1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Условия и виды горения

Виды горения

Основные определения

Лекция 12

1. Общие сведения о процессе горения

1.1. Основные определения

1.2. Виды горения

1.3. Процесс возникновения горения

1.4. Основные показатели пожароопасности веществ

1.5. Классификация веществ по пожароопасности

2. Основные источники возникновения пожаров на предприятии, при транспортировке и хранении сжиженных газов и ГЭИ. Оценка пожарной опасности промышленных предприятий.

3. Классификация производств и зон по пожаро- и взрывоопасности

4. Мероприятия по пожарной профилактике. П.п. производственных зданий.

1. Общие сведения о процессе горения

Пожар — неконтролируемое горение вне специального очага, наносящих материальный ущерб (стандартное определение).

· Для людей при пожаре опасными факторами являются:

· открытый огонь, искры, повышенная температура воздуха и предметов;

· лучистые потоки энергии, повышение температуры среды, вдыхание горячего воздуха, поражение и некроз верхних дыхательных путей

· токсичные продукты горения, дым, обеднение воздуха кислородом

· потеря видимости из-за задымления

· обрушение зданий и их элементов, установок, оборудования

Токсичные вещества, образующиеся при пожаре обусловлены химическим составом сгорающего вещества: волос, кожа, ткани, шерсть — неприятно пахнущие продукты, цианистые соединения, содержащие соду, альдегиды, кетоны, Каучук, резина — изопрен, углеводороды, лаки, продукты, содержащие нейроцеллюлоид — СО, N2O, HCN, Пластмассы, целлулоид — СО, N2O, цианиды, формальдегиды, фенол, фторфосин, аммиак, ацетон, стирол и др. являются высокотоксичными соединениями.

Загорание — горение, не причинившее материального ущерба.

У человека, получившего ожоги II степени более 30% площади тела мало шансов выжить (без оказания специализированной медицинской помощи). Время получения ожогов II степени:

1) 26 с при t ° = 71 ° C

2) 15c при t ° = 100°С

3) 7с при t = 176°С.

Исследования, проведенные в Канаде, показали, что во влажной среде, типичной для пожара, II степени ожога вызывает t = 55°С при воздействии в течение 28с и 70°С — в течение 1 с.

Так, при пожаре в универмаге «Инвацион» в г. Брюсселе за 10 мин пожара погибло 350 и было ранено 150 человек. За это время большой универмаг, по площади занимающий целый гектар, превратился в костер.

Горение — быстро протекающая химическая реакция (чаще всего окисление), сопровождающаяся выделением большого количества теплоты и обычно ярким свечением (пламенем).

Для горения необходимо наличие 3-х факторов:

1) окислителя (обычно О2, также Сl, F, Br, I, NOX)

2) горючего вещества

3) источника загорания (т.е. начало импульса).

В зависимости от свойств и состава горючего вещества различают:

А. Гомогенное горение (одинаковый агрегатный состав, например, газы)

Б. Гетерогенное горение (например, твердое вещество и жидкость).

В зависимости от скорости распространения пламениразличают:

А. Дефлаграционное (свойственно пожарам)

Б. Взрывное

В. Детонационное

1000 м/с ¸ 5000 м/с

В зависимости от условий образования горючей смеси:

Диффузионное горение — характеризуется тем, что образование горючей смеси происходит в процессе горения в результате диффузии кислорода в зону горения. Например, горение жидкости с открытой поверхности или газов, выходящих через неплотности оборудования

Дефлаграционное горение — это диффузионное горение.

Кинетическое горение соответствует взрывному горению. В этом случае горючее вещество и кислород поступают в зону горения предварительно смешанными. Определяющим фактором является скорость химической реакции окисления между окислителем и горючем веществе, происходящей во фронте пламени. Если процесс кинетического горения происходит в замкнутом объеме, то давление в этом объеме повышается, температура продуктов горения увеличивается.

По соотношению горючего и окислителя выделяют:

А. Горение бедных горючих смесей (в субъекте — окислитель, горение лимитируется соединением горючего компонента).

Б. Горение богатых горючих смесей — соответственно наоборот — горючее лимитирует содержание окислителя (содержит горбчего выше стеклометрического соотношения компонентов).

Возникновение горения связано с обязательным самоускорением реакции. Существует 3 вида самоускорения:

1) тепловой: при условии аккумуляции теплоты в системе повышается температура, что приводит к ускорению химических реакций;

2) цепной: связан с катализом химических превращений промежуточными продуктами реакций, обладает особой химической активностью (активные центры). (т.е. химический процесс происходит не путем непосредственного взаимодействия исходных молекул, а с помощью осколков, образующихся при распаде этих молекул).

Реальные процессы горения обычно осуществляются по комбинированному цепочно-тепловому механизму.

188.64.169.166 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)

очень нужно

Виды горения и пожароопасные свойства веществ и материалов

Горением называют физико-химический процесс, для которого характерны три признака: химическое превращение, выделение тепла, излучение света. Основа горения — экзотермическая окислительно-востановительная реакция (или комплекс реакций) вещества с окислителем. Окислителями могут быть хлор, бром, сера, кислород, кислородосодержащие и другие вещества.

Однако чаще приходится иметь дело с горением в атмосфере воздуха, когда окислителем является кислород.

Для возникновения горения необходимо наличие горючего вещества, окислителя и источника воспламенения. Но и в этом случае горение будет возможным, если горючие вещество и кислород (или другой окислитель) находятся в определенном количественном соотношении, а тепловой импульс имеет запас тепла, достаточный для нагревания вещества до температуры его воспламенения. Если мало горячего вещества в смеси с воздухом или мало кислорода (менее 14-16%), процесс горения не начнется.

Горение может быть вызвано непосредственным воздействием на горючее вещество открытого пламени или накаленного тела, слабым, но беспрерывным и продолжительным нагреванием горючего вещества, самовозгоранием, взрывом, химической энергией (трение, удар, давление), лучистой энергией тепла, нагретым до высоких температур воздухом и т.д.

Количество тепла, выделяемого при полном сгорании вещества и горючего вещества, называют теплотой сгорания.

При горении большая часть тепла идет на нагревание окружающей среды, строительных конструкций и самих горючих веществ. Тепло в окружающую среду передается путем теплопроводимости, конвекции и излучения.

Под теплопроводимостью понимают перенос тепловой энергии при непосредственном соприкосновенном веществ, материалов и конструкций. Конвекция — это перенос тепловой энергии в результате перемещения или перемешивания частиц жидкости или газа. Конвективные потоки на крупных пожарах достигают больших скоростей, что приводит к перебросу на значительные расстояния горящих головней и искр. Тепловое излучение представляет собой перенос тепловой энергии в виде электромагнитных волн.

Скорость распространения горения по поверхности горючего материала зависит от его агрегатного состояния, теплофизических свойств, плотности распределения в пространстве и сечения элементов горючей загрузки, метеорологических и других условий.

Существенное значение для оценки пожарной опасности того или иного вещества, материала имеет температура его воспламенения, совоспламенения и вспышки.

Воспламенение — это возгорание, сопровождающееся появлением пламени. Температурой воспламенения является температура горючего вещества, при которой оно выделяет горючие пары и газы с такой скоростью, что после воспламенения их от источника зажигания возникает устойчивое горение.(Температура воспламенения зависит не только от природы вещества, як и от атмосферного давления, процентного содержания кислорода в воздухе других условий. Даже для одного и тогоже вещества температура воспламенения может колебаться от 250 до 350°С, для торфа 225 до 280°С.

К причинам, которые могут вызвать повышение температуры вещества с его воспламенения, относятся непосредственное воздействие открытого огня лучистая энергия, искра электрического тока, теплота солнечных лучей, раз-

ряд молнии и др. Чем ниже температура воспламенения материала, тем более он огнеопасен.

Есть материалы, которые при известных условиях могут самовозгораться. Самовозгорание — это появление резкого увеличения скорости экзотермических реакций, приводящее к возникновению горения вещества в отсутствие источника зажигания. Процесс самовозгорания ускоряется, когда накопление тепла, а следовательно и нарастание температуры, происходящее в результате процесса окисления (привлечение кислорода из воздуха), превышав количество тепла, рассеиваемого в окружающую среду.

Процесс теплового самовозгорания состоит из двух стадий — самонагревания и самовоспламенения (тления).( Температурой самовозгорания называют самую низкую температуру вещества, при которой возникает его самонагревание, температурой самовоспламенения — самую низкую температуру вещества, при которой происходит резкое увеличение скорости экзотермических реакций, заканчивающихся возникновением пламенного горения.

В зависимости от температуры самовоспламенения все горючие вещества условно делят на две группы: вещества с температурой самовоспламенения выше температуры окружающей их среды и вещества с температурой ниже температуры окружающей среды. Относящиеся к первой группе вещества способны самовоспламеняться только в результате нагрева их выше температуры окружающей среды. Вещества второй группы могут самовоспламеняться без нагрева, так как окружающая их среда уже нагрела их до температуры самовоспламенения. Такие вещества представляют большую пожарную опасность и называются самовозгорающимися.

Среди материалов, используемых в строительстве, особенно подвержены самовозгоранию волокнистые материалы: пакля, тряпки, опилки, пропитанные различными маслами, а также торф, каменные и бурые угли, сложенные в штабеля. При перевозке грузов самовозгораются хлопковая шелуха, пряжа, прядильные отходы, промасленные концы и очесы, древесный уголь, дробленые жмыхи и др.

По скорости, с которой протекает горение, различают вспышку, воспламенения и взрыв.

Температурой вспышки паров легковоспламеняющихся и горючих жидкостей называют самую низкую температуру горючего вещества, при которой над поверхностью его образуются газы и пары, способные вспыхивать в воздухе от источника от источника зажигания, но скорость их образования еще недостаточна для последующего горения. Температура вспышки веществ колеблется в широких пределах. Для ацетона, бензина, сырой нефти она составляет 28°С и ниже, керосина, скипидара — от 28 до 45°С, креозота, мазута, дизельного топлива- от 45 до 120°С.

В процессе вспышки, протекающий крайне быстро, смесь газов и паров жидкости или другого вещества с воздухом сгорает, после чего горение прекращается. Быстрое прекращение горение объясняется тем, что выделенного при вспышке количества тепла не хватает для воспламенения.

Особенно опасны взрывы. Взрывом называют мгновенное разложение или сгорание вещества, при котором выделяется большое количество газов и пара, создающих огромное давление на окружающую среду.

Горение смесей горючих газов и паров с воздухом способно распространяться не при любых соотношениях компонентов, а лишь в определенных пределах, называемых концентрационными пределами воспламенения (взрыва). Минимальную и максимальную концентрации горючих газов и паров в воздухе, при которых смеси способны воспламеняться, называют нижним концентрационными пределами воспламенения,

Все смеси, концентрация которых находятся между пределами воспламенения и способны распространить горение, называют взрывоопасными.

Смеси, концентрации которых находятся ниже нижнего и выше верхнего пределов воспламенения, а замкнутых объемах гореть не способны и являются безопасными. Однако смеси, концентрации которых находятся выше верхнего предела воспламенения, при выходе из замкнутого объема в воздухе гореть диффузным пламенем, т.е. ведут себя, как пары и газы, не смешанные с воздухом.

Все строительные материалы по их способности возгораться (воспламеняться) под действием источника зажигания подразделяются на три группы: негорючие, трудногорючие и горючие.

Негорючие материалы под действием огня или высокой температуры не тлеют и не обугливаются. К ним относятся все естественные и искусственные неорганические материалы (пемза, туф, мрамор, глиняный и силикатный кирпич, железобетон и др.), применяемые в строительстве металлы, а также гипсовые и гипсоволокнистые плиты при содержании органической части до 8% массы, минераловые плиты при на синтетическом, крахмальном или битумном связующем при содержании его до 6%.

Трудногорючие материалы способны гореть под действием источника зажигания, но не способны к самостоятельному горению после его удаления.

Трудногорючими являются материалы, состоящие из негорючих и горючих составляющих. Это асфальтовый бетон, гипсовые бетонные материалы, содержащие органический наполнитель более 8% массы, минераловатные плиты на битумном связующем при содержании его от 7 до 15%, глиносоломенные материалы со средней плотностью менее 900кг/м 2 ,войлок, вымоченный в глиняном растворе, древесина, подвергнутая глубокой пропитке огнезащитными составами, цементный фибролит, некоторые полимерные материалы.

Горючие материалы под воздействием огня или высокой температуры воспламеняются и продолжают гореть или тлеть после удаления источника огня. К этим материалам относят древесину, толь, рубероид, торфоплиты, войлок, а также материалы на основе пластических масс (древесностружечные и древесноволокнистые плиты и т.п.).

Условия и виды горения. Пожарные свойства веществ.

Условия и виды горения

Горение – это интенсивные химические окислительные реакции, которые сопровождаются выделением тепла и свечением. Горение возникает при наличии горючего вещества, окислителя и источника воспламенения. В качестве окислителей в процессе горения могут выступать кислород, азотная кислота, пероксид натрия, бертолетова соль, перхлораты, нитросоединения и др. В качестве горючего – многие органические соединения, сера, сероводород, колчедан, большинство металлов в свободном виде, оксид углерода, водород и т.д.
В условиях реального пожара окислителем в процессе горения обычно является кислород воздуха. Внешнее проявление горения – пламя, которое характеризуется свечением и выделением тепла. При горении конденсированных систем, т.е. систем, не содержащих газообразных частей и состоящих только из твердых или жидких фаз или их смесей, пламя может и не возникать, т.е. происходит беспламенное горение или тление.
В процессе горения образуются различные промежуточные продукты, а при достаточном содержании окислителя – продукты полного сгорания. Количество окислителя, рассчитанное на основании стехиометрического соотношения, называется теоретически необходимым. Температура, которая достигается в стехиометрической смеси при полном сгорании без теплопотерь и отсутствии диссоциации продуктов горения, называется теоретической температурой горения.
В зависимости от агрегатного состояния исходного вещества и продуктов горения различают гомогенное горение, горение взрывчатых веществ, гетерогенное горение.
Гомогенное горение. При гомогенном горении исходные вещества и продукты горения находятся в одинаковом агрегатном состоянии. К этому типу относится горение газовых смесей (природного газа, водорода и т.п. с окислителем – обычно, кислородом воздуха), горение негазифицирующихся конденсированных веществ (например, термитов – смесей алюминия с оксидами различных ме-таллов), а также изотермическое горение – распространение цепной разветвленной реакции в газовой смеси без значительного разогрева.
При горении негазифицирующихся конденсированных веществ диффузии обычно не происходит, и процесс распространения горения идет только в результате теплопроводности. При экзотермическом горении, напротив, основным процессом переноса является диффузия.
Горение взрывчатых веществ связано с переходом вещества из конденсированного состояния в газ. При этом на поверхности раздела фаз происходит сложный физико-химический процесс, при котором в результате химической реакции выделяются теплота и горючие газы, догорающие в зоне горения на некотором расстоянии от поверхности. Процесс горения усложняется явлением диспергирования, переходом части конденсированного взрывчатого вещества в газовую фазу в виде небольших частичек или капель.
Гетерогенное горение. При гетерогенном горении исходные вещества (например, твердое или жидкое горючее и газообразный окислитель) находятся в разных агрегатных состояниях. Важнейшие технологические процессы гетерогенного горения – горение угля, металлов, сжигание жидких топлив в нефтяных топках, двигателях внутреннего сгорания, камерах сгорания ракетных двигателей. Процесс гетерогенного горения обычно очень сложен. Химическое превращение сопровождается дроблением горючего вещества и переходом его в газовую фазу в виде капель и частиц, образованием оксидных пленок на частицах металла, турбулизацией смеси и т.д.

Пожарные свойства веществ

Существует пять видов пожаров:

1. Горение твёрдых веществ – к этой категории относится дерево, текстиль, резина и так далее. Когда подобное вещество достигает своей точки возгорания, оно разлагается на химические элементы, часть из которых соединяется с кислородом и воспламеняется.

2. Горение жидких веществ – к этой категории относятся такие горючие жидкости как бензин, соляр, алкоголь, смола и так далее.

Горючие вещества проходят три стадии процесса горения:

– вспышка — уровень температуры, при котором жидкость выделяет количество паров, достаточное для возникновения горючей смеси. Для того, чтобы такая смесь загорелась, необходимо присутствие источника зажигания, удалив который горение прекратится.

– точка воспламенения — уровень температуры, при котором жидкость непрерывно выделяет пары в объёме, достаточном для образования горючей смеси. В случае присутствия источника зажигания возникнет пламя, даже если удалить источник зажигания.

– точка возгорания — уровень температуры, при котором горючая смесь из паров жидкости и воздуха загорается даже в том случае, когда поблизости нет огня. В соответствии с температурой «вспышки» определяется чувствительность вещества к возгоранию. Чем ниже температура «вспышки», тем чувствительней данное вещество к возгоранию.

3. Горение, связанное с электротоком – любой пожар, в котором электричество играет активную или пассивную роль.

4. Горение газов — к этой категории относятся все горючие газы: водород, ацетилен и т.д. Горючие газы в определённых смесях способны привести к взрыву.

5. Горение лёгких металлов — к этой категории относятся такие металлы как магний, литий и алюминий, а также их сплавов.

Классификация пожаров и горючих веществ

– индустриальные (пожары на заводах, фабриках и хранилищах.)

– бытовые пожары (пожары в жилых домах и на объектах культурно-бытового назначения).

–природные пожары (лесные, степные, торфяные и ландшафтные пожары).

Классификация пожаров по плотности застройки

Отдельный пожар — это пожар, возникший в отдельном здании или сооружении. Продвижение людей и техники по застроенной территории между отдельными пожарами возможно без средств защиты от теплового излучения.

Сплошной пожар — одновременное интенсивное горение преобладающего количества зданий и сооружений на данном участке застройки. Продвижение людей и техники через участок сплошного пожара невозможно без средств защиты от теплового излучения.

Огневой шторм — это особая форма распространяющегося сплошного пожара, характерными признаками которого являются наличие восходящего потока продуктов сгорания и нагретого воздуха, а также приток свежего воздуха со всех сторон со скоростью не менее 50 км/ч по направлению к границам огневого шторма.

Массовый пожар представляет собой совокупность отдельных и сплошных пожаров.

Классификация в зависимости от вида горящих веществ и материалов

Пожар класса «А» — горение твёрдых веществ.

А1 — горение твёрдых веществ, сопровождаемое тлением (уголь, текстиль).

А2 — горение твёрдых веществ, не сопровождаемых тлением (пластмасса).

Пожар класса «B» — Горение жидких веществ.

B1 — горение жидких веществ нерастворимых в воде (бензин, эфир, нефтепродукты). Также, горение сжижаемых твёрдых веществ. (парафин, стеарин).

B2 — Горение жидких веществ растворимых в воде (спирт, глицерин).

Пожар класса «C» — горение газообразных веществ.

Горение бытового газа, пропана и др.

Пожар класса «D» — горение металлов.

D1 — (горение лёгких металлов, за исключением щелочных). Алюминий, магний и их сплавы.

D2 — Горение редкоземельных металлов (натрий, калий).

D3 — горение металлов, содержащих соединения.

Пожар класса «E» — горение электроустановок.

Классификация материалов по их возгораемости

Негорючие материалы — материалы которые не горят под воздействием источника зажигания (естественные и искусственные неорганические материалы — камень, бетон, железобетон).

Трудно горючие материалы — материалы, которые горят под воздействием источников зажигания но неспособны к самостоятельному горению (асфальтобетон, гипсокартон, пропитанная антипиритеческими средствами древесина, стекловолокно или стеклопластик).

Горючие материалы — вещества, которые способны гореть после удаления источника зажигания.

Основы теории горения. Виды горения, их характеристика

Горение – быстро протекающее химическое взаимодействие горючих веществ с окислителем, сопровождающееся выделением большого количества тепла и ярким свечением (пламенем). Горение возможно лишь при наличии трех факторов: горючего вещества, окислителя, источника тепла.

Источником тепла (возгорания) может быть открытое пламя, искра, тепло, выделяющееся в результате трения (ремни в ременной передаче), удара, давления. Источником тепла может быть также электрическая (нагрев проводников, электродуга), химическая и лучистая энергия.

Окислителями являются хлор, фтор, бром. Наиболее распространенный окислитель – кислород воздуха, от его содержания в воздухе будет зависеть процесс горения. В атмосферном воздухе содержится около 21% кислорода. Если в воздухе кислорода более 14-16%, то наблюдается устойчивое горение. При содержании кислорода менее 14% наблюдается тление, а при содержании его менее 8-10% прекращается и тление.

Горючее вещество. Ими могут быть газы (пропан, ацетилен, водород), жидкости (бензин, ацетон, спирт), твердые вещества (уголь, дерево). Для того чтобы произошло возгорание твердого вещества или жидкости, необходимо с помощью источника тепла нагреть их до такой температуры, чтобы из их поверхностей происходило интенсивное выделение горючих паров. При достижении определённой концентрации эти пары загораются. Газы в процессе горения не меняют своего агрегатного состояния.

12) Различают следующие виды горения: 1) вспышка; 2) воспламенение; 3) самовоспламенение; 4) самовозгорание; 5) тление; 6) взрыв.

1. Вспышкой называется мгновенное сгорание смеси кислорода воздуха с парами, газами, пылью, не сопровождающееся образованием сжатых газов. Температура вспышки – минимальная температура горючего вещества, при которой над его поверхностью образуются пары или газы, способные вспыхивать от источника зажигания, но для последующего устойчивого горения скорость их образования недостаточна.

В зависимости от величины этой температуры пожароопасные жидкости делятся на:

а) легковоспламеняющиеся (ЛВЖ – бензин, ацетон, спирт) – tвсп≤ + 45° С;

б) горючие жидкости (ГЖ – масла, дизельное топливо, мазут) – tвсп>+45° С.

2. Воспламенением называется устойчивое продолжительное горение вещества от источника тепла. Минимальная температура горючего вещества, при которой оно загорается от источника воспламенения и продолжает гореть после его удаления, называется температурой воспламенения. Она выше, чем температура вспышки.

Концентрации горючих веществ в воздухе, при которой возможно воспламенение или взрыв, находятся в определённых пределах: нижнем – НПВ и верхнем – ВПВ. Воспламенение горючих смесей невозможно при концентрациях ниже НПВ (недостаточно молекул горючего вещества в смеси) и выше ВПВ (недостаточно молекул кислорода в смеси). Чем больше разница между ВПВ и НПВ, тем опаснее вещество. Значения этих параметров могут снижаться при повышении влажности пылевоздушной смеси (ПЛВС), например, смеси воздуха с пылью (сахарной, мучной, угольной).

Приведем примеры значений НПВ и ВПВ для ряда газов и паров жидкостей:

— ацетилен 3,5 – 82 %;

— природный газ 3,8 – 19,2%;

— окись углерода 12,8 – 75%.

3. Самовоспламенение – процесс воспламенения веществ от внешнего источника (пламя, нагретое или раскаленное тело) без непосредственного соприкосновения с ним при температуре воспламенения. Эта температура будет уменьшаться с ростом давления и для большинства горючих газов находится в пределах 400-700°С, для дерева – 340-400 ° С; каменного угля – 400-500° С. Пример самовоспламенения: нагрев и последующее возгорание древесины, бумаги, находящихся вблизи открытого пламени (без контакта с ним) или раскаленных предметов (угли, открытая спираль нагревателя).

4. Самовозгорание веществ происходит в результате протекающих в самом веществе (материале) физических, химических и биологических реакций с выделением тепла, приводящих к горению при отсутствии источника зажигания.

При хранении в больших количествах влажного зерна, сена, соломы и недостаточной их вентиляции внутри этих материалов происходят биохимические процессы (гниение) с выделением тепла. Температура этих материалов возрастает, большая их масса (скирда, стог) препятствуют рассеиванию образующегося тепла в окружающую среду, что и вызывает возгорание. Такие материалы перед хранением следует хорошо просушивать. Хлопчатобумажные ткани (спецодежда, обтирочный материал), содержащие пятна масла, и сложенные в кучу без вентиляции, также самовозгораются. Поэтому спецодежду следует развешивать так, чтобы обеспечить свободный доступ воздуха, а промасленную ветошь своевременно удалять из рабочих помещений. Самовозгорание с возможностью взрыва происходит также при контакте промасленной ветоши или спецодежды с чистым кислородом, поступающим из негерметичного кислородного баллона.

В зависимости от скорости реакции процесс горения протекает в виде тления (скорость несколько см/с), собственно горения (несколько м/с) и взрыва (несколько сотен и тысяч м/c).

5. Взрыв – внезапное изменение физического и химического состояния вещества под влиянием высокой температуры, давления, химических реагентов. При взрыве резко увеличивается объем образующихся газов и паров, выделяется огромное количество энергии, которая в виде ударной волны способна выполнять механическую работу (разрушать здания, сооружения, травмировать людей).

Сгорание материалов может быть полным или неполным. При полном сгорании (избыток кислорода) образуются негорючие продукты (СО2 и Н2О) При неполном сгорании (недостаток О2) образуются продукты неполного окисления (СО, спирты, кислоты). Они токсичны и взрывоопасны. Поэтому при организации процесса сжигания топлива (в котлах, печах) следует обеспечить достаточное количество кислорода в топке.

1.2. Виды горения

Горение— быстро протекающая химическая реакция (чаще всего окисление), сопровождающаяся выделением большого количества теплоты и обычно ярким свечением (пламенем).

Для горения необходимо наличие 3-х факторов:

окислителя (обычно О2, также Сl,F,Br,I,NOX)

источника загорания (т.е. начало импульса).

В зависимости от свойств и состава горючего вещества различают:

А. Гомогенное горение (одинаковый агрегатный состав, например, газы)

Б. Гетерогенное горение(например, твердое вещество и жидкость).

В зависимости от скорости распространения пламениразличают:

А. Дефлаграционное(свойственно пожарам)

В. Детонационное1000 м/с5000 м/с

В зависимости от условий образования горючей смеси:

Диффузионное горение— характеризуется тем, что образование горючей смеси происходит в процессе горения в результате диффузии кислорода в зону горения. Например, горение жидкости с открытой поверхности или газов, выходящих через неплотности оборудования

Дефлаграционное горение — это диффузионное горение.

Кинетическое горениесоответствует взрывному горению. В этом случае горючее вещество и кислород поступают в зону горения предварительно смешанными. Определяющим фактором является скорость химической реакции окисления между окислителем и горючем веществе, происходящей во фронте пламени. Если процесс кинетического горения происходит в замкнутом объеме, то давление в этом объеме повышается, температура продуктов горения увеличивается.

По соотношению горючего и окислителя выделяют:

А. Горение бедных горючих смесей(в субъекте — окислитель, горение лимитируется соединением горючего компонента).

Б. Горение богатых горючих смесей— соответственно наоборот — горючее лимитирует содержание окислителя (содержит горбчего выше стеклометрического соотношения компонентов).

Возникновение горения связано с обязательным самоускорением реакции. Существует 3 вида самоускорения:

тепловой: при условии аккумуляции теплоты в системе повышается температура, что приводит к ускорению химических реакций;

цепной: связан с катализом химических превращений промежуточными продуктами реакций, обладает особой химической активностью (активные центры). (т.е. химический процесс происходит не путем непосредственного взаимодействия исходных молекул, а с помощью осколков, образующихся при распаде этих молекул).

Реальные процессы горения обычно осуществляются по комбинированному цепочно-тепловому механизму.

1.3 Виды процесса возникновения горения

Вспышка— быстрое (практически мгновенное) сгорание горючих смесей, не сопровождающиеся образованием сжатых газов.

Возгорание-возникновение горения под воздействием источника зажигания (сttвоспламенения или самовозгорания)

Воспламенение— возгорание, сопровождающееся появлением пламени.

Самовозгорание— резкое увеличение скорости экзотермических реакций, приводящих к горению вещества (смеси) при отсутствии источника зажигания. Это может происходить и при температуре окружающей средытемпературы воспламенения. Такая возможность обусловлена склонностью веществ к окислению и условиями аккумуляции в них теплоты, выделяющейся при окислении. Таким образом, при самовозгорании имеется как бы внутренний импульс.

В зависимости от импульса процессы самовозгорания делятся на:

Тепловоесамовозгорание/самовоспламенение происходит в результате продолжительного действия незначительного источника тепла. При этом вещества разлагаются, адсорбируются и в результате действия окислительных процессов самовозгораются. Так приt100С к самовозгоранию склонны древесные опилки, ДВП, паркет.

Химическоесамовозгорание/самовоспламенение происходит от воздействия на вещества кислорода воздуха, воды или от взаимодействия веществ. (Пожары от самовозгорания промасленной ветоши, спецодежды, ваты, а иногда даже металлических стружек).

О склонности масла или жира к самовозгоранию можно судить по его йодному числу (количество I2, поглощенное 100 г испытываемого масла или жира).

Чем выше йодное число, тем ниже температура самовозгорания, тем опаснее вещество.

Микробиологическоесамовозгорание — при соответственной влажности и температуре в растительных продуктах при интенсификации жизнедеятельности организмов (образуется грибок — так называемый паутинный глет), которое вызывает повышение температуры.

(Для предотвращения — регулярный контроль температуры и влажности, ограничение влажности и температуры

Самовоспламенение— самовозгорание, сопровождающееся появлением пламени.

Взрыв— чрезвычайно быстрое химическое превращение, сопровождающееся выделением энергии и сжатых газов, способных производить работу.

Детонация— передача теплоты от слоя к слою происходит за счет распространения ударной волны.

При оценке пожарной опасности веществ необходимо учитывать их агрегатное состояние.

Поскольку горение идет обычно в газовой среде, в качестве показателей пожарной безопасности (ПБ) необходимо учитывать условия, при которых образуется достаточное для горения количество газообразных продуктов.

Горение: условия его возникновения, виды горения, группы горючести. Самовоспламенение веществ

Чаще всего в основе горения лежат реакции окислительно-восстановительного типа (окисления).Для горения характерно быстрое протекание процесса с интенсивным выделением энергии в виде тепла и света.

Однако не всегда горение выглядит как процесс взаимодействия двух веществ (горючего вещества и окислителя). Существуют процессы горения, в которых участвует только исходное вещество. Такое вещество чаще бывает термодинамически неустойчивым, и его горение проявляется в виде эффекта взрывного разложения. Например, такое взрывное разложение характерно для ацетилена, озона, перекиси водорода, двуокиси хлора. Либо горение происходит как внутреннее самоокисление сложной молекулы, например, такой механизм горения характерен для взрывчатых веществ- тринитротолуола, пороха.

ГОСТ 12.1.044-89: горение- это экзотермическая реакция, протекающая в условиях ее прогрессивного самоускорения. Все вещества по способности к горению делятся на 3 группы горючести:

Негорючие— это вещества, неспособные гореть в воздухе нормального состава при нагреве их до 750 0 С(для твердых веществ), трудногорючее-это вещества и материалы, способные возгораться в воздухе от источника зажигания, но неспособны гореть после его удаления; горючие- способные самовозгораться, а также возгораться от источника зажигания и самостоятельно гореть после его удаления.

Деление веществ на горючие и негорючие — условно, т.к. в разных агрегатных состояниях негорючие вещества могут стать горючими. Например, металлы в монолите (алюминий, цинк, никель) не горят на воздухе. А в порошкообразном состоянии могут возгораться. Пожароопасные-это любое вещество, способствующее возникновению и развитию горения, поэтому кислород,галогены,неорганические кислоты являются негорючими, но пожароопасными веществами. Вода- основной огнетушащий состав, но в ряде случаев может бать пожароопасным веществом. Например, щелочные металлы, спирты, эфиры не растворимые в воде.

Горючая среда представляет собой чаще всего смесь горючего вещества с окислителем. Окислителями могут быть самые различные вещества:галогены. Кислород. Нестойкие кислород – и галогеносодержащие вещества. Способные при незначительном нагреве легко отдавать атомы кислорода или галогена(перхлорат калия(KCl3), KMnO4, HNO3, различные перекисные соединения- H2O2, сильные конц. кислоты- серная, хлорная, хлорноватая.

Горение не возникает само по себе, оно инициируется источником зажигания. Для возникновения горения может быть достаточно тепловое воздействие след.источников зажигания:

— механическая работа ( удар, трение, адиабатическое сжатие)

-химическая реакция с экзотермическим эффектом

-микробиологические процессы, сопровождающиеся выделением тепла.

-электрические искры, дуги, перегретые части электрооборудования

-разряды статического электричества, возникающие в технологическом оборудовании при введении некоторых стадий( операции)

-в установившемся режиме горения постоянным источником зажигания является зона горения, т.е. пространство, в котором происходит экзотермическая реакция, выделяется тепло и свет.

Виды горения:

Дефлаграционное(нормальное) горение- это процесс послойного распространения пламени по горючей среде, при котором реакция горения возникает в реагирующем слое вследствие разогрева от соседнего слоя продуктов реакции. Рассмотрим явление, которое происходит в холодной горючей среде в присутствии в ней источника зажигания (искры, электрической дуги, раскаленного или разогретого тела). В горючей смеси происходит быстрый локальный нагрев до достаточно высокой температуры. При этом начинается быстрая экзотермическая реакция окисления в разогретой области вокруг источника зажигания. Поэтому соседний к зоне горения слой горючей смеси также разогревается за счет теплопроводности от продуктов реакции. И в нем тоже происходит химическая реакция, т.е. горение. Таким образом. Возникнув в локальной области вокруг источника зажигания. Зона горения распространяется по горючей среде в виде расширяющейся в пространстве сферы.

Вектор распространения фронта пламени направлен перпердик-но (или нормально) по отношению к зоне горения. Примеры горения: воспламенение струи газа или пара при утечке их через неплотности оборудования, горение жидкости. Твердых материалов.

Взрывное горение(ТЕПЛОВОЙ ВЗРЫВ)-процесс мгновенного распространения пламени по всей горючей среде. Изменим теперь условия поджигания горючей среды, т.е. будем равномерно разогревать весь объем. Экзотермическая реакция пойдет сразу во всем объеме горючей смеси. И скорость ее будет определяться только температурой. Возникающей при воздействии источника зажигания. Внешне это будет восприниматься как практически мгновенный переход исходной горючей среды в продукты горения, т.е. как взрыв. Скорость горения будет определяться кинетической химической реакции.

Примеры такого горения: в цилиндрах двигателей внутреннего сгорания происходит адиабатическое сжатие горючей смеси без теплообмена с окружающей средой (двигатель стучит); в процессе нитрования, галогенирования , сульфирования при нарушении технологического режима происходит бурная реакция и выброс реакционной массы.

Детонационное горение- это горение под воздействием адиабатического сжатия горючей среды во фронте ударной волны. Горючая смесь сжимается поршнем в цилиндре с жесткими стенками с определенной скоростью(V). Тогда в локальной области около поршня начинается мгновенная экзотермическая реакция в виде теплового взрыва. В результате образуется область повышенного давления (∆Р) и возникает ударная волна, распространяющаяся со скоростью звука (D) в нагретой среде. Такое горение происходит в двигателях внутреннего сгорания, если применен бензин с низким октановым числом; в аппаратах колоного типа, горение газа или пара в магистральных трубопроводах.

Характерной особенностью процесса горения является большая скорость. При дефлаграционном горении скорость определяется закономерностями процессов переноса тепла, т.е. процессами теплопередачи и диффузии. Пламя распространяется со скоростью нескольких метров в секунду. При тепловом взрыве скорость горения определяется условиями отвода тепла из зоны горения в окр. среду и условиями подвода тепла к реакционной зоне, т.е. в конечном счете, теплофизическими характеристиками (теплоемкостью и теплопроводностью) реагирующих веществ.( скорость достигает десятков и даже сотен метров в секунду).

При детонационном горении скорость распространения пламени практически равна скорости распространения ударной волны.

Процесс. При котором в горючей смеси возникает самоускоряющийся режим реакции, приводящий к самостоятельному (уже без источника зажигания) разогреванию веществ до пламенного горения – самовоспламенением. Самая низкая температура вещества, при которой начинается бурная экзотермическая реакция, заканчивающаяся пламенным горением- называется температурой самовоспламенения. Таким образом, температура самовоспламенения характеризует ту минимально необходимую степень нагрева источником зажигания, при котором возникает горение. Температура самовоспламенения может быть одним из критериев оценки пожарной опасности веществ и материалов

ГОСТ 12.1.011-78 предусматривает деление веществ на 6 групп по величине температуры самовоспламенения

Однако температура самовоспламенения не является физико-химической константой горючего вещества, она зависит от концентрации вещества в горючей смеси, объема смеси, давления, вида окислительной среды и других факторов. При увеличении объема сосуда температура самовоспламенения уменьшается. Самая низкая температура самовоспламенения наблюдается у смесей, близких по своему составу стехиометрическому. Повышение давления исходной горючей смеси снижает температуру самовоспламенения в связи с увеличением скорости реакции окисления вещества

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector
×
×