Техногенні пожежі та вибухи найбільші. Відкриті пожежі та їх параметри. витрата припливного повітря на зону горіння

ПОЖЕЖУЗРИВОНЕБЕЗПЕЧНІ ОБ'ЄКТИ

На сьогоднішній день пожежі будівель та споруд виробничого, житлового, соціально-побутового та культурного призначення залишаються найпоширенішим лихом. Щороку пожежі завдають багатомільярдних збитків.

Пожежвибухонебезпечні об'єкти(ПВОО) називаються такі об'єкти, на яких виробляються, зберігаються, транспортуються пожежонебезпечні продукти або продукти, що набувають за певних умов здатності до спалаху або вибуху. До ПВОО відносять залізницюта трубопроводи, оскільки по них здійснюється доставка рідких та газоподібних пожеж вибухонебезпечних вантажів.

За вибуховою, вибухопожежною та пожежною небезпекою всі об'єкти народного господарства поділяються на п'ять категорій: А, Б, В, Г, Д.

До категорії Г- склади та підприємства, пов'язані з переробкою, зберіганням вогнетривких речовин у гарячому стані, а також зі спалюванням твердого, рідкого або газоподібного палива.

До категорії Д- склади та підприємства зі зберігання вогнетривких речовин та матеріалів у холодному стані, наприклад, м'ясні, рибні та інші підприємства. Найбільш ППО є підприємства, що відносяться до категорій А, Б, В.

Всі продукти, здатні вибухати, поділяються на вибухові речовини(ВВ) та вибухонебезпечні речовини(Вв). ВР - це речовини конденсованого типу, наприклад, тринітротолуол, гексоген, динаміт. Вв – це паливо-повітряні суміші, гази, пилу. Вибухонебезпечним є пил цукру та нафталіну при концентрації пилу в повітрі 15 г/м 3 , торфу та барвників при концентрації 15-65г/м 3 .

Усі горючі рідини поділяються на 2 класи:

1клас - легкозаймисті рідини (ЛЗР), які спалахують при температурі нижче 45 ° С (бензин, гас);

2 клас - горючі рідини (ГР), які спалахують при температурі вище 45 ° С (мазут, олії).

Причинами виникнення пожежі на підприємствах можуть бути:

порушення, допущені при проектуванні та будівництві будівель та споруд;

недотримання елементарних заходів пожежної безпекивиробничим персоналом та необережне поводження з вогнем;

порушення правил пожежної безпеки технологічного характеру у процесі роботи промислового підприємства (наприклад, під час проведення зварювальних робіт);

порушення правил експлуатації електрообладнання та електроустановок;

використання несправного обладнання у виробничому процесі.

Поширення пожежі на промислових підприємствахсприяють:

накопичення значної кількості горючих речовин та матеріалів на виробничих та складських площах;

наявність шляхів, що створюють можливість поширення полум'я та продуктів горіння на суміжні установки та сусідні приміщення;

раптова поява в процесі пожежі факторів, що прискорюють його розвиток;

запізніле виявлення пожежі, що виникла, і повідомлення про неї в пожежну частину;

відсутність або несправність стаціонарних та первинних засобівгасіння пожежі,

неправильні дії людей під час гасіння пожежі.

Пожежа- це процес горіння, внаслідок якого знищуються чи ушкоджуються матеріальні цінності, виникає небезпека життю і здоров'я людей. Горіння- це швидко протікає процес окислення, що супроводжується виділенням великої кількості тепла та свічення. Горіння може бути повним чи неповним. В результаті повного горіння(При надлишку кисню) утворюються інертні сполуки (вода, вуглекислий газ, азот та ін.). При неповному горінні(при нестачі кисню) до складу диму входить чадний газ, пари кислот (наприклад, синильна кислота), спиртів, альдегідів, кетонів – ці продукти дуже отруйні та можуть горіти. Для людини найбільшу небезпеку є неповне горіння.

Горіння виникає за наявності трьох компонентів: палива (те, що може горіти), окислювача (кисень повітря, хлор, фтор, бром, перманганат калію та ін.) та джерела запалювання. Джерелом запалювання можуть бути іскри від несправного обладнання, ударів металевих тіл, при зварювальних робітах та ін; тепло від тертя; перегрів електроконтактів; Статистична електрика; Хімічна реакція. Наприклад, іскра від удару металевих тіл може досягати температури понад 1900 °С, полум'я сірника – 800 °С, електричний розряд – 10000 °С. Пожежу можна припинити, якщо із зони горіння виключити хоча б один із трьох компонентів.

Нижче наведено основні вражаючі чинники пожежі.

Відкритий вогонь та іскри.Випадки безпосереднього впливу відкритого вогню на людей трапляються рідко. Найчастіше поразка походить від променистих потоків, що випромінюються полум'ям.

Підвищена температуранавколишнього середовища та предметів. Найбільшу небезпеку для людей становить вдихання нагрітого повітря, що призводить до опіку верхніх дихальних шляхів, задуху та смерті. Наприклад, при температурі 100 ° С людина втрачає свідомість і гине за кілька хвилин. Небезпечні також опіки шкіри.

Токсичні продукти горіння, дим.При пожежах у сучасних будинках, побудованих із застосуванням полімерних та синтетичних матеріалів, на людину можуть впливати токсичні продукти горіння. Найбільш небезпечний з них чадний газ.Він вступає у реакцію з гемоглобіном крові, що призводить до кисневого голодування. Людина стає байдужою і байдужою до небезпеки, у неї спостерігається заціпеніння, запаморочення, депресія, порушується координація рухів. У результаті відбувається зупинка дихання і настає смерть. Не менш небезпечним є ціаністий та хлористий водень. Людина може знепритомніти через 2-3 хв, а ще через 5 хв настає смерть.

Знижена концентрація кисню.В умовах пожежі концентрація кисню у повітрі зменшується. Зниження її навіть на 3% спричиняє погіршення рухових функцій організму. Небезпечною вважається концентрація менше 14% – порушується мозкова діяльність та координація рухів.

Падаючі частини будівельних конструкцій, агрегатів та установок. Вони можуть придушити людину або травмувати її, що ускладнить самостійний вихід людини із зони пожежі.

Пожежі на великих промислових об'єктах та у населених пунктах поділяються на окремі та масові. Окремі пожежі- пожежі у будівлі чи споруді. Масові пожежі- це сукупність окремих пожеж, що охопили понад 25% будівель. Сильні пожежі за певних умов можуть перейти у вогняний шторм.

СПОСОБИ ГАХАННЯ ПОЖЕЖИ

Протипожежна профілактика- це комплекс організаційних та технічних заходів, спрямованих на усунення причин, які можуть спричинити пожежу (вибух), локалізацію та ліквідацію пожежі, та створення умов для безпечної евакуації людей та матеріальних цінностей із пожежі.

Найважливіше значення протипожежному відношенні має правильна експлуатація електромереж і приладів. При експлуатації електромереж не можна застосовувати саморобні запобіжники («жучки»). Це призводить до перевантаження лінії, короткого замикання та пожежі. Оснащення підприємств автоматичною пожежною сигналізацією дозволяє своєчасно виявити пожежу та розпочати початкове гасіння.

Протипожежна профілактика передбачає:

будову протипожежних перешкод усередині будівлі, тобто створення стін, перегородок, перекриттів, водяних завіс та ін;

будівництво димових люків та шахт, які видаляють продукти горіння та дозволяють швидко виявити вогнище пожежі;

створення легкоскиданих конструкцій у спорудах, де використовують вибухонебезпечні речовини. За рахунок цих конструкцій будівлі та споруди під час пожежі не руйнуються, а продукти горіння видаляються значно швидше;

евакуацію людей;

планування території (можливість під'їзду пожежної машинидо будівлі та споруди, дотримання безпечної відстаніміж будинками).

Процес гасіння пожежі поділяється на локалізацію та ліквідацію вогню. Локалізація пожежі- дії, створені задля обмеження поширення вогню та створення умов його ліквідації. Під ліквідацією пожежірозуміють остаточне гасіння або повне припинення горіння та виключення можливості повторного виникнення вогню.

Засоби пожежогасінняподіляються на підручні (пісок, вода, покривало, ковдру) та табельні (вогнегасник, сокира, багор, відро).

Вогнегасники - технічні пристрої, призначені для гасіння пожеж у стадії їх виникнення. Існує кілька видів вогнегасників.

Вогнегасники пінніпризначені для гасіння пожеж вогнегасними пінами: хімічної (вогнегасники ОХП) або повітряно-механічної (вогнегасники ОВП). Пінні вогнегасники широко застосовуються для гасіння твердих речовин і ЛЗР. Їх не використовують тільки в тому випадку, коли вогнегасний заряд сприяє розвитку процесу горіння або є провідником електроструму.

Хімічна піна утворюється внаслідок реакції між лугом і кислотою у присутності піноутворювача. З використанням ОХП можна отримати хімічний опік. Повітряно-механічна піна - це колоїдна речовина, що складається з бульбашок газу, оточених плівками рідини. Піну отримують в результаті змішування води та піноутворювача з повітрям.

Для приведення в дію вогнегасника ОХП необхідно:

піднести вогнегасник до осередку пожежі;

підняти рукоятку і перекинути її вщерть;

перевернути вогнегасник вгору дном і струсити;

спрямувати струмінь на вогнище займання.

Вогнегасники вуглекислотні(ОУ) використовуються при гасінні горючих матеріалів, загорянь на електрифікованому залізничному та міському транспорті, електроустановок під напругою не більше 10 000 В. Вогнегасним засобом ОУ є снігоподібна маса з діоксиду вуглецю при температурі мінус 80”С. речовин та зменшує вміст кисню в зоні горіння.

Для приведення в дію ОУ необхідно:

зірвати пломбу;

висмикнути чеку;

направити розтруб на полум'я;

натиснути на важіль.

При гасінні пожежі ОУ не можна:

тримати вогнегасник у горизонтальному положенні та перевертати головкою вниз;

торкатися оголеними частинами тіла до розтруба, оскільки температура його поверхні знижується до мінус 60-70 °З;

підводити розтруб до електроустановок, що горять, що знаходяться під напругою, ближче, ніж на 1 м.

Вуглекислотні вогнегасники поділяються на ручні (ОУ-2, ОУ-3, ОУ-5, ОУ-6, °У-8), пересувні (ОУ-24, ОУ-80, ОУ-400) та стаціонарні (ОСУ-5, ОСУ -511). Вогнегасники порошкові(ОП) призначені для гасіння газів, деревини та інших матеріалів на основі вуглецю. Ці вогнегасники використовуються при ліквідації пожеж та займанні. лужних металів, Алюміній-і кремнесо-тримають сполук, а також електроустановок, що знаходяться під напругою *НООО В. Вогнегасною речовиною ВП є порошок на основі двовуглекислої°і соди з добавками. Порошковими вогнегасникамиповинні бути обладнані автомобілі, гаражі, склади, сільськогосподарська техніка, офіси, банки, промислові об'єкти, поліклініки, школи, приватні будинки.

Для приведення в дію ВП необхідно:

натиснути кнопку (важіль);

спрямувати пістолет на полум'я;

натиснути на важіль пістолета;

гасити полум'я з відстані трохи більше 5 метрів; струшувати вогнегасник при гасінні;

тримати вогнегасник у робочому положенні вертикально, не перевертаючи його.

Вогнегасники аерозольні(ОА) призначені для гасіння ЛЗРта горючих рідин, електроустановок під напругою. Як вогнегасний засіб застосовують пароутворюючі галоїдовані вуглеці (бромистий етил, хладон, суміш хладонів або суміш бромистого етилу з хладоном).

Вогнегасники рідинні(ОЖ) використовуються при гасінні деревини, тканини, паперу. Як вогнегасний засіб застосовують воду або воду з додаванням поверхнево-активної речовини, яка посилює її вогнегасну здатність. ОЖ не можна застосовувати при гасінні нафтопродуктів, що горять, а також використовувати їх при мінусовій температурі, так як вода замерзає.

Вибух- це процес горіння, що супроводжується визволенням великої кількостіенергії за короткий проміжок часу. Вибух призводить до утворення та поширення з надзвуковою швидкістю вибухової ударної хвилі, що надає ударний механічний вплив на навколишні предмети. Найчастіше вибух відбувається внаслідок закінчення ЛЗР чи газу, що призводять до виникнення численних вогнищ пожежі.

Причинами вибухів на підприємствах найчастіше є:

руйнування та пошкодження виробничих ємностей, апаратури та трубопроводів;

відступ від встановленого режиму (підвищення тиску та температури всередині виробничої апаратури);

відсутність постійного контролю справності виробничої апаратури та обладнання;

невчасне проведення планових ремонтних робіт.

Основними факторами вибуху є:

повітряна ударна хвиля, основним параметром якої є надлишковий тиск у її фронті;

осколкові поля, створювані уламками об'єктів, що летять, об'єктів, що вибухають, вражаюча дія яких визначається кількістю летючих уламку, їх кінетичною енергією і радіусом розльоту.

Повітряна ударна хвиля- Найбільш потужний вражаючий фактор під час вибуху. Вона утворюється за рахунок колосальної енергії, що виділяється в центрі вибуху, що призводить до наявності величезної температури і тиску. Розпечені продукти вибуху при стрімкому розширенні роблять різкий удар по навколишніх шарах повітря, стискаю! їх до значного тиску і щільності, нагріваючи до високої температури. Таке стиснення відбувається на всі боки від центру вибуху, утворюючи фронт повітряної ударної хвилі.Поблизу центру вибуху швидкість розповсюдження повітряної ударної хвилі в кілька разів перевищує швидкість звуку, але в міру руху швидкість її поширення падає.

Вплив повітряної ударної хвилі на людину може бути непрямим та безпосереднім. При непряму поразкуударна хвиля, руйнуючи будівлі, залучає до руху величезну кількість частинок, осколків скла та інших предметів масою від 1,5 м при швидкості до 35 м/с. При величині надлишкового тиску 60 кПа щільність таких небезпечних частинок досягає 4500 шт/м 2 . Найбільше постраждалих - жертви непрямого впливу повітряної ударної хвилі.

Безпосередня поразкаповітряної ударної хвилі призводить до вкрай тяжких, тяжких, середніх чи легких травм у людини.

Вкрай тяжкі травми (зазвичай не сумісні з життям) спостерігаються при впливі надлишкового тиску завбільшки понад 100 кПа.

Тяжкі травми (сильна контузія всього організму, ураження внутрішніх органіві мозку, втрата кінцівок, сильна кровотеча з вух та носа) виникають при надмірному тиску 100-60 кПа.

Середні травми (контузії, пошкодження органів слуху, кровотеча з носа та вух, вивихи) – при середньому тиску 60-40 кПа.

Легкі травми (забиті місця, вивихи, тимчасова втрата слуху, загальна контузія) спостерігаються при низькому тиску 40-20 кПа.

Пожежі, що виникають в результаті вибуху, призводять до опіків, а горіння пластмас і синтетичних матеріалів - до утворення АХОВ (ціаністих сполук, фосгену, сірководню, чадного газу). Надзвичайно небезпечний поролон, тому що при його горінні виділяється багато отруйних речовин.

Аварії на ПВОО, пов'язані з сильними вибухами та пожежами, призводять до тяжких соціальних та екологічних наслідків.

Надіслати свою гарну роботу до бази знань просто. Використовуйте форму нижче

Студенти, аспіранти, молоді вчені, які використовують базу знань у своєму навчанні та роботі, будуть вам дуже вдячні.

Розміщено на http://www.allbest.ru/

• 1.2 Види горіння
• 1.4 Теплота горіння
• 1.7 Модель динаміки пожежі
• 1.11 Дифузійне горіння рідини
• 1.12 Структура дифузійного смолоскипа полум'я над поверхнею твердих тіл
• 1.13 Горіння та вибухи газо та пароповітряних сумішей
• 1.14 Механізм припинення горіння
• Охолоджуючі вогнегасні речовини
• Ізолювальні вогнегасні речовини
• Розбавляючі вогнегасні речовини
• Вогнегасні речовини хімічного гальмування
• Глава 2. Показники пожежної небезпекиречовин та матеріалів
• 2.1 Речовини, що самозаймаються при змішуванні їх один з одним
• 2.2 Види пожеж, їх параметри
• Загальна класифікація пожеж
• Класифікація пожеж за ознакою поширення тісно пов'язана з часом їх розвитку
• Лінійна швидкість розповсюдження горіння
• Температура пожежі
• 2.3 Явища, що супроводжують процес горіння під час пожежі
• Зона горіння
• Зона теплового впливу
• Зона задимлення
• 2.4 Стадії розвитку пожежі
• Глава 3. Основні уявлення теорії вибуху
• 3.1 Зони руйнувань
• Розділ 4. Надзвичайні ситуації екологічного характеру
• 4.1 Класифікація надзвичайних ситуацій
• 4.2 Небезпечні геологічні явища природного характеру
• Вулкани
• Класифікація землетрусів
• Загальні відомостіпро зсуви
• Сіли
• 4.3 Небезпечні метеорологічні явища природного характеру
• Бурі та урагани
• Класифікація ураганів та бур
• Класифікація смерчів
• Атмосферні опади та їх відсутність
• 4.4 Пожежі у природних екосистемах
• Лісові пожежі
• Класифікація лісових пожеж
• Характеристики лісових пожеж
• Оцінки лісових ділянок за ступенем небезпеки виникнення в них пожеж
• Торф'яні пожежі
• Торф'яні пожежі
• Пожежі на торфовищах Полісся
• 4.5 Небезпечні інфекційні захворювання людей сільськогосподарських тварин та рослин
• Роль мікроорганізмів у виникненні та розвитку надзвичайних ситуацій
• Кількісна характеристика епідемічного процесу
• Умови виникнення епідемій
• Основні характеристики особливо небезпечних інфекційних захворюваньнаселення
• Класифікація інфекційних хвороб людей
• Основні особливо небезпечні інфекційні хвороби тварин
• Умови виникнення панзоотій
• Особливо небезпечні хвороби рослин
• Умови виникнення епіфітотій
• Основні характеристики особливо небезпечних захворювань рослин
• Класифікація хвороб рослин
• 5. Небезпечні факторинадзвичайних ситуацій техногенного характеру: аварії на радіаційно- та хімічно небезпечних об'єктах
• 5.1 Хімічно небезпечний об'єкт
• 5.2 Загальні відомості про хімічно небезпечні об'єкти Загальна характеристикапідприємств
• 5.3. Радіаційна аварія. Класифікація джерел радіоактивних забруднень
• 5.4 Типові хімічні аварії та їх класифікація

Глава 1. Загальні відомості про горіння. Види та режим горіння

1.1 Горіння як окислювально-відновний процес

З погляду електронної теорії процес горіння полягає у освіті більш енергетично вигідного стану електронів у новостворених речовинах.

Внаслідок цього переходу валентних електронів у новий більш стійкий стан одні елементи втрачають електрони, інші приймають, тобто. одні елементи окислюються (горючі матеріали), а інші відновлюються, такі як кисень.

У звичайних умовах горіння є процесом окислення або з'єднання горючої речовини і кисню повітря, що супроводжується виділенням тепла і світла. Однак відомо, що деякі речовини, наприклад стислий ацетилен, хлористий азот, озон, вибухові речовини можуть вибухати і без кисню повітря з утворенням тепла і полум'я. Отже, утворення тепла і полум'я може бути результатом як реакцій з'єднання а й розкладання. Відомо також, що водень та багато металів можуть "горіти" в атмосфері хлору, мідь - у парах сірки, магній - у двоокисі вуглецю і т.д.

Не всі окислювальні екзотермічні процеси протікають у формі горіння. Так, повільне окислення етилового спирту в оцтовий альдегід або SO 2 SO 3 не можна віднести до процесів горіння.

Горінням називається швидко протікає хімічна реакція, що супроводжується виділенням значної кількості тепла та випромінюванням світла. Це визначення не є універсальним: існує так зване холодне полум'я, в якому хімічна реакція, супроводжуючись світінням, протікає з помірною швидкістю і без помітного розігріву. Однак холодне полум'я виникає лише у особливих умовах (див. нижче). Залежно від швидкості процесу горіння може відбуватися у формі:

власне горіння,

вибуху та

детонації.

Найбільша швидкість стаціонарного горіння спостерігається в чистому кисні, найменша - при вмісті в повітрі 14-15% (про.) кисню (для водню, етилену, ацетилену та інших горючих речовин, мінімальний вміст кисню може бути знижений до 10% і менше); при подальшому зменшенні вмісту кисню горіння переважної частини речовин припиняється. Горіння може відбуватися при реакції з речовинами, до складу яких входить кисень. До таких речовин відносяться перекису, хлорати та ін. Горіння речовин відбувається тим швидше, чим більша їхня питома поверхня; при ретельному змішуванні паливної речовини та кисню (окислювача) збільшується швидкість горіння.

Всі горючі рідини перед займанням випаровуються, а суміш пари з киснем повітря вступає в окислювальну реакцію горіння, утворюючи продукти горіння і виділяючи при цьому енергію у вигляді теплової та світлової (променистої). За рахунок зв'язаного кисню або кисню, розчиненого в рідині, окислювальні процеси можуть іти в рідкій фазі, особливо на її поверхні. Ці окислювальні реакції при високих температурах можуть прискорюватися, але вони, як правило, не відносяться до реакцій горіння, і тому не розглядаються при вивченні механізму горіння на пожежі.

Те саме відбувається і при горінні твердих речовинта матеріалів. Їх запаленню передує сублімація, тобто. виділення легколетких газових фракцій із структури твердого тіла(деревини, вугілля, сланців та багатьох натуральних та синтетичних твердих горючих матеріалів).

Таким чином, для виникнення та розвитку процесу горіння зазвичай необхідні пальне, окислювач та джерело запалювання. Горіння припиняється, якщо порушити якусь із умов, що його викликали. Так, при гасінні рідин, що горять, пінами припиняється надходження парів пального в зону горіння; при гасінні дерева, що горить водою, відбувається охолодження його нижче температури займання.

Хімічний склад паливної речовини та співвідношення компонентів горючої суміші мають важливе значеннядля процесу горіння

1.2 Види горіння

Розрізняють два види горіння:

повне - при достатній та надмірній кількості кисню та

неповне - при нестачі кисню.

Якщо кисень проникає в зону горіння внаслідок дифузії, то полум'я, що утворюється, називається дифузійним.

У першій зоні знаходяться гази чи пари; горіння в цій зоні не відбувається (температура не перевищує 500°С). У другій зоні пари чи гази згоряють в повному обсязі і частково відновлюються до вуглецю. У третій зоні відбувається повне згоряння продуктів другої зони та спостерігається найвища температура полум'я. Висота полум'я обернено пропорційна коефіцієнту дифузії, який у свою чергу пропорційний температурі в ступені від 0,5 до 1. Висота полум'я зростає зі збільшенням швидкості потоку газів і змінюється обернено пропорційно щільності газів і парів.

Від дифузійного полум'я відрізняється полум'я, що утворюється при горінні заздалегідь перемішаного палива з повітрям. Це полум'я при запаленні будь-якої частини об'єму горючої суміші являє собою зону, що світиться, в якій стикаються один з одним свіжа суміш і продукти горіння; зона завжди рухається у бік свіжої горючої суміші, а фронт полум'я має переважно сферичну форму. При згорянні суміші горючих газів або пар з повітрям, що подаються з певною швидкістю до зони горіння, утворюється стаціонарне полум'я, що має форму конуса. У внутрішній частині конуса суміш підігрівається до температури займання. У решті конуса відбувається горіння, характер якого залежить від складу суміші. Якщо суміші недостатньо кисню, то зовнішньої частини конуса відбувається повне згоряння продуктів, що утворюються при неповному горінні у внутрішній частині конуса.

Таким чином, в полум'ї одночасно можуть відбуватися процеси дифузійного горіння та горіння попередньо змішаних компонентів горючої суміші.

Розрізняють також:

гомогенне та

гетерогенне горіння.

Гомогенне горіння трапляється на пожежі чаші. При гомогенному горінні обидва реагенти (пальне та окислювач) знаходяться в газовій (паровій) фазі.

Гетерогенне горіння відбувається тоді, коли пальне знаходиться у твердому стані, а окислювач - у газоподібному, і реакція окислення пального здійснюється у твердій фазі. Молекули пального на початок окислення не залишають твердої фази, а легкорухливі молекули газоподібного окислювача надходять до молекул пального і входять із нею екзотермічну реакцію горіння, утворюючи оксид. Продукт, що утворився, неповного окислення СО або продукт горіння СО 2 , будучи газоподібним, не залишається пов'язаним у межах твердої фази, а, залишаючи її, виходить за її межі, в першому випадку - доокисляючись в газовій фазі до 2, у другому - видаляється з газами, що відходять. Так, наприклад, горить вуглець у шарі вугілля.

Існують речовини, які проходять через три агрегатні стани: тверда палива речовина плавиться, розплавлена ​​палива речовина випаровується і горить у паровій фазі (наприклад, парафін, стеарин, деякі види каучуків).

При нагріванні може наступити термічне розкладання - піроліз пального матеріалу (його твердої основи), при цьому продукти, що виділяються, переходять у парову або газову фазу і змішуються з киснем повітря. Потім вступають у хімічну взаємодію з виділенням тепла, світла та утворенням продуктів повного окислення. При цьому у твердій фазі можуть протікати екзотермічні реакції розпаду або часткового окислення, які, розпочавшись під впливом зовнішнього теплового джерела, згодом призводять до подальшого розігріву пального матеріалу, інтенсифікації піролізу, інтенсифікації газофазного процесу горіння. Але, зазвичай, щодо механізмів горіння на пожежі ці процеси також розглядаються як реакції горіння.

Під дифузією при горінні на пожежах розуміється переважно конвективна дифузіямолекул газу в зону горіння, що протікає внаслідок природної конвекції навколо зони горіння та турбулентної дифузії інтенсивних газових потоків.

1.3 Механізм процесу горіння

Сучасні уявлення про фізико-хімічний механізм реакції горіння викладено у роботах радянських учених Н.М. Семенова, Д.А. Франк-Каменецького, Я.Б. Зельдовича та ін. Основу цих уявлень становлять теплова теоріятеплового самозаймання та ланцюгова теорія окиснення.

Теплове самозаймання

Відповідно до цієї теорії, вирішальною умовою виникнення процесу горіння є перевищення (або рівність) швидкості виділення тепла хімічної реакціїнад швидкістю віддачі тепла реагує системою в навколишнє середовище (у разі газової горючої системи, наприклад, до стінок реакційної судини в лабораторних умовах).

пожежа надзвичайна ситуація екологічна

Рис.1.3.1 Залежність dQ/dф від температури при різних тисках (ф – час): 1 – відведення тепла, 2 – 4 прихід тепла.

Зазвичай процес розглядається в умовах запалення горючої суміші при її локальному розігріві до температури займання з наступним стійким горінням полум'ям. Для початку швидкої високотемпературної реакції можливий інший режим: одночасне нагрівання до помірної температури всього об'єму горючої суміші (горючий газ плюс той чи інший окислювач), укладеної всередині деякої судини. У міру підвищення температури суміші в посудині починається реакція окиснення порівняно з невеликою швидкістю. За рахунок тепла, що виділяється, суміш розігрівається, і швидкість реакції збільшується, що в свою чергу призводить до прогресивного розігріву газу. При цьому швидкість реакції та розігрів суміші наростають подібно до лавини: відбувається необмежене прискорення реакції, що називається тепловим вибухом або самозайманням.

Теорія теплового самозаймання добре пояснює залежність між тиском та температурою самозаймання горючої суміші. Припустимо, що посудина, в яку вводиться суміш, має постійну температуру t 0 . При підвищенні тиску (або концентрації реагуючих газів) швидкість реакції зростає, і кількість тепла, що виділяється, збільшується. Однак при досить малих тисках ця кількість не перевищує кількості тепла, що відводиться, яке від тиску не залежить, і реакція протікає при практично постійній температурі, близькій до температури судини. Очевидно, для деякої заданої початкової температури існує мінімальний тиск, при якому кількості тепла, що виділяється і відводиться, порівнюються; при більш високому тискувиділяється більше тепла, ніж приділяється, температура газу збільшується і відбувається його самозаймання.

На рис.1.3.1 криві 2 - 4 показують залежність тепловиділення від температури при різних тисках та однаковому складі суміші. При постійних температурах судини і середовища і постійному складі суміші кількість тепла, що відводиться із зони горіння характеризується прямою 1. При зміні складу суміші зміниться і швидкість тепловтрат і, отже, нахил прямої. Чим вище тиск, тим більше тепла виділяється при реакції (крива 4). У разі, визначених кривою 2, займання виникнути неспроможна, оскільки тепловтрати пряма - 1 вище тепловиділень у своїй тиску. Точка торкання кривої 3 з прямою відповідає рівновазі між теплом, що виділяється і відводиться при ti - мінімальній температурі самозаймання даної горючої суміші в заданих умовах.

При незначному підведенні енергії ззовні можливе займання. Крива 4 характеризує умови, за яких неминуче займання, оскільки виділяється тепла більше, ніж відводиться.

Аналізуючи наведену схему, Н.М. Семенов встановив залежність між t i і р, що виражається рівнянням:

lg p кр /T = E/ (nRT с) + В

де р кр - мінімальний тиск займання,

Т с - мінімальна температура самозаймання,

Е – енергія активації,

R. - універсальна газова постійна,

n - порядок реакції,

В - постійна, що залежить від складу та інших властивостей суміші.

З цього рівняння можна теоретично заздалегідь визначити, чи можливе самозаймання горючої суміші у даних конкретних умовах.

Співвідношення, що пов'язує мінімальний тиск з температурою самозаймання, було підтверджено численними експериментами і виявилося цінним щодо кінетики процесів горіння, а також в пожежної профілактики. Разом з тим теплова теорія самозаймання не в змозі пояснити ряд особливостей, що спостерігаються при горінні: позитивний або негативний каталіз при введенні в реагує систему малих домішок окремих речовин, межі займання в залежності від тиску та ін. Ці особливості пояснюються за допомогою теорії ланцюгових реакцій.

Теорія ланцюгових реакцій

Відразу після хімічної взаємодії продукти реакції мають великий запас кінетичної енергії. Ця енергія може розсіюватися в навколишньому просторі при зіткненнях молекул або випромінюванням, а також витрачатися на розігрів суміші, що реагує.

Існує, однак, інша можливість перерозподілу надлишкової енергії, що реалізується у хімічних реакціях ланцюгового характеру. Запас хімічної енергії, зосереджений в молекулі продукту первинної реакції, передається одній з молекул, що реагують, яка переходить у хімічно активний стан. Подібні умови більш сприятливі для протікання реакції, ніж умови, за яких хімічна енергія взаємодії перетворюється на енергію теплового хаотичного руху.

При такому механізмі передачі енергії реакція призводить до утворення однієї чи кількох нових активних частинок - збуджених молекул, вільних радикалів чи атомів. Такі, наприклад, атомарний водень, кисень, хлор, радикали і гідроксил АЛЕ, нітроксил HNO, метил СНз і т.д. Всі ці речовини, будучи хімічно ненасиченими, відрізняються високою реакційною здатністюі можуть реагувати з компонентами суміші, утворюючи, у свою чергу, вільні радикали і атоми. Хімічно активні групи називаються активними центрами ланцюгової реакції. Так виникає більш менш довгий ланцюг реакцій, в якій енергія вибірково передається від однієї активної частинки, до іншої.

Ланцюгове самозаймання

Ланцюгова реакція протікає по-різному, залежно від того, скільки вторинних активних центрів утворюється на кожен витрачений активний центр - один або більше одного. У першому випадку загальна кількість активних центрів залишається незмінною, і реакція протікає з постійною (для даних температури та концентрації) швидкістю, тобто. стаціонарно. У другому випадку кількість активних центрів безперервно зростає, ланцюг розгалужується і самоприскорюється реакція.

Це необмежену, до повного витрачання реагуючих компонентів, самоприскорення сприймається як самозаймання. Зовні реакція протікає так само, як при тепловому самозайманні. Відмінність полягає в тому, що при тепловому механізмі в системі, що реагує, накопичується тепло, а при ланцюговому механізмі - активні центри. Обидва фактори ведуть до прискорення реакції. Ланцюгове займання може здійснюватися при постійній температурі без помітного розігріву суміші. Характер розвитку ланцюгового процесу та можливість його завершення самозайманням (або вибухом) визначаються співвідношенням між реакцій розгалуження та обриву ланцюгів.

Типовим прикладом ланцюгової розгалуженої реакції є процес окислення водню (вибух гримучого газу)

2Н 2 + О 2 -> 2Н 2 О

Реакція відбувається за наступною схемою:

Н 2 + Про 2 = 2ОН- ініціювання ланцюга

ВІН + Н 2 = Н 2 О + Н - продовження ланцюга

Н+О2 = ВІН+О

О+ Н 2 = ВІН+ Н - розгалуження ланцюга (поява двох хімічно активних центрів)

Н+ Про 2 + М = АЛЕ 2 + М - обрив ланцюга в обсязі з утворенням малоактивного радикалу АЛЕ 2

Про Нстінка - обрив ланцюга на стінці

АЛЕ 2 + Н 2 = Н 2 О 2 + Н

АЛЕ 2 + АЛЕ = Н 2 О 2 + ВІН-продовження ланцюга через малоактивний радикал АЛЕ 2

де М – будь-яка молекула.

Обрив ланцюга пов'язаний із загибеллю активного центру, що може статися як в обсязі суміші, що реагує, так і на стінках реакційної судини.

Причинами обриву ланцюга обсягом суміші є.

а) побічна реакція активного центру з домішками, що містяться в-

б) розсіювання активною часткою надлишкової хімічної енергії при зіткненнях з неактивними молекулами.

Обрив ланцюга на стінках реакційної судини пояснюється адсорбцією активних центрів з його поверхні.

Перевищення числа розгалужень ланцюгових реакцій над числом їх урвищ - основна умова прискорення реакції окиснення.

Ланцюгова теорія пояснює явища позитивного та негативного каталізу Позитивним каталізатором є речовина, що створює початкові активні центри (реакція окислення вуглеводнів, наприклад, помітно прискорюється при введенні незначних кількостей перекисних продуктів). Негативним каталізатором інгібітором є речовина, що дезактивує окремі активні центри і запобігає реакції, які б протікали при продовженні ланцюгів. Прикладом негативного каталізу може служити придушення процесів горіння нафтопродуктів при додатку галогенсодержащих вуглеводнів.

Якщо, відповідно до теплової теорії, причиною і наслідком самозаймання є тепло, то ланцюгової теорії тепло тільки наслідок процесу. У реальних умовах процеси самозаймання та горіння мають одночасно ланцюговий та тепловий характери. Більшість газових хімічних реакцій протікає ланцюговим механізмом. Ланцюгові реакції, як і теплові, прискорюються з підвищенням температури. Розігрів суміші та накопичення активних центрів наводять такому прискоренню реакції, що суміш самозаймається.

При поширенні полум'я реакція, як правило, також протікає цим механізмом.

1.4 Теплота горіння

Найбільш важливою теплотехнічною характеристикою пального є теплота горіння (згоряння). Величина теплоти згоряння різних речовинвикористовується при розрахунку концентраційних меж займання, температури горіння, при визначенні групи горючості та в інших випадках.

Під теплотою згоряння розуміють кількість тепла, що виділяється при згорянні одиниці маси (моль, кг) або одиниці об'єму (м 3) речовини з утворенням вуглекислого газу, води, азоту, галоїдоводнів та кінцевих продуктів горіння.

Тепловий ефект реакції горіння залежить не тільки від природи речовин, що реагують, але і від умов, за яких протікає реакція. Тому при теплотехнічних розрахунках слід величини, що входять до розрахункових формул, відносити до тих самих умов. Умови, що відповідають температурі 298,15 К та нормальному тиску, називаються стандартними.

Теплота згоряння речовин, що віднесена до стандартних умов, називається стандартною теплотою згоряння. Розрізняють найвищу та нижчу теплоту згоряння.

Вища теплота згоряння (Q В) є кількістю тепла, що виділяється при повному згорянні одиниці маси речовини з утворенням вуглекислого газу та рідкої води.

Найнижча теплота згоряння (Q Н) - кількість тепла, що виділяється при згорянні одиниці маси речовини з утворенням вуглекислого газу та води у пароподібному стані. При розрахунку Q H враховується також витрата тепла випаровування вологи речовини.

При розрахунках виділення тепла на пожежах виходять із нижчої теплоти згоряння. Найвища та нижча теплота згоряння пов'язані співвідношенням:

Q H = Q -25,l (9H+W), (1.2.1)

де 25,1 (9Н+ W) - теплота, витрачена на випаровування вологи, що міститься в палаючій речовині та води, що утворюється при згорянні водню палива, Дж/кг.

Теплота згоряння окремих видів горючих речовин визначається експериментально за допомогою калориметрів. Теплота згоряння речовин, склад яких є непостійним (деревина, кам'яне вугілля, бензин і т.д.), визначається за даними елементного складу. Для наближених розрахунків застосовуються формули Д.І. Менделєєва:

Q В = 339,4С + 1257Н - 108,9 (О - S); (1.2.2)

Q H = 339,4С + 1257Н - 108,9 (О - S) - 25,1 (9Н + W), (1.2.3)

Де Q H -найнижча теплота згоряння робочої маси паливної речовини, кДж/кг;

С, Н, S, W-вміст вуглецю (у відсотках), водню, сірки та вологи в робочій масі;

Про - сума кисню та азоту, %.

приклад. Визначити нижчу теплоту згоряння сірчистого мазуту, що має склад:

З-82,5%, Н-10,65%, S-3,1%, (O+N) - 0,5%, А-0,25%, W-3%.

Рішення. Використовуючи формулу Д.І. Менделєєва (1.2.3), отримаємо:

Q H = 339,482,5 + 125710,65-108,9 (0,5-3,1) - 25,1 (9 - 10,65 +3) = 38622,7 кДж/кг.

Найнижча теплота згоряння 1 м 3 сухих газів може бути визначена за формулою:

Q H = 126,5 СО + 107,7 Н 2 + 358,2 СН 4 + 590,8 С 2 Н 2 + 636,9 С 2 Н 6 + 913,4 С 3 Н 8 + 1185,8 С 4 Н 10 + 1462,3 С 5 Н 12 + 234,6 Н 2 S

Де Q H - нижча теплота згоряння сухих газів, кДж/м 3

СО, Н 2, СН 4 і т.д. - Утримання окремих компонентів газу у відсотках за обсягом.

Припустимо, що у зоні реакції горіння встановилася теплова рівновага за нормальної температури 1000°С. Якщо з будь-якої причини збільшиться швидкість виділення теплоти, то під впливом надлишку теплоти в зоні реакції температура, отже, і швидкість тепловіддачі почнуть підвищуватися. Встановиться нова теплова рівновага, але вже за вищої температури. Навпаки, якщо при температурі горіння 1000°С швидкість виділення теплоти зменшиться, це призведе до зниження температури горіння до встановлення нової теплової рівноваги, але при нижчій температурі.

Таким чином, кожній тепловій рівновазі відповідає певна температура горіння. Зі збільшенням тепловиділення підвищується температура горіння та збільшується тепловіддача до нової теплової рівноваги. Зі зменшенням тепловиділення знижується температура горіння та зменшується тепловіддача.

Теоретична температура горіння деяких горючих речовин наведена у додатку.

Насправді температури, що розвиваються під час пожежі, на 30 - 50% менше від теоретичних.

1.5 Процеси теплообміну на пожежі

Рис 1.5.1 Передача тепла на пожежі.

Одним із головних процесів, що відбуваються на пожежі, є процеси теплообміну. Тепло, що виділяється при горінні, по-перше, ускладнює обстановку на пожежі, по-друге, є однією з причин розвитку пожежі. Крім того, нагрівання продуктів горіння викликає рух газових потоків і всі наслідки, що випливають з цього (задимлення приміщень і території, розташованих біля зони горіння та ін.).

Скільки тепла виділяється у зоні хімічної реакції горіння, стільки його і відводиться від неї. Як пояснення може бути (рис.1.1).

Q образ = Q гази + Q середовища + Q гор. речей

де Q o6раз - кількість тепла, що утворилося в результаті реакції,

Q гір. реч - витрата тепла для підготовки горючих речовин до горіння;

Q середовища, - відведення тепла від зони горіння в навколишній простір;

Q гази - тепло, що відходить із продуктами реакції.

Для підтримки та продовження горіння потрібна незначна частина тепла. Всього до 3% тепла, що виділяється, шляхом випромінювання передається палаючим речовинам і витрачається на їх розкладання і випаровування. Саме цю кількість беруть за основу при визначенні способів та прийомів припинення горіння на пожежах та встановленні нормативних параметрів гасіння.

Тепло, що передається у зовнішнє середовище, сприяє поширенню пожежі, викликає підвищення температури, деформацію конструкцій тощо.

Більшість тепла на пожежах передається конвекцією. Так, при горінні бензину в резервуарі у такий спосіб передається 57-62% тепла, а при горінні штабелів лісу 60-70%.

За відсутності або слабкого вітру більша частина тепла віддається верхнім шарам атмосфери. За наявності сильного вітру обстановка ускладнюється, оскільки висхідний потік нагрітих газів значно відхиляється від вертикалі.

При внутрішніх пожежах (тобто пожежах в огородженнях) конвекцією передаватиметься ще більша частина тепла, ніж при зовнішніх. При пожежах усередині будівель продукти згоряння, рухаючись коридорами, сходовими клітинами, шахтами ліфтів, вентканалів тощо. передають тепло матеріалам, конструкціям і т.д., що зустрічаються на їх шляху, викликаючи їх загоряння, деформацію, обвалення тощо. Необхідно пам'ятати, чим вище швидкість руху конвекційних потоків і чим вище температура нагріву продуктів згоряння, тим більше тепла передається в навколишнє середовище.

Теплопровідністю при внутрішніх пожежах тепло передається з приміщення, що горить, в сусіднє через огороджувальні будівельні конструкції, металеві труби, балки тощо. При пожежах рідин у резервуарах тепло у такий спосіб передається нижнім шарам, створюючи умови для закипання та викиду темних нафтопродуктів.

Рис 1.5.2

Передача тепла випромінюванням й у зовнішніх пожеж. Причому чим більша поверхняполум'я, нижче ступінь його чорноти, тим вища температура горіння більше передається тепла цим способом. Потужне випромінювання відбувається при горінні газонафтових фонтанів, ЛЗР та ГР у резервуарах, штабелях лісопиломатеріалів тощо. При цьому на значну відстань передається від 30 до 40 % тепла.

Найбільш інтенсивно тепло передається по нормалі до факелу полум'я, з збільшенням кута відхилення від неї інтенсивність передачі тепла зменшується (рис.1.5.2).

При пожежах в огорожах дія випромінювання обмежується будівельними конструкціями приміщень, що горять, і задимленням як тепловим екраном. У найбільш віддалених від зони горіння ділянках тепловий вплив випромінювання істотного впливу на обстановку пожежі не надає. Але чим ближче до зони горіння, тим небезпечнішим стає його тепловий вплив. Практика показує, що при температурі, що дорівнює 80-100°С у сухому повітрі та при 50-60°С у вологому, людина без спеціального теплозахисту може перебувати лише лічені хвилини. Вища температура або тривале перебування в цій зоні призводить до опіків, теплових ударів, втрати свідомості і навіть смертельних наслідків.

Падаючий тепловий потік залежить від відстані між факелом та об'єктом. З цим параметром пов'язані безпечні умовидля опромінюваного об'єкта.

Ці умови можуть бути виконані у разі, коли між випромінюваною та опромінюваною поверхнями буде така відстань, при якій інтенсивність опромінення об'єкта або температура на його поверхні не перевищувала б допустимих величин (тобто мінімальні gдоп об'єкта протягом певного часу, нижче значень яких його запалення не відбувається) або допустимих значень для даного об'єкта протягом певного часу, після якого необхідно забезпечити його захист.

Рис 1.5.3 Зони на пожежі:

1-зона горіння;

2 – зона теплового впливу;

3 - зона задимлення

Допустимі щільності теплового потоку і температури для деяких матеріалів містяться в довідковій літературі. Наприклад, в людини гранично допустима інтенсивність опромінення 1,05 кВт/м2; гранично допустима температура нагрівання незахищених поверхонь шкіри людини має перевищувати 40°С. Для бойового одягу пожежника ці величини відповідно дорівнюють 4,2 кВт/м 2 .

Процес теплообміну гарячих газів, факела полум'я та огороджувальних конструкцій при пожежі в приміщенні носить складний характер і здійснюється одночасно тепловим випромінюванням, конвекцією та теплопровідністю.

На внутрішніх пожежах напрямок передачі тепла випромінюванням може збігатися з передачею тепла конвекцією, у приміщенні може бути ділянки поверхні огороджувальних конструкцій, де діє лише випромінювання (зазвичай, підлогу і частину поверхні стін, що примикають нього). Або тільки конвекція (стеля та частина поверхні стін, що примикають до нього), або де обидва види теплових потоків діють спільно.

1.6 Механізм газообміну при пожежах у закритих приміщеннях

Газовий обмін на пожежі - це рух газоподібних мас, спричинений виділенням тепла під час горіння. При нагріванні газів їх щільність зменшується, і вони витісняються щільнішими шарами холодного атмосферного повітря і піднімаються вгору. В основі факела полум'я створюється розрідження, що сприяє припливу повітря в зону горіння, а над факелом полум'я (за рахунок нагрітих продуктів горіння) - надлишковий тиск. Вивчення газообміну на відкритих просторах та при невеликій площі горіння у приміщеннях проводиться на основі законів аеродинаміки та при розгляді процесів газообміну потребує спеціальних знань.

У разі розвитку пожежі в будівлях газообмін, тобто. приплив повітря в зону горіння та видалення з неї продуктів згоряння відбувається через отвори. Тиск продуктів згоряння у верхній частині будівлі (приміщення) більший, а в нижній частині менше тиску зовнішнього повітря. На певній висоті тиск усередині приміщення дорівнює атмосферному, тобто. перепад тисків дорівнює нулю. Площина, де тиск усередині будівлі дорівнює атмосферному, називається площиною різних тисків, або нейтральною зоною. Нейтральна зона в різних частинах приміщень або будівлі може знаходитись на різній висоті залежно від умов газообміну та різниці температур середовища у суміжних приміщеннях, сходових клітках та інших частинах будівлі. Під умовами газообміну розуміють ступінь розкриття та взаємне розташування отворів (дверних, віконних, вентиляційних люків, світлових ліхтарів тощо), висоту та об'єм приміщень.

Усі перелічені параметри та ОФП розглядаються як функції часу. Фактично кожен із них перебуває у складній залежності від кількох змінних фізичних величин. При вивченні тактики гасіння пожеж вплив цих процесів та змінних величин узагальнюють одним аргументом – фактором часу.

У 1 фазі пожежі при підвищенні середньооб'ємної температури до 200 ° С витрата припливного повітрязбільшується, а потім поступово знижується. Одночасно знижується рівень нейтральної зони, скорочується площа припливної частини віконного отвору та відповідно збільшується площа витяжної частини.

З такою ж приблизно швидкістю знижується рівень об'ємної частки кисню, що надходить у зону горіння (до 8%), і підвищується об'ємна частка діоксиду вуглецю в газах (до 13%).

Цей процес пояснюється тим, що при температурі 150 - 200°С бурхливо проходять екзотермічні реакції розкладання горючих матеріалів, зростає швидкість їхнього вигоряння під впливом теплоти, що виділяється на пожежі. Кількість теплоти, що виділяється на пожежі за одиницю часу, залежить від нижчої теплоти згоряння матеріалів Q, площі поверхні горіння Р, масової швидкості вигоряння матеріалів з одиниці поверхні W та повноти горіння Т.

1.7 Модель динаміки пожежі

Процес розвитку пожежі в найбільш загальному виглядіможе бути описаний рівнянням втрат маси горючих речовин і матеріалів в залежності від часу:

М i = М к (1 - 1/б (1.5.2)

Швидкість вигоряння в залежності від часу визначається як похідна втрати маси за часом. Диференціюючи функцію (1.5.1.), отримаємо вираз для швидкості вигоряння пожежного навантаження у будь-який момент часу:

M i = M k (бв/t k) -1 (t/t k) б -1 (1.5.3.)

Рівняння з (1.5.1) до (1.5.3) застосовні для практичних розрахунків у будь-яких умовах газообміну, при горінні різних матеріалівта їх композицій (комбінованого пожежного навантаження), а також за будь-якого способу запалювання матеріалів, довільно розподілених у приміщенні або на відкритому майданчику.

Для побудови графіків впали маси та швидкості вигоряння у розмірних координатах достатньо знати час досягнення максимальної швидкості вигоряння (t м) або кінцевий час (загальну тривалість) пожежі (t до), а також початкову масу пожежного навантаження (m 0) та частку маси, що вигорає до моменту закінчення пожежі (Мк). Для пожеж у житлових та громадських будівлях M =0,9.0,95. Значення t до, m 0 підставлять рівняння (1.5.1) - (1.5.3). Таким чином, для отримання розмірних параметрів m (t), m M , t, t м достатньо помножити безрозмірні значення М та на m 0 і t до відповідно.

При горінні деревини та інших, близьких до неї за складом твердих горючих матеріалів (з=400 - 450 кг/м 3 ), на відкритому просторі та огорожі з відкритими отворами спад маси від часу визначають за рівнянням (1.5.1.)

Безрозмірне час закінчення II фази пожежі І п = t п /t до - це частка загальної тривалості пожежі t до, яку вигорить частина горючих матеріалів M п = m п /m 0 . Значення І п залежить тільки від класу та виду пожежі, параметр з - від розподілу пожежного навантаження:

У приміщенні I класу великих розмірів, в якій пожежне навантаження займає незначну частину площі та зосереджене на одній або кількох ділянках (зосереджене пожежне навантаження):

з с = УF пн / (До с с F п)

де УF пн - сумарна площа підлоги, зайнята пожежним навантаженням, м 2 F п - площа приміщення, м 2 .

У приміщеннях II класу, в яких пожежне навантаження розподілене відносно рівномірно і займає більшу частину площі (розосереджене пожежне навантаження):

з р = з с - До с0

При повністю закритих отворах, якщо газообмін здійснюється тільки шляхом інфільтрації повітря через нещільність в огородженнях,

притвори дверей та віконних рампри чинної системиприродною витяжної вентиляціїбез організованого припливу повітря,

а також у відсутності систем витяжної вентиляції постійні коефіцієнти та параметри, що входять до рівнянь (1.5.1) - (1.5.3), приймають значення, наведені в табл.1 (див. додаток) для пожеж IIб класу. Тривалість вільного горіння не залежить від параметрів пожежного навантаження та способу її розподілу в приміщеннях і повністю лімітується кількістю повітря, що надходить через не щільність.

При засклених віконних отворахтривалість вільного горіння у приміщенні до розкриття скління під дією високої температури та тиску визначають за рівнянням

t зв. в = 0,5І м m 0 / G інф. (1.5.4.)

На момент повного розкриття скління

t п. в = І м m 0 / G інф (1.5.5.)

де G инф - витрата припливного повітря у приміщенні шляхом інфільтрації, кг/с;

І м – безрозмірний час від початку пожежі до максимуму.

При повільному підйомі температури у приміщенні момент розтину скління збігається з точкою закінчення II фази пожежі. У цьому випадку в рівняння (1.5.4.), (1.5.5.) замість І м підставлять значення параметра І п.

За відсутності скління тривалість вільного горіння в приміщенні розраховується до моменту прогоряння дверних полотнищ, втрати несучої здатності конструкцій, що захищають (стін, перегородок, перекриттів, покриттів) або їх примусового розтину для зміни умов газообміну. Кількість припливного повітря інфільтрацією через щілини розраховується за такою формулою:

G інф = м щ v2gДpс н УF щ i

де м щ = 0,62 – коефіцієнт витрати повітря через щілини притворів; g=9,81 м/с 2 - прискорення вільного падіння;

Дp - надлишковий тиск повітря у зовнішнього огородження (віконного отвору) або результуючий тиск у сходовій клітці на рівні дверного отвору при діючій системі протидимного захисту, Па (кгс/м 2);

з н - щільність зовнішнього повітря при пожежі, кг/м3;

УF щ i - сумарна площа щілин у притворах вікон та дверей, м 2 .

Зменшення маси залежно від часу при пожежах у замкнутих обсягах може бути розраховане як лінійна функція

m = G інф. t.

Середня швидкість вигоряння в даному випадку чисельно дорівнює інтенсивності газообміну через нещільності та щілини:

W = I r = G інф. / F п.

Інфільтрація повітря через нещільності відбувається під впливом гравітаційного та вітрового тисків, а також підпору, що створюється системами протидимного захисту висотних будівель. Якщо приміщення, що горить, повідомляється з міжквартирним коридором, з якого дим видаляється через шахту димовидалення, тиск в осередку пожежі при закритому віконному отворістає нижче атмосферного, що також створює додатковий натиск із зовнішнього боку фасаду будівлі та збільшує кількість повітря, що надходить через щілини та нещільності, а отже, швидкість згоряння пожежного навантаження в приміщеннях.

Основними точками для побудови кінетичної кривої втрат маси від часу є безрозмірний час і частка згорілого пожежного навантаження в кінці I і II фаз пожежі (І 0 , М 0 , І п, М п), точка максимальної швидкості вигорання (І м, М м) , а також кінцевий час пожежі та маса палива, що вигоряє до цього часу (Ік, Мк).

Параметри визначають із співвідношень, отриманих експериментально:

спад маси до кінця I фази пожежі М 0 = М 2 м;

спад маси до кінця II фази пожежі М п = М м в/б;

спад маси у II фазі пожежі М II ф = М п - М 0;

спад маси в III фазі пожежі M III ф = M K - М п.

Безрозмірний час пожежі в точках І 0 і І п визначають за рівнянням (1.5.2.), а проміжні значення тривалості пожежі в I фазі І I ф = І 0 II фазі І II ф = І п - І 0 III фазі І III ф = 1 - І п.

1.8 Відкриті пожежі, їх параметри

Основні параметри пожежі та ОФП:

1) втрата маси (вигоряння) пожежного навантаження;

2) швидкість вигоряння пожежного навантаження;

3) температура продуктів згоряння на виході із вогнища пожежі (конвективна складова);

4) геометричні розміри факела полум'я (висота, площа випромінюючої поверхні);

5) температура полум'я;

6) падаючий тепловий потік;

7) площа та периметр зони горіння;

8) витрата припливного повітря на зону горіння;

9) інтенсивність газообміну;

10) обсяг продуктів згоряння;

11) положення нейтральної зони по відношенню до нижньої частини отворів та площини підлоги;

12) інтенсивність викидів продуктів згоряння атмосферу;

13) вміст кисню і токсичних продуктів згоряння в газах, що йдуть;

14) швидкість висхідних потоків у тепловій конвективній колонці над пожежею;

15) надлишковий тиск газів в обсязі палаючого та суміжних приміщень, швидкість та напрямок руху нагрітих газів та диму при закритих пожежах;

16) середньооб'ємна температура середовища (для закритих пожеж);

17) середня температура по осі теплового конвективного струменя (для відкритих пожеж);

18) середня швидкість переміщення фронту полум'я за пожежним навантаженням;

19) середня швидкість збільшення площі горіння;

20) склад диму (твердих частинок, що викликають подразнення слизових оболонок та токсикацію організму людини);

21) оптична щільність диму, що знижує видимість у палаючому та суміжних приміщеннях;

22) обсяг чи площа задимлення;

23) швидкість поширення диму по вертикальним інженерним комунікаціям, сходових кліток, шахт ліфтів і т.п.

До зони горіння відносяться параметри 1.15, до зони теплового впливу – 3.6, 7, 10, 11, 13, 15.19, до зони задимлення – 1.23.

1.9 Виникнення процесів горіння

Процеси, що протікають при нагріванні горючих речовин

У продуктах термічного розпаду більшості твердих горючих речовин містяться як тверді та рідкі сполуки, так і сполуки, що знаходяться за звичайних умов газоподібного стану. Поява летких речовин відіграє важливу роль у термічному розкладі запалення та горінні твердих горючих речовин.

Деякі тверді горючі речовини при нагріванні плавляться, випаровуються та розкладаються. Наприклад, парафін, сірка, фосфор, церезин, озокерит, каніфоль, деревина, папір, бавовна, торф, викопне вугілля, від впливу джерела тепла розкладаються з утворенням твердого вуглецевого залишку та летких речовин.

Залежно від хімічного складувихідних горючих продуктів їх розкладання можуть міститися такі сполуки: СО, СО2, H2S, HC1, HCN, C12, SO2, та інші, в концентраціях, небезпечних для людини. Це все необхідно знати та враховувати під час гасіння пожеж полімерних матеріалів.

З підвищенням температури розкладання збільшується вихід летких речовин та змінюється їхній склад.

Самозаймання речовин та матеріалів

Деякі хімічні речовини здатні при зіткненні з повітрям або один з одним самонагріватися та самозайматися. Ці речовини під час виробництва, зберігання та транспортування, а також у процесі їх використання можуть спричинити пожежу та вибух. За здатністю до самозаймання ці речовини можна поділити на три групи:

1) речовини, що самозаймаються від впливу на них повітря,

2) речовини, що викликають горіння при дії на них води,

3) речовини, що самозаймаються при змішуванні один з одним.

До речовин, що самозаймаються від впливу на них повітря, відносяться:

фосфор білий (жовтий),

фосфористий водень,

водородистий кремній (силан),

цинковий пил,

алюмінієва пудра,

карбіди лужних металів,

сірчисті метали,

метали (рубідій та цезій),

арсини,

стибіни,

фосфіни,

сульфовугілля та ін.

Всі ці речовини окислюються на повітрі з виділенням тепла, за рахунок якого реакція самоприскорюється до горіння. Деякі з перерахованих речовин здатні самозайматися дуже швидко після зіткнення з повітрям, інші через тривалий проміжок часу.

Деякі метали, металеві порошки, пудри здатні самозайматися на повітрі за рахунок реакції окиснення. У компактному стані цю здатність мають такі метали, як рубідій і цезій. Алюміній, залізо і цинк, перетворені на порошок або пудру, також здатні самозайматися.

Причиною самозаймання металевих порошків і особливо алюмінієвої пудри є окислення. Волога сприяє самозайманню пудри, тому вологому повітріїї займання настає раніше, ніж у сухому. Готують алюмінієву пудру серед інертного газу. Щоб запобігти самозайманню пудри після приготування перетирають її з парафіном, плівка якого оберігає пудру від окислення.

Діетиловий ефір при тривалому зіткненні з повітрям на світлі утворює гідроперекис СНзСН2-О-СН (ООН) СН3, яка дуже швидко перетворюється на полімерний перекис етилидену [-СН (СНз) - О-О-] n, що сильно вибухає при ударі або нагріванні до 348 К і займистий ефір.

Скипидар також самозаймається, якщо їм змочені волокнисті матеріали. Причина самозаймання - здатність окислюватися повітря при низьких температурах. Відомі випадки самозаймання моху, змоченого скипидаром.

Сульфовугілля, перебуваючи в паперових мішках, покладених у штабель, здатне самозайматися. Були випадки його самозаймання у перші 2 - 3 дні після укладання мішків у штабель.

На повітрі самозаймаються металоорганічні сполуки: діетилцинк, триметилалюміній А1 (СН3) з, триізобутилалюміній, триетилалюміній А1 (С 2 Н 5) 3 диізобутилалюмінійхлорид С 4 Н 9 А1С1, діетилалюмінійхлорид, триетилгаллій і триетилгалій. Температура самозаймання їх значно нижче 290 К. Наприклад, діізобутилалюмінійхлорид має температуру самозаймання 275 К, діетилалюмінійхлорид - 213 К, триетилалюміній - нижче 205 К. Диметилберилій і діетилмагній - тверді кристалічні речовини,

Гідросульфіт натрію у вологому стані енергійно окислюється із виділенням тепла. Внаслідок цього відбувається самозаймання сірки, що утворюється при розпаді гідросульфіту.

1.10 Особливості горіння речовин та матеріалів у різних агрегатних станах

Пожежа розглядається як відкрита термодинамічна система, що обмінюється з довкіллям речовинами та енергією.

Виникнення та поширення процесу горіння за речовинами та матеріалами відбувається не відразу, а поступово. Джерело горіння впливає на горючу речовину, викликає її нагрівання, при цьому більшою мірою нагрівається поверхневий шар, відбувається активація поверхні, деструкція та випаровування речовини, матеріалу внаслідок термічних та фізичних процесів, утворення аерозольних сумішей, що складаються з газоподібних продуктів реакції та твердих частинок вихідної речовини . Газоподібні продукти, що утворилися, здатні до подальшого екзотермічного перетворення, а розвинена поверхня прогрітих твердих частинок пального матеріалу сприяє інтенсивності процесу його розкладання. Концентрація парів, газоподібних продуктів деструкції випаровування (для рідин) досягає критичних значень, відбувається запалення газоподібних продуктів та твердих частинок речовини, матеріалу. Горіння цих продуктів призводить до виділення тепла, підвищення температури поверхні та збільшення концентрації горючих продуктів термічного розкладання стане не меншою за швидкість їх окислення в зоні хімічної реакції горіння. Тоді під впливом тепла, що виділяється в зоні горіння, відбувається розігрів, деструкція, випаровування та займання наступних ділянок горючих речовин та матеріалів.

Структура дифузійного полум'я газоподібних горючих матеріалів

При втіканні осесиметричного вертикального газового струменя знизу вгору в простір заповнений іншим газом, навколо ядра струменя утворюється зона суміші газів. Залучаючи в рух навколишній газ, що струмає, розтікається їм. Якщо втікає горючий газ повітряну атмосферу, то певній відстані від гирла труби утворюється прикордонний шар суміші газів змінного складу. На нескінченному віддаленні від ядра племені – чисте повітря; в ядрі - чистий горючий газ, а в проміжній зоні суміш газів, що лежить у межах горючості від "бідної" на зовнішньому кордоніструменя до "багатого" на внутрішньому. У проміжку між концентраційними межамизаймання газової суміші лежить осесиметрична поверхня складу, близького до стехіометричного. Якщо до такого струменя піднести джерело запалювання, газовий струмінь спалахне і встановиться стаціонарний смолоскип полум'я. Оскільки максимальна швидкість горіння знаходиться в області концентрацій, близьких до стехіометричних, то факел полум'я автоматично встановиться саме на цій осесиметричній поверхні. Конвективні газові потоки гарячих продуктів згоряння, що виникли, утворюють навколо факела полум'я інтенсивний приплив. свіжого повітрядо нього, а гарячі продукти горіння, що відтікають вгору, дещо деформують (розширять) зовнішню (верхню) частину факела. Знизу і з боків смолоскип полум'я підтискатиметься висхідними холодними потоками навколишнього газу, а вгорі - злегка розширюватися за рахунок гарячих продуктів горіння, що мають більший питомий обсяг. Такою є структура дифузійного газового факела. Швидкість, повнота згоряння, теплонапруженість смолоскипа, його температура та розміри залежать, головним чином, від виду пального та від газодинамічного режиму його витікання (тиску витікання, діаметра та форми сопла тощо). Приблизно максимальна температура факела дифузійного полум'я для більшості вуглеводневих горючих газів дорівнює 1350-1500°С.

Подібні документи

Класифікація надзвичайних ситуацій природного походження. Надзвичайні ситуації: землетруси, виверження вулканів, сіль, зсуви, ураган, буря, смерч, сильний снігопад, замети, зледеніння, лавини, повінь, підтоплення та ін.

контрольна робота , доданий 04.12.2008


Пожежі та вибухи – поширені надзвичайні ситуаціїу індустріальному суспільстві. Причини аварій на пожежо- та вибухонебезпечних об'єктах. Категорії вибухової та пожежної небезпеки. Вплив аварій на довкілля. Події населення під час аварій.

реферат, доданий 21.05.2010


курсова робота, доданий 02.08.2009


Надзвичайна ситуація як ситуація на певній території чи акваторії, що склалася внаслідок аварії, небезпечного природного явища, катастрофи. Поняття та специфіка надзвичайної ситуації екологічного характеру, її наслідки для людини.

контрольна робота , доданий 28.08.2010


Причини, які можуть спричинити надзвичайні ситуації метеорологічного характеру. Небезпека випадання граду. Наслідки та негативні фактори посухи. Умови виникнення циклону. Захист від ураганів, бур та смерчів, запобіжні заходи.

презентація , доданий 16.11.2013


Види стихійних лих та його можливі причини. Джерела надзвичайних ситуацій у природній сфері. Класифікація небезпечних природних явищ. Інфекційна захворюваність людей та сільськогосподарських тварин. Загальна кількість жертв природних катастроф.

презентація , доданий 21.06.2012


Визначення небезпеки та ризику для життя. Надзвичайні ситуації: техногенні, екологічні, природні. Аналіз та попередження травматизму. Контроль та управління безпекою праці. Гігієна праці та виробнича санітарія. Пожежна безпека.

курс лекцій, доданий 04.10.2008


Концепція надзвичайної ситуації техногенного характеру. Класифікація виробничих аварійза їх тяжкістю та масштабністю. Пожежі, вибухи, небезпеки вибухів. Аварії із викидом радіоактивних речовин, хімічно небезпечних речовин. Гідродинамічні аварії.

презентація , доданий 09.02.2012


Основні надзвичайні ситуації природного та техногенного характеру. Поведінка та необхідні дії при раптовому землетрусі, цунамі, повені, урагані та лісовій пожежі. Хімічна, радіаційна аварія, аварія на гідродинамічних спорудах.

презентація , додано 02.10.2013


Поняття та класифікація екологічних катастроф. Пожежі промислових об'єктів. Аварії із викидом (загрозою викиду) біологічно небезпечних речовин. Небезпека виникнення селів. Причини вибухів та авіакатастроф. Надзвичайні ситуації на залізниці.

Техногенні пожежі та вибухи – це події, які викликані господарською діяльністю людини. У зв'язку з насиченістю сфери виробництва складною технікою такі надзвичайні ситуації відбуваються все частіше, що викликає велике занепокоєння фахівців.

Великі промислові аварії завдають значної шкоди здоров'ю людей, непоправної шкоди навколишньому середовищу і завдають істотної шкоди економіці країни. Відносний рівень втрат від пожеж у РФ перевищує відповідну шкоду у Великій Британії та США втричі.

Завдані збитки

Багато потенційно пожежонебезпечних виробничих об'єктів на території Російської Федераціївиробили свій проектний ресурс на 60-70%, що означає високий рівень ризику для здоров'я людей та стану довкілля. На виробництвах енергетичної, нафтохімічної та металургійної сфери використовуються та переробляються значні кількості пожежо/вибухонебезпечних речовин та сполук.

Крім того, техногенні пожежі призводять до втрат продукції, зниження прибутку і зарплати працюючих. Згодом необхідні грошові коштина відновлювальні роботи, виплати компенсацій працівникам чи членам їхніх сімей.

Небезпека надзвичайних ситуацій техногенного характеру криється в ряді, що завдають шкоди людям, природі та будинкам:

• термічний вплив у вигляді теплового випромінювання;
• механічний вплив, що призводить до обвалення;
• токсична дія внаслідок отруєння продуктами горіння або пожежах на хімічно небезпечних виробництвах;
• баричний вплив через вибухи небезпечних речовин, хмари газу, технологічних судин під тиском.

Економічні збитки, завдані пожежею, складаються з прямої та непрямої шкоди.. Величина прямої шкоди складається із суми балансової вартості пошкоджених будівель та споруд, технологічного обладнання та комунально-енергетичних систем.

Непрямий збиток у 8-10, а іноді й у сотні разів більший за прямий. Показник непрямих збитків розраховується як сума витрат вартості нового будівництва, розміру втраченого прибутку за час простою, величини штрафів за невиконання зобов'язань з постачання продукції, грошової допомоги постраждалим та членам їх сімей, технічних засобівдля ліквідації аварії, коштів на дезактивацію та дегазацію території, екологічних збитків.

Причини індустріальних пожеж зазвичай криються у професійній безграмотності, низькій кваліфікації та відсутності виробничої дисципліни працівників. За статистикою, через порушення правил експлуатації на виробництві відбувається до 75% надзвичайних ситуацій. Менша частина подій викликана низькою якістю будівельних робіт(15%) та помилками при проектуванні підприємств (7,5%).

Відбуваються через пошкодження виробничих ємностей, порушення технологічного режиму, несправність апаратури та зрив термінів ремонтних робіт.

Займання на хімічно небезпечних об'єктах

Пожежі на хімічно небезпечних об'єктах призводять до отруєння людей, тварин та рослин небезпечними хімічними, у тому числі сильнодіючими отруйними речовинами (аміаком, хлором, ртуттю, сірководнем, діоксидом сірки, чадним та вуглекислим газом).

Промислові отрути мають складний різнобічний вплив на організм, викликаючи ураження печінки, нирок, легенів, крові, а також розвиток алергії, пухлинних процесів та порушення передачі нервових імпульсів.

Багато речовин, що використовуються в хімічній, текстильній, харчовій промисловості, є пожежонебезпечними, а деякі мають вибухонебезпечний характер. Розгерметизація ємностей та обладнання з токсичними речовинами є смертельною для людини.

На хімічно небезпечних об'єктах у розпал аварії діють кілька вражаючих факторів, що діють із високою швидкістю — горіння, вибухи, токсичне зараження місцевості та повітря. Хімічна поразка людей найчастіше відбувається через органи дихання, рідше — через шкірні покриви та слизові оболонки. Тому важливу роль у запобіганні масовим збиткам здоров'ю населення відіграють захисні заходи щодо профілактики загорянь та обмеження джерела надходження отруйних речовин до навколишнього середовища.

Забезпечити безпеку та продумати заходи щодо недопущення аварій на хімічних підприємствах набагато дешевше, ніж потім усувати важкі наслідкикатастроф.

Так, влітку 1974 року на заводі у Великій Британії стався вибух циклогексану з подальшою великою пожежею. Внаслідок аварії загинуло та постраждало близько 150 осіб, а матеріальні збитки становили 36 мільйонів фунтів стерлінгів.

Внаслідок пожежі на хімічному підприємстві біля Барселони влітку 2003 року токсична хмара хлору поширилася по прилеглих областях. На щастя, в результаті вжиття швидких профілактичних заходів щодо запобігання отруєнню населення постраждалих не було.

Під час заправки обладнання у Санкт-Петербурзі влітку 2004 року вибухнув бромистий метил, через що понад 30 осіб отримали травми та отруєння.

НС на вибухонебезпечних підприємствах

Техногенні вибухи особливо небезпечні через стрімкість перебігу події та виділення великої кількості енергії. Ступінь загрози вибуху залежить від зони його дії. Детонаційна хвиля повністю руйнує конструкції на частини, що розлітаються з великою швидкістю.

Перші та другі зони вибуху смертельно небезпечні для людей. Повітряна ударна хвиля є третьою зоною дії вибуху, де працівники набувають травм різного характеру.

У грудні 1997 року через безтурботність працівника стався вибух метану на шахті «Зирянівська», який забрав життя 67 людей. Внаслідок порушень правил безпеки на шахті «Ульянівська» у березні 2007 року вибух забрав життя 110 осіб, у тому числі майже все керівництво, яке спустилося до шахти для перевірки роботи нового обладнання.

Радіаційно небезпечні об'єкти

Найбільшу небезпеку у техногенній сфері становлять надзвичайні ситуації на радіаційно небезпечних об'єктах. Радіаційні аварії зазвичай починаються та супроводжуються вибухами та пожежами. З 1981 по 1990 роки в СРСР було зареєстровано 255 спалахів на атомних електростанціях, за наступні 17 років у РФ - 144 пожежі. Причиною аварій на радіаційно небезпечних об'єктах переважно було недотримання виробничо-технологічної дисципліни та протипожежного режиму.

Наслідки таких пожеж зумовлені радіаційним впливом на все живе та забрудненням навколишнього середовища радіонуклідами. Так, вибух і наступна пожежа на Чорнобильської АЕСпризвів до радіоактивного забруднення території у радіусі понад 2 000 кілометрів — це площа одинадцяти областей, де мешкало 17 млн ​​осіб. Прямий матеріальний збиток оцінювався в 10 млрд, непрямий - до 250 млрд рублів (у цінах 1987).

Радіонукліди, які перебувають у аерозольній хмарі викиду, не затримувалися респіраторами. Забруднення місцевості посилювалося дрібнодисперсним характером радіонуклідів, які проникали в мікротріщини, пори, обжиті об'єкти, що суттєво ускладнювало дезактивацію.

У наступні роки вивчення досвіду дії протипожежної службищодо ліквідації наслідків катастрофи на ЧАЕС сприяло підвищенню професійної та психологічної підготовки особового складу до роботи в екстремальних ситуаціях. Також серйозні позитивні зрушення відбулися і у забезпеченні пожежної безпеки АЕС: були розроблені рекомендації щодо режиму праці,