Cơ sở lý thuyết về cơ chế nổ và cháy. Đốt cháy và nổ

Đốt và nổ khí (và sol khí)- theo quan điểm của hóa học, đây là những quá trình giống nhau về sự biến đổi của hỗn hợp khí cháy và chất oxy hóa thành các sản phẩm cháy, và theo quan điểm của vật lý - về cơ bản là các quá trình khác nhau với những biểu hiện bên ngoài khác nhau đáng kể.

Sự bùng nổ trong vật lý có nghĩa là vòng tròn rộng hiện tượng liên quan đến việc giải phóng một lượng lớn năng lượng với một lượng hạn chế trong một khoảng thời gian rất ngắn. Ngoài các vụ nổ của chất nổ hóa học và hạt nhân thông thường, cô đặc, hiện tượng nổ còn bao gồm phóng điện mạnh, khi một số lượng lớn nhiệt, dưới ảnh hưởng của nó môi trường biến thành một chất khí bị ion hóa với áp suất cao; vụ nổ của dây kim loại khi một tác động mạnh dòng điệnđủ cho sự biến đổi nhanh chóng của chất dẫn điện thành hơi nước; sự cố đột ngột của vỏ bình giữ gas cao áp; va chạm của hai thiên thể vũ trụ rắn chuyển động về phía nhau với tốc độ tính bằng hàng chục km / giây, khi đó, do va chạm, các thiên thể hoàn toàn biến thành hơi với áp suất vài triệu atm, v.v. Một đặc điểm chungĐối với tất cả các hiện tượng vụ nổ này, khác nhau về bản chất vật lý của chúng, sự hình thành một vùng tăng áp suất trong một khu vực cục bộ với sự lan truyền tiếp theo của sóng nổ / sóng xung kích trong khu vực địa phương với tốc độ siêu âm, đó là một bước nhảy trực tiếp áp suất, mật độ, nhiệt độ và vận tốc của môi chất, được sử dụng.

Khi các hỗn hợp khí dễ cháy và sol khí được đốt cháy, ngọn lửa sẽ truyền qua chúng, đây là một làn sóng của phản ứng hóa học dưới dạng một lớp dày dưới 1 mm, được gọi là mặt trước ngọn lửa. Tuy nhiên, theo quy luật (ngoại trừ chế độ đốt nổ), các quá trình này không đủ nhanh để hình thành sóng nổ. Do đó, quá trình đốt cháy của hầu hết các hỗn hợp khí dễ cháy và sol khí không thể được gọi là một vụ nổ, và việc sử dụng rộng rãi cái tên như vậy trong các tài liệu kỹ thuật, rõ ràng là do thực tế là nếu các hỗn hợp đó bốc cháy bên trong thiết bị hoặc cơ sở, thì như kết quả của một sự gia tăng đáng kể áp suất, cái sau sẽ bị phá hủy, mà về bản chất và trong tất cả các biểu hiện bên ngoài của nó đều có đặc điểm của một vụ nổ. Vì vậy, nếu không tách các quá trình cháy và sự phá huỷ thực tế của vỏ mà xét tổng thể hiện tượng thì tên gọi này khẩn cấpở một mức độ nhất định có thể được coi là chính đáng. Do đó, khi gọi hỗn hợp khí dễ cháy và sol khí là "chất nổ" và xác định một số chỉ tiêu về độ "nổ" của các chất và vật liệu, người ta nên nhớ quy ước nổi tiếng của các thuật ngữ này.

Vì vậy, nếu một hỗn hợp khí dễ cháy đã bốc cháy trong một bình nào đó, nhưng bình đó đã chịu được áp suất tạo thành, thì đây không phải là một vụ nổ, mà là một quá trình đốt cháy khí đơn giản. Ngược lại, nếu bình đã nổ thì đó là một vụ nổ, và không quan trọng khí cháy trong đó nhanh hay rất chậm; Hơn nữa, nó là một vụ nổ nếu không có hỗn hợp dễ cháy trong bình, nhưng nó nổ, ví dụ, do áp suất không khí vượt quá hoặc thậm chí không vượt quá áp suất thiết kế, và do mất sức bền của bình. kết quả của sự ăn mòn các bức tường của nó.

Để một hiện tượng vật lý được gọi là sự bùng nổ, thì cần và đủ để một sóng xung kích lan truyền trong môi trường. Sóng xung kích chỉ có thể lan truyền với tốc độ siêu thanh, nếu không thì nó không phải là chấn động mà là sóng âm truyền với tốc độ âm thanh. Và theo nghĩa này, không có hiện tượng trung gian nào trong môi trường liên tục.

Kích nổ là một vấn đề khác. Mặc dù có bản chất hóa học chung là sự khử cháy (phản ứng cháy), bản thân nó lại lan truyền do sự truyền sóng xung kích qua một hỗn hợp khí dễ cháy và là một phức hợp của sóng xung kích và sóng phản ứng hóa học trong đó.

Trong y văn thường gặp thuật ngữ “cháy nổ”, được hiểu là sự cháy nổ với vận tốc lan truyền ngọn lửa hỗn loạn bậc 100 m / s. Tuy nhiên, một cái tên như vậy không có bất kỳ ý nghĩa vật lý nào và không có cách nào hợp lý. Sự đốt cháy hỗn hợp khí là sự bốc cháy và kích nổ, và không có "sự cháy nổ". Sự ra đời của khái niệm này rõ ràng là do mong muốn của các tác giả là làm nổi bật quá trình đốt cháy xì hơi hỗn loạn cao, một trong những yếu tố quan trọng nhất. các yếu tố gây hại là đầu vận tốc của chất khí, tự nó (không tạo thành sóng xung kích) có thể phá hủy và lật úp một vật thể.

Người ta biết rằng trong một số điều kiện nhất định, hiện tượng xì hơi có thể chuyển thành kích nổ. Các điều kiện có lợi cho quá trình chuyển đổi như vậy thường là sự hiện diện của các hốc kéo dài, ví dụ, đường ống, phòng trưng bày, công việc hầm mỏ, v.v., đặc biệt nếu chúng chứa các chướng ngại vật đóng vai trò như máy xáo trộn của dòng khí. Nếu quá trình cháy bắt đầu như sự cháy nổ và kết thúc bằng sự phát nổ, thì có vẻ hợp lý khi giả định sự tồn tại của một số chế độ chuyển tiếp, trung gian trong bản chất vật lý của nó, mà một số tác giả gọi là quá trình cháy nổ. Tuy nhiên, đây cũng không phải là trường hợp. Quá trình chuyển đổi từ quá trình đốt cháy xì hơi trong một ống dài sang quá trình kích nổ có thể được biểu diễn như sau. Do sự hỗn loạn và sự gia tăng tương ứng của bề mặt ngọn lửa, tốc độ lan truyền của nó tăng lên, và nó đẩy khí cháy về phía trước với tốc độ cao hơn, do đó làm tăng thêm sự hỗn loạn của hỗn hợp dễ cháy phía trước ngọn lửa. đằng trước. Quá trình lan truyền ngọn lửa trở nên tự gia tốc khi tăng độ nén của hỗn hợp dễ cháy. Sự nén của hỗn hợp dễ cháy dưới dạng sóng áp suất và nhiệt độ tăng cao (nhiệt độ trong sóng âm tăng theo định luật đoạn nhiệt Poisson, và không theo định luật đoạn nhiệt Hugoniot, như xảy ra khi nén xung kích) truyền về phía trước với tốc độ của âm thanh. Và bất kỳ nhiễu loạn bổ sung mới nào từ phía trước tăng tốc của ngọn lửa hỗn loạn truyền qua khí đã được đốt nóng bằng cách nén với tốc độ cao hơn (tốc độ âm thanh trong khí tỷ lệ với Т1 / 2, trong đó Т là nhiệt độ tuyệt đối của khí) , và do đó nó sớm vượt qua mặt trước của sự xáo trộn trước đó và được thêm vào nó ... Và nó không thể vượt qua phía trước của nhiễu động trước đó, vì tốc độ âm thanh cục bộ trong khí dễ cháy lạnh nằm trong khí không bị xáo trộn thấp hơn nhiều. Do đó, tại rìa hàng đầu của nhiễu âm đầu tiên, sự cộng thêm của tất cả các nhiễu tiếp theo xảy ra, biên độ áp suất tại mặt trước của sóng âm tăng lên, và bản thân mặt trước từ mặt phẳng ban đầu trở nên dốc hơn và cuối cùng, từ mặt sóng âm sẽ quay thành một cú sốc. Với sự gia tăng hơn nữa biên độ phía trước xung kích, nhiệt độ trong đó dọc theo đoạn nhiệt Hugoniot đạt đến nhiệt độ tự đốt của hỗn hợp dễ cháy, có nghĩa là bắt đầu kích nổ. Kích nổ là một sóng xung kích trong đó hỗn hợp dễ bắt lửa tự bốc cháy.

Xem xét cơ chế bắt đầu kích nổ được mô tả, điều quan trọng cần lưu ý là nó không thể được hiểu là sự chuyển đổi liên tục từ quá trình cháy nổ do gia tốc liên tục của mặt trước ngọn lửa: sự kích nổ xảy ra đột ngột trước ngọn lửa bốc cháy, ngay cả ở mức đáng kể khoảng cách với nó, khi các điều kiện tới hạn tương ứng được tạo ra ở đó. Sau đó, sóng kích nổ, là một phức hợp đơn của sóng xung kích và sóng phản ứng hóa học, truyền tĩnh tại một tốc độ không đổi qua chất khí cháy không bị xáo trộn, bất kể ngọn lửa bốc cháy đã tạo ra nó, ngọn lửa này sẽ sớm không còn tồn tại hoàn toàn khi đến gần. các sản phẩm kích nổ.

Do đó, sóng xung kích, sóng phản ứng hóa học và sóng hiếm trong các sản phẩm cháy chuyển động cùng tốc độ và cùng nhau tạo thành một phức chất duy nhất, xác định sự phân bố áp suất trong vùng kích nổ dưới dạng một đỉnh ngắn nhọn. Nói một cách chính xác, vùng phản ứng hóa học nằm ở một khoảng cách nào đó so với mặt trước xung kích, vì quá trình tự bốc cháy không xảy ra ngay sau khi nén sốc của hỗn hợp dễ cháy, nhưng sau một thời gian cảm ứng nhất định đã trôi qua và có độ dài nhất định, kể từ phản ứng hóa học xảy ra, mặc dù nhanh chóng, nhưng không phải ngay lập tức. Tuy nhiên, cả điểm bắt đầu và kết thúc của phản ứng hóa học trên đường cong thực nghiệm của đỉnh áp suất đều không xác định được bất kỳ sự đứt gãy đặc trưng nào. Trong các thí nghiệm, các cảm biến áp suất ghi lại hiện tượng kích nổ dưới dạng các đỉnh rất nhọn, và thường quán tính của các cảm biến và kích thước tuyến tính của chúng không cho phép các phép đo đáng tin cậy không chỉ về mặt dạng sóng, mà còn cả biên độ của nó. Để ước tính sơ bộ biên độ áp suất trong sóng kích nổ, chúng ta có thể giả định rằng nó cao hơn 2-3 lần so với áp suất nổ lớn nhất của một hỗn hợp dễ cháy nhất định trong một bình kín. Nếu sóng kích nổ tiến đến đầu đã đóng của ống, thì nó sẽ bị phản xạ, do đó áp suất vẫn tăng. Điều này giải thích sức công phá lớn của vụ nổ. Ảnh hưởng của sóng nổ lên chướng ngại vật là rất cụ thể: nó có đặc tính của một tác động mạnh.

Tương tự với chất nổ ngưng tụ, thường được chia thành chất đẩy (thuốc phóng) và chất nổ, có thể lưu ý rằng sự nổ theo nghĩa này, nói một cách tương đối, có tác dụng nổ trên một chướng ngại vật, và sự cháy nổ có tác dụng đẩy.

Quay trở lại câu hỏi về khả năng và điều kiện chuyển đổi quá trình xì hơi sang kích nổ, cần lưu ý rằng điều này không chỉ đòi hỏi các bộ rối loạn của dòng khí, mà còn có các giới hạn nồng độ của khả năng kích nổ, giới hạn này hẹp hơn đáng kể so với nồng độ giới hạn của sự lan truyền ngọn lửa khử cháy. Đối với khả năng phát nổ của một đám mây khí trong không gian mở, khác xa với tất cả các hỗn hợp khí dễ cháy đều có khả năng này: các nghiên cứu thực nghiệm đã chỉ ra rằng, ví dụ, khi kích nổ được bắt đầu ở trung tâm của một đám mây khí mê-tan. của thành phần đo phân vị, tức là, một mẫu nhỏ chất nổ ngưng tụ đã được thổi tung lên. Vì vậy, khi có nhu cầu làm cho một đám mây khí có thể phát nổ trong không gian mở (cái gọi là bom chân không), thì trước tiên, bạn nên chọn một chất có thể phát nổ trong hỗn hợp với không khí trong một không gian mở, chẳng hạn. , ethylene oxide, và thứ hai, không chỉ đốt cháy nó, và ban đầu cho nổ ít nhất một lượng nhỏ chất nổ ngưng tụ (kích nổ).

Tự đánh lửa hoặc kích nổ

Một phương thức đốt khí rất thú vị khác có thể xảy ra: sự chuyển đổi từ quá trình khử cháy sang tự bốc cháy của một phần hỗn hợp dễ cháy. Trong những điều kiện nhất định, điều này có thể xảy ra trong quá trình đốt cháy trong một thể tích kín, khi mặt trước ngọn lửa lan ra từ điểm bắt lửa, áp suất trong thể tích kín tăng lên và theo định luật đoạn nhiệt Poisson, nhiệt độ của hỗn hợp dễ cháy tăng lên, và tại một thời điểm nào đó xảy ra hiện tượng bốc cháy tự phát phần còn lại của hỗn hợp dễ cháy, kèm theo sự tăng áp suất trong thể tích cục bộ. Các mô tả lý thuyết chi tiết hơn về quá trình này có trong tài liệu.

Trong các thí nghiệm, hiện tượng tự bốc cháy được mô tả có thể được coi là sự chuyển đổi từ quá trình xì hơi sang kích nổ, mặc dù có những khác biệt cơ bản về vật lý giữa nó và sự phát nổ: trong quá trình kích nổ, hỗn hợp bốc cháy từ sự nén xung kích dọc theo đoạn nhiệt Hugoniot (một quá trình nhiệt động học không thể đảo ngược ), và trong trường hợp được mô tả, từ nén đẳng hướng theo đoạn tuyến Poisson (quá trình nhiệt động học thuận nghịch); sự kích nổ lan truyền dưới dạng sóng với một tốc độ hữu hạn nhất định, và quá trình tự bốc cháy được mô tả xảy ra đồng thời trong toàn bộ phần thể tích còn lại của hỗn hợp cháy, có thể được hiểu một cách thông thường là sự lan truyền ngọn lửa với tốc độ cao vô hạn.

Điều gì xảy ra trong xi lanh của động cơ đốt trong

Về vấn đề này, cần lưu ý rằng trong xi lanh của động cơ đốt trong không có các điều kiện thuận lợi để chuyển từ quá trình xì hơi sang kích nổ, nhưng có các điều kiện để tự bốc cháy các phần cuối cùng của hỗn hợp dễ cháy. Các nhà phát triển động cơ đốt trong cần phải tìm hiểu, vì chỉ trên cơ sở hiểu biết đúng đắn về vật lý của các quá trình này thì mới có thể tìm ra những cách hiệu quả để chống lại hiện tượng kích nổ hoặc những gì bị hiểu nhầm là kích nổ.

Nhân tiện, hiện tượng kích nổ chính hãng khá dễ xảy ra đối với động cơ đốt trong, nhưng do thực tế là trong hỗn hợp, ban đầu nó được bắt đầu bởi sự phóng tia lửa điện, như đã lưu ý ở phần đầu, là một vụ nổ, và nếu hỗn hợp, tại một chế độ vận hành nhất định của động cơ, có khả năng phát nổ từ nguồn sóng xung kích đó, sau đó nó phát sinh. Nhưng trong trường hợp này, các cách chống kích nổ hóa ra lại hoàn toàn khác. Ví dụ, bạn nên thử thay thế đánh lửa bằng tia lửa, nhưng tất nhiên, không phải với kiểu được sử dụng vào thời kỳ sơ khai của quá trình chế tạo động cơ ở dạng thân đốt nóng liên tục, mà là kiểu phát xung. Điều này có thể được thực hiện, ví dụ, bằng cách cho một dòng điện rất lớn qua một điện trở trong một khoảng thời gian rất ngắn. Theo một cách cực kỳ đơn giản, sự đánh lửa như vậy có thể được biểu diễn như sau: một dòng điện phải chạy qua một dây kim loại có kích thước và hình dạng nhất định, có khả năng làm nóng chảy nó trong thời gian nhỏ hơn 0,1 s, nhưng Thời gian thực tế của dòng điện phải được giảm xuống để hỗn hợp bốc cháy, và dây nóng chảy - không. Các thyristor hiện đại và cơ sở phần tử khác của thiết bị điện tử công nghiệp cho phép thực hiện điều này bằng các phương pháp không tiếp xúc và đồng thời, việc thiết lập cả thời điểm đánh lửa và cường độ xung năng lượng của bộ đánh lửa phát sáng là khá tốt.

Văn học

• V. I. VodyanikĐánh giá mức độ nguy hiểm khi nổ các đám mây khí lớn trong không gian vô hạn // An toàn lao động trong công nghiệp, số 11, 1990.
• Vodyanik V.I., Tarakanov S.V. Sự xuất hiện của sóng áp suất trong quá trình tự bốc cháy của khí phía trước ngọn lửa trong một bình kín // Vật lý cháy và nổ. Số 1 năm 1985.
• V. I. Vodyanik Chống cháy nổ thiết bị công nghệ. - M .: Hóa học, 1991 .-- 256 tr.
• Zel'dovich Ya.B., Barenblatt G.I., Librovich V.B., Makhviladze G.M. Lý thuyết toán học về sự cháy và nổ. - M .: Nauka, 1980. - 479 tr.
• Zel'dovich Ya.B. Lý thuyết về sóng xung kích và phần mở đầu về động lực học chất khí. - M .: Nhà xuất bản Viện Hàn lâm Khoa học Liên Xô, 1946.
• Zel'dovich Ya.B., Kompaneets A.S. Lý thuyết kích nổ. - M .: Gosteoretizdat, năm 1955.
• Soloukhin R.I. Sóng xung kích và sự kích nổ trong chất khí. - M .: Fizmatgiz, 1963.

Cháy các đặc tính nguy hiểm của vật liệu và chất. Thực chất của quá trình đốt cháy. Cơ sở lý thuyết về cơ chế cháy nổ

CHỦ ĐỀ 4

Phần kết luận

Màn biểu diễn

Để cải thiện hiệu suất, bạn có thể sử dụng các kế hoạch khác nhau các kết nối đã thảo luận trước đó. Ngoài ra, trong một số trường hợp, bạn có thể điều chỉnh mức độ sử dụng tài nguyên hệ thống.

Thí dụ... Trong Kaspersky Anti-Virus for CheckPoint Firewall, bạn có thể sử dụng song song một số công cụ chống vi-rút để quét các đối tượng. Khuyến nghị sử dụng bốn lõi cho mỗi bộ xử lý vật lý.

Xem xét tất cả những điều trên, chúng ta có thể kết luận rằng phần mềm chống vi-rút cổng không hoàn toàn ngăn chặn vi-rút xâm nhập qua các kênh Internet. Sử dụng mã hóa, lưu trữ bằng mật khẩu, tải các tập tin theo từng phần, bạn có thể tạo điều kiện để thâm nhập phần mềm độc hại... Do đó, ngay cả khi có phần mềm chống vi-rút trên cổng kết nối, các máy trạm và máy chủ bên trong mạng vẫn cần một chương trình chống vi-rút được cài đặt cục bộ.

Tuy nhiên, phần mềm chống vi-rút cổng vào có thể làm giảm đáng kể luồng vi-rút từ Internet và giảm tải cho các công cụ chống vi-rút cục bộ, đây là một yếu tố cực kỳ quan trọng khi xây dựng hệ thống tích hợp bảo vệ chống vi-rút.

Thực chất của quá trình khai thác. Cơ sở lý thuyết của cơ chế khai thác và vibuhu. Phân loại các loại mỏ. Bên ngoài và mặt khác. Khai thác laminarne và khử cháy, rung và kích nổ. Lò đồng nhất và không đồng nhất.

Đốt cháy- Phản ứng hóa học của sự oxi hóa một chất, kèm theo đó là sự tỏa ra một lượng lớn nhiệt và ánh sáng với gia tốc tự tăng dần.

Điều kiện đốt cháy:

1) sự hiện diện của chất dễ cháy;

2) sự hiện diện của chất oxy hóa; (O 2, Cl 2, F 2, Br 2, I 2, NO, NO 2);

3) sự hiện diện của một nguồn đánh lửa (xung động).

Điều kiện để hình thành ngọn lửa là sự hình thành hỗn hợp trong đó có thể xảy ra phản ứng hóa học. Đồng thời, lượng nhiệt tỏa ra trong quá trình đốt cháy một đơn vị trọng lượng nhiên liệu phải đủ để làm tăng đáng kể nhiệt độ của chất phản ứng so với sản phẩm cháy. Tốc độ phản ứng hóa học, ᴛ.ᴇ. lượng một chất phản ứng trong một đơn vị thể tích trong một đơn vị thời gian tăng lên rất nhiều theo nhiệt độ, về mặt này, trong các điều kiện này, phản ứng tự gia tốc được quan sát thấy.

Chất dễ cháy- chất rắn, lỏng, khí có thể cháy dưới tác dụng của lửa. Khi nồng độ oxy trong không khí giảm, cường độ cháy giảm. Đồng thời, axetylen nén, clorua nitơ, ozon cháy ngay cả khi không tiếp cận không khí.

Quá trình đốt cháy diễn ra trong môi trường chuyển động. Sự chuyển động này phải là hệ quả của chính quá trình đốt cháy (ngọn nến) hoặc vì lý do cưỡng bức (tuabin khí).

Đốt laminar- Các lớp chất lỏng liền kề trượt đều lên nhau.

Tốc độ chuyển động của ngọn lửa so với hỗn hợp ban đầu phụ thuộc vào bản chất của phản ứng hóa học và tính dẫn nhiệt của chất khí. Quá trình đốt cháy, trong đó trạng thái đầu và trạng thái cuối được đặc trưng bởi các điểm A và B, thường được gọi là bình thường hoặc quá trình khử cháy. Trong trường hợp này, tốc độ lan truyền của ngọn lửa là vài mét trên giây.

Cháy nổ- tốc độ lan truyền ngọn lửa đạt khoảng chục mét trên giây.

Sự bùng nổ - sự đốt cháy một chất, kèm theo sự giải phóng một lượng lớn năng lượng cực kỳ nhanh chóng, làm cho sản phẩm cháy nóng lên đến nhiệt độ cao và áp suất tăng mạnh.

Quá trình đốt cháy nổ- tốc độ cháy lên đến 1000 m / s - xung đánh lửa được truyền từ lớp này sang lớp khác của hỗn hợp không phải do dẫn nhiệt mà do xung áp suất.

Xét sự phụ thuộc vào các tính chất của hỗn hợp cháy, sự cháy cần đồng nhất và không đồng nhất. Nếu các chất ban đầu có một trạng thái là tập hợp (sự cháy của các chất khí) thì sự cháy được gọi là đồng nhất.

Nguy cơ hỏa hoạn các chất khác nhau và vật liệu được đánh giá về khả năng gây cháy nổ. Nguy cơ hỏa hoạn là một chất có nguy cơ hỏa hoạn... Nguy cơ nổ và cháy trong các phòng mà hơi và khí của các chất dễ cháy và bụi được thải ra phụ thuộc vào nồng độ của chúng trong không khí.

Nếu có nồng độ bụi, hơi hoặc khí trong không khí cao hơn giới hạn bắt lửa dưới, thì nếu có nguồn gốc cháy rõ ràng, một vụ nổ sẽ xảy ra và nằm ngoài giới hạn bắt lửa trên, ở đó sẽ được đốt cháy.

Giới hạn dưới và giới hạn trên của vụ nổ lần lượt được gọi là nồng độ thấp nhất và cao nhất của hơi, khí hoặc bụi trong không khí, tại đó có khả năng xảy ra nổ hỗn hợp. Theo GOST 12.1.004 - 85, nguy cơ cháy của các chất được đặc trưng bởi tính dễ bắt lửa, nguy cơ cháy và nổ của chúng.

Các chất nguy hiểm cháy có các ký hiệu sau:

NG - chất không cháy. Đây là những chất không có khả năng cháy trong không khí có thành phần thông thường.

TG là chất rất dễ cháy. Nó chỉ có thể cháy dưới tác động của một nguồn đánh lửa bên ngoài, nhưng nó không thể cháy độc lập sau khi loại bỏ nó.

GW là chất lỏng dễ cháy. Nó là chất lỏng tự cháy khi ngắt nguồn đánh lửa. Điểm chớp cháy cao hơn 61 0 С trong chén kín hoặc 66 0 С trong chén hở.

Chất lỏng dễ cháy là chất lỏng dễ cháy. Nó cháy độc lập sau khi loại bỏ nguồn đánh lửa với điểm chớp cháy không cao hơn 61 0 С trong chén kín hoặc 66 0 С - trong chén hở.

GG là một chất khí dễ cháy có khả năng tạo thành hỗn hợp dễ cháy và nổ với không khí ở nhiệt độ không quá 55 ° C.

BB là một chất nổ có thể nổ hoặc phát nổ trong điều kiện không có oxy (O 3, CHºCH, nitơ clorua). Cũng có những kim loại có thể cháy trong môi trường có clo, hơi lưu huỳnh hoặc khí cacbonic.

Giới hạn bắt lửa của hơi chất lỏng dễ cháy và dễ cháy được biểu thị bằng giới hạn nhiệt độ. Trong trường hợp này, giới hạn nhiệt độ dưới và trên tương ứng với nhiệt độ thấp hơn (LEL) và trên (UEL) giới hạn nồng độđược biểu thị bằng phần trăm khối lượng.

Nguy hiểm nhất là chất lỏng có điểm chớp cháy ít nhất là 15 0 С và giới hạn bắt lửa rộng (cacbon disunfua có: T vp = -43 0 С; NVP = 1%; ERW = 50%).

Một trong những hình thức đánh lửa được chỉ định, do nguyên nhân của quá trình cháy, là chớp cháy. Tốc biến- quá trình đốt cháy hơi nhanh chóng chất lỏng dễ cháy xảy ra khi chúng tiếp xúc với nguồn lửa mở. Sự bốc cháy là một quá trình cháy kéo dài xảy ra từ nguồn lửa và kéo dài miễn là có sự giải phóng hơi từ chất cháy. Sự bốc cháy xảy ra ở nhiệt độ cao hơn điểm chớp cháy đối với chất lỏng dễ cháy là 2 ... 5 0 С và đối với chất dễ cháy là 5 ... 30 0 С.

Phân loại ridin, cháy, cho vay dễ dàng (LZR) và trên rіdin dễ cháy (GR) cho nhiệt độ của sự sụt giảm.

Phân loại các chất dễ cháy nổ, nguy hiểm cháy nổ:

- nguy hiểm cháy nổ: GG, giới hạn nổ dưới của khoảng 10% thể tích không khí trở xuống; chất lỏng có nhiệt độ chớp cháy của hơi đến 28 0 C, với điều kiện là các chất khí và chất lỏng trên có thể tạo thành hỗn hợp nổ với thể tích vượt quá 5% thể tích của phòng; các chất có thể nổ và cháy khi tương tác với nước, oxy trong khí quyển hoặc với nhau;

- ГГ, giới hạn nổ nhỏ hơn trong đó lớn hơn 10% thể tích không khí, chất lỏng có điểm chớp cháy của hơi từ 28 0 С đến 61 0 С kể cả; chất lỏng được làm nóng đến điểm chớp cháy hoặc cao hơn; bụi và sợi dễ cháy, giới hạn nổ dưới của khối lượng không khí là 65 g / m 3 trở xuống;

- dễ cháy: chất lỏng có điểm chớp cháy của hơi trên 61 0 С, bụi hoặc sợi dễ cháy, giới hạn nổ dưới của giới hạn này là hơn 65 g / m 3 so với thể tích không khí; các chất có thể cháy khi tương tác với nước, ôxy trong khí quyển hoặc với nhau, các chất và vật liệu rắn dễ cháy.

- các chất và vật liệu không cháy ở trạng thái nóng chảy hoặc nóng chảy, quá trình xử lý chúng kèm theo sự tỏa ra nhiệt bức xạ, tia lửa và ngọn lửa;

- dễ nổ: các khí dễ cháy không có pha lỏng và bụi nổ với số lượng đến mức chúng có thể tạo thành hỗn hợp nổ với thể tích vượt quá 5% thể tích của phòng, và trong đó, theo các điều kiện của quy trình kỹ thuật, chỉ có một có thể nổ (mà không cần đốt cháy tiếp theo); các chất có khả năng (không xảy ra sự cháy sau đó) khi tương tác với nước, oxy trong khí quyển hoặc với nhau.

Nguy cơ nổ của bụi dễ cháy trong không khí có thể được đặc trưng bởi các thông số sau:

- LEL, g / m 3;

- Nhiệt độ tự bốc cháy;

- nhiệt độ của môi trường;

- năng lượng đánh lửa tối thiểu;

- sự hiện diện (nồng độ) của bụi không cháy được;

- độ ẩm không khí;

- sự phân tán của chính bụi.

Tự đánh lửa- quá trình đốt cháy một chất, xảy ra từ nhiệt độ môi trường, nhưng không tiếp xúc với nguồn lửa mở. Ví dụ, sự tự bốc cháy của hỗn hợp dễ cháy từ quá trình ép của chúng khi nhiệt độ của hỗn hợp đạt đến một mức nhất định.

Tự bốc cháy- quá trình cháy, phát sinh từ nhiệt, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ đã tích lũy trong chất do kết quả của các quá trình sinh học hoặc hóa lý.

Hệ thống pozhezh Polezhennya. Hệ thống zagistu Pozhezhny. Hệ thống đầu vào tổ chức và kỹ thuật.

Cháy các đặc tính nguy hiểm của vật liệu và chất. Thực chất của quá trình đốt cháy. Cơ sở lý thuyết về cơ chế cháy và nổ - khái niệm và các loại. Phân loại và đặc điểm của loại "Tính chất nguy hiểm cháy của vật liệu và chất. Thực chất của quá trình cháy. Cơ sở lý thuyết về cơ chế cháy và nổ" 2014, 2015.

Gửi công việc tốt của bạn trong cơ sở kiến ​​thức là đơn giản. Sử dụng biểu mẫu bên dưới

Các sinh viên, nghiên cứu sinh, các nhà khoa học trẻ sử dụng nền tảng tri thức trong học tập và làm việc sẽ rất biết ơn các bạn.

Đăng trên http://www.allbest.ru/

• BÀI VĂN
• về chủ đề

Khái niệm đốt cháy. Chế độ đốt cháy

• Petersburg, 2012

• NỘI DUNG

Giới thiệu

1. Thông tin chung về việc đốt cháy

1.1 Nguồn nhiệt

1.3 Đốt cháy hoàn toàn và không hoàn toàn

1.4 Ngọn lửa và khói

Phần kết luận

Văn học

GIỚI THIỆU

Sự cháy thường được hiểu là một tập hợp các quá trình vật lý và hóa học, cơ sở của nó là một phản ứng oxy hóa lan truyền nhanh chóng, kèm theo sự tỏa nhiệt và phát ra ánh sáng. Khu vực của một môi trường khí trong đó phản ứng hóa học xảy ra với cường độ cao gây ra sự phát sáng và tỏa nhiệt được gọi là ngọn lửa.

Ngọn lửa là biểu hiện bên ngoài của phản ứng oxi hóa mãnh liệt các chất. Một trong những kiểu đốt cháy chất rắn là cháy âm ỉ (cháy không ngọn lửa).

Trong quá trình đốt cháy, hai giai đoạn được quan sát: tạo ra sự tiếp xúc phân tử giữa nhiên liệu và chất oxy hóa (vật lý) và sự hình thành các sản phẩm phản ứng (hóa học). Kích thích của các phân tử trong quá trình cháy xảy ra do sự đốt nóng của chúng. Do đó, để bắt đầu và phát triển quá trình cháy, cần có ba thành phần: chất dễ cháy, chất oxy hóa và nguồn đánh lửa (tức là nguồn nhiệt).

Sự cháy khuếch tán ngọn lửa của tất cả các loại vật liệu và chất dễ cháy trong không khí có thể xảy ra khi hàm lượng ôxy trong vùng cháy ít nhất là 14% thể tích và sự cháy âm ỉ của các vật liệu dễ cháy tiếp tục lên đến 6%.

Nguồn đánh lửa phải có đủ nhiệt năng để đốt cháy vật liệu cháy. Sự đốt cháy của bất kỳ vật liệu nào xảy ra trong pha khí hoặc hơi. Các vật liệu dễ cháy lỏng và rắn, khi được đốt nóng, sẽ biến thành hơi nước hoặc khí, sau đó chúng bốc cháy. Với quá trình đốt cháy ở trạng thái ổn định, vùng phản ứng hoạt động như một nguồn đánh lửa cho phần còn lại của vật liệu cháy.

1. Thông tin chung về quá trình đốt cháy

Có các kiểu đốt sau:

Hoàn thành - đốt cháy với một lượng oxy vừa đủ hoặc dư thừa;

Không hoàn toàn - đốt cháy khi thiếu oxy.

Khi đốt cháy hoàn toàn, sản phẩm của quá trình cháy là khí cacbonic (CO 2), nước (H 2 O), nitơ (N), lưu huỳnh đioxit (SO 2), anhiđrit photphoric. Với quá trình cháy không hoàn toàn, các sản phẩm dễ cháy và nổ ăn da thường được tạo thành: cacbon monoxit, rượu, axit, andehit.

Sự cháy các chất không chỉ có thể diễn ra trong môi trường oxi mà còn có thể xảy ra trong môi trường một số chất không có oxi, clo, hơi brom, lưu huỳnh, v.v.

Chất cháy có thể ở ba trạng thái tập hợp: lỏng, rắn, khí. Các chất rắn riêng lẻ tan chảy và bay hơi khi đun nóng, những chất rắn khác bị phân hủy và giải phóng các sản phẩm khí và cặn rắn ở dạng than và xỉ, còn những chất khác không bị phân hủy và không nóng chảy. Hầu hết các chất dễ cháy, bất kể trạng thái tập hợp của chúng, khi được đốt nóng sẽ tạo thành các sản phẩm khí, khi trộn với ôxy trong khí quyển sẽ tạo thành môi trường dễ cháy.

Theo trạng thái tổng hợp của nhiên liệu và chất oxy hóa, chúng được phân biệt:

Đốt cháy đồng nhất - đốt cháy khí và các chất tạo thành hơi dễ cháy trong chất ôxy hóa thể khí;

Đốt chất nổ và thuốc phóng;

Đốt cháy không đồng nhất - đốt cháy các chất lỏng và rắn dễ cháy trong chất oxy hóa thể khí;

Đốt cháy trong hệ thống "hỗn hợp lỏng dễ cháy - chất oxy hóa lỏng".

1.1 Nguồn nhiệt

Hầu hết các vật liệu dễ cháy được biết là không trải qua phản ứng cháy trong điều kiện bình thường. Nó chỉ có thể bắt đầu khi đạt đến một nhiệt độ nhất định. Điều này được giải thích là do các phân tử oxy của không khí, đã nhận được nguồn cung cấp nhiệt năng cần thiết, có khả năng kết hợp tốt hơn với các chất khác và oxy hóa chúng. Vì vậy, năng lượng nhiệt kích thích phản ứng oxy hóa. Do đó, theo quy luật, bất kỳ nguyên nhân nào gây ra hỏa hoạn đều liên quan đến tác dụng của nhiệt đối với các vật liệu và chất dễ cháy. Các hiện tượng hóa lý phức tạp và nhiều hiện tượng khác xảy ra trong các đám cháy cũng được quyết định chủ yếu bởi sự phát triển của các quá trình nhiệt.

Các quá trình (xung động) góp phần vào sự phát triển của nhiệt được chia thành ba nhóm chính: vật lý (nhiệt), hóa học và vi sinh. Trong khi chảy trong những điều kiện nhất định, chúng có thể gây ra sự gia nhiệt của vật liệu dễ cháy đến nhiệt độ mà vật liệu bắt đầu cháy.

Nhóm xung đầu tiên gây ra sự bắt lửa chủ yếu phải bao gồm ngọn lửa trần, thân đốt nóng - rắn, lỏng hoặc khí, tia lửa (có nguồn gốc khác nhau), tập trung tia nắng mặt trời... Các xung này được biểu hiện bằng tác dụng bên ngoài của nhiệt lên vật liệu và có thể được gọi là nhiệt.

Phần lớn các đám cháy xảy ra từ các nguyên nhân thông thường, tức là các nguyên nhân phổ biến nhất, có liên quan đến sự bắt lửa của các chất và vật liệu dưới ảnh hưởng của chủ yếu là ba nguồn bắt lửa đầu tiên trong số các nguồn gây cháy được lưu ý.

Không nghi ngờ gì nữa, sự phân chia các xung được chỉ định của nhóm nhiệt, vật lý ở một mức độ nào đó là tùy ý. Các tia lửa của kim loại hoặc vật liệu hữu cơ đang cháy cũng là các vật thể bị đốt nóng đến nhiệt độ phát sáng. Nhưng từ quan điểm đánh giá chúng là nguyên nhân gây ra hỏa hoạn, tất cả các loại tia lửa nên được tách thành một nhóm riêng biệt.

Sự nóng lên và phát ra tia lửa điện có thể do ma sát, nén, sốc, các hiện tượng điện khác nhau, v.v.

Với sự phát triển của các xung động hóa học hoặc vi sinh, sự tích tụ nhiệt xảy ra do phản ứng hóa học hoặc hoạt động sống của vi sinh vật. Không giống như nguồn nhiệt tác động từ bên ngoài, trong trường hợp này quá trình tích nhiệt xảy ra trong chính khối lượng của vật liệu.

Ví dụ về các quá trình của nhóm thứ hai có thể là các phản ứng tỏa nhiệt do tương tác của một số chất hóa học với độ ẩm hoặc giữa chúng, các quá trình oxy hóa dầu thực vật, không phải thường xuyên khiến chúng tự bốc cháy, v.v.

Loại xung nhiệt thứ ba - vi sinh - dẫn đến sự tích tụ nhiệt trong vật liệu và tự cháy do một số quá trình phát triển tuần tự. Cái đầu tiên có thể là hoạt động tế bào thực vật trong trường hợp các sản phẩm thực vật chưa được làm khô hoàn toàn. Một lượng nhiệt nhất định được hình thành trong trường hợp này, trong điều kiện tích tụ của nó, góp phần vào sự phát triển hoạt động sống của vi sinh vật, do đó, dẫn đến sự phát triển thêm của nhiệt. Tế bào thực vật chết ở nhiệt độ trên 45 ° C. Khi nhiệt độ tăng lên 70-75 ° C, vi sinh vật cũng chết. Trong trường hợp này, các sản phẩm xốp (than vàng xốp) được hình thành có khả năng hấp thụ (hấp phụ) hơi và khí. Sự hấp thụ của chất sau xảy ra với sự giải phóng nhiệt (nhiệt hấp phụ), có thể đi kèm với sự phát triển của một nhiệt độ đáng kể trong điều kiện thuận lợi cho sự tích tụ nhiệt. Ở nhiệt độ 150-200 ° C, quá trình oxy hóa được kích hoạt, với sự phát triển hơn nữa của nó, có thể dẫn đến quá trình cháy tự phát của vật liệu.

Trong thực tế, có nhiều trường hợp nổi tiếng về việc đốt cỏ khô chưa khô, thức ăn gia súc hỗn hợp và các sản phẩm thực vật khác.

Quá trình vi sinh cũng có thể xảy ra trong nguyên liệu thực vật mà hoạt động của tế bào đã ngừng hoạt động. Trong những trường hợp này, việc làm ẩm vật liệu có thể thuận lợi cho sự phát triển của quá trình như vậy, điều này cũng góp phần vào sự phát triển hoạt động sống của vi sinh vật.

Các quá trình được liệt kê dẫn đến sự phát triển của nhiệt, trong một số trường hợp, tồn tại trong mối quan hệ chặt chẽ. Quá trình vi sinh được theo sau bởi hiện tượng hóa lý hấp phụ, sau đó nhường chỗ cho phản ứng oxy hóa hóa học với nhiệt độ tăng dần.

1.2 Sự xuất hiện của quá trình đốt cháy

Mặc dù có nhiều nguồn nhiệt có khả năng gây cháy trong những điều kiện nhất định, cơ chế bắt đầu quá trình cháy trong hầu hết các trường hợp đều giống nhau. Nó không phụ thuộc vào loại nguồn đánh lửa và chất cháy.

Trước hết, bất kỳ quá trình cháy nào cũng xảy ra trước sự gia tăng nhiệt độ của vật liệu cháy dưới tác động của một số nguồn nhiệt. Không cần phải nói rằng sự gia tăng nhiệt độ như vậy phải diễn ra trong điều kiện oxy (không khí) tiếp cận với vùng cháy mới bắt đầu.

Chúng ta hãy giả định rằng sự nóng lên xảy ra dưới tác dụng của nguồn nhiệt bên ngoài, mặc dù, như đã biết, điều này không bắt buộc đối với mọi trường hợp. Khi đạt đến một nhiệt độ nhất định, không giống nhau đối với các chất khác nhau, thì trong nguyên liệu (chất) bắt đầu xảy ra quá trình oxi hóa. Vì phản ứng oxy hóa diễn ra theo kiểu tỏa nhiệt, tức là với sự tỏa nhiệt, vật liệu (chất) tiếp tục nóng lên không chỉ do tác dụng của nguồn nhiệt bên ngoài, có thể dừng lại sau một thời gian, mà còn do quá trình oxy hóa.

Chất nung nóng (rắn, lỏng, khí) có kích thước, thể tích, bề mặt nhất định. Do đó, đồng thời với sự tích tụ nhiệt theo khối lượng của chất này, nó sẽ tản nhiệt thành môi trường do sự truyền nhiệt.

Kết quả tiếp theo của quá trình sẽ phụ thuộc vào sự cân bằng nhiệt của vật liệu nung nóng. Nếu lượng nhiệt tỏa ra vượt quá lượng nhiệt mà vật liệu nhận được thì sự tăng nhiệt độ sẽ dừng lại và có thể giảm xuống. Đó là một vấn đề khác nếu lượng nhiệt mà vật liệu nhận được trong quá trình oxy hóa của nó sẽ vượt quá lượng nhiệt tiêu tán. Trong trường hợp này, nhiệt độ của vật liệu sẽ tăng đều đặn, từ đó kích hoạt phản ứng oxy hóa, kết quả là quá trình có thể chuyển sang giai đoạn đốt cháy vật liệu.

Khi phân tích các điều kiện để xảy ra cháy xảy ra vì một lý do nào đó, cần tính đến cơ chế bắt đầu cháy được quy định. Cần đặc biệt lưu ý trong các trường hợp đang nghiên cứu khả năng cháy tự phát hoặc cháy tự phát. Trường hợp thứ hai đôi khi có thể xảy ra do tiếp xúc lâu dài với nhiệt ở nhiệt độ tương đối thấp và gây ra hỏa hoạn, ví dụ, từ các hệ thống sưởi ấm trung tâm Vân vân.

Các chất rắn và lỏng, trước khi quá trình cháy bắt đầu, sẽ bị phân hủy dưới tác dụng của nhiệt, bay hơi và biến thành các sản phẩm ở thể khí và ở dạng hơi. Do đó, quá trình đốt cháy các chất rắn và lỏng, diễn ra dưới hình thức giải phóng hơi và khí. Như vậy, nhiệt không chỉ kích hoạt oxy. Một phần nhiệt thoát ra trong quá trình đốt cháy được dành để chuẩn bị các phần tiếp theo của chất cháy để đốt cháy, tức là khi đốt nóng chúng, chuyển đổi thành trạng thái lỏng, hơi - hoặc khí.

Khi điều tra nguyên nhân của các vụ cháy, thường phải xử lý các vật liệu xenlulo. Các sản phẩm của quá trình gia công cơ khí và hóa học gỗ, bông và lanh có chứa xenlulo và các dẫn xuất của nó là thành phần chính. Khi đun nóng, vật liệu xenlulo sẽ bị phân hủy, quá trình này diễn ra trong hai giai đoạn. Ở giai đoạn đầu tiên - chuẩn bị - nhiệt năng được hấp thụ bởi khối lượng của vật liệu.

Theo dữ liệu của TsNIIPO, vật liệu xenlulo khô ở 110 ° C và bắt đầu thải ra các chất dễ bay hơi có mùi. Ở nhiệt độ 110-150 ° C, các vật liệu này bị ố vàng và giải phóng các chất bay hơi mạnh hơn được quan sát thấy. các bộ phận thành phần... Sự hiện diện của một mùi đôi khi có thể là một dấu hiệu cần tính đến các trường hợp khác của trường hợp khi xác định địa điểm và thời gian xảy ra đám cháy, cũng như khi kiểm tra các phiên bản về nguyên nhân của đám cháy. Ở nhiệt độ 150-200 ° C, vật liệu xenlulo có màu nâu do quá trình cacbon hóa. Ở nhiệt độ 210-230 ° C, chúng thải ra một lượng lớn các sản phẩm dạng khí có thể bốc cháy tự phát trong không khí. Trong trường hợp này, giai đoạn thứ hai của quá trình phân hủy nhiệt của vật liệu bắt đầu - sự cháy âm ỉ hoặc bốc lửa của nó. Giai đoạn này được đặc trưng bởi sự giải phóng năng lượng nhiệt, tức là phản ứng tỏa nhiệt. Sự tỏa nhiệt và tăng nhiệt độ xảy ra chủ yếu do quá trình oxy hóa các sản phẩm phân hủy của vật liệu cháy.

Quá trình đốt cháy vật liệu xenlulo diễn ra trong hai giai đoạn. Ban đầu, nó chủ yếu là các chất khí và các sản phẩm khác được hình thành trong quá trình phân hủy nhiệt của vật liệu được đốt cháy. Đây là giai đoạn của sự cháy rực lửa, mặc dù sự cháy của than cũng xảy ra trong giai đoạn này.

Thời kỳ thứ hai - nó đặc biệt biểu thị cho gỗ - được đặc trưng bởi sự cháy âm ỉ chủ yếu của than. Cường độ và hiệu ứng nhiệt của giai đoạn thứ hai của quá trình đốt gỗ liên quan đến mức độ bề mặt của khối than tiếp xúc với oxy khí quyển, độ xốp của nó là gì. Điều kiện sau phần lớn được xác định bởi các điều kiện đốt cháy trong giai đoạn đầu của nó.

Sự trao đổi khí trong vùng cháy càng kém và nhiệt độ cháy trong pha ngọn lửa của nó càng thấp thì quá trình cháy diễn ra càng chậm, càng dễ bay hơi và các sản phẩm khác của quá trình phân hủy nhiệt (chưng cất khô) được giữ lại trong khối than, lấp đầy. lỗ chân lông. Điều này, cùng với sự trao đổi khí không đủ, sẽ ngăn cản quá trình oxy hóa, tức là sự đốt cháy của than trong giai đoạn đốt thứ hai.

Trong điều kiện như vậy, than thô được hình thành, và cacbon hóa, ví dụ, yếu tố bằng gỗ cấu trúc có thể xảy ra trong toàn bộ phần của phần tử mà không có sự đốt cháy sau đó của khối than.

Những điều đã nói ở trên cho phép chúng ta rút ra ba kết luận:

1. Tốc độ cháy phụ thuộc vào điều kiện diễn ra quá trình cháy. Các điều kiện cháy (ví dụ, tiếp cận không khí, nhiệt độ) ở các khu vực khác nhau của đám cháy và thậm chí ở một nơi, nhưng tại các thời điểm khác nhau là không giống nhau. Do đó, thông tin tìm thấy trong các tài liệu về tốc độ cháy trung bình của gỗ, bằng 1 mm / phút, không thể đủ để đưa ra kết luận về thời gian cháy trong các trường hợp cụ thể.

2. Mức độ cháy của các kết cấu bằng gỗ, tức là sự mất đi tiết diện của chúng do cháy, không thể xác định được chỉ bằng độ sâu của lớp than cháy, vì than bắt đầu cháy hết trong thời gian đốt củi bằng lửa. . Các mức độ cháy khác nhau, đôi khi được xác định trong thực tế bằng độ dày của lớp than, chỉ có thể mô tả một cách tương đối mức độ không đồng đều của sự phá hủy do cháy đối với các kết cấu hoặc các phần tử của chúng. Theo quy luật, tổn thất mặt cắt ngang thực tế sẽ luôn lớn hơn.

3. Than thô, độ xốp thấp, đôi khi được tìm thấy trong quá trình mở cấu trúc, cho thấy quá trình cháy không hoàn toàn và không mãnh liệt. Tính năng này, có tính đến các tình huống của vụ án, có thể được tính đến khi xác lập nguồn gốc của đám cháy và thời điểm xảy ra đám cháy, khi kiểm tra các phiên bản về nguyên nhân của đám cháy.

Để mô tả giai đoạn ban đầu, chuẩn bị của quá trình đốt vật liệu rắn, chúng ta sẽ sử dụng hai thuật ngữ cơ bản - sự đốt cháy và sự cháy tự phát.

Sự bốc cháy của vật liệu rắn dễ cháy xảy ra trong điều kiện tiếp xúc với xung nhiệt có nhiệt độ vượt quá nhiệt độ tự bốc cháy của các sản phẩm phân hủy của vật liệu. Nguồn đánh lửa là yếu tố quyết định đến quá trình đánh lửa.

Sự đốt cháy vật liệu sưởi ấm, ví dụ, nỉ, phát sinh dưới ảnh hưởng của ngọn lửa đèn hàn trong quá trình đun nóng bất cẩn các đường ống nước là một trong những trường hợp bắt lửa của vật liệu rắn dễ cháy.

Quá trình đốt cháy tự phát vật liệu rắn dễ cháy xảy ra khi không có xung nhiệt bên ngoài hoặc trong điều kiện tác động của nó ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ tự cháy của các sản phẩm này. Đối với quá trình cháy tự phát, điều kiện tích tụ nhiệt có ý nghĩa quyết định.

Thế nào điều kiện tốt hơn tích tụ nhiệt, ít tản nhiệt ở giai đoạn đầu của quá trình đốt cháy, nhiệt độ môi trường xung quanh thấp hơn có thể tự phát cháy vật liệu xenlulo. Tầm quan trọng lớn trong những trường hợp này, thời gian làm nóng diễn ra. Có rất nhiều vụ cháy đã biết đã xảy ra, ví dụ như ở cấu trúc bằng gỗ các tòa nhà do tác động của đường ống dẫn hơi nước của hệ thống sưởi trung tâm ở nhiệt độ nước làm mát 110-160 ° C, kéo dài trong một số tháng. Điều này đôi khi được gọi là quá trình đốt cháy tự phát do nhiệt. Nhớ lại rằng nhiệt độ tự bốc cháy của vật liệu trong quá trình gia nhiệt nhanh nằm trong khoảng 210-280 ° C. Đặc điểm trên của các vật liệu này phải được tính đến khi điều tra nguyên nhân của các vụ cháy.

Các khái niệm về đánh lửa, tự bốc cháy và cháy âm ỉ của vật liệu rắn cháy được bắt nguồn từ hai khái niệm trước đó - đánh lửa và cháy tự phát.

Sự bốc cháy là kết quả của quá trình đốt cháy vật liệu và được biểu hiện bằng quá trình đốt cháy.

Sự tự bốc cháy là kết quả của quá trình cháy tự phát của các chất và còn thể hiện ở sự cháy bùng cháy.

Âm ỉ là một quá trình cháy không ngọn lửa và có thể là kết quả của cả quá trình bắt lửa và đốt cháy tự phát của vật liệu.

Nói cách khác, nếu trong ví dụ của chúng ta, phớt dưới tác động của ngọn lửa của đèn hàn bắt lửa và hình thành ngọn lửa, trong trường hợp này, chúng ta có thể nói rằng phớt đã bốc cháy. Trong trường hợp không có điều kiện cần thiếtđối với quá trình đốt cháy, sự đánh lửa của phớt có thể được giới hạn ở mức âm ỉ của nó. Cũng cần lưu ý về sự bắt lửa hoặc âm ỉ của bất kỳ vật liệu dễ bắt lửa nào.

Sự cháy và sự cháy tự phát của vật liệu rắn khác nhau về bản chất của xung nhiệt gây ra chúng. Nhưng mỗi loại trong số chúng, đại diện cho một loại nhất định của giai đoạn bắt lửa ban đầu, có thể dẫn đến cả cháy âm ỉ và bắt lửa của các vật liệu rắn dễ cháy.

Quá trình âm ỉ có thể chuyển thành quá trình đốt cháy với sự kích hoạt của quá trình ôxy hóa do nhiệt độ tăng thêm hoặc lượng ôxy tham gia vào quá trình cháy tăng lên, tức là có khả năng tiếp cận không khí tốt hơn.

Như vậy, quá trình cháy xảy ra không chỉ phụ thuộc vào một xung nhiệt. Hành động của chất sau chỉ có thể gây ra cháy nếu sự kết hợp của tất cả các điều kiện cần thiết cho quá trình cháy trở nên thuận lợi. Do đó, nếu trong một trường hợp, xung lực cháy lớn có thể không đủ, thì trường hợp khác, sự cháy sẽ xảy ra do nguồn đánh lửa rất yếu.

1.3 Đốt cháy hoàn toàn và không hoàn toàn

Vai trò của quá trình oxi hóa quá trình cháy trong các đám cháy. Vai trò của nhiệt trong sự phát triển của quá trình cháy đã được lưu ý ở trên. Đồng thời, mối quan hệ chặt chẽ tồn tại giữa các quá trình nhiệt và quá trình oxy hóa là rõ ràng. Tuy nhiên, sau này đóng một vai trò rất quan trọng trong quá trình đốt cháy các chất và vật liệu.

Quá trình oxy hóa các chất trong quá trình cháy thường xảy ra nhất do oxy trong không khí.

Để đốt cháy hoàn toàn cùng một lượng chất khác nhau thì cần một lượng không khí khác nhau. Vì vậy, để đốt cháy 1 kg gỗ, cần 4,6 m 3 không khí, 1 kg than bùn - 5,8 m 3 không khí, 1 kg xăng - khoảng 11 m 3 không khí, v.v.

Tuy nhiên, trên thực tế, trong quá trình đốt cháy, sự hấp thụ hoàn toàn của oxy trong không khí không xảy ra, vì không phải tất cả oxy đều có thời gian kết hợp với nhiên liệu. Cần có lượng không khí dư thừa, có thể vượt quá 50% hoặc hơn lượng không khí cần thiết về mặt lý thuyết để đốt cháy. Việc đốt cháy hầu hết các chất sẽ trở nên bất khả thi nếu hàm lượng oxy trong không khí giảm xuống 14-18% và đối với chất lỏng - xuống 10% theo thể tích.

Trao đổi khí khi cháy. Việc cung cấp không khí cho vùng cháy được quyết định bởi các điều kiện trao đổi khí. Các sản phẩm cháy, được nung nóng đến một nhiệt độ đáng kể (khoảng vài trăm độ) và kết quả là chúng có trọng lượng thể tích thấp hơn so với trọng lượng thể tích của môi trường, di chuyển lên các tầng trên của không gian. Đến lượt mình, không khí ít được đốt nóng hơn đi vào vùng cháy. Tất nhiên, khả năng và cường độ của sự trao đổi đó phụ thuộc vào mức độ cô lập của vùng cháy với không gian xung quanh.

Trong điều kiện cháy, quá trình cháy thường không hoàn toàn, đặc biệt nếu nó liên quan đến sự phát triển của đám cháy trong một khối vật liệu hoặc trong các bộ phận của tòa nhà. Cháy chậm, không hoàn toàn là điển hình cho các đám cháy đang phát triển, chẳng hạn, trong các cấu trúc có các phần tử rỗng. Điều kiện không thuận lợi sự trao đổi khí gây ra lượng không khí nạp vào không đủ, cản trở sự phát triển của đám cháy. Sự tích tụ nhiệt và phát nhiệt lẫn nhau của các phần tử kết cấu đang cháy không bù đắp được hiệu quả hãm trao đổi khí giảm.

Có những trường hợp sau khi dừng lò lò sưởi, trong ống khói có một vết nứt được hình thành ở mức độ chồng lên nhau, với việc chấm dứt ảnh hưởng của nhiệt độ lên các phần tử của lớp chồng lên nhau, quá trình đốt cháy "tự phát" dừng lại. Các yếu tố quyết định trong việc này là thiếu oxy và việc ngừng cung cấp nhiệt bổ sung cần thiết để duy trì sự cháy trong những điều kiện này.

Các trường hợp cháy chậm, không hoàn toàn do thiếu oxy, và thậm chí ngừng cháy tự phát có thể được quan sát thấy không chỉ ở các bộ phận của tòa nhà mà còn ở các phòng thiếu trao đổi không khí cần thiết. Điều kiện như vậy là điển hình nhất đối với tầng hầm, nhà kho, v.v., đặc biệt là với các cửa sổ và cửa ra vào đóng chặt.

Điều này cũng được tạo điều kiện thuận lợi bởi một lượng lớn các sản phẩm khí thải ra, vì chúng ngăn cản sự xâm nhập của không khí từ bên ngoài vào vùng cháy. Vì vậy, khi đốt 1 kg gỗ trong ngọn lửa thì có tới 8 m 3 sản phẩm ở thể khí được tạo thành. Mặc dù trong quá trình cháy không hoàn toàn, lượng sản phẩm cháy được giải phóng ít hơn, tuy nhiên, trong trường hợp này, lượng sản phẩm cháy được tính bằng mét khối từ mỗi kg chất cháy (thể tích lý thuyết của sản phẩm cháy ở thể khí là 1 kg gỗ, giảm xuống bình thường điều kiện, tức là, ở áp suất 760 mm Hg. Nghệ thuật và nhiệt độ 0 ° C, là khoảng 5 m 3).

Trường hợp này dẫn đến giảm cường độ đốt cháy đáng kể và làm tăng thời gian cháy trong nhà với sự trao đổi không khí không đủ.

Các sản phẩm cháy không hoàn toàn chứa các chất được hình thành do sự phân hủy nhiệt và quá trình oxy hóa các vật liệu dễ cháy. Trong số đó - cacbon monoxit, hơi của axetanđehit, axit axetic, rượu metylic, axeton và một số chất khác tạo cho nơi cháy, vật bị cháy một mùi vị và mùi đặc trưng, ​​cũng như muội than.

Các sản phẩm của quá trình cháy không hoàn toàn có khả năng cháy, và ở một tỷ lệ nhất định trong hỗn hợp với không khí, tạo thành hỗn hợp nổ. Điều này giải thích các trường hợp bắt lửa nổ đôi khi xảy ra trong các vụ hỏa hoạn. Lý do cho những hiện tượng như vậy thường rất bí ẩn. Đánh lửa mãnh liệt, đôi khi rất gần với hiệu ứng của một vụ nổ, xảy ra trong các phòng, trong điều kiện mà dường như không được có chất nổ.

Việc hình thành nồng độ chất nổ của các sản phẩm cháy không hoàn toàn (chủ yếu là carbon monoxide) và việc lấp đầy các thể tích khép kín riêng biệt của các phòng không được thông gió có thể xảy ra ngay cả trong quá trình dập tắt đám cháy. Tuy nhiên, những trường hợp sau là rất hiếm. Thông thường, có thể quan sát thấy hiện tượng cháy nổ ở giai đoạn đầu tiên dập tắt đám cháy phát sinh trong các phòng kín, trao đổi khí kém, khi mở các khe hở, nồng độ các sản phẩm cháy không hoàn toàn có thể xuất hiện trong giới hạn nổ, nếu trước đó là vượt quá giới hạn trên của họ.

Việc làm sáng tỏ các điều kiện trong đó quá trình cháy diễn ra trên đám cháy, đặc biệt là trước khi phát hiện đám cháy, có liên quan trực tiếp đến việc xác định khoảng thời gian bắt đầu đám cháy, và do đó liên quan đến việc nghiên cứu các phiên bản nhất định về nguyên nhân xảy ra đám cháy. .

Quá trình cháy xảy ra trong các đám cháy không đủ trao đổi khí đôi khi rất giống với quá trình chưng cất khô. Những vụ cháy như vậy nếu không được phát hiện kịp thời có thể kéo dài hàng giờ đồng hồ. Theo quy định, chúng xảy ra vào ban đêm trong các cơ sở và cơ sở mà việc giám sát bị suy yếu trong giờ không làm việc và vào ban đêm, và không có báo động cháy tự động.

Đôi khi, người ta có thể quan sát được hậu quả của những vụ cháy như vậy, các cấu trúc bao quanh của cơ sở và các vật dụng trong đó được bao phủ bởi một lớp đen bóng của các sản phẩm ngưng tụ do nhiệt phân hủy của các vật liệu âm ỉ.

Các trường hợp cháy không hoàn toàn xảy ra trong các khu sinh hoạt nhỏ, chẳng hạn như do hút thuốc bất cẩn trên giường, có liên quan đến hậu quả gây tử vong cho người gây ra chúng. Hàm lượng 0,15% carbon monoxide trong không khí theo thể tích đã đe dọa đến tính mạng, và hàm lượng 1% carbon monoxide gây tử vong. Do đó, khi điều tra các trường hợp hỏa hoạn như vậy, cần phải tính đến khả năng xảy ra tử vong không do bạo lực có thể do tai nạn carbon monoxide. Nguyên nhân cái chết ngay lập tức được xác định bằng một cuộc giám định pháp y.

Sự trao đổi khí không đủ có thể dẫn đến âm ỉ kéo dài của vật liệu không chỉ ở giai đoạn đám cháy mới bắt đầu, mà còn sau khi dập tắt, khi vì lý do này hay lý do khác, một số ổ nhỏ vẫn chưa được loại bỏ. Tiếp theo, sự ra đi lặp lại của đội cứu hỏa trong những trường hợp này có liên quan đến việc loại bỏ cùng một đám cháy chưa hoàn thành trước đó. Những trường hợp như vậy thường xảy ra hơn khi đốt các vật liệu dạng sợi và dạng khối, trong đó sự trao đổi khí rất khó khăn.

1.4 Ngọn lửa và khói

Quá trình đốt cháy thường tạo ra ngọn lửa và khói, đây thường là những dấu hiệu đầu tiên của đám cháy. Ngọn lửa là một thể tích khí trong đó xảy ra phản ứng tỏa nhiệt kết hợp các sản phẩm phân hủy ở thể khí hoặc hơi của vật liệu cháy với oxy. Vì vậy, ngọn lửa đốt cháy những chất mà khi đốt nóng có khả năng phát ra hơi và khí. Chúng bao gồm vật liệu xenlulo, sản phẩm dầu mỏ và một số chất khác.

Ngọn lửa phát sáng chứa các phần tử cacbon không cháy không cháy, là một phần của chất cháy. Sau đó làm lạnh các hạt này tạo thành muội than. Muội lắng đọng trên bề mặt của các cấu trúc và vật liệu trong khi ngọn lửa cháy bùng phát ở những khu vực có nhiệt độ cao hơn và vẫn ở nơi nhiệt độ để đốt cháy muội than không đủ. Do đó, việc không có muội than trên các phần riêng biệt, đôi khi được phân định rõ ràng của các cấu trúc, vật thể bao quanh, hoặc sự hiện diện của các vết muội, có tính đến bản chất của các dấu hiệu này, được tính đến khi xác định nguồn lửa.

Nhiệt độ của ngọn lửa phát sáng không chỉ phụ thuộc vào bản chất, thành phần của chất cháy mà còn phụ thuộc vào điều kiện cháy. Vì vậy, nhiệt độ của ngọn lửa của gỗ có thể từ 600 đến 1200 ° C, tùy thuộc vào loài, độ hoàn thiện và tốc độ cháy của nó.

Nhiệt độ ngọn lửa thường tương ứng với nhiệt độ cháy thực tế của chất. Giá trị thứ hai được xác định bởi nhiệt trị của vật liệu đốt, mức độ hoàn thành và tốc độ cháy, và lượng không khí thừa. Chính lượng không khí dư thừa dẫn đến nhiệt độ đốt thực tế luôn thấp hơn lý thuyết.

Sự cháy âm ỉ của các vật liệu, cũng như sự cháy của những vật liệu không tạo ra các sản phẩm cháy dạng khí của quá trình phân hủy nhiệt, là những ví dụ của sự đốt cháy không ngọn lửa. Đặc biệt, không có ngọn lửa, than cốc và than cháy, đốt nóng đến nhiệt độ cao, đồng thời tỏa ra nhiệt và ánh sáng.

Trên cơ sở gián tiếp như màu sắc của các vật thể, cấu trúc, gạch, đá, cũng như ngọn lửa bằng thép nóng sáng, đôi khi bạn có thể có được ý tưởng gần đúng về nhiệt độ trong vùng cháy trong đám cháy.

Màu sắc của thép được nung nóng tương ứng với nhiệt độ sau (gần đúng):

đỏ sẫm 700 ° C;

màu cam nhạt 1200 ° C

đỏ anh đào 900 ° C;

trắng 1300 ° C

màu đỏ anh đào tươi 1000 ° С;

trắng sáng 1400 ° C

màu cam đậm 1100 ° C;

trắng chói 1500 ° C

Khói đi kèm với quá trình cháy trong đám cháy, đôi khi ở mức độ lớn hơn ngọn lửa trần, đặc biệt là ở các giai đoạn của đám cháy mới chớm nở.

Sự cháy vẫn có thể xảy ra ở dạng âm ỉ, nhưng nó sẽ kèm theo khói. Do đó, trong trường hợp đám cháy xảy ra mà không có ngọn lửa bùng cháy hoặc nó xảy ra ẩn trong các cấu trúc của tòa nhà, sự hình thành khói có thể là một trong những dấu hiệu đầu tiên của đám cháy mới nổi.

Khói chứa các sản phẩm của quá trình cháy hoàn toàn và không hoàn toàn, sự phân hủy của vật liệu cháy, nitơ và một phần oxy của không khí (tùy thuộc vào lượng dư thừa của nó trong quá trình cháy), cũng như muội than và tro được hình thành trong quá trình đốt cháy vật liệu.

Như vậy, khói là hỗn hợp của hơi và khí dễ cháy và không cháy, các hạt khoáng chất và hữu cơ rắn, hơi nước.

Thành phần và đặc điểm của vật liệu đốt, cũng như điều kiện đốt cháy, quyết định thành phần, và do đó, mùi, vị và các dấu hiệu bên ngoài khác của khói được tạo ra trong quá trình đốt. Đôi khi những dữ liệu như vậy từ các nhân chứng của đám cháy mới xảy ra giúp xác định nguồn gốc và nguyên nhân của đám cháy dễ dàng hơn nếu biết vị trí của một số vật liệu và chất trong vùng cháy. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng với sự đốt cháy chung của các chất khác nhau, đặc biệt là trong điều kiện đám cháy đã phát triển, dấu hiệu đặc trưng mỗi người trong số họ có thể vô hình. Trong những trường hợp như vậy, còn lâu mới có thể kết luận từ khói về bản chất của chất cháy.

2. Sự truyền nhiệt và đặc điểm của sự lan truyền quá trình cháy trong đám cháy

Khi bắt đầu quá trình đốt cháy, nhiệt bắt đầu lan truyền, có thể xảy ra bằng cách dẫn nhiệt, bức xạ và đối lưu. Sự truyền nhiệt cũng xảy ra và sự cháy lan trong đám cháy.

Sự truyền nhiệt bằng dẫn nhiệt diễn ra ở nhiệt độ không bằng nhau của các bộ phận khác nhau của cơ thể (vật liệu, kết cấu) hoặc các cơ thể khác nhau tiếp xúc với nhau. Do đó, phương pháp truyền nhiệt này còn được gọi là tiếp xúc. Nhiệt được truyền trực tiếp từ các bộ phận ấm hơn của cơ thể đến các bộ phận ít nóng hơn, nhiều nhiệt hơn đến các bộ phận ít nóng hơn.

Bàn ủi điện được đặt trên đế dễ cháy, than cháy hoặc các bộ phận của kết cấu rơi trên vật liệu dễ cháy trong khi hỏa hoạn là những ví dụ về sự xuất hiện hoặc lan truyền của đám cháy do sự truyền nhiệt tiếp xúc.

Khi phân tích nguyên nhân của đám cháy, đôi khi cần phải tính đến tính dẫn nhiệt của vật liệu, có thể liên quan đến các phiên bản nhất định của nguyên nhân cháy hoặc các điều kiện phát triển của nó.

Dẫn nhiệt Vật liệu khác nhau khác nhau và thường liên quan trực tiếp đến trọng lượng thể tích của chúng. Kim loại có tính dẫn nhiệt cao nhất. Các vật liệu dạng sợi và xốp có độ dẫn nhiệt thấp, và các chất khí, đặc biệt là không khí, có độ dẫn nhiệt rất thấp. Khi nhiệt độ hoặc độ ẩm tăng lên, độ dẫn nhiệt của vật liệu và chất tăng nhẹ.

Vật liệu có độ dẫn nhiệt thấp, đặc biệt là trong điều kiện trao đổi khí không đủ, ngay cả với cháy lâu có thể cháy hết ở những khu vực tương đối nhỏ, đôi khi có giới hạn nghiêm ngặt. Những vật liệu này bao gồm gỗ, bông, giấy, vật liệu dệt và những vật liệu khác có mặt cắt lớn hoặc đóng gói dày đặc.

Cùng với điều này, trong thực tế, các trường hợp truyền nhiệt của các phần tử kim loại đi qua các bộ phận không cháy của các tòa nhà - trần, tường, lớp phủ, v.v. đã được biết đến.

Đôi khi đây là nguyên nhân gây ra hỏa hoạn, trong một số trường hợp, nó góp phần vào sự phát triển thêm của chúng với việc hình thành các ổ cháy thứ cấp bị cô lập.

Sự truyền nhiệt bằng bức xạ từ bề mặt của chất rắn hoặc chất lỏng bị nung nóng, cũng như chất khí (bức xạ), xảy ra trong tất cả các đám cháy. Nhưng tùy theo điều kiện mà tác dụng của nhiệt bức xạ được biểu hiện ở các mức độ khác nhau. Nguồn bức xạ mạnh nhất trong những trường hợp này là ngọn lửa, ở mức độ thấp hơn là các cơ thể bị đốt nóng và khói. Tính năng quan trọng Phương pháp truyền nhiệt này bao gồm thực tế là bức xạ không phụ thuộc vào hướng chuyển động của môi trường, ví dụ, vào đối lưu hoặc gió.

lửa đốt đối lưu nhiệt

3. Đối lưu. Sự thường xuyên chính của sự lan truyền của sự cháy trong các đám cháy

Truyền nhiệt bằng đối lưu trong các đám cháy là phổ biến nhất.

Đối lưu - chuyển động của các hạt ấm hơn - xảy ra trong chất khí và chất lỏng. Nó được hình thành do sự khác biệt về trọng lượng thể tích với sự thay đổi nhiệt độ bằng các trang web đã chọn chất lỏng hoặc chất khí.

Các thể tích của môi trường như vậy bị đốt nóng vì bất kỳ lý do gì sẽ di chuyển lên trên (nếu không có dòng đối lưu hoặc chướng ngại vật), nhường chỗ cho các phần ít bị đốt nóng hơn và do đó nặng hơn của môi trường.

Sự đối lưu xảy ra ngay lập tức ngay khi nhiệt độ tăng lên cùng với sự phát triển của quá trình cháy. Hoạt động của sự đối lưu kích thích sự trao đổi khí, góp phần vào sự phát triển của đám cháy sơ cấp.

Trong đám cháy, phần lớn nhiệt được truyền theo phương thức đối lưu.

Trong trường hợp hỏa hoạn xảy ra tại một trong các cửa hàng và được mô tả trước đó, chiều dài đáng kể của các dòng đối lưu phải được quy vào số lượng các hiện tượng đặc trưng. Đường đi của chúng là từ lò sưởi đến trần của căn phòng. sàn giao dịch, dưới trần đến lỗ trên trần ở cầu thang và qua lỗ này lên tầng hai (chỉ khoảng 20 m). Bằng cách đóng cặn hoàn thiện mặt bằng và sự biến dạng của các dải kim loại được trang trí bằng thủy tinh hữu cơ, người ta có thể theo dõi đường đối lưu và phán đoán nhiệt độ đáng kể của các dòng chảy này.

Các dòng đối lưu có nhiệt độ vài trăm độ, rửa sạch các cấu trúc và vật liệu trên đường đi của chúng, đốt nóng chúng, có thể gây cháy vật liệu, biến dạng và phá hủy các phần tử và bộ phận không cháy được của tòa nhà.

Vì vậy, đối lưu, bất kể quy mô của nó, trong mỗi trường hợp riêng biệt xác định một trong những quy luật cơ bản của sự lan truyền của sự cháy trong đám cháy. Cho dù sự cháy xảy ra trong thể tích của một tòa nhà hay một căn phòng riêng biệt, cho dù nó phát triển, ví dụ, trong đồ đạc, thiết bị, v.v., trong mọi trường hợp, đối lưu đều hướng lên trên. Phải tính đến khuynh hướng cháy lan này khi điều tra các đám cháy.

Thông thường, trong quá trình điều tra sơ bộ hoặc tại tòa, người ta có thể nghe những lời khai của những người chứng kiến ​​đám cháy rằng ngọn lửa lần đầu tiên được nhìn thấy ở phần trên của tòa nhà. Tuy nhiên, điều này không có nghĩa là đám cháy nằm ở nơi phát hiện đám cháy. Nguồn lửa có thể nằm ở chân của cấu trúc, nhưng ngọn lửa, theo mô hình này, trước hết có thể lan lên trên, ví dụ, dọc theo các phần rỗng của cấu trúc và có đặc điểm là mở.

Sự hiện diện của các khe hở và các khe hở, bao gồm ngẫu nhiên và có kích thước không đáng kể, các vết rò rỉ và vết nứt, sự thiếu vắng cục bộ của lớp bảo vệ (ví dụ, thạch cao) hoặc sự suy yếu của lớp này trong khi cháy góp phần vào sự phát triển đi lên của quá trình cháy. Do đó, chúng ta có thể nói rằng sơ đồ truyền quá trình cháy trong đám cháy ở dạng tổng quát của nó đối lập trực tiếp với chuyển động tự do của chất lỏng. Sau này luôn có xu hướng chảy xuống, đôi khi thấm vào những lỗ hổng, rò rỉ không đáng kể nhất. Sự đối lưu của các sản phẩm đốt nóng và sự lan truyền liên quan của nó, như chúng tôi đã lưu ý, có đặc điểm hướng lên.

Đôi khi sự đối lưu gây ra việc chuyển các vật đang cháy: giấy, than đang cháy âm ỉ, trên các đám cháy lộ thiên - smut ("jackdaws") và thậm chí cả gỗ, khúc gỗ đang cháy. Đốt cháy trong những trường hợp như vậy có được một nhân vật xoáy. Trong khu vực đám cháy, gió xuất hiện do sự trao đổi khí khổng lồ gây ra bởi đám cháy tự phát. Việc loại bỏ các vật thể cháy âm ỉ như vậy bằng cách đối lưu có thể hình thành các ổ cháy mới.

Khi lướt qua, chúng tôi lưu ý rằng gió có thể dẫn đến các kết quả tương tự trong quá trình phát triển của đám cháy. Vai trò của gió đối với sự phát triển khai hỏađược khá nhiều người biết đến.

Hướng của đối lưu trong quá trình cháy, cả trong các phần riêng lẻ và trong phần chính, có thể thay đổi. Điều này xảy ra do vi phạm kính cửa sổ, hình thành các vết cháy và rò rỉ, phá hủy các cấu trúc, cũng như kết quả của việc mở chúng đặc biệt của đội cứu hỏa.

Sự đối lưu trên đám cháy tạo thành các dấu hiệu để có thể thiết lập hướng và đường phát triển của sự cháy, và do đó, nguồn của đám cháy. Điều này là do thực tế là sự phá hủy các cấu trúc và vật liệu diễn ra nhiều hơn trong dòng đối lưu. Đặc biệt đặc biệt về mặt này là sự chuyển động của dòng đối lưu trong các khe hở và khe hở.

Nói về vai trò của đối lưu tự nhiên trong các đám cháy, cũng cần lưu ý đến ảnh hưởng đến sự lan truyền quá trình cháy của chuyển động không khí không liên quan đến đám cháy. Các dòng không khí có thể hiện diện trong cấu trúc của một tòa nhà hoặc trong một căn phòng trước khi đám cháy bùng phát, cũng như trong bầu không khí xung quanh đối tượng mà đám cháy đã xảy ra.

Sự chênh lệch nhiệt độ ở các phần khác nhau của tòa nhà, sự kết nối giữa chúng, cho phép lưu thông, hướng và sức mạnh của gió sẽ xác định các điều kiện địa phương của chuyển động không khí, cũng như ảnh hưởng đến sự xuất hiện của đám cháy và tính đặc thù của sự phát triển của nó.

Khả năng tồn tại của các dòng không khí phải được tính đến khi điều tra các tình huống cụ thể của các trường hợp cháy. Chính điều kiện này đôi khi giải thích sự vắng mặt của các dấu hiệu đầu tiên của sự bắt đầu đánh lửa ở một nơi hoặc sự phát hiện của chúng ở nơi khác, hướng phát triển của sự cháy trong các cấu trúc (chủ yếu là theo hướng ngang), tốc độ lan truyền của cháy, quy mô của nó khi đám cháy có một ký tự mở.

4. Các yếu tố quyết định tính chất của sự cháy trong đám cháy và kết quả của nó

Ở trên, chúng tôi đã xem xét một cách ngắn gọn riêng biệt các điều kiện cần thiết cho quá trình cháy và các phương pháp truyền nhiệt. Ảnh hưởng của các yếu tố này đến sự lan truyền của sự cháy trong các đám cháy đã được ghi nhận. Tuy nhiên, cần nhấn mạnh rằng trong các vụ cháy, trong phần lớn các trường hợp, có sự kết hợp của các yếu tố này hoặc sự kết hợp khác nhau của chúng.

Các điều kiện phức tạp và đa dạng trong đó quá trình cháy diễn ra trong các đám cháy dẫn đến sự cháy của các kết cấu và vật liệu là không đồng đều. Đặc biệt, sự không đồng đều bao gồm tốc độ lan truyền của đám cháy và diện tích bị cháy tăng không tỷ lệ thuận với thời gian cháy, nhưng tăng dần, tức là thời gian cần thiết cho sự phát triển của đám cháy trong một khu vực cụ thể là không phụ thuộc trực tiếp vào kích thước của nó. Điều này được giải thích bởi thực tế là với sự gia tăng diện tích cháy và cường độ của nó, nhiệt và các yếu tố khác ảnh hưởng đến sự phát triển của đám cháy tăng dần.

5. Các quá trình nhiệt xảy ra trong quá trình cháy trong đám cháy và ảnh hưởng của chúng đến sự hình thành các dấu hiệu tiêu điểm

Do quá trình đốt cháy xảy ra trên ngọn lửa, các vật liệu, cấu trúc, thiết bị và các vật thể riêng lẻ nằm trong vùng nhiệt độ cao trải qua nhiều lần phá hủy, biến dạng hoặc bị phá hủy hoàn toàn. Theo quy luật, sự cháy và tàn phá mạnh nhất xảy ra ở nơi xảy ra đám cháy. Trong các khu vực khác của đám cháy trên các kết cấu, thiết bị và vật liệu, do tiếp xúc với nhiệt, các dấu hiệu đặc trưng được hình thành, cho biết hướng cháy. Lý do cho sự hình thành các dấu hiệu tiêu điểm là các quá trình nhiệt xảy ra tự nhiên trong quá trình đốt cháy trong tâm lửa. Các quy định chính của quá trình nhiệt trong trung tâm cháy bao gồm:

thời gian cháy lâu hơn trong lò so với các khu vực khác của đám cháy;

cao chế độ nhiệt độ;

truyền nhiệt bằng dòng đối lưu tăng dần.

Thời gian của các quá trình nhiệt trong trung tâm cháy

Thời gian cháy của đám cháy trong phòng do nhiều yếu tố quyết định, trong đó quan trọng nhất là độ lớn của tải trọng cháy của phòng, tốc độ cháy của vật liệu và điều kiện trao đổi khí.

Kết quả nghiên cứu các đám cháy chỉ ra rằng thời gian cháy ở trung tâm đám cháy, theo quy luật, vượt quá thời gian cháy ở các khu vực khác của đám cháy, và sự khác biệt có thể là một thời gian đáng kể.

Điều này được giải thích bởi bản chất của quá trình phát triển quá trình đốt cháy, có thể được chia thành ba giai đoạn liên tiếp (Hình 1).

Thời kỳ đầu tiên (OA) tương ứng với sự phát triển của sự cháy từ lò sưởi nhỏ đến sự bốc cháy chung trong thể tích của căn phòng. Trong giai đoạn này, ngọn lửa phát triển trong điều kiện không đứng yên, khi tốc độ cháy và điều kiện trao đổi khí thay đổi theo thời gian. Trong giai đoạn cuối của giai đoạn này, diện tích cháy tăng mạnh, nhiệt độ thể tích trung bình trong phòng tăng nhanh xảy ra do sự bắt lửa gần như đồng thời (trong vòng 30-70 giây) của phần chính của vật liệu cháy.

Lúa gạo. 1. Đường cong "Nhiệt độ-thời gian", đặc trưng cho các giai đoạn phát triển của đám cháy

Thời gian của thời kỳ đầu rất khác nhau và có thể kéo dài vài giờ trong điều kiện trao đổi khí hạn chế. Đối với các cơ sở quy mô vừa (hành chính, dân cư, v.v.) không đủ trao đổi khí, thời gian của giai đoạn đầu tiên là 30 - 40 phút, đối với cơ sở trao đổi khí tối ưu và tường ốp không cháy - 15 - 28 phút.

Những thay đổi đáng kể so với thời kỳ phát triển thứ hai của đám cháy cũng được quan sát thấy trong bản chất của sự truyền nhiệt. Trong thời kỳ đầu, sự cháy lan xảy ra chủ yếu do sự truyền nhiệt bằng đối lưu và dẫn nhiệt. Đồng thời, nhiệt độ ở các khu vực khác nhau trong phòng cũng khác nhau rõ rệt.

Trong giai đoạn phát triển đám cháy thứ hai (chính) (đường cong AB), phần chính của vật liệu cháy (lên đến 80% tổng tải trọng) cháy hết với tốc độ gần như không đổi. Trong trường hợp này, nhiệt độ thể tích trung bình tăng lên đến giá trị lớn nhất. Trong giai đoạn này, quá trình truyền nhiệt xảy ra chủ yếu bằng bức xạ.

Thời kỳ thứ ba tương ứng với thời kỳ tắt lửa, trong thời gian đó cặn than cháy chậm lại và nhiệt độ trong phòng giảm xuống.

Do đó, thời gian cháy trong lò của đám cháy vượt quá các giá trị tương tự ở các khu vực khác của đám cháy trong thời kỳ phát triển đầu tiên của đám cháy.

Chế độ nhiệt độ tại khu vực cháy

Việc hình thành một chế độ nhiệt độ cao hơn trong vùng cháy so với các vùng cháy khác là do các yếu tố sau:

tỏa nhiệt cao hơn ở khu vực cháy so với các khu vực cháy khác,

bản chất của sự phân bố trường nhiệt độ khi cháy trong phòng;

các quy luật vật lý về sự hình thành trường nhiệt độ trong các dòng đối lưu.

Nhiệt lượng tỏa ra trong quá trình cháy là nguyên nhân chính dẫn đến sự phát triển của đám cháy và xuất hiện các hiện tượng đi kèm. Nhiệt tỏa ra không phải trong toàn bộ thể tích của vùng cháy mà chỉ tỏa ra ở lớp phát sáng, nơi xảy ra phản ứng hóa học. Sự phân bố nhiệt trong vùng cháy liên tục thay đổi theo thời gian và phụ thuộc vào một số lượng lớn các yếu tố. Nhiệt giải phóng được cảm nhận bởi các sản phẩm cháy, chúng truyền nhiệt bằng cách đối lưu, dẫn nhiệt và bức xạ, cả đến vùng cháy và vùng bị ảnh hưởng nhiệt, nơi chúng hòa trộn với không khí và đốt nóng nó. Quá trình trộn xảy ra dọc theo toàn bộ đường đi của các sản phẩm cháy, do đó nhiệt độ trong vùng ảnh hưởng nhiệt giảm theo khoảng cách từ vùng cháy. Ở giai đoạn phát triển ban đầu của đám cháy, nhiệt lượng tiêu thụ để sưởi ấm không khí, kết cấu công trình, thiết bị và vật liệu là lớn nhất. Cảm nhận nhiệt Công trình xây dựng, làm cho chúng nóng lên, dẫn đến biến dạng, sụp đổ và bắt lửa của các vật liệu dễ cháy.

Thời gian cháy ở trung tâm đám cháy vượt quá các giá trị tương tự ở các khu vực khác của đám cháy trong thời kỳ phát triển đầu tiên. Điều này gây ra sự giải phóng lượng nhiệt lớn hơn và gây ra nhiệt độ cao hơn trong lò sưởi so với các khu vực khác của đám cháy.

Bản chất của sự phân bố trường nhiệt độ khi đám cháy trong phòng cũng xác định trước sự hình thành nhiệt độ cao nhất trong lò sưởi trong thời kỳ đầu của đám cháy. Nhiệt độ tối đa, thường cao hơn thể tích trung bình, xảy ra trong vùng cháy (ghế lửa), và khi cách xa nó, nhiệt độ của khí giảm do sự pha loãng của các sản phẩm cháy với không khí và các tổn thất nhiệt khác để môi trường.

Hơn nhiệtở tâm lửa cũng do bản chất của sự hình thành trường nhiệt độ trong tiết diện của phản lực đối lưu.

Các dòng đối lưu được hình thành ở bất cứ nơi nào có nguồn nhiệt và không gian cho sự phát triển của chúng. Sự xuất hiện của các dòng đối lưu là do các nguyên nhân sau. Trong quá trình cháy, không khí đi vào vùng cháy, một phần tham gia phản ứng cháy và một phần được đốt nóng. Lớp khí được hình thành tại nguồn có tỷ trọng nhỏ hơn tỷ trọng của môi trường, do đó nó chịu tác dụng của lực nâng (Archimedean) và lao lên trên. Không gian trống bị chiếm bởi không khí không được làm nóng dày đặc, tham gia vào phản ứng đốt cháy và nóng lên, cũng chạy lên phía trên. Do đó, một dòng đối lưu tăng dần đều đặn của khí đốt nóng từ vùng đốt phát sinh. Môi trường khí, tăng lên trên vùng cháy, hút không khí từ môi trường vào chuyển động, kết quả là trường nhiệt độ được hình thành trên mặt cắt ngang của nó. Trường nhiệt độ trong mặt cắt của các dòng đối lưu tăng dần được phân bố đối xứng về trục thẳng đứng với cực đại dọc theo trục của phản lực. Với khoảng cách tăng dần từ trục, nhiệt độ giảm xuống nhiệt độ môi trường xung quanh ở ranh giới phản lực.

Những quy định này diễn ra trong giai đoạn phát triển đầu tiên, tức là khi đốt trong ngọn lửa. Trong giai đoạn này, diện tích cháy không đáng kể và phản lực đối lưu lan truyền theo quy luật Thượng nguồn trong một không gian không giới hạn, và nhiệt độ tối đa sẽ hình thành ở trung tâm phía trên ngọn lửa.

Về sau, khi diện tích đám cháy tăng mạnh, bản chất của sự hình thành nhiệt độ trong các dòng đối lưu sẽ thay đổi. Trong điều kiện đó, phản lực đối lưu truyền trong một không gian hạn chế, điều này làm thay đổi hình ảnh của trường nhiệt độ trong phản lực. Tuy nhiên, quy luật chung về phân bố nhiệt độ từ cực đại trên trục đến nhiệt độ môi trường xung quanh tại biên phản lực vẫn được bảo toàn.

Do đó, cả ba yếu tố này đều làm tăng nhiệt độ tại khu vực cháy so với các khu vực khác, và trường hợp này là tính năng đặc trưng các quá trình nhiệt trong đám cháy.

Bản chất của sự truyền nhiệt từ nguồn cháy

Bản chất mở rộng của sự lan truyền các dòng đối lưu từ nguồn lửa và kết quả là một loại hư hỏng đối với các kết cấu do nhiệt chứa trong khối lượng của phản lực đối lưu, cũng thuộc về quy luật của các quá trình nhiệt trong tâm lửa. .

Trong quá trình cháy, chuyển động của tia đối lưu trên vùng cháy là hỗn loạn. Các khối xoáy, trong quá trình chuyển động ngang của chúng bên ngoài phản lực, cuốn theo các lớp của môi trường đứng yên. Khi khuấy, sự trao đổi nhiệt xảy ra giữa chất phản lực và môi trường tĩnh. Kết quả là, khối lượng của máy bay phản lực tăng lên, chiều rộng của nó tăng lên và hình dạng của máy bay phản lực đối lưu có đặc điểm mở rộng khi nó di chuyển lên trên. Mức độ hỗn loạn ban đầu của phản lực đối lưu xác định góc mở của nó. Mức độ hỗn loạn của máy bay phản lực càng cao thì môi trường trộn với nó càng mạnh và góc giãn nở ban đầu của nó càng lớn.

Do đó, các quy luật vật lý về trao đổi nhiệt và chuyển động xác định trước bản chất mở rộng của sự lan truyền các dòng đối lưu tăng dần, và sự trao đổi nhiệt xảy ra trong trường hợp này là đặc trưng của các quá trình nhiệt ở vùng cháy.

Các quy luật cơ bản được coi là của các quá trình nhiệt (thời gian kéo dài hơn, chế độ nhiệt độ tăng lên liên quan đến các khu vực cháy khác và bản chất của sự truyền nhiệt bằng các dòng đối lưu) vốn có chỉ trong quá trình cháy ở trung tâm đám cháy. Kiến thức về bản chất của các hiện tượng vật lý làm cơ sở hình thành các quá trình nhiệt giúp chúng ta có thể tiếp cận vấn đề thiết lập nguồn lửa một cách hợp lý hơn.

Các quy luật được chỉ ra của các quá trình nhiệt trong tâm lửa rõ ràng hơn trong giai đoạn phát triển ban đầu của đám cháy hoặc trong quá trình loại bỏ sự cháy ở đầu thời kỳ thứ hai. Với việc loại bỏ sự cháy vào một ngày sau đó, sự khác biệt giữa các quá trình nhiệt trong lò sưởi và các khu vực khác của đám cháy sẽ dần dần được làm mịn, điều này ảnh hưởng một cách tự nhiên đến bản chất của thiệt hại đối với kết cấu, vật liệu và thiết bị. Trường hợp này phải được tính đến khi thiết lập nguồn lửa.

PHẦN KẾT LUẬN

Đốt cháy là phản ứng hóa học kèm theo sự giải phóng nhiệt và ánh sáng. Có thể xảy ra khi ba điều kiện sau được kết hợp:

Sự hiện diện của vật liệu dễ cháy;

Sự hiện diện của nhiệt lượng đủ để đốt cháy vật liệu cháy và duy trì quá trình cháy;

Sự hiện diện của oxy (không khí) với số lượng cần thiết cho quá trình đốt cháy.

Khi bắt đầu quá trình đốt cháy, nhiệt bắt đầu lan truyền, có thể xảy ra bằng cách dẫn nhiệt, bức xạ và đối lưu.

Thời gian cháy trong một đám cháy được quyết định bởi nhiều yếu tố, trong đó quan trọng nhất là độ lớn của tải trọng cháy, tốc độ cháy của vật liệu và điều kiện trao đổi khí. Tốc độ cháy phụ thuộc vào điều kiện diễn ra quá trình cháy. Các điều kiện cháy (ví dụ, tiếp cận không khí, nhiệt độ) ở các khu vực khác nhau của đám cháy và thậm chí ở một nơi, nhưng tại các thời điểm khác nhau là không giống nhau.

Một khi quá trình đốt cháy xảy ra, vùng cháy là nguồn đánh lửa vĩnh viễn. Sự xuất hiện và tiếp tục của quá trình cháy có thể xảy ra ở một tỷ lệ định lượng nhất định của chất cháy và oxy, cũng như ở nhiệt độ nhất định và sự cung cấp nhiệt năng của nguồn cháy. Tốc độ cháy tĩnh cao nhất được quan sát thấy trong oxy nguyên chất, thấp nhất - khi không khí chứa 14-15% oxy. Với hàm lượng oxy trong không khí thấp hơn, quá trình đốt cháy hầu hết các chất sẽ dừng lại.

VĂN HỌC

Megorskiy B.V. Phương pháp luận để xác định nguyên nhân của hỏa hoạn, - M .: Stroyizdat, 1966.

Zel'dovich Ya.B., Lý thuyết toán học về sự cháy và nổ. - M .: Nauka, 2000.

Williams F.A., Lý thuyết về sự đốt cháy. - M .: Nauka, 2001.

Điều tra cháy nổ. Sách giáo khoa. / Ed. G.N. Kirillova, M.A. Galisheva, S.A. Kondratyev. - SPb .: Đại học SPB Cơ quan Cứu hỏa Nhà nước thuộc Bộ Tình trạng Khẩn cấp của Nga, 2007 - 544 tr.

Fedotov A.Zh. và các chuyên môn kỹ thuật cháy khác, - M., 1986.

Điều tra các vụ cháy, - M .: VNIIPO Bộ Nội vụ Liên bang Nga, 1993.

Cheshko I.D. Chuyên môn về hỏa hoạn, - St.Petersburg; SPb IPB Bộ Nội vụ Nga, 1997.

V.G. Dontsov, V.I. Bột trét. Sách hướng dẫn "Điều tra và kiểm tra các đám cháy", Trường Trung học Bộ Nội vụ Liên Xô, Volgograd.

Cheshko I.D. Cơ sở kỹ thuật của điều tra cháy, - M., 2002

S.I. Taubkin. Những điều cơ bản về phòng cháy chữa cháy đối với vật liệu xenlulo. Ed. MKH RSFSR, 1960.

Sách tham khảo cho các chuyên gia kỹ thuật cháy, L., 1982

S.I. Hạt. Những hành động ban đầu về thực tế vụ cháy, M., 2005

Cheshko I.D. Kiểm tra địa điểm cháy, M., 2004

Đã đăng trên Allbest.ru

Tài liệu tương tự

Cơ sở hóa lý của quá trình cháy và nổ. Các lý thuyết nhiệt, dây chuyền và khuếch tán của quá trình cháy của các chất, chất nổ. Tính chất nhiên liệu rắn và sản phẩm cháy, tính chất nhiệt động của sản phẩm cháy. Các loại ngọn lửa và tốc độ lan truyền của chúng.

khóa học, thêm 01/05/2013


Động học đốt cháy. Ảnh hưởng của độ ẩm đến quá trình đốt cháy một giọt nhiên liệu hydrocacbon. Điều kiện quan trọng đối với sự đánh lửa bằng giọt và sự phụ thuộc của nó. Phương pháp của Zeldovich. Chậm trễ quá trình đốt cháy. Ngọn lửa bốc cháy. Sự đốt cháy trong một luồng không khí. Đối lưu tự nhiên và cưỡng bức.

hạn giấy, bổ sung 28/03/2008


Cơ sở lý thuyết về sự khuếch tán và động năng đốt cháy. Phân tích những phát triển đổi mới trong lĩnh vực đốt cháy. Tính nhiệt độ cháy của các chất khí. Giới hạn áp suất dễ cháy và nổ. Các vấn đề về tính ổn định của quá trình đốt cháy các chất khí và phương pháp giải quyết chúng.

hạn giấy, bổ sung 12/08/2014


Quy luật ảnh hưởng của điện trường ngoài đến các đặc tính vĩ mô của quá trình cháy nhiên liệu hữu cơ. Các sơ đồ áp dụng điện trường ngoài vào ngọn lửa. Tác động của ngoại trường có tổ chức đến quá trình đốt cháy nhiên liệu hydrocacbon.

hạn giấy được bổ sung 14/03/2008


Sơ đồ của một lò hơi đốt xung động. Hình thức chung Buồng đốt. Thông số kỹ thuật nồi hơi. Những bước phát triển đầy hứa hẹn của NPP "Ekoenergomash". Máy sinh hơi đốt tạo xung với một bộ phận mang nhiệt trung gian có công suất hơi là 200 kg.

bản trình bày được thêm vào ngày 25/12/2013


Phương pháp tính toán quá trình đốt cháy nhiên liệu trong không khí: xác định lượng ôxy trong không khí, sản phẩm cháy, nhiệt trị của nhiên liệu, nhiệt lượng đo và nhiệt độ cháy thực tế. Đốt cháy nhiên liệu trong không khí với oxy được làm giàu.

hạn giấy, bổ sung 12/08/2011


Xác định nhiệt trị của nhiên liệu khí bằng tổng tích số của hiệu ứng nhiệt của các chất khí dễ cháy cấu thành bằng lượng của chúng. Về mặt lý thuyết, mức tiêu thụ không khí cần thiết cho quá trình đốt cháy khí tự nhiên. Xác định khối lượng sản phẩm cháy.

kiểm tra, thêm ngày 17/11/2010


Tải nhiệt hữu ích của lò. Tính toán quá trình cháy của nhiên liệu trong lò. Tỷ lệ không khí thừa. Vẽ sơ đồ các sản phẩm cháy. Cân bằng nhiệt của quá trình cháy. Lựa chọn lò hơi đốt nhiệt thải. Tính toán bề mặt bay hơi, bộ tiết kiệm.

hạn giấy, bổ sung 12/03/2012


Cơ sở hóa lý của quá trình đốt cháy, các loại chính của nó. Đặc điểm của vụ nổ là sự giải phóng một lượng lớn năng lượng trong một thể tích hạn chế trong một khoảng thời gian ngắn, các dạng và nguyên nhân của nó. Nguồn năng lượng của các vụ nổ hóa học, hạt nhân và nhiệt.

kiểm tra, thêm 06/12/2010


Xác định lượng tiêu hao không khí và lượng sản phẩm cháy. Tính toán thành phần than cám và tỷ lệ không khí thừa trong quá trình thiêu kết bô xít trong lò quay. Việc sử dụng công thức bán thực nghiệm của Mendeleev để tính nhiệt đốt cháy nhiên liệu.

Trong công thức tổng quát nhất, sự cháy là một phản ứng hóa lý xảy ra nhanh chóng với sự giải phóng nhiệt và ánh sáng. Trong tự nhiên và trong công nghệ, các quá trình cháy liên quan đến quá trình oxy hóa các chất dễ cháy bằng oxy trong khí quyển thường được quan sát thấy nhiều nhất. Tuy nhiên, nhiều chất tham gia phản ứng cháy với nhau ngay cả khi không có oxy. Vì vậy, hydro và một số kim loại cháy trong khí clo, đồng - trong hơi lưu huỳnh, nhôm trong brom, v.v.

Cùng với phản ứng cháy xảy ra do sự kết hợp hóa học của các chất khác nhau, phản ứng cháy xảy ra liên quan đến sự phân hủy của khí, chất lỏng và chất rắn (axetylen, nitroglycerin, nitrocellulose, chì azide, v.v.).

Một kiểu đốt cháy là một vụ nổ và kích nổ, khi phản ứng của hợp chất hoặc sự phân hủy của các chất diễn ra với tốc độ hàng trăm, thậm chí hàng nghìn mét mỗi giây.

Phân biệt chất cháy ở thể rắn, thể lỏng và thể khí (thể khí). Các chất rắn và lỏng có thể lơ lửng trong không khí (ở dạng bụi hoặc sương mù).

Chỉ có thể đốt cháy trong những điều kiện nhất định: sự có mặt của chất dễ cháy và chất hỗ trợ quá trình cháy, và sự gia nhiệt đủ của chúng. Quá trình đốt cháy đã bắt đầu chỉ có thể tiếp tục nếu lượng nhiệt tỏa ra trong quá trình cháy vượt quá nhiệt lượng truyền ra môi trường. Quá trình đốt cháy cũng bao gồm nổ và kích nổ.

Sản phẩm cháy khi đốt cháy hoàn toàn các chất là khí và nước không cháy. Trong trường hợp đốt cháy không hoàn toàn, sản phẩm cháy chứa cacbon monoxit và các hợp chất dễ cháy khác.

Cần lưu ý rằng các tai nạn hỏa hoạn nghiêm trọng thường do khói và khí carbon monoxide quá nhiều trong khu vực cháy.

Trong quá trình cháy, một lượng nhiệt lớn được tỏa ra, nhiệt lượng này được quyết định bởi nhiệt đốt cháy các chất dễ cháy. Sự tỏa nhiệt ra môi trường khi cháy xảy ra do đối lưu và chủ yếu là bức xạ. Nhiệt độ cháy phụ thuộc chủ yếu vào nhiệt đốt cháy chất cháy và lượng sản phẩm cháy tạo thành.

Các chất dễ cháy có thể bốc cháy khi tiếp xúc trực tiếp với các vật thể có nhiệt độ cao hoặc với ngọn lửa trần, khi được đốt nóng bằng bức xạ, cũng như khi các phản ứng tỏa nhiệt xảy ra trong chất dễ cháy.

Quá trình đốt cháy oxy hóa bao gồm các giai đoạn đốt nóng trước, oxy hóa, tự đốt cháy và đốt cháy tiếp theo. Hình 1 cho thấy đường cong nhiệt độ của quá trình cháy theo thời gian. Khi đốt nóng chất cháy với nhiệt độ ban đầu t n đến nhiệt độ bắt đầu quá trình oxi hóa t o thì nhiệt độ tăng chậm, vì nhiệt lượng cung cấp từ bên ngoài dùng để làm nóng chảy, bay hơi hoặc phân hủy chất cháy. Sau khi nung nóng chất cháy đến t o, sự tăng nhiệt độ cháy theo thời gian xảy ra nhanh hơn do sự toả nhiệt khi bắt đầu phản ứng oxi hoá.

Hình 1. - Sự thay đổi nhiệt độ theo thời gian khi đốt nóng các chất dễ cháy

Tuy nhiên, nhiệt độ t o vẫn không đủ cho quá trình tự đốt nóng tiếp tục, vì nhiệt truyền ra môi trường vượt quá quá trình sinh nhiệt ở đầu phản ứng oxi hóa. Khi đạt đến nhiệt độ tự cháy t c, cân bằng xảy ra giữa nhiệt lượng truyền đến chất cháy và nhiệt lượng truyền ra môi trường. Kết quả là nhiệt độ tăng nhanh hơn nữa. Ở nhiệt độ t p, ngọn lửa xuất hiện và bắt đầu quá trình cháy ổn định t g.

Đường cong nhiệt độ so với thời gian của đám cháy được thể hiện trong Hình 2.

Đốt cháy rất khó quá trình hóa lý... Theo quan niệm hiện đại, trong quá trình cháy, các sản phẩm trung gian không bền nhưng rất hoạt động xuất hiện ở dạng nguyên tử, peroxit và gốc tự do. Khả năng phản ứng của oxy tăng lên đáng kể khi đun nóng.

Nhiệt độ tự bốc cháy của các chất dễ cháy thay đổi trong giới hạn rộng không chỉ đối với các chất khác nhau mà còn đối với cùng một chất. Nhiệt độ này phụ thuộc vào nhiều biến số: nồng độ của hỗn hợp, áp suất, thể tích của bình (đối với hỗn hợp khí - hơi và bụi - không khí), nghiền nhỏ (đối với chất rắn dễ cháy). Bảng 1 cho thấy phạm vi dao động nhiệt độ tự cháy của một số chất dễ cháy.

Việc nổ hỗn hợp khí, hơi và bụi dễ cháy với không khí chỉ có thể xảy ra với điều kiện trộn sơ bộ các thành phần dễ cháy của chúng với oxy trong khí quyển. Đối với các loại khí, hơi và bụi khác nhau, có một số giới hạn nồng độ nổ nhất định, là giới hạn dưới và giới hạn trên của hỗn hợp nổ. Khi hàm lượng các thành phần dễ cháy trong hỗn hợp nhỏ hơn giới hạn dưới thì hỗn hợp không nổ và không cháy, và khi hàm lượng các chất dễ cháy vượt quá giới hạn trên thì hỗn hợp không nổ, nhưng cháy và do đó, cháy là nguy hiểm.

Giới hạn nồng độ thuốc nổ càng thấp thì chất cháy càng nguy hiểm. Nguy cơ nổ của hỗn hợp cũng được xác định bằng khoảng giữa giới hạn dưới và giới hạn trên của hỗn hợp. Khoảng thời gian này càng dài, hỗn hợp nổ càng nguy hiểm. Vì vậy, đối với axetylen (C 2 H 2), giới hạn nổ dưới của hỗn hợp với không khí (theo phần trăm thể tích) là 2,6% và giới hạn trên là 82%. Đối với metan (CH 4), các giá trị này lần lượt là 5,3 và 14%. Do đó, sức nổ của axetylen lớn hơn nhiều so với sức nổ của mêtan.

Nhiệt độ trong quá trình nổ của hỗn hợp khí và hơi dao động trong giới hạn rộng và là 1500-3000 ° C, và áp suất phát triển trong quá trình nổ thường không vượt quá 1,1 mn / m 2 (11 atm). Tuy nhiên, với sự gia tăng hàm lượng oxy trong hỗn hợp và khi hỗn hợp được nén trong một vụ nổ (ví dụ, trong đường ống dẫn khí -chiều dài) áp suất nổ có thể tăng lên rất nhiều và thậm chí chuyển thành nổ khi tốc độ truyền ngọn lửa đạt 1000-4000 m / s, và áp suất là 8 MN / m 2 (80 atm) và hơn thế nữa.

Nguy cơ cháy của các chất rắn dễ cháy

Nguy cơ cháy của các chất rắn được xác định bởi thành phần của chúng và phần lớn phụ thuộc vào diện tích bề mặt cụ thể của các chất này. Do đó, giấy ở dạng cuộn cháy rất chậm, trong khi giấy ở dạng cuộn cháy rất nhanh. Với sự gia tăng độ ẩm của các chất rắn, khả năng cháy và tốc độ cháy của chúng giảm đáng kể. Tốc độ cháy của chất rắn còn phụ thuộc vào lượng sản phẩm bay hơi thoát ra trong quá trình phân hủy các chất trong quá trình cháy; với sự gia tăng của các thành phần dễ bay hơi, tốc độ cháy cũng tăng lên.

Trong quá trình đốt cháy chất rắn, các quá trình cháy có ngọn lửa và không ngọn lửa được quan sát. Trong quá trình đốt không lửa, quá trình oxy hóa chất dễ cháy xảy ra ở lớp bề mặt. Carbon monoxide là một trong những chất khí dễ cháy chính được sử dụng để chữa cháy các chất chứa carbon.

Các kim loại kiềm bắt đầu cháy sau khi chúng nóng chảy (một số trong số chúng tạo thành ngọn lửa khi tương tác với nước). Quá trình đốt cháy nhôm, magiê và canxi đi kèm với sự tạo thành một lượng khói trắng đáng kể, bao gồm các oxit của các kim loại này. Quá trình đốt kim loại kiềm tăng cường đáng kể khi chúng tiếp đất. Vì vậy, các chip magiê và hợp kim magiê (ví dụ, một điện tử) cháy rất mạnh. Bụi của các kim loại này ở trạng thái aerogel (ở dạng cặn) cháy chậm, tuy nhiên, khi lơ lửng, nó phát nổ.

Đốt gỗ là một quá trình phức tạp. Khi nhiệt độ của gỗ tăng lên đến 110-130 ° C, nước sẽ được giải phóng, và sau đó quá trình phân hủy của gỗ bắt đầu. Các sản phẩm phân hủy trong vòng 130-200 ° C bao gồm hơi nước và carbon dioxide. Với sự gia tăng nhiệt độ hơn nữa, carbon monoxide, hydro, methane và các khí dễ cháy khác xuất hiện trong thành phần của các khí phát triển. Ở 230-250 ° C, các sản phẩm phân hủy của gỗ được đốt cháy bởi nguồn nhiệt bên ngoài, sau đó gỗ tiếp tục cháy. Ở 300 ° C, lượng khí cháy tối đa được thải ra từ gỗ.

Giai đoạn đốt cháy gỗ dần dần, khi một lớp than hình thành trên bề mặt của nó, giảm dần và giai đoạn đốt cháy không ngọn lửa của loại than này bắt đầu. Sau khi lớp than cháy hết, các khí dễ cháy được giải phóng mạnh trở lại và ngọn lửa xuất hiện. Sau đó, một lớp than mới được hình thành và giai đoạn đốt cháy không ngọn lửa bắt đầu, v.v.

Khi kết thúc một chuỗi chu kỳ đốt cháy không ngọn lửa, khi tất cả gỗ đã phân hủy hết, phần còn lại của than củi sẽ cháy mà không có ngọn lửa.
Cần lưu ý rằng với việc đốt nóng gỗ trong thời gian dài, quá trình phân hủy và oxy hóa xảy ra, có thể làm giảm nhiệt độ bắt lửa của gỗ xuống 110-130 ° C.

Nguy cơ cháy của các chất lỏng dễ cháy

Nguy cơ cháy của chất lỏng dễ cháy được xác định bởi điểm chớp cháy của hơi của chất lỏng bay hơi khi có nguồn nhiệt đưa vào. Điểm chớp cháy là nhiệt độ thấp nhất mà tại đó hơi dễ cháy tạo ra hỗn hợp hơi-không khí trên bề mặt của nó được bốc cháy khi nguồn nhiệt (ví dụ, ngọn lửa mở) được đưa vào.

Trong thời gian bùng phát, bề mặt của chất lỏng dễ cháy không nóng lên đến nhiệt độ đủ để chất lỏng bay hơi nhiều, và quá trình đốt cháy tiếp tục dừng lại. Nếu nhiệt độ của chất lỏng tại thời điểm bùng cháy đủ để quá trình cháy xảy ra sau đó thì nhiệt độ này được gọi là nhiệt độ bắt lửa của chất lỏng cháy.

Điểm chớp cháy của chất lỏng dễ cháy càng thấp thì nguy cơ cháy càng lớn Theo phân loại hiện có, tất cả các chất lỏng dễ cháy được chia thành hai loại. Loại I bao gồm chất lỏng có điểm chớp cháy nhỏ hơn 45 ° C (ví dụ, xăng, rượu, ete, dầu hỏa, v.v.) và chất lỏng Loại II có điểm chớp cháy trên 45 ° C (ví dụ, dầu, dầu nhiên liệu, v.v.) ... Chất lỏng dễ cháy loại I được phân loại là chất lỏng dễ cháy và chất lỏng loại II được phân loại là chất dễ cháy.

Cần lưu ý rằng nguy cơ cháy của một số chất rắn (ví dụ, naphtalen, phốt pho, long não, v.v., bay hơi ở nhiệt độ bình thường) cũng được đặc trưng bởi điểm chớp cháy.

Chất lỏng dễ cháy có sự chênh lệch nhỏ (1-2 ° C) giữa điểm chớp cháy của hơi và nhiệt độ bắt lửa. Đối với chất lỏng dễ cháy, sự chênh lệch này lên tới 30 0 C và hơn thế nữa.

Nguy cơ cháy của chất lỏng tăng lên khi giảm điểm chớp cháy, nhiệt độ bắt lửa và quá trình tự bốc cháy, cũng như khi tăng tốc độ bay hơi và giảm giới hạn dưới của nồng độ hỗn hợp dễ nổ của hơi lỏng với không khí.

Nguy cơ cháy bụi

Bụi của các chất dễ cháy ở trạng thái aerogel (ở dạng cặn bụi) có thể cháy âm ỉ và cháy, và ở dạng bình xịt, tức là lơ lửng trong không khí, nó có thể phát nổ, tạo thành hỗn hợp bụi-không khí dễ nổ. Quá trình đốt cháy bụi phần lớn được thúc đẩy bởi sự hấp thụ oxy không khí của bụi. Nguy cơ nổ của bụi tăng lên khi lượng hạt bụi giảm đi do diện tích bề mặt riêng của nó tăng lên. Nhiệt độ tự đốt của bụi dễ cháy thường dao động từ 700-900 ° C, nhưng một số loại bụi có nhiệt độ thấp tự bốc cháy (ví dụ, muội than phát nổ ở 360 ° C).

Tương tự như khí và hơi dễ cháy, bụi có giới hạn nổ dưới và trên. Giới hạn dưới của nồng độ thuốc nổ (nguồn nhiệt là thân nóng sáng) đối với bụi lưu huỳnh là 7, đường 10,3, nhôm 7 và than 17,2 g / m 3.

Giới hạn nồng độ bụi nổ phụ thuộc vào độ ẩm, độ phân tán, nhiệt độ và công suất của nguồn nhiệt và các yếu tố khác. Áp suất phát triển trong các vụ nổ bụi thường không vượt quá 0,4-0,6 mn / m 2 (4-6 atm).

Tự bốc cháy

Một số chất có khả năng hấp phụ các chất khí và oxi trong không khí, kết quả là tốc độ phản ứng oxi hóa tăng và nhiệt độ của các chất này tăng lên. Nếu đồng thời tạo điều kiện khi nhiệt lượng đến lớn hơn nhiệt lượng trở lại môi trường, thì do nhiệt độ tăng liên tục, các chất đó có thể cháy. Quá trình cháy (các chất xảy ra do tự sinh nhiệt được gọi là quá trình cháy tự phát. Rõ ràng là các chất trong đó quá trình cháy tự phát bắt đầu ở nhiệt độ thấp làm tăng nguy cơ cháy.

Các chất có khả năng tự cháy được chia thành nhiều nhóm. Nhóm I bao gồm các chất có nguồn gốc thực vật, chẳng hạn như hạt ướt, cỏ khô, mùn cưa. Lý do cho sự gia tăng nhiệt độ đối với chúng là các quá trình sinh học; sự gia tăng nhiệt độ hơn nữa xảy ra do quá trình oxy hóa, dẫn đến sự cháy tự phát của các chất như vậy.

Nhóm II bao gồm đá và các góc màu nâu (trừ than nạc) và than bùn. Quá trình đốt cháy than bùn tự phát được tạo điều kiện thuận lợi bởi các quá trình sinh học xảy ra trong đó. Than bùn bốc cháy tự phát ở nhiệt độ tương đối thấp (120-140 ° C).

ĐẾN Nhóm III bao gồm dầu và chất béo, và dầu thực vật ( dầu hạt lanh và những chất khác), vì chúng chứa các hợp chất hữu cơ không bão hòa có thể bị oxy hóa và polyme hóa. Dầu động vật và dầu khoáng có nguy cơ cháy thấp hơn đáng kể.

Nguy cơ cháy tự phát tăng mạnh trong trường hợp dầu dính vào vật liệu tẩy rửa và trên quần áo. Màng dầu hình thành trên bề mặt của các vật liệu này sẽ hấp thụ oxy trong khí quyển, dẫn đến tăng nhiệt độ, có thể làm cháy vật liệu. Trong thực tế của các nhà máy luyện kim, có những trường hợp cháy do tự phát cháy vật liệu tẩy rửa dầu và quần áo.

Nhóm IV bao gồm chất hóa học và một số kết nối. Nhóm này bao gồm các chất có khả năng tự cháy khi tiếp xúc với không khí, ví dụ, hyđrô phốt pho, hyđrô silic, phốt pho trắng, arsines, bụi nhôm và kẽm, than và bồ hóng mới chế biến, các hợp chất cơ kim. Sắt sunfua FeS và Fe 2 S 3 có tính chất nhiệt phân. Khi những sunfua này tiếp xúc với không khí, nhiệt độ của chúng tăng cao đến mức nó là nguồn phát sinh các chất dễ cháy.

Một số chất bốc cháy khi tiếp xúc với nước, ví dụ, kim loại kiềm, canxi và cacbua kim loại kiềm, v.v ... Sự bốc cháy phát sinh do kết quả của sự tương tác của các chất này với nước, khí cháy được hình thành, bắt lửa. do các phản ứng tỏa nhiệt. Oxy nén tự bốc cháy dầu và mỡ.