація горючих газів і парів, при якій ще можливе поширення полум'я, називається верхнім межею займання. Область потягів і сумішей горючих газів і парів з повітрям, що лежать між нижньою і верхньою межами займання, називається областю займання.

Концентраційні межі запалення непостійні і залежать від ряду факторів. найбільший впливна межі займання надають потужність джерела запалення, домішка інертних газів і парів, температура і тиск горючої суміші.

Пожежонебезпека речовин характеризується лінійної (вираженої в см / с) і масової (г / c) швидкостями горіння (поширення полум'я) і вигоряння (г / м 2 * с), а також граничним вмістом кисню, при якому ще можливе горіння. Для звичайних горючих речовин (углевородоров і їх похідних) це граничний вміст кисню становить 12-14%, для речовин з високим значенням верхньої межі запалення (водень, сірковуглець, окис етилену идр.) Граничний вміст кисню становить 5% і нижче.

Крім перерахованих параметрів для оцінки пожежної небезпеки важливо знати ступінь горючості (спаленність) речовин. Залежно від цієї характеристики речовини і матеріали поділяють на горючі (згоряє), важкогорючі (вогнестійкими) і негорючі (вогнетривкі).

До пальним відносяться такі речовини і матеріали, які при запаленні стороннім джерелом продовжують горіти і після го видалення. До трудногорючим відносять такі речовини, які не здатні поширювати полум'я і світять лише в місці впливу імпульсу; негорючими є речовини і матеріали, не займисті навіть при дії досить потужних імпульсів.

Пожежі на обжитих людиною територіях, на підприємствах виникають в більшості випадків у зв'язку з порушенням технологічного режиму. Це на жаль часте явище і державою передбачено спеціальні документи, що описують основи протипожежного захисту. Це нормативні документи: ДСТУ 12.1.004-76 "Пожежна безпека" і ГОСТ 12.1.010-76 "Вибухобезпека".

Заходи з пожежної профілактики поділяються на організаційні, технічні, режимні та експлуатаційні.

Організаційні заходи передбачають правильну експлуатацію машин і внутрішньозаводського транспорту, правильне утримання будівель, території, протипожежний інструктажробітників і службовців, організацію добровільні пожежних дружин, пожежно-технічних комісій, видання наказів з питань посилення пожежної безпеки і т.д.

До технічним заходамвідносяться дотримання протипожежних правил, Норм при проектуванні будинків, при влаштуванні електропроводів і устаткування, опалення, вентиляції, освітлення, правильне розміщення обладнання.

Заходи режимного характеру - це заборона куріння в невстановлених місцях, виробництва зварювальних та інших вогневих робіт в пожежонебезпечних приміщеннях і т.д.

Експлуатаційними заходами є своєчасні профілактичні огляди, ремонти і випробування технологічного обладнання.

Вогнегасні речовини і апарати пожежогасіння

У практиці гасіння пожеж найбільше поширення одержали наступні принципи припинення горіння:

1) ізоляція вогнища горіння від повітря або зниження шляхом розведення повітря негорючими загамі концентрації кисню до значення, при якому не може відбуватися горіння;

2) охолодження вогнища горіння нижче певних температур;

3) інтенсивне гальмування (інгібування) швидкості хімічної реакції в полум'ї;

4) механічний зрив полум'я в результаті впливу на нього сильного струменя газу і води;

5) створення умов огнепрегражденія, тобто таких умов, при яких полум'я поширюється через вузькі канали.

вода

Вогнегасна здатність води обумовлюється охолоджуючим дією, розведенням горючою середовища утворюються при випаровуванні парами і механічним впливом на палаюче речовина, тобто зривом полум'я. Охолоджуючу дію води визначається значними величинами її теплоємності і теплоти пароутворення. Розбавляють дію, що приводить до зниження вмісту кисню в навколишньому повітрі, обумовлюється тим, що обсяг пара в 1700 разів перевищує обсяг води, що випарувалася.

Поряд з цим вода має властивості, що обмежують область її застосування. Так, при гасінні вододй нафтопродукти і багато інші горючі рідини спливають і продовжують горіти на поверхні, тому вода може виявитися малоефективною при їх гасінні. Огнетушащий ефект при гасінні водою в таких випадках може бути підвищений шляхом подачі її в розпиленому стані.

Вода, яка містить різні соліі подана компактної струменем, має значну електропровідність, і тому її не можна застосовувати для гасіння пожеж об'єктів, устаткування яких знаходиться під напругою.

Гасіння пожеж водою виробляють установками водяного пожежогасіння, пожежними автомашинами і водяними стволами (ручними і лафетними). Для подачі води в ці установки використовують влаштовуються на промислових підприємствах і в населених пунктахводопроводи.

Воду під час пожежі використовують на зовнішнє і внутрішнє пожежогасіння. Витрата води на зовнішнє пожежогасіння приймають у відповідності з будівельними нормами і правилами. Витрата води на пожежогасіння залежить від категорії пожежної небезпеки підприємства, ступеня вогнестійкості будівельних конструкцій будівлі, обсягу виробничого приміщення.

Одним з основних умов, яким повинні задовольняти зовнішні водопроводи, є забезпечення постійного тиску в водопровідної мережі, Підтримуваного постійно діючими насосами, водонапірною баштою або пневматичною установкою. Це тиск часто визначають з умови роботи внутрішніх пожежних кранів.

Для того, щоб забезпечити гасіння пожежі в початковій стадії його виникнення, в більшості виробничих і громадських будівель на внутрішній водопровідній мережі влаштовують внутрішні пожежні крани.

За способом створення тиску води пожежні водопроводи поділяють на водопроводи високої професійності і низького тиску. Пожежні водопроводи високого тиску влаштовують таким чином, щоб тиск у водопроводі постійно було достатнім для безпосередньої подачі води від гідрантів або стаціонарних лафетних стволів до місця пожежі. З водопроводів низького тиску пересувні пожежні автонасоси або мотопомпи забирають воду через пожежні гідранти і подають її під необхідним тискомдо місця пожежі.

Система пожежних водопроводів знаходить застосування в різних комбінаціях: вибір тієї чи іншої системи залежить від характеру виробництва, яку він обіймав території і т.п.

До установками водяного пожежогасіння відносять спринклерні і дренчерні установки. Вони являють собою розгалужену, заповнену водою систему труб, обладнану спеціальними головками. У разі пожежі система реагує (по-різному, в залежності від типу) і зрошує конструкції помещенеія і обладнання в озне дії головок.

піна

Піни застосовують для гасіння твердих та рідких речовин, не вступників у взаємодію з водою. Вогнегаснівластивостіпіни визначають її кратністю - відношення об'єму піни до об'єму її рідкої фази, стійкістю, дисперсністю і в'язкістю. На ці властивості піни крім її фізико-хімічних властивостей впливали природа горючої речовини, умови протікання пожежі і подачі піни.

Залежно від способу і умов отримання вогнегасники піни ділять на хімічні та повітряно-механічні. Хімічна піна утворюється при взаємодії розчинів кислот і лугів у присутності пенообразующего речовини і являє собою концентровану емульсію двоокису вуглецю у водному розчині мінеральних солей, що містить піноутворюючий речовина.

Застосування хімічної піни у зв'язку з високою вартістю і складністю організації пожежогасіння скорочується.

Пеногенерірующая апаратура включає повітряно-пінні стволи для отримання нізкократной піни, генератори піни і пінні зрошувачі для отримання среднекратной піни.

гази

При гасінні пожеж інертними газоподібними розріджувачі використовують двоокис вуглецю, азот, димові або відпрацьовані гази, пар, а також аргон і інші гази.Вогнегасні дію названих складів полягає в розведенні повітря і зниження в ньому вмісту кисню до концентрації, при якій припиняється горіння.Огнетушащий ефект при розведенні зазначеними газами обумовлюється втратами теплоти на нагрівання розріджувачів і зниженням теплового ефекту реакції.Особливе місце серед вогнегасних складів займає двоокис вуглецю (вуглекислий газ), яку застосовують для гасіння складів ЛЗР, акумуляторних станцій,

сушильних печей, стендів для випробування електродвигунів і т.д.

Слід пам'ятати, однак, що двоокис вуглецю не можна застосовувати для гасіння речовин, до складу молекул яких входить кисень, лужних і лужноземельних метталов, а також тліючих матеріалів.Для гасіння цих речовин використовують азот або аргон, причому останній застосовують у тих випадках, коли є небезпека утворення нітридів металів, що володіютьвибуховими властивостями і чутливістю до удару.

Останнім часом розроблений новий спосіб подачі газів в зрідженому стані в захищається обсяг, який має істотний перевагами перед способом, заснованим на подачі стислих газів.

При новому способі подачі практично відпадає необхідність в ограніченеіі розмірів допускаються до захистуоб'єктів, оскільки рідина займає приблизно в 500 разів менший обсяг, ніж рівне по масі кількість газу,і не вимагає великих зусиль для її подачі. Крім того, при випаровуванні скрапленого газу досягаєтьсязначних охолоджуючий ефект і відпадає обмеження, пов'язане з можливим руйнуванням ослаблених прорізів,оскільки при подачі зріджених газів створюється м'який режим заповнення без небезпечного підвищення тиску.

інгібітори

Всі описані вище вогнегасники складинадають пасивне дію на полум'я. більше перспективнівогнегасники засоби, які ефективно гальмують хімічні реакції в полум'ї, тобто надають на них інгібуючу вплив. Найбільше застосування впожежогасінні знайшли вогнегасники склади - інгібітори на основі граничних вуглеводнів, в яких одинабо кілька атомів водню заміщені атомами галоідов (фтору, хлору, брому).

Галоідоуглеводороди погано розчиняться у воді, але добре змішуються з багатьма органічнимиречовинами. Вогнегаснівластивості галоідірованних вуглеводнів зростають зі збільшенням моряноймаси міститься в них галоида.

Галоідоуглеводородние склади мають зручними для пожежогасіння фізичнимивластивостями. Так, високі значення щільності рідини і парів зумовлюють можливістьстворення вогнегасної струменя і проникнення крапель в полум'я, а також утримання вогнегаснихпарів біля вогнища горіння. Низькі температури замерзання дозволяють використовувати ці склади при мінусових температурах.

В останні рокив якості засобів гасіння пожеж застосовують порошкові склади на основі неорганічнихсолей лужних металів. Вони відрізняються високою вогнегасною ефективністю і універсальністю,тобто здатністю гасити будь-які матеріали, в тому числі нетушімие усіма іншими засобами.

Порошкові склади є, зокрема, єдиним засобом гасіння пожеж лужнихметалів, алюмінійорганіческіх та інших металоорганічних сполук (їх виготовляє промисловість на основі карбонатів і бікарбонатів натрію і калію, фосфорно-амонійних солей, порошок на основі Гріфіта для гасіння металів і т.д.).

У порошків є ряд переваг перед Галоідоуглеводороди: вони і продукти їх розкладання не є небезпечнимидля здоров'я людини; як правило, не роблять корроізіонного дії на метали; захищають людей,виробляють гасіння пожежі, від теплової радіації.

апарати пожежогасіння

Апарати пожежогасіння підрозділяють на пересувні (пожежні автомашини), стаціонарні установкиі вогнегасники (ручні до 10 л. і пересувні і стаціонарні обсягом вище 25 л.).

Пожежні автомашини ділять на автоцистерни, котрі доставляють на пожежу воду і розчин піноутворювачаі обладнані стволами для подачі води або повітряно-механічної піни різної кратності, і специално,призначені для інших вогнегасних засобів або для певних об'єктів.

Стаціонарні установки призначені для гасіння пожеж в початковій стадії їх виникненнябез участі людей. Їх монтують в будинках і спорудах, а також для захисту зовнішніх технологічнихустановок. По застосовуваних вогнегасною засобам їх підрозділяють на водяні, пінні, газові,порошкові і парові. Стаціонарні установки можуть бути автоматичними і ручними з дистанційнимпуском. Як правило, автоматичні установки обладнуються також пристроями для ручногопуску. Установки бувають водяними, піноутворювальний і установки газового гасіння. Останні ефективніше і менш складні

і громіздкі, ніж багато інших.

Вогнегасники за видом вогнегасних засобів підрозділяються на рідинні, вуглекислотні, хімпенние, повітряно-пінні, хладонові, порошколвиеі комбіновані. У рідинних вогнегасниках застосовують воду з добавками (для поліпшення саміваемості,зниження температури замерзання і т.д.), в вуглекислотних - зріджений двоокис вуглецю, в хімпенние - водяні розчини кислот і лугів,в хладонових - хладони 114В2, 13В1, в порошкових - порошки ПС, ПСБ-3, ПФ і т.д. вогнегасниками маркуютьсябуквами, що характеризують вид вогнегасника за розрядом, і цифрою, яка позначає його місткість (об'єм).

Застосування вогнегасників:

1. Вуглекислотні - гасіння об'єктів під напругою до 1000В.

2. Хімпенние - гасіння твердих матеріалів та ГР на площі до 1 кв.м.

3. Повітрянопінні - гасіння загоряння ЛЗР, ГР, твердих (і тліючих) матеріалів (крім метталов і установок під напругою).

4. Хладонові - гасіння загоряння ЛЗР, ГР, горючих газів.

5. Порошкові - гасіння матеріалів, установок під напругою; заряджені МГС, ПХ - гасіння металів; ПСБ-3, П-1П - гасіння ЛЗР, ГР, горючих газів.

Пожежна сигналізація

Застосування автоматичних засобів виявлення пожеж є одним з основних умов забезпеченняпожежної безпеки в машинобудуванні, оскільки дозволяє оповістити черговий персонал про пожежу і місце його виникнення.

Пожежні сповіщувачі перетворюють неелектричні фізичні величини (випромінювання теплової і світлової енергії, рух частинок диму) в електричні,які у вигляді сигналу певної форми направляються по дротах на приймальну станцію. За способом перетворенняпожежні сповіщувачі підрозділяють на параметричні, що перетворюють неелектричні величини в електричні за допомогою допоміжногоджерела струму, і генераторні в яких зміна неелектричної величини викликає поява власної ЕРС.

Сповіщувачі пожежі ділять на прилади ручної дії, призначені для видачі дискретного сигналу при натисканнівідповідної пускової кнопки, і автоматичного дії для видачі дискретного сигналу при досягненні заданого значення фізичного параметра (температури, Спекта світлового випромінювання, диму та ін.).

Залежно від того, який з параметрів газоповітряної середовища викликає спрацьовування пожежних сповіщувачів, вони бувають:теплові, світлові, димові, кобмінірованние, ультразвукові. За виконання пожежні сповіщувачіділять на нормального виконання, вибухобезпечні, іскробезпечні і герметичні. За принципом дії - максимальні (реагують на абсолютні велеічіни контрольованого параметра і спрацьовують при певному його значенні) і диференціальні (регіруют тільки на швидкість зміни контрольованого параметра і спрацьовують тільки при її певному значенні).

Теплові сповіщувачі стороя на принципі зміні електропровідності тіл, контакнтной різниці потенціалів, феромагнітних властивостей металів, зміні лінійних розмірів твердих тілі т.д. Теплові сповіщувачі максимального дії спрацьовують при певній температурі. Недолік - залежність чутливості від навколишнього середовища. Диференціальні теплоі сповіщувачі мають достатню чутливість, але малопридатні в приміщеннях, де можуть бути скачки температури.

Димові сповіщувачі - бувають фотоелектричні (працюють на принципі розсіювання частинками диму теплового випромінювання) і іоанізаціонние (використовую ефект ослаблення іонізації повітряного міжелектродного проміжку димом.

Ультразвукові сповіщувачі - призначений для просторового виявлення вогнища загоряння і подачі сигналу тривоги. Ультразвукові хвилі випромінюються в контрольоване приміщення. У цьому ж приміщенні розташовані прийомні перетворювачі, які, діючи подібно до звичайного мікрофону, перетворять ультразвукові коливання повітря в електричний сигнал. Якщо в контрольованому приміщенні відсутня колеблюдщееся полум'я, то частота сигналу, що надходить від приймального перетворювача, відповідатиме випромінюваної частоті. При наявності в приміщенні рухомих об'єктів відбиті від них ультразвукові коливання будуть мати частоту, відмінну від випромінюваної (ефект Доплера). Перевага - безінерційність, велика контрольована площать. Недолік - помилкові спрацьовування.

Пожежна профілактика

протипожежні розриви

Для попередження розповсюдження пожежі з однієї будівлі на інше між ними влаштовують протипожежні розриви. привизначенні протипожежних розривів виходять з того, що найбільшу небезпеку відносно можливого займання сусідніхбудівель і споруд представляє теплове випромінювання від вогнища пожежі. кількістю прийнятоїтеплоти сусіднім з палаючим об'єктом будівлею залежить від властивостей горючих матеріалів і температури полум'я,величини випромінюючої поверхні, площі світлових прорізів,групи займистості огороджувальних конструкцій, наявностіпротипожежних перешкод, взаємного розташування будівель, метеорологічних умов і т.д.

протипожежні перепони

До них відносять стіни, перегородки, перекриття, двері, ворота, люки, тамбур-шлюзи і вікна. Протипожежні стіни повинні бутивиконані з негорючих матеріалів, мати межа вогнестійкості не менше 2.5 години і спиратися на фундаменти. протипожежністіни розраховують на стійкість з урахуванням можливості одностороннього обвалення перекриттів та інших конструкцій при пожежі.

Протипожежні двері, вікна і ворота в протипожежних стінах повинні мати межу вогнестійкості не менше 1.2 години, а протипожежні перекриттяне менше 1 години. Такі перекриття не повинні мати отворів і отворів, через які можуть проникати продукти горіння при пожежі.

шляхи евакуації

При проектуванні будинків необхідно передбачити безпечну евакуаційю людей на випадок виникнення пожежі. При виникненні пожежілюди повинні покинути будівлю протягом мінімального часу, який визначається найкоротшим відстанню від місця їх знаходження до виходу назовні.

число евакуаційних виходівз будівель, приміщень і з кожного поверху будівель визначається розрахунком, але повинна становити не менше двох. евакуаційнівиходи повинні розташовуватися розосереджено. При цьому ліфти та інші механічні засоби транспортування людей при розрахунках не враховують.Ширина ділянок шляхів евакуації повинна бути не меее 1 м, а дверей на шляхах евакуації не менше 0.8м. Ширина зовнішніх дверейсходових кліток повинна бути не менше ширини маршу сходів, висота проходу на шляхах евакуації - не менше 2 м. При проектуваннібудівель і споруд для евакуації людей повинні передбачатися такі видисходових клітин та сходів: незадимлюваних сходових кліток (сполучені з зовнішньої повітряноїзоною або обладнані технічними пристроями для підпору повітря); закриті клітиниз природнимосвітленням через вікна в зовнішніх стінах; закриті сходові клітини без природного освітлення; внутрішні відкритісходи (без огороджувальних внутрішніх стін); зовнішні відкриті сходи. Для будівель з перепадами висот слідпередбачати пожежні сходи.

Список використаної літератури:

1. «Охорона праці», Г.Ф. Денисенко, Москва, 1985 г.

2. «Охорона праці в машинобудуванні», під. ред. Є.Я. Юдіна, Москва, 1983 г.

3. «Основи безпеки життєдіяльності», Лужкін І.П., Санкт-Петербург, 1995

1. Фізико-хімічні основигоріння

2. Типи вибухів

Список літератури

1. Фізико-хімічні основи горіння

Горіння - це хімічна реакція окислення, що супроводжується виділенням великої кількостітепла і світінням.

Залежно від швидкості протікання процесу, горіння може відбуватися у формі власне горіння і вибуху.

Для процесу горіння необхідно:

1) наявність горючого середовища, що складається верб горючої речовини і окислювача; 2) джерела займання.

Щоб виник процес горіння, горюча середовище має бути нагріта до певної температури за допомогою джерела займання (полум'я, іскра електричного або механічного походження, розжарені тіла, тепловий прояв хімічної, електричної або механічної енергій).

Після виникнення горіння постійним джерелом займання є зона горіння. Виникнення і продовження горіння можливо при певному кількісному співвідношенні горючої речовини і кисню, а також за певних температурах і запасі теплової енергії джерела займання. Найбільша швидкість стаціонарного горіння спостерігається в чистому кисні, найменша - при вмісті в повітрі 14 - 15% кисню. При меншому вмісті кисню в повітрі горіння здебільшого речовин припиняється.

Розрізняють такі види горіння:

Повний - горіння при достатній кількості або надлишку кисню;

Неповне - горіння при нестачі кисню.

При повному горінні продуктами згоряння є вуглекислий газ (CO 2), вода (H 2 O), азот (N), сірчистий ангідрид (SO 2), фосфорний ангідрид. При неповному горінні зазвичай утворюються їдкі, отруйні горючі і вибухонебезпечні продукти: окис вуглецю, спирти, кислоти, альдегіди.

Горіння речовин може протікати не тільки в середовищі кисню,
але також в середовищі деяких речовин, що не містять кисню, хлору,
парів брому, сірки і т.д.

Горючі речовини можуть бути в трьох агрегатних станах:
рідкому, твердому, газоподібному. Окремі тверді речовини при нагріванні плавляться і випаровуються, інші - розкладаються і виділяють газоподібні продукти і твердий залишок у вигляді вугілля і шлаку, треті не розкладаються і не плавляться. Більшість горючих речовин незалежно від агрегатного стану при нагріванні утворюють газоподібні продукти, які при змішуванні з киснем повітря утворюють горючу середу.

По агрегатному стану пального і окислювача розрізняють:

Гомогенне горіння - горіння газів і горючих парообразующих речовин в середовищі газоподібного окислювача;

Горіння вибухових речовин і порохів;

Гетерогенне горіння - горіння рідких і твердих горючих речовин в середовищі газоподібного окислювача;

Горіння в системі «рідка горюча суміш - рідкий окислювач».

Найважливішим питанням теорії горіння є поширення полум'я (зони різкого зростання температури і інтенсивної реакції). Розрізняють такі режими поширення полум'я (горіння):

Нормальний режим горіння;

Дефлеграціонное горіння;

Детонація.

а) Нормальний режим горіння спостерігається при спокійному гетерогенному двухфазном диффузионном горінні. Швидкість горіння буде визначатися швидкістю дифузії кисню до пального речовини в зону горіння. Поширення полум'я походить від кожної точки фронту полум'я по нормалі до його поверхні. Таке горіння і швидкість поширення полум'я по нерухомій суміші уздовж нормалі до його поверхні називають нормальним (ламінарним).

Нормальні швидкості горіння невеликі. У цьому випадку підвищення тиску і освіти ударної хвилі не відбувається.

б) У реальних умовах внаслідок протікання внутрішніх процесіві при зовнішніх ускладнюють факторах відбувається викривлення фронту полум'я, що призводить до зростання швидкості горіння. При досягненні швидкостей поширення полум'я до десятків і сотень метрів в секунду, але не перевищують швидкості звуку в даному середовищі (300 - 320м / сек) відбувається вибуховий (дефлеграціонное) горіння.

При вибуховому горінні продукти горіння нагріваються до 1.5-3.0 тисяч ° С, а тиск в закритих системахзбільшується до 0.б-0.9МПа.

Тривалість реакції горіння до вибухового режиму складає для газів ~ 0.1 сек, парів ~ 0.2 - 0.3 сек, пилу ~ 0.5 сек.

Стосовно до випадкових промисловим вибухів під дефлебраціей зазвичай розуміють горіння хмари з видимою швидкістю близько 100 - 300 м / сек, при якій генеруються ударні хвилі з максимальним тиском 20 - 100 кПа.

в) У певних умовах вибухове горіння може перейти в детонаційний процес, при якому швидкість поширення полум'я перевищує швидкість поширення звуку і досягає 1 - 5 км / сек. Це відбувається при сильній турбулізації матеріальних потоків, що викликає значне викривлення фронту полум'я велике збільшення його поверхні.

При цьому виникає ударна хвиля, у фронті якої різко підвищується щільність, тиск температура суміші. При зростанні цих параметрів суміші до самозаймання гарячих речовин виникає детонаційна хвиля, що є результатом складання ударної хвилі і утворюється зони стислій бистрореагірующій (самозаймистою) суміші.

Надмірний тиск у межах детонуючого хмари суміші може досягати 2 МПа.

Процес хімічного перетворення горючих речовин, який вводиться ударною хвилею і супроводжується швидким виділенням енергії, називається детонацією.

При детонаційному режимі горіння хмари ГВ велика частина енергії вибуху переходить в повітряну ударну хвилю, при дефлеграціонном горінні зі швидкістю поширення полум'я ~ 200 м / сек перехід енергії в хвилю складає від 30 до 40%.

2. Типи вибухів

Вибух - це звільнення великої кількості енергії в обмеженому об'ємі за короткий проміжок часу.

Вибух призводить до утворення сильно нагрітого газу (плазми) з дуже високим тиском, Який при моментальному розширенні робить ударний механічний вплив (тиск, руйнування) на оточуючих тіла.

Вибух у твердій середовищі супроводжується її руйнуванням і дробленням, в повітряному або водному - викликає утворення повітряної або гідравлічної ударних хвиль, які і надають руйнівний вплив на вміщені в них об'єкти.

У діяльності, не пов'язаної з навмисними вибухами в умовах промислового виробництва, Під вибухом слід розуміти швидке, некероване вивільнення енергії, яке викликає ударну хвилю, що рухається на деякій відстані від джерела.

В результаті вибуху речовина, що заповнює об'єм, в якому відбувається вивільнення енергії, перетворюється в сильно нагрітий газ (плазму) з дуже високим тиском, (до декількох сотень тисяч атмосфер). Цей газ, моментально розширюючись надає ударної механічне впливу на навколишнє середовище, Викликавши її рух. Вибух у твердій середовищі викликає її дроблення і руйнування в гідравлічній і повітряному середовищі - викликає утворення гідравлічної і повітряної ударної (вибухової) хвилі.

Вибухова хвиля - є рух середовища, породжене вибухом, при якому відбувається різке підвищення тиску, щільності і температури середовища.

Фронт (передня межа) вибухової хвилі поширюється по середовищу з великою швидкістю, в результаті чого область охоплена рухом, швидко розширюється.

За допомогою вибухової хвилі (або розлітаються продуктів вибуху - в вакуумі) вибух виробляє механічний вплив на об'єкти, що знаходяться на різних удалениях від місця вибуху. У міру збільшення відстані від місця вибуху механічна дія вибухової хвилі слабшає. Таким чином, вибух несе потенційну небезпеку ураження людей і володіє руйнівною здатністю.

Вибух може бути викликаний:

Детонацією конденсованих вибухових речовин (ВВ);

Швидким згорянням воспламеняющего хмари газу або пилу;

Раптовим руйнуванням судини зі стисненим газомабо з перегрітої рідиною;

змішуванням перегрітих твердих речовин(Розплаву) з холодними рідинами і т.д.

Залежно від виду енергоносіїв і умов енерговиділення, джерелами енергії при вибуху можуть бути як хімічні так і фізичні процеси.

джерелом енергії хімічних вибухівє бистропротекающие самоускоряющіхся екзотермічні реакції взаємодії горючих речовин з окислювачами або реакції термічного розкладання нестабільних сполук.

Джерелами енергії стиснутих газів (парів) в замкнутих обсягах апаратури (обладнання) можуть бути як зовнішні (енергія, яка використовується для стиснення тазів, нагнітання рідин; теплоносії, що забезпечують нагрів рідини і газів в замкнутому просторі) так і внутрішні (екзотермічні фізико-хімічні процесиі процеси тепломасообміну в замкнутому просторі), що призводять до інтенсивного випаровування рідин або газоутворення, зростання температури і тиску без внутрішніх вибухових явищ.

джерелом енергії ядерних вибухівє бистропротекающие ланцюгові ядерні реакції синтезу легких ядер ізотопів водню (дейтерію і тритію) або розподілу важких ядер ізотопів урану і плутонію. Фізичні вибухи виникають при зміщенні гарячої і холодної рідин, коли температура однієї з них значно перевершує температуру кипіння інший. Випаровування в цьому випадку протікає вибуховим чином. Виникає при цьому фізична детонація супроводжується виникненням ударної хвилі з надлишковим тиском, Що досягає в ряді випадків сотень МПа.

Енергоносіями хімічних вибухів можуть бути тверді, рідкі, газоподібні горючі речовини, а також аерозависі горючих речовин (рідких і твердих) в окислювальному середовищі, в т.ч. і в повітрі.

Таким чином, розрізняються вибухи двох типів. До першого типу відносять вибухи, зумовлені вивільненням хімічної або ядерної енергії речовини, наприклад вибухи хімічних вибухових речовин, сумішей газів, пилу та (або) парів, а також ядерні та термоядерні вибухи. При вибухах другого типу виділяється енергія, отримана речовиною від зовнішнього джерела. Приклади подібних вибухів - потужний електричний розряд в середовищі (в природі - блискавка під час грози); випаровування металевого провідника під дією струму великої сили; вибух при впливі на речовину деяких випромінювань великої щільності енергії, напр. сфокусованого лазерного випромінювання; раптове руйнування оболонки зі стисненим газом.

Вибухи першого типу можуть здійснюватися ланцюговим або тепловим шляхом. Ланцюговий вибух відбувається в умовах, коли в системі виникають у великих концентраціях активні частинки (атоми і радикали в хімічних системах, нейтрони - в ядерних), здатні викликати розгалужену ланцюг перетворень неактивних молекул або ядер. Насправді не все активні частинки викликають реакцію, частина їх виходить за межі обсягу речовини. Так як число йдуть з обсягу активних частинок пропорційно поверхні, для ланцюгового вибуху існує так звана критична маса, при якій число знову утворюються активних частинок ще перевищує число йдуть. Виникненню ланцюгового вибуху сприяє стиснення речовини, так як при цьому зменшується поверхню. Зазвичай ланцюгової вибух газових сумішейреалізують швидким збільшенням критичної маси при збільшенні обсягу судини або підвищенням тиску суміші, а вибух ядерних матеріалів - швидким з'єднанням декількох мас, кожна з яких менше критичної, в одну масу, більшу критичною.

Тепловий вибух виникає в умовах, коли виділення тепла в результаті хімічної реакції в заданому обсязі речовини перевищує кількість тепла, що відводиться через зовнішню поверхню, що обмежує цей об'єм, в навколишнє середовище за допомогою теплопровідності. Це призводить до саморазогрева речовини аж до його самозаймання та вибуху.

При вибухах будь-якого типу відбувається різке зростання тиску речовини, що оточує осередок вибуху середу відчуває сильне стиснення і приходить в рух, який передається від шару до шару, - виникає вибухова хвиля. Стрибкоподібне зміна стану речовини (тиску, щільності, швидкості руху) на фронті вибухової хвилі, що розповсюджується зі швидкістю, що перевищує швидкість звуку в середовищі, являє собою ударну хвилю. Закони збереження маси і імпульсу пов'язують швидкість фронту хвилі, швидкість руху речовини за фронтом, стисливість і тиск речовини.

Список літератури

1. Зельдович Я.Б., Математична теорія горіння і вибуху. - М .: Наука, 2000. - 478 с.

2. Вільямс Ф.А., Теорія горіння. - М .: Наука, 2001. - 615 с.

3. Хітрін Л.Н., Фізика горіння і вибуху. - М.: ИНФРА-М, 2007. - 428 с.

Горіння.Виділення світла і тепла є ознакою багатьох хімічних явищ. Реакції з такими ознаками отримали загальну назву - горіння. Горіння є поширеним хімічним явищем, його людина здавна використовує з поль-зой для себе (рис. 40).

горіння - це хімічне явище, ознакою якого є виділення світла і тепла.

Умови горіння.Поширеним являє-ся горіння речовин в кисні, який входить до складу повітря. Кожна речовина характеризують-ся певною температурою займання. Так називають температуру, при якій починає-ся горіння. Щоб загорівся метан в газовій плиті, Досить навіть іскри або запаленою сірники. А щоб досягти температури займання вугілля, його потрібно нагрівати значно довше.

Для процесу горіння необхідні дві умови: створення температури вище температури займеться-ня речовини і вільний доступ повітря.

Проведемо досвід. Запалимо дві однакових стеарил-нових свічки (стеарин - органічна речовина). Одну накриємо скляним ковпаком або великим хімічним склянкою. Другу залишимо відкритою. Свічка під склянкою погорять деякий час і згасне, тоді як друга продовжує горіти.

Цим досвідом ми перевірили обидві умови горе-ня. Другий свічці не обмежували доступ кисню, тоді як для першої склянкою був перекритий доступ повітря, отже, і кисню.

Поки свічка горіла під склянкою, від неї в різні боки поширювався світло. Доторкнувшись до склянки рукою, відчутний тепло.

Тепер, коли ми з'ясували умови горіння, легко визначитися з іншим питанням - як пре-крат горіння.Безумовно, слід пам'ятати про зазначених умовах, тільки діяти навпаки. Треба припинити доступ повітря і створити темпера-туру нижче, ніж температура займання.

Горіння на службі людини.Вперше людина ознайомився з горінням в природних умовах. У ті далекі часи людина його і побоювався, і очіку-дав. Боявся, оскільки від блискавок виникали по-спеки, а очікував, тому що багаття дарував тепло і світло, можна було приготувати їжу, вогонь отпугі-вал хижаків. Матеріал з сайту

Минуло багато часу, перш ніж людина навчилася не тільки підтримувати вогонь, але і сам його добувати. Тобто навчився не залежати від природи, а самостійно здійснювати химиче-ське явище горіння.

Зараз це явище приносить людині велику користь. Завдяки горіння виробляють електро-гії, готують їжу, висвітлюють і обігрівають помешкання, надають руху автомобілі, доби вають метали, виготовляють скло.

Не знайшли те, що шукали? Скористайтеся пошуком