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

Условия необходимые для горения

Ус­ло­вия, не­об­хо­ди­мые для го­ре­ния и взры­ва

1. Го­ре­ние — это хи­ми­че­ская ре­ак­ция окис­ле­ния, со­про­во­ж­даю­щая­ся вы­де­ле­ни­ем боль­шо­го ко­ли­че­ст­ва те­п­ла и све­че­ни­ем.

2. В за­ви­си­мо­сти от ско­ро­сти про­те­ка­ния про­цес­са, го­ре­ние мо­жет про­ис­хо­дить в фор­ме соб­ст­вен­но го­ре­ния и взры­ва.

3. Взрыв — это ча­ст­ный слу­чай го­ре­ния, про­те­каю­ще­го мгно­вен­но с крат­ко­вре­мен­ным вы­де­ле­ни­ем зна­чи­тель­но­го ко­ли­че­ст­ва те­п­ла и све­та.

4. Для про­цес­са го­ре­ния не­об­хо­ди­мо:

1) на­ли­чие го­рю­чей сре­ды, со­стоя­щей ив го­рю­че­го ве­ще­ст­ва и окис­ли­те­ля; 2) ис­точ­ни­ка вос­пла­ме­не­ния.

Что­бы воз­ник про­цесс го­ре­ния, го­рю­чая сре­да долж­на быть на­гре­та до оп­ре­де­лен­ной тем­пе­ра­ту­ры при по­мо­щи ис­точ­ни­ка вос­пла­ме­не­ния (пла­мя, ис­кра элек­три­че­ско­го или ме­ха­ни­че­ско­го про­ис­хо­ж­де­ния, на­ка­лен­ные те­ла, те­п­ло­вое про­яв­ле­ние хи­ми­че­ской, элек­три­че­ской или ме­ха­ни­че­ской энер­гий).

5. По­сле воз­ник­но­ве­ния го­ре­ния по­сто­ян­ным ис­точ­ни­ком вос­пла­ме­не­ния яв­ля­ет­ся зо­на го­ре­ния. Воз­ник­но­ве­ние и про­дол­же­ние го­ре­ния воз­мож­но при оп­ре­де­лен­ном ко­ли­че­ст­вен­ном со­от­но­ше­нии го­рю­че­го ве­ще­ст­ва и ки­сло­ро­да, а так­же при оп­ре­де­лен­ных тем­пе­ра­ту­рах и за­па­се те­п­ло­вой энер­гии ис­точ­ни­ка вос­пла­ме­не­ния. Наи­боль­шая ско­рость ста­цио­нар­но­го го­ре­ния на­блю­да­ет­ся в чис­том ки­сло­ро­де, наи­мень­шая — при со­дер­жа­нии в воз­ду­хе 14 — 15% ки­сло­ро­да. При мень­шем со­дер­жа­нии ки­сло­ро­да в воз­ду­хе го­ре­ние боль­шей час­ти ве­ществ пре­кра­ща­ет­ся.

6. Раз­ли­ча­ют сле­дую­щие ви­ды го­ре­ния:

— пол­ное — го­ре­ние при дос­та­точ­ном ко­ли­че­ст­ве или из­быт­ке ки­сло­ро­да;

— не­пол­ное — го­ре­ние при не­дос­тат­ке ки­сло­ро­да.

При пол­ном го­ре­нии про­дук­та­ми сго­ра­ния яв­ля­ют­ся дву­окись уг­ле­ро­да (CO2), во­да (H2O), азот (N), сер­ни­стый ан­гид­рид (SO2), фос­фор­ный ан­гид­рид. При не­пол­ном го­ре­нии обыч­но об­ра­зу­ют­ся ед­кие, ядо­ви­тые го­рю­чие и взры­во­опас­ные про­дук­ты: окись уг­ле­ро­да, спир­ты, ки­сло­ты, аль­де­ги­ды.

7. Го­ре­ние ве­ществ мо­жет про­те­кать не толь­ко в сре­де ки­сло­ро­да,
но так­же в сре­де не­ко­то­рых ве­ществ, не со­дер­жа­щих ки­сло­ро­да, хло­ра,
па­ров бро­ма, се­ры и т.д.

8. Го­рю­чие ве­ще­ст­ва мо­гут быть в трех аг­ре­гат­ных со­стоя­ни­ях:
жид­ком, твер­дом, га­зо­об­раз­ном. От­дель­ные твер­дые ве­ще­ст­ва при на­гре­ва­нии

пла­вят­ся и ис­па­ря­ют­ся, дру­гие — раз­ла­га­ют­ся и вы­де­ля­ют га­зо­об­раз­ные про­дук­ты и твер­дый ос­та­ток в ви­де уг­ля и шла­ка, тре­тьи не раз­ла­га­ют­ся и не пла­вят­ся. Боль­шин­ст­во го­рю­чих ве­ществ не­за­ви­си­мо от аг­ре­гат­но­го со­стоя­ния при на­гре­ва­нии об­ра­зу­ют га­зо­об­раз­ные про­дук­ты, ко­то­рые при сме­ши­ва­нии с ки­сло­ро­дом воз­ду­ха об­ра­зу­ют го­рю­чую сре­ду.

По аг­ре­гат­но­му со­стоя­нию го­рю­че­го и окис­ли­те­ля раз­ли­ча­ют;

— го­мо­ген­ное го­ре­ние — го­ре­ние га­зов и го­рю­чих па­ро­об­ра­зую­щих ве­ществ в сре­де га­зо­об­раз­но­го окис­ли­те­ля;

— го­ре­ние взрыв­ча­тых ве­ществ и по­ро­хов;

— ге­те­ро­ген­ное го­ре­ние — го­ре­ние жид­ких и твер­дых го­рю­чих ве­ществ в сре­де га­зо­об­раз­но­го окис­ли­те­ля;

— го­ре­ние в сис­те­ме «жид­кая го­рю­чая смесь — жид­кий окис­ли­тель»
9. Важ­ней­шим во­про­сом тео­рии го­ре­ния яв­ля­ет­ся рас­про­стра­не­ние пла­ме­ни (зо­ны рез­ко­го воз­рас­та­ния тем­пе­ра­ту­ры и ин­тен­сив­ной ре­ак­ции). Раз­ли­ча­ют сле­дую­щие ре­жи­мы рас­про­стра­не­ния пла­ме­ни (го­ре­ния):

— нор­маль­ный ре­жим го­ре­ния;

— де­фле­гра­ци­он­ное го­ре­ние;
— де­то­на­ция.

а) Нор­маль­ный ре­жим го­ре­ния на­блю­да­ет­ся при спо­кой­ном ге­те­ро­ген­ном двух­фаз­ном диф­фу­зи­он­ном го­ре­нии. Ско­рость го­ре­ния бу­дет оп­ре­де­лять­ся ско­ро­стью диф­фу­зии ки­сло­ро­да к го­рю­че­му ве­ще­ст­ву в зо­ну го­ре­ния. Рас­про­стра­не­ние пла­ме­ни про­ис­хо­дит от ка­ж­дой точ­ки фрон­та пла­ме­ни по

нор­ма­ли к его по­верх­но­сти. Та­кое го­ре­ние и ско­рость рас­про­стра­не­ния пла­ме­ни по не­под­виж­ной сме­си вдоль нор­ма­ли к его по­верх­но­сти на­зы­ва­ют нор­маль­ным (ла­ми­нар­ным).

Нор­маль­ные ско­ро­сти го­ре­ния не­ве­ли­ки. В этом слу­чае по­вы­ше­ния дав­ле­ния и об­ра­зо­ва­ния удар­ной вол­ны не про­ис­хо­дит.

б) В ре­аль­ных ус­ло­ви­ях вслед­ст­вие про­те­ка­ния внут­рен­них про­цес­сов и при внеш­них ос­лож­няю­щих фак­то­рах про­ис­хо­дит ис­крив­ле­ние фрон­та пла­ме­ни, что при­во­дит к рос­ту ско­ро­сти го­ре­ния. При дос­ти­же­нии ско­ро­стей рас­про­стра­не­ния пла­ме­ни до де­сят­ков и со­тен мет­ров в се­кун­ду, но не пре­вы­шаю­щих ско­ро­сти зву­ка в дан­ной сре­де (300 – 320м/сек) про­ис­хо­дит взрыв­ное (де­фле­гра­ци­он­ное) го­ре­ние.

При взрыв­ном го­ре­нии про­дук­ты го­ре­ния на­гре­ва­ют­ся до 1.5-3.0 ты­сяч °С, а дав­ле­ние в за­кры­тых сис­те­мах уве­ли­чи­ва­ет­ся до 0.б-0.9МПа.

Про­дол­жи­тель­ность ре­ак­ции го­ре­ния до взрыв­но­го ре­жи­ма со­став­ля­ет для га­зов

0.2 – 0.3 сек, пы­ли

При­ме­ни­тель­но к слу­чай­ным про­мыш­лен­ным взры­вам под де­флеб­ра­ци­ей обыч­но по­ни­ма­ют го­ре­ние об­ла­ка с ви­ди­мой ско­ро­стью по­ряд­ка 100 — 300 м/сек, при ко­то­рой ге­не­ри­ру­ют­ся удар­ные вол­ны с мак­си­маль­ным дав­ле­ни­ем 20 — 100 кПа.

в) В оп­ре­де­лен­ных ус­ло­ви­ях взрыв­ное го­ре­ние мо­жет пе­рей­ти в де­то­на­ци­он­ный про­цесс,

при ко­то­ром ско­рость рас­про­стра­не­ния пла­ме­ни пре­вы­ша­ет ско­рость рас­про­стра­не­ния зву­ка и дос­ти­га­ет 1 — 5 км/сек. Это про­ис­хо­дит при силь­ной тур­бу­ли­за­ции ма­те­ри­аль­ных по­то­ков,

вы­зы­ваю­щей зна­чи­тель­ное ис­крив­ле­ние фрон­та пла­ме­ни боль­шое уве­ли­че­ние его по­верх­но­сти.

При этом воз­ни­ка­ет удар­ная вол­на, во фрон­те ко­то­рой рез­ко по­вы­ша­ет­ся плот­ность, дав­ле­ние тем­пе­ра­ту­ра сме­си. При воз­рас­та­нии этих па­ра­мет­ров сме­си до са­мо­вос­пла­ме­не­ния го­ря­чих ве­ществ воз­ни­ка­ет де­то­на­ци­он­ная вол­на, яв­ляю­щая­ся ре­зуль­та­том сло­же­ния удар­ной вол­ны и об­ра­зую­щей­ся зо­ны сжа­той бы­ст­ро­реа­ги­рую­щей (са­мо­вос­пла­ме­няю­щей­ся) сме­си.

Из­бы­точ­ное дав­ле­ние в пре­де­лах де­то­ни­рую­ще­го об­ла­ка сме­си мо­жет дос­ти­гать 2 МПа.

Про­цесс хи­ми­че­ско­го пре­вра­ще­ния го­рю­чих ве­ществ, ко­то­рый вво­дит­ся удар­ной вол­ной и со­про­во­ж­да­ет­ся бы­ст­рым вы­де­ле­ни­ем энер­гии, на­зы­ва­ет­ся де­то­на­ци­ей.

При де­то­на­ци­он­ном ре­жи­ме го­ре­ния об­ла­ка ГВ боль­шая часть энер­гии взры­ва пе­ре­хо­дит в воз­душ­ную удар­ную вол­ну, при де­фле­гра­ци­он­ном го­ре­нии со ско­ро­стью рас­про­стра­не­ния пла­ме­ни

200 м/сек пе­ре­ход энер­гии в вол­ну со­став­ля­ет от 30 до 40%.

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

Условия возникновения горения как основа пожарной безопасности

Условия возникновения горения необходимо изучать и знать как самим пожарным так и обычному человеку. Ведь знание основ возникновения и распространение огня дает большое преимущество во время тушения различных классов пожара.

Огонь и человек

Огонь это неотъемлемая часть жизнедеятельности человека, огонь сопровождает человека на всем пути его развития. Умение человека пользоваться огнем, добывать его, стремительно увеличило возможности человечества в много раз. Возможность человека добывать и контролировать огонь дало ему возможности обеспечить хранение продуктов питания от порчи, осуществлять обогрев жилища, добычу метала.

Огонь сделал возможным расселение рода людского по всем уголкам планеты Земля, дал возможность запустить пароходы, железную дорогу и отправить человека в космос. Овладение огнем было необходимым фактором для возникновения и жизни семьи. Умение пользоваться огнем дало человеку чувства независимости от циклического изменения тепла и холода, света и темноты.

В то же время всем известный пагубное влияние природного действия огня на человека и среду его обитания Не контролируемое горение способно вызвать значительные разрушительные, а также смертоносные последствия к таким не посредственным проявлениям огненной стихии принадлежат пожары.

Что такое пожар?

Пожар – это неконтролируемое горение, причиняющее материальный ущерб, вред жизни и здоровью граждан, интересам общества и государства.

Более детальная информация в материале:

Жизнедеятельность человека всегда будет сопровождаться не контролируемым горением – то есть пожарами. Развитие пожара за своими масштабами может зацепить не только национальные интересы страны, но и международные интересы.

Как пример таких пожаров которые вылились в глобальные чрезвычайные происшествия может служить катастрофа на Чернобыльской АЭС, длительные пожары нефтедобывающих комплексов Ирака и как результат войны в Персидском заливе, пожары больших лесных массивов в США, Греции и др. странах Земного шара.

Каждый год на нашей планете возникает приблизительно 7 миллионов пожаров!

Условия возникновения пожара

Основной задачей при обеспечении пожарной безопасности является устранение условий возникновения пожара (горения) и минимизация его последствий. Пожар возникает при одновременном наличии трех основных условий:

Рис. 1. Необходимые условия возникновения пожара.

Горючее вещество вместе с окислителем образуют горючую смесь которой для зажигание не хватает только источника зажигания которым может служить как маленькая искорка так и обычное пламя.

Стоит запомнить вышеприведенный “треугольник огня”, потому что на нем базируются основные направления предупреждения пожаров и способы пожаротушения. Исходя из рис.1. удаление одного из элементов сделает невозможным последующие возникновение горение и как следствие последующие развитие пожара.

Профилактика возникновения пожара

Профилактика предотвращение пожара осуществляется за счет предотвращения образования горючей среды как в технологических процессах так и в хозяйственной деятельности человека в целом.

Основными причинами пожаров является:

  1. Неосторожное обращение с огнем.
  2. Нарушение правил монтажа и эксплуатации электрооборудования и бытовых электроприборов.
  3. Нарушение правил монтажа и эксплуатации приборов отопления и тепло генерирующих установок.
  4. Поджоги.
  5. Баловство детей с огнем.
  6. Техническая неисправность промышленного оборудования.

В следствии вышеизложенных причин ежегодно возникают приблизительно 92% от общего количества пожаров в государстве. Давно известная истина, что пожар легче предупредить, чем потом ее тушить, является актуальной постоянно.

Исходя из этого обеспечение пожарной безопасности является неотъемлемой частью предпринимательской, промышленной деятельности работников предприятий, должностных лиц учебных учреждений, правительственных организаций и частных предпринимателей.

Не достаточное обеспечение пожарной безопасности, а именно обеспечении ее на низком уровне повышает вероятность возникновения пожара, это вызывает соответствующие действия со стороны органов государственного пожарного надзора, действие которых могут достаточно негативно повлиять, в частности, на ведение малого бизнеса.

Со стороны государственного пожарного надзора могут последовать следующие правомерные действия такие как: отказать в выдаче разрешения на начало работы или аренду помещений, штрафы за нарушение правил пожарной безопасности, приостановка эксплуатации помещений, сооружений, оборудования, объектов, и т. д.

Поэтому необходимо знать хотя бы основные требования, организационно-инженерно-технические мероприятия, по обеспечению пожарной безопасности на объектах, в частности те, от которых непосредственно зависит безопасность людей, собственности и личного имущества.

Обращаясь к основному документу любого пожарного инспектора, а именно Правилам пожарной безопасности можно сказать что основными организационными мероприятиями по обеспечению пожарной безопасности являются:

  • четкие обязанностей должностных лиц касающеюся обеспечения пожарной безопасности;
  • назначение приказом начальника (директора) ответственных за пожарную безопасность зданий, сооружений, участков, помещений, и т. д., технологического и инженерного оборудования, а также за эксплуатацию и содержание имеющихся технических средств противопожарной защиты;
  • установление на каждом предприятии (учреждении, организации) определенного противопожарного режима;
  • разработка и утверждение общей объектовой инструкции о мерах пожарной безопасности и соответствующих инструкций для всех взрывоопасных и пожароопасных помещений, организация ознакомления, изучения этих инструкций работниками;
  • разработка схем (планов) эвакуации личного состава (людей) и ценного имущества (музеи, библиотеки) на случай возникновения пожара;
  • установление порядка (системы) оповещения людей о пожаре, ознакомление с ним всех работников учреждения;
  • определение категорий зданий и помещений за взрывоопасностью и пожарной опасностью в соответствии с требованиями действующих нормативных документов, установления классов зон, за Правилами электроустановок (ПУЭ);
  • обеспечение территорий, зданий и помещений, табличками с указанием номера телефона и порядка вызова пожарной охраны, соответствующими знаками пожарной безопасности ;
  • создание и организация работы пожарно-технических комиссий и для больших предприятий добровольных пожарных команд.

Условия, необходимые для горения.

Известно, что для возникновения горения необходимо наличие:
1. Горючего вещества
2. Окислителя
3. Источника зажигания (энергетический импульс)
Эти три составляющие часто называют треугольником пожара. Если исключить одну из них, то горение возникнуть не может. Это важнейшее свойство треугольника используется на практике для предотвращения и тушения пожаров.

Воздух и горючее вещество составляют систему, способную гореть, а температурные условия обуславливают возможность самовоспламенения и горения системы.

Наибольшая скорость горения получается при горении вещества в чистом кислороде, наименьшая (прекращение горения) – при содержании 14–15% кислорода.

Горение веществ может происходить за счет кислорода, находящегося в составе других веществ, способных легко его отдавать. Такие вещества называются окислителями. Приведем наиболее известные окислители.

· Бертолетова соль (KClO3).

· Калийная селитра (KNO3).

· Натриевая селитра (NaNO3).

В составе окислителей содержится кислород, который может быть выделен путем разложения соли, например:

Разложение окислителей происходит при нагревании, а некоторых из них даже под воздействием сильного удара.

2. Продукты горения. Полное и неполное сгорание. Экологические аспекты процессов горения.

В процессе горения образуются продукты сгорания. Состав usшвисит от горящего вещества и условий горения. Продукты сгорания, за исключением окиси углерода, гореть не способны.

Дым, образующийся при горении органических веществ, содержит твердые частицы и газообразные продукты (углекислый газ, окись углерода, азот, сернистый газ и другие). В зависи­мости от состава веществ и условий их горения получается различный по содержанию дым. Дымы, образующиеся при горении разных веществ, отличаются не только составом, но цветом и запахом. По цвету дыма можно определить, какое вещество горит, хотя цвет дыма изменяется в зависимости от условий трения. При горении древесины дым имеет серовато-черный пнет; бумаги, сена, соломы — беловато-желтый; ткани и хлоп­ка— бурый; нефтепродуктов — черный и т. д.

Продукты горения – это газообразные, жидкие или твердые вещества, образующиеся в процессе горения. Состав продуктов сгорания зависит от состава горящего вещества и от условий его горения. Органические и неорганические горючие вещества состоят, главным образом, из углерода, кислорода, водорода, серы, фосфора и азота. Из них углерод, водород, сера и фосфор способны окисляться при температуре горения и образовывать продукты горения: СО, CO2, SO2, P2O5. Азот при температуре горения не окисляется и выделяется в свободном состоянии, а кислород расходуется на окисление горючих элементов вещества. Все указанные продукты сгорания (за исключение окиси углерода СО) гореть в дальнейшем больше не способны. Они образуются при полном сгорании, то есть при горении, которое протекает при доступе достаточного количества воздуха и при высокой температуре.

Углекислый газ или двуокись углерода (СО2) – продукт полного горения углерода. Не имеет запаха и цвета. Горение магния, например, происходит в атмосфере углекислого газа по уравнению:

При концентрации углекислого газа в воздухе, превышающей 3-4.5%, нахождение в помещении и вдыхание газа в течение получаса опасно для жизни.

Оксид углеродаили угарный газ (СО) – продукт неполного сгорания углерода. Этот газ не имеет запаха и цвета, поэтому особо опасен.

Сернистый газ (SO2) – продукт горения серы и сернистых соединений. Бесцветный газ с характерным резким запахом.

ДымПри горении многих веществ, кроме рассмотренных выше продуктов сгорания выделяется дым – дисперсная система, состоящая из мельчайших твердых частиц, находящихся во взвешенном состоянии в каком-либо газе.

При неполном сгорании органических веществ в условиях низких температур и недостатка воздуха образуются более разнообразные продукты – окись углерода, спирты, кетоны, альдегиды, кислоты и другие сложные химические соединения. Они получаются при частичном окислении как самого горючего, так и продуктов его сухой перегонки (пиролиза). Эти продукты образуют едкий и ядовитый дым. Кроме того, продукты неполного горения сами способны гореть и образовывать с воздухом взрывчатые смеси. Такие взрывы бывают при тушении пожаров в подвалах, сушилках и в закрытых помещениях с большим количеством горючего материала. Рассмотрим кратко свойства основных продуктов горения.

Экологические аспекты процессов горения.Применение природного газа позволяет уменьшить загрязнение атмосферы оксидам серы, твердыми частицами и окисью углерода, однако в атмосферу поступает большое количество оксидов азота, окиси углерода и канцерогенных веществ (3,4-бенз(о)перен). Правильная организация горения, выбор рациональных способов сжигания позволяет свести к минимуму образование вредных веществ и выделение их в воздушный бассейн. Использование природного газа позволяет вести не только пассивную, но и активную борьбу за чистоту воздуха: использование установок для дожигания, использование выбросных газов для подачи в газовый горелки вместо соответствующего количества воздуха.

Экологические проблемы горения. Задача – не навредить при сжигании топлив. Негативные проявления:

-Техногенное тепловыделение соизмеримо с компонентами теплового баланса атмосферы;

— Акустический шум турбулентных пламен при работе авиационных и ракетных двигателей – загрязнитель окружающей среды.

— Выброс вредных продуктов сгорания – окислов азота, окислов металлов, угарного газа (при высоких Тг), окислов серы, канцерогенных веществ – продуктов неполного пиролиза органических горючих, сажи, углекислого газа (при низких Тг) – является причиной: изменения оптических свойств атмосферы и уменьшения потока солнечного излучения, возникновения кислотных дождей, усиления «парникового эффекта», разрушения озонового слоя Земли, негативного воздействия на флору и фауну, здания и конструкции. Общий итог : глобальное потепление, климатические катастрофы (циклоны, бураны, смерчи, цунами, наводнения, засухи, сходы лавин, сели)..

3. Уравнения горения веществ в кислороде и на воздухе, методика их составления. Термодинамика процессов горения. Тепловые эффекты реакций горения.

Общее уравнение реакции горения любого углеводорода
CmHn + (m + n/4) O2 = mCO2 + (n/2) Н2O + Q (8.1)
где m, n — число атомов углерода и водорода в молекуле; Q — тепловой эффект реакции, или теплота сгорания.

Тепловой эффект (теплота сгорания) Q — количество теплоты, выделяющееся при полном сгорании 1 кмоля, 1 кг или 1 м 3 газа при нормальных физических условиях. Различают высшую Qв и низшую Qн теплоту сгорания: высшая теплота сгорания включает в себя теплоту конденсации водяных паров в процессе горения (в реальности при сжигании газа водяные пары не конденсируются, а удаляются вместе с другими продуктами сгорания). Обычно технические расчеты обычно ведут по низшей теплоте сгорания, без учета теплоты конденсации водяных паров (около 2400 кДж/кг).
КПД, рассчитанный по низшей теплоте сгорания, формально выше, но теплота конденсации водяных паров достаточно велика, и ее использование более чем целесообразно. Подтверждение этому — активное применение в отопительной технике контактных теплообменников, весьма разнообразных по конструкции.
Для смеси горючих газов высшая (и низшая) теплота сгорания газов определяется по соотношению
Q = r1Q1 + r2Q2 + . + rnQn (8.2)
где r1, r2, …, rn — объемные (молярные, массовые) доли компонентов, входящих в смесь; Q1, Q2, …, Qn— теплота сгорания компонентов.
Процесс горения протекает гораздо сложнее, чем по формуле (8.1), так как наряду с разветвлением цепей происходит их обрыв за счет образования промежуточных стабильных соединений, которые при высокой температуре претерпевают дальнейшие преобразования. При достаточной концентрации кислорода образуются конечные продукты: водяной пар Н2О и двуокись углерода СО2. При недостатке окислителя, а также при охлаждении зоны реакции, промежуточные соединения могут стабилизироваться и попадать в окружающую среду.
Высокотемпературное горение углеводородов имеет весьма сложный характер и связано с образованием активных частиц в виде атомов и радикалов, а также промежуточных молекулярных соединений. В качестве примера приводятся реакции горения простейшего углеводорода — метана:

1. Н + О2 —› ОН + О
СН4 + ОН —› СН3 + Н2О
СН4 + О —› СН2 + Н2О
2. СН3 + О2 —› НСНО + ОН
СН2 + О2 —› НСНО + О
3. НСНО + ОН —› НСО + Н2О
НСНО + О —› СО + Н2О
НСО + О2 —› СО + О + ОН
4. СО + О —› СО2
СО + ОН —› СО2 + Н

Итог единичного цикла:
2СН4 + 4О2 —› 2СО2 + 4Н2О

Термодинамика горения

Исходный состав горючей смеси характеризуется молярными или массовыми долями компонентов и начальными давлением и температурой. Если состав смеси подобран так, что при её сгорании и горючее, и окислитель полностью преобразуются в продукты реакции, то такая смесь называется стехиометрической. Смеси с избытком топлива называются богатыми, а с недостатком топлива — бедными. Степень отклонения состава смеси от стехиометрического характеризуется коэффициентом избытка топлива (англ. equivalenceratio) [35] :

где YF и YO — массовые доли топлива и окислителя соответственно, а (YF/YO)st — их отношение в стехиометрической смеси. В русскоязычной литературе используется также коэффициент избытка окислителя (или воздуха), обратный коэффициенту избытка топлива.

Адиабатическая температура горения смесей CH4 с воздухом в зависимости от коэффициента избытка топлива. P = 1 бар, T0 = 298,15 K.

Если горение происходит адиабатически при постоянном объёме, то сохраняется полная внутренняя энергия системы, если же при постоянном давлении — то энтальпия системы. На практике условия адиабатического горения приближённо реализуются в свободно распространяющемся пламени (без учёта теплопотерь излучением) и в других случаях, когда потерями тепла из зоны реакции можно пренебречь, например, в камерах сгорания мощных газотурбинных установок или ракетных двигателей.

Адиабатическая температура горения — это температура продуктов, достигаемая при полном протекании химических реакций и установлении термодинамического равновесия. Для термодинамических расчётов используются таблицы термодинамических функций [36] всех компонентов исходной смеси и продуктов. Методы химической термодинамики позволяют рассчитать состав продуктов, конечное давление и температуру при заданных условиях сгорания. В настоящее время доступно много программ, способных выполнять эти расчёты [37] [38] .

Теплота сгорания — это количество теплоты, выделившейся при полном сгорании исходных компонентов, то есть до CO2 и H2O для углеводородных топлив. На практике часть выделившейся энергии расходуется на диссоциацию продуктов, поэтому адиабатическая температура горения без учёта диссоциации оказывается заметно выше той, что наблюдается на практике [39] .

Термодинамический расчёт позволяет определить равновесный состав и температуру продуктов, но не даёт никакой информации о том, с какой скоростью система приближается к равновесному состоянию. Полное описание горения требует знания механизма и кинетики реакций и условий тепло- и массообмена с окружающей средой.

4. Типы пламени и скорость горения. Теории горения: тепловая, цепная, диффузионная.

В общем случае скорость горения зависит от скорости смешения исходных компонентов в зоне прогрева и зоне реакции (для гетерогенных систем), от скорости химических реакций между компонентами, от скорости передачи тепла и активных частиц из зоны реакции к исходной системе. Нормальная скорость горения (и тем более форма фронта горения) зависит от условий течения свежей смеси и продуктов горения (особенно при горении в двигателях).

Поэтому в теории горения рассматривается несколько основных типов пламен. Они неодинаковы по своему научному и практическому значению и степени изученности. Неодинаковы параметры, представляющие наибольший интерес для данного типа пламени. Существенно отличается подход к теоретическому рассмотрению каждого типа пламени. Некоторые различия имеются и в экспериментальных методах.

Перечислим наиболее важные для теории горения типы пламен:

1) ламинарное пламя в гомогенной газовой смеси. К этому же типу относится пламя при горении летучих взрывчатых веществ;

2) ламинарное диффузионное пламя при горении струи горючего газа в окислительной атмосфере. К этому типу примыкает пламя при диффузионном горении жидкого горючего, налитого в цилиндрический сосуд, и т. п.;

3) пламя при горении капли жидкого горючего или частицы твердого горючего в окислительной атмосфере;

4) турбулентные пламена в гомогенных или в предварительно не смешанных газовых смесях;

5) пламя при горении нелетучих взрывчатых веществ, порохов и т. д. в тех случаях, когда существенную роль играет реакция в конденсированной фазе.

Коротко рассмотрим некоторые характеристики основных типов пламен в той мере, в какой это полезно для понимания закономерностей горения конденсированных смесей.

Предварительно следует остановиться на определении скорости горения. При ламинарном горении газовых смесей и гомогенных конденсированных систем большое принципиальное значение имеет понятие нормальной скорости горения (). По определейию, равна скорости перемещения пламени относительно свежей смеси в направлении, перпендикулярном поверхности пламени в данной точке. Размерность в системе СИ — м/сек, однако для скорости горения эта единица пока употребляется редко и только для газовых систем. Обычно величину для газовых систем выражают в см/сек, а для конденсированных систем в мм/сек (если выражать скорость горения конденсированных систем в м/сек, то в обычном диапазоне давлений получаются очень малые дробные числа).

Для гомогенных конденсированных систем чаще всего измеряется скорость горения цилиндрических зарядов, горящих с торца, причем фронт горения полагается плоским (опыт показывает, что в большинстве случаев при наличии надлежащей оболочки это допущение справедливо, и искажения наблюдаются лишь на краях заряда). К тому же для твердых веществ (и достаточно вязких жидких веществ) исходное (твердое или жидкое) вещество неподвижно во время горения. Поэтому в данном случае нормальная скорость горения просто равна видимой скорости пламени (в лабораторной системе координат) и постоянна в различных точках заряда.

Условия необходимые для горения

Для возникновения горения необходимо наличие в одном месте и в одно время трех компонентов: горючего вещества, окислителя и источника зажигания (рис 414). Кроме того, нужно, чтобы горючее вещество было наг. Грета до необходимой температуры и находилась в соответствующем количественном соотношении с окислителем, а источник зажигания мало необходимую энергию для начального импульса (зажигания). Так, спичкой можно зажечь лист бумаги, а деревянную колоду — невозможно. Необходимость для горения одновременно трех компонентов, так называемый треугольник огня, обнаружил еще в XVIII в французский ученый. Лавуазьвуазьє.

Рис 414. Условия, необходимые для возникновения горения

После возникновения горения протекает тем интенсивнее, чем больше удельная площадь контакта горючего вещества с окислителем (бумажные обрезки горят интенсивнее, чем пачки бумаги) и чем выше концентрация я окислителя, температура и давление. На пожарах температура достигает 1000-1300 °. С, а в отдельных случаях, например, при горении магниевых сплавов — 3000 °С.

Горючими веществами считаются вещества, которые при воздействии на них высоких температур, открытого пламени или другого источника зажигания могут заниматься и в дальнейшем гореть с образованием тепла и, зазвич чай, излучением света. В горючих веществ относятся: дерево, бумага, ткани, большинство пластмасс, природный газ, бензин, керосин и другие вещества в твердом, жидком, газообразном состоянии. Как правило, наиболее опасными в пожарном отношении являются горючие вещества в газообразном состояниині.

В состав подавляющего большинства горючих веществ входят углерод (Карбон) и водород (водород), которые являются основными горючими составляющими этих веществ. Поэтому и основными продуктами полного горения (при достаточно й количества кислорода) горючих веществ является. С02 и. Н20. Есть также целый ряд горючих веществ, которые представляют собой простые элементы, например, сера (Сера), фосфор (Фосфор), углерод (Карбонн).

Горючие вещества имеют разную теплотворную способность, поэтому температура на пожарах зависит не только от количества вещества, горит, но и от ее качества (химического состава). В табл 44 приведены температуру в пламя при горении некоторых веществ и материалелів.

Таблица 44. Температура пламени при горении некоторых веществ и материалов

окислителя при горении веществ чаще всего выступает кислород воздуха -. О, однако с уменьшением содержания кислорода в воздухе замедляется скорость горения, а при содержании кислорода менее 14% (норма 21%) горение большинства веществ становится невозможным. Кроме кислорода, окислителями могут быть химические соединения, в состав которых входит кислород, например, селитра (KNO3), азотная кислота (HNO3), марганцовокислый калий (КМn2O4) а также отдельные химические элементы (фтор, хлор, бром). Некоторые вещества содержат в своем составе кислорода столько, что его достаточно для горения без доступа воздуха (пыль, взрывчаткавка).

Источником зажигания, т.е. инициатором пожара может быть: открытое пламя, раскаленные предметы, электрические заряды, тепловые процессы химического, электрического и механического происхождения, искры от ударов т и трения, солнечная радиация, электромагнитные и другие излучения. Источники зажигания могут быть высоко-, средне-и маломощными (табл. 45)5):

таблице 45. Мощности некоторых источников зажигания

433 Разновидности горения

Различают следующие разновидности горения: взрыв, детонация, вспышка, возгорание, воспламенение, самовозгорание, самовоспламенение, тления

Взрыв — чрезвычайно быстрое химическое превращение, сопровождающееся выделением энергии и образованием сжатых газов, способных выполнять механическую работу основном эта механическая работа сводится к разрушения нувань, возникающих при взрыве и обусловлены образованием ударной волны — внезапного скачкоподибного рост давления. При удалении от места взрыва механическое воздействие ударной волны ослабляетсяся.

Детонация — это горение, которое распространяется со скоростью несколько тысяч метров в секунду. Возникновение детонации объясняется сжатием, нагревом и перемещением несгоревшей смеси перед фронтом пламени в приводит к ускорению распространения пламени и возникновения в смеси ударной волны. Таким образом, наличие достаточно мощной ударной волны является необходимой предпосылкой для детонации, поскольку в этом случае передача теплоты в смеси осуществляется не путем медленного процесса теплопроводности, а распространением ударной минлі.

Вспышка — кратковременное интенсивное сгорания ограниченного объема газовоздушной смеси над поверхностью горючего вещества или пылевоздушной смеси сопровождается кратковременным видимым излучением, ал ле без ударной волны и устойчивое горение.

Возгорание — начало горения под воздействием источника зажигания

воспламенения — возгорание, сопровождающееся появлением пламени

Тление — беспламенное горения материала (вещества) в твердой фазе с видимым излучением света из зоны горения

Самовозгорание — начало горения вследствие самоиницийованих экзотермических процессов

самовоспламенения — самовозгорание, сопровождающееся появлением пламени

Самовозгорание возникает тогда, когда в результате экзотермических процессов скорость выделения тепла в массе горючего вещества превышает скорость его рассеивания в окружающую среду. Инициировать экзотермических процессы, а затем вызвать самовозгорание могут:

высокая температура горючего вещества, обусловлена ??действием внешнего источника нагрева (тепловое самовозгорание);

— жизнедеятельность микроорганизмов в массе горючего вещества, что приводит к ее самонагревания (микробиологическое самовозгорание);

— химические реакции, в результате воздействия на вещество воздуха, воды или химически активных веществ (химическое самовозгорание)

Тепловое самовозгорание возникает в массе материалов, находящихся в энергетически благоприятном исходном состоянии для вступления в реакцию обмена с кислородом воздуха, при нагревании извне. Такой нагрев может осуществляться следующими путями:

— контактным (вследствие теплообмена при контакте с нагретым предметом);

— радиационным (вследствие лучистого тепла);

— конвективным (вследствие передачи тепла воздушным потоком)

«Механизм»теплового самовоспламенения заключается в следующем. Во время внешнего нагрева материала. Его температура постепенно повышается (фаза а, рис 415). После достижения температуры самонагревания. ТСН в материале происходит резкая интенсификация экзотермических процессов окисления и разложения, что приводит к самонагревания и повышения температуры материала (фаза б). Наиболее интенсивное самонагриван ния возникает в месте, где достигаются наилучшие условия аккумуляции тепла. Таким условиям отвечают глубинные места, поскольку именно в них наихудшие условия рассеивания тепла в окружающую среду. Так, ячейка самонагревания каменного угля, составленного в кучу, находится обычно на глубине 0,5-0,8 м от поверхн,8 м від поверхні.

При достижении температуры самовоспламенения. ТСЗ возникает горения материала без источника зажигания (фаза в)

Рис 415. Типичный график зависимости температуры горючего материала от времени при тепловое самовозгорание

Тепловое самовоспламенение наблюдается при хранении в кучах каменного угля (Та = 50-60 °. С) и хлопка (Та = 120-125 °. С), а также в кипах газетного (обойной) бумаги и гофрированного картона (Т. Три = 100-110 °. С.

Профилактика теплового самовоспламенения — предотвращение нагрева материалов (веществ) от внешних источников тепла

К микробиологического самовозгорания способны органические дисперсные и волокнистые материалы, внутри которых возможна жизнедеятельность, так называемых термофильных микроорганизмов. Именно жизнедеятельность таких микроор рганизмив приводит к первичному самонагревания массы материала. Особенно подвержены микробиологического самовозгорания невысушенные вещества растительного происхождения, сложенные в кучу (сено, солома, зерно, ле н, хлопок, торф и др.). Микробиологическое самовозгорание возникает в период от 10 до 30 суток с момента начала процессесу.

На рис 416 приведена типичная кривая развития процесса микробиологического самовозгорания невысушенной сена, заложенного на хранение

Рис 416. Типичная кривая развития процесса микробиологического самовозгорания невысушенной сена, заложенного на хранение

Химическое самовозгорание возникает в результате действия на горючее вещество воздуха, воды или химически активных веществ

К веществам, способные самовозгораться результате воздействия на них кислорода воздуха, относятся масла, жиры и олифы. Однако для этого необходимы соответствующие условия. Так, при хранении этих веществ в таре самовозгорания не в происходит, поскольку поверхность их соприкосновения с воздухом слишком мала. В то же время пропитанные ими волокнистые материалы имеют развитую поверхность окисления, что существенно увеличивает их способность к самовозгоранию. Пр оте еще одним непременным условием является составление пропитанных материалов в кучу, штабеля, пакеты. В этом случае поверхность окисления значительно превышает поверхность теплоотдачи, что приводит к самонагревания реч овин с последующим их самовозгораниеанням.

По опытным данным, 50 г ваты, пропитанной 100 г льняного масла, показали такой рост температуры (табл. 46)

таблице 46. Рост температуры образца после его утечки

Через 15 ч от момента утечки образца его температура достигнет 170 °. С и он вспыхнет без источника зажигания

К веществам, которые способны самовозгораться при действии на них воды, относятся калий, натрий, цезий, карбиды кальция и щелочных металлов и т.п.. Эти вещества при взаимодействии с водой выделяют горючие газы, которые нагревают иваються за счет теплоты реакции и. Самовозгораютсяя.

К химически активных веществ, которые могут вызвать самовозгорание, принадлежат главным образом окислители: сжатый кислород, азотная кислота, перманганат калия, перекись натрия, селитры, хлорная известь и др.

Например, сжатый кислород приводит к самовозгоранию минеральных масел, которые не занимаются на воздухе. А растительные материалы (солома, сено, лен, хлопок, опилки), скипидар, этиловый спирт самозаймають ься в результате контакта с азотной кислотойю.

Способность самовозгораться веществ и материалов необходимо учесть при разработке мер пожарной профилактики во время их хранения, транспортировки, термообработки, выполнения технологических опера этой тощ.

Предыдущая СОДЕРЖАНИЕ Следующая

Пожар.Причины пожара. Условия, необходимые для горения. Общие сведения о процессе горения, взрыве. Основные показатели пожарной опасности материалов.

Пожар-неконтролируемый процесс горения, причиняющий материальный ущерб, опасность жизни и здоровью людей.

Причины пожара.Умышленный поджог, неосторожное обращение с огнем, короткие замыкания, нарушение эксплуатации вентиляционных систем, статическое электричество, природное электричество-молнии.

Условия, необходимые для горения. Общие сведения о процессе горения, взрыве. Основные показатели пожарной опасности материалов.Го­ре­ние — это хи­ми­че­ская ре­ак­ция окис­ле­ния, со­про­во­ж­даю­щая­ся вы­де­ле­ни­ем боль­шо­го ко­ли­че­ст­ва те­п­ла и све­че­ни­ем.

Открытое пламя, тление, холодно-пламенное, детонация, взрыв.

Горение-скорость распространения пламени несколько десятков м/с

Взрыв— скорость распространения пламени несколько сотен м/с

Детонация— скорость распространения пламени несколько сотен м/с

Горение возможно при трёх условиях

1.Наличие горючего вещества

2.Наличие источника зажигания

В за­ви­си­мо­сти от ско­ро­сти про­те­ка­ния про­цес­са, го­ре­ние мо­жет про­ис­хо­дить в фор­ме соб­ст­вен­но го­ре­ния и взры­ва.

Взрыв — это ча­ст­ный слу­чай го­ре­ния, про­те­каю­ще­го мгно­вен­но с крат­ко­вре­мен­ным вы­де­ле­ни­ем зна­чи­тель­но­го ко­ли­че­ст­ва те­п­ла и све­та.

Для про­цес­са го­ре­ния не­об­хо­ди­мо:

1) на­ли­чие го­рю­чей сре­ды, со­стоя­щей ив го­рю­че­го ве­ще­ст­ва и окис­ли­те­ля; 2) ис­точ­ни­ка вос­пла­ме­не­ния.

Что­бы воз­ник про­цесс го­ре­ния, го­рю­чая сре­да долж­на быть на­гре­та до оп­ре­де­лен­ной тем­пе­ра­ту­ры при по­мо­щи ис­точ­ни­ка вос­пла­ме­не­ния (пла­мя, ис­кра элек­три­че­ско­го или ме­ха­ни­че­ско­го про­ис­хо­ж­де­ния, на­ка­лен­ные те­ла, те­п­ло­вое про­яв­ле­ние хи­ми­че­ской, элек­три­че­ской или ме­ха­ни­че­ской энер­гий).

По­сле воз­ник­но­ве­ния го­ре­ния по­сто­ян­ным ис­точ­ни­ком вос­пла­ме­не­ния яв­ля­ет­ся зо­на го­ре­ния. Воз­ник­но­ве­ние и про­дол­же­ние го­ре­ния воз­мож­но при оп­ре­де­лен­ном ко­ли­че­ст­вен­ном со­от­но­ше­нии го­рю­че­го ве­ще­ст­ва и ки­сло­ро­да, а так­же при оп­ре­де­лен­ных тем­пе­ра­ту­рах и за­па­се те­п­ло­вой энер­гии ис­точ­ни­ка вос­пла­ме­не­ния. Наи­боль­шая ско­рость ста­цио­нар­но­го го­ре­ния на­блю­да­ет­ся в чис­том ки­сло­ро­де, наи­мень­шая — при со­дер­жа­нии в воз­ду­хе 14 — 15% ки­сло­ро­да. При мень­шем со­дер­жа­нии ки­сло­ро­да в воз­ду­хе го­ре­ние боль­шей час­ти ве­ществ пре­кра­ща­ет­ся.

Раз­ли­ча­ют сле­дую­щие ви­ды го­ре­ния:

— пол­ное — го­ре­ние при дос­та­точ­ном ко­ли­че­ст­ве или из­быт­ке ки­сло­ро­да;

— не­пол­ное — го­ре­ние при не­дос­тат­ке ки­сло­ро­да.

По степени горючести вещества делятся на горючие (сгораемые), трудногорючие (трудносгораемые) и негорючие (несгораемые).

К горючим относятся такие вещества, которые при воспламенении посторонним источником продолжают гореть и после его удаления.

К трудногорючим относятся такие вещества, которые не способны распространять пламя и горят лишь в месте воздействия источника зажигания.

Негорючими являются вещества, не воспламеняющиеся даже при воздействии достаточно мощных источников зажигания (импульсов).

Горючие вещества могут быть в трех агрегатных состояниях: жидком, твердом и газообразном. Большинство горючих веществ независимо от агрегатного состояния при нагревании образует газообразные продукты, которые при смешении с воздухом, содержащим определенное количество кислорода, образуют горючую среду. Горючая среда может образоваться при тонкодисперсном распылении твердых и жидких веществ.Наибольшая скорость горения наблюдается в чистом кислороде. При уменьшении содержания кислорода в воздухе горение прекращается. Горение при достаточной и надмерной концентрации окислителя называется полным, а при его нехватке – неполным. Выделяют три основных вида самоускорения химической реакции при горении: тепловой, цепной и цепочно-тепловой. Тепловой механизм связан с экзотермичностью процесса окисления и возрастанием скорости химической реакции с повышением температуры. Цепное ускорение реакции связано с катализом превращений, которое осуществляют промежуточные продукты превращений. Реальные процессы горения осуществляются, как правило, по комбинированному (цепочно-тепловому) механизму.

Процесс возникновения горения подразделяется на несколько видов:

Вспышка– быстрое сгорание горючей смеси, не сопровождающееся образованием сжатых газов.

Возгорание– возникновение горения под воздействием источника зажигания.

Воспламенение – возгорание, сопровождающееся появлением пламени.

Самовозгорание– явление резкого увеличения скорости экзотермических реакций, приводящее к возникновению горения вещества при отсутствии источника зажигания.

Самовоспламенение – самовозгорание, сопровождается появлением пламени.

Пожарная опасность строительных, текстильных и кожевенных материалов характеризуется следующими свойствами:

Горючесть; воспламеняемость; способность распространения пламени по поверхности; дымообразующая способность; токсичность продуктов горения.Горючие строительные материалы подразделяются на следующие группы:

Слабогорючие (Г1), имеющие температуру дымовых газов не более 135 градусов Цельсия, степень повреждения по длине испытываемого образца не более 65 процентов, степень повреждения по массе испытываемого образца не более 20 процентов, продолжительность самостоятельного горения 0 секунд;

Умеренногорючие (Г2), имеющие температуру дымовых газов не более 235 градусов Цельсия, степень повреждения по длине испытываемого образца не более 85 процентов, степень повреждения по массе испытываемого образца не более 50 процентов, продолжительность самостоятельного горения не более 30 секунд;

Нормальногорючие (Г3), имеющие температуру дымовых газов не более 450 градусов Цельсия, степень повреждения по длине испытываемого образца более 85 процентов, степень повреждения по массе испытываемого образца не более 50 процентов, продолжительность самостоятельного горения не более 300 секунд;

Сильногорючие (Г4), имеющие температуру дымовых газов более 450 градусов Цельсия, степень повреждения по длине испытываемого образца более 85 процентов, степень повреждения по массе испытываемого образца более 50 процентов, продолжительность самостоятельного горения более 300 секунд.По воспламеняемости горючие строительные материалы (в том числе напольные ковровые покрытия) в зависимости от величины критической поверхностной плотности теплового потока подразделяются на следующие группы:

Трудновоспламеняемые Умеренновоспламеняемые Легковоспламеняемые.По скорости распространения пламени по поверхности горючие строительные материалы (в том числе напольные ковровые покрытия) в зависимости от величины критической поверхностной плотности теплового потока подразделяются на следующие группы:

Нераспространяющие Слабораспространяющие Умереннораспространяющие Сильнораспространяющие По дымообразующей способности горючие строительные материалы в зависимости от значения коэффициента дымообразования подразделяются на следующие группы:

с малой дымообразующей способностью (Д1), имеющие коэффициент дымообразования менее 50 квадратных метров на килограмм;

с умеренной дымообразующей способностью (Д2), имеющие коэффициент дымообразования не менее 50, но не более 500 квадратных метров на килограмм;

с высокой дымообразующей способностью (Д3), имеющие коэффициент дымообразования более 500 квадратных метров на килограмм.

По токсичности продуктов горения горючие строительные материалы подразделяются на следующие группы:

чрезвычайно опасные (Т4)

Дата добавления: 2018-06-01 ; просмотров: 556 ; ЗАКАЗАТЬ РАБОТУ

Ус­ло­вия, не­об­хо­ди­мые для го­ре­ния и взры­ва;

1. Го­ре­ние — это хи­ми­че­ская ре­ак­ция окис­ле­ния, со­про­во­ж­даю­щая­ся вы­де­ле­ни­ем боль­шо­го ко­ли­че­ст­ва те­п­ла и све­че­ни­ем.

2. В за­ви­си­мо­сти от ско­ро­сти про­те­ка­ния про­цес­са, го­ре­ние мо­жет про­ис­хо­дить в фор­ме соб­ст­вен­но го­ре­ния и взры­ва.

3. Взрыв — это ча­ст­ный слу­чай го­ре­ния, про­те­каю­ще­го мгно­вен­но с крат­ко­вре­мен­ным вы­де­ле­ни­ем зна­чи­тель­но­го ко­ли­че­ст­ва те­п­ла и све­та.

4. Для про­цес­са го­ре­ния не­об­хо­ди­мо:

1) на­ли­чие го­рю­чей сре­ды, со­стоя­щей ив го­рю­че­го ве­ще­ст­ва и окис­ли­те­ля; 2) ис­точ­ни­ка вос­пла­ме­не­ния.

Что­бы воз­ник про­цесс го­ре­ния, го­рю­чая сре­да долж­на быть на­гре­та до оп­ре­де­лен­ной тем­пе­ра­ту­ры при по­мо­щи ис­точ­ни­ка вос­пла­ме­не­ния (пла­мя, ис­кра элек­три­че­ско­го или ме­ха­ни­че­ско­го про­ис­хо­ж­де­ния, на­ка­лен­ные те­ла, те­п­ло­вое про­яв­ле­ние хи­ми­че­ской, элек­три­че­ской или ме­ха­ни­че­ской энер­гий).

5. По­сле воз­ник­но­ве­ния го­ре­ния по­сто­ян­ным ис­точ­ни­ком вос­пла­ме­не­ния яв­ля­ет­ся зо­на го­ре­ния. Воз­ник­но­ве­ние и про­дол­же­ние го­ре­ния воз­мож­но при оп­ре­де­лен­ном ко­ли­че­ст­вен­ном со­от­но­ше­нии го­рю­че­го ве­ще­ст­ва и ки­сло­ро­да, а так­же при оп­ре­де­лен­ных тем­пе­ра­ту­рах и за­па­се те­п­ло­вой энер­гии ис­точ­ни­ка вос­пла­ме­не­ния. Наи­боль­шая ско­рость ста­цио­нар­но­го го­ре­ния на­блю­да­ет­ся в чис­том ки­сло­ро­де, наи­мень­шая — при со­дер­жа­нии в воз­ду­хе 14 — 15% ки­сло­ро­да. При мень­шем со­дер­жа­нии ки­сло­ро­да в воз­ду­хе го­ре­ние боль­шей час­ти ве­ществ пре­кра­ща­ет­ся.

6. Раз­ли­ча­ют сле­дую­щие ви­ды го­ре­ния:

— пол­ное — го­ре­ние при дос­та­точ­ном ко­ли­че­ст­ве или из­быт­ке ки­сло­ро­да;

— не­пол­ное — го­ре­ние при не­дос­тат­ке ки­сло­ро­да.

При пол­ном го­ре­нии про­дук­та­ми сго­ра­ния яв­ля­ют­ся дву­окись уг­ле­ро­да (CO2), во­да (H2O), азот (N), сер­ни­стый ан­гид­рид (SO2), фос­фор­ный ан­гид­рид. При не­пол­ном го­ре­нии обыч­но об­ра­зу­ют­ся ед­кие, ядо­ви­тые го­рю­чие и взры­во­опас­ные про­дук­ты: окись уг­ле­ро­да, спир­ты, ки­сло­ты, аль­де­ги­ды.

7. Го­ре­ние ве­ществ мо­жет про­те­кать не толь­ко в сре­де ки­сло­ро­да,
но так­же в сре­де не­ко­то­рых ве­ществ, не со­дер­жа­щих ки­сло­ро­да, хло­ра,
па­ров бро­ма, се­ры и т.д.

8. Го­рю­чие ве­ще­ст­ва мо­гут быть в трех аг­ре­гат­ных со­стоя­ни­ях:
жид­ком, твер­дом, га­зо­об­раз­ном. От­дель­ные твер­дые ве­ще­ст­ва при на­гре­ва­нии

пла­вят­ся и ис­па­ря­ют­ся, дру­гие — раз­ла­га­ют­ся и вы­де­ля­ют га­зо­об­раз­ные про­дук­ты и твер­дый ос­та­ток в ви­де уг­ля и шла­ка, тре­тьи не раз­ла­га­ют­ся и не пла­вят­ся. Боль­шин­ст­во го­рю­чих ве­ществ не­за­ви­си­мо от аг­ре­гат­но­го со­стоя­ния при на­гре­ва­нии об­ра­зу­ют га­зо­об­раз­ные про­дук­ты, ко­то­рые при сме­ши­ва­нии с ки­сло­ро­дом воз­ду­ха об­ра­зу­ют го­рю­чую сре­ду.

По аг­ре­гат­но­му со­стоя­нию го­рю­че­го и окис­ли­те­ля раз­ли­ча­ют;

— го­мо­ген­ное го­ре­ние — го­ре­ние га­зов и го­рю­чих па­ро­об­ра­зую­щих ве­ществ в сре­де га­зо­об­раз­но­го окис­ли­те­ля;

— го­ре­ние взрыв­ча­тых ве­ществ и по­ро­хов;

— ге­те­ро­ген­ное го­ре­ние — го­ре­ние жид­ких и твер­дых го­рю­чих ве­ществ в сре­де га­зо­об­раз­но­го окис­ли­те­ля;

— го­ре­ние в сис­те­ме «жид­кая го­рю­чая смесь — жид­кий окис­ли­тель»
9. Важ­ней­шим во­про­сом тео­рии го­ре­ния яв­ля­ет­ся рас­про­стра­не­ние пла­ме­ни (зо­ны рез­ко­го воз­рас­та­ния тем­пе­ра­ту­ры и ин­тен­сив­ной ре­ак­ции). Раз­ли­ча­ют сле­дую­щие ре­жи­мы рас­про­стра­не­ния пла­ме­ни (го­ре­ния):

— нор­маль­ный ре­жим го­ре­ния;

— де­фле­гра­ци­он­ное го­ре­ние;
— де­то­на­ция.

а) Нор­маль­ный ре­жим го­ре­ния на­блю­да­ет­ся при спо­кой­ном ге­те­ро­ген­ном двух­фаз­ном диф­фу­зи­он­ном го­ре­нии. Ско­рость го­ре­ния бу­дет оп­ре­де­лять­ся ско­ро­стью диф­фу­зии ки­сло­ро­да к го­рю­че­му ве­ще­ст­ву в зо­ну го­ре­ния. Рас­про­стра­не­ние пла­ме­ни про­ис­хо­дит от ка­ж­дой точ­ки фрон­та пла­ме­ни по

нор­ма­ли к его по­верх­но­сти. Та­кое го­ре­ние и ско­рость рас­про­стра­не­ния пла­ме­ни по не­под­виж­ной сме­си вдоль нор­ма­ли к его по­верх­но­сти на­зы­ва­ют нор­маль­ным (ла­ми­нар­ным).

Нор­маль­ные ско­ро­сти го­ре­ния не­ве­ли­ки. В этом слу­чае по­вы­ше­ния дав­ле­ния и об­ра­зо­ва­ния удар­ной вол­ны не про­ис­хо­дит.

б) В ре­аль­ных ус­ло­ви­ях вслед­ст­вие про­те­ка­ния внут­рен­них про­цес­сов и при внеш­них ос­лож­няю­щих фак­то­рах про­ис­хо­дит ис­крив­ле­ние фрон­та пла­ме­ни, что при­во­дит к рос­ту ско­ро­сти го­ре­ния. При дос­ти­же­нии ско­ро­стей рас­про­стра­не­ния пла­ме­ни до де­сят­ков и со­тен мет­ров в се­кун­ду, но не пре­вы­шаю­щих ско­ро­сти зву­ка в дан­ной сре­де (300 – 320м/сек) про­ис­хо­дит взрыв­ное (де­фле­гра­ци­он­ное) го­ре­ние.

При взрыв­ном го­ре­нии про­дук­ты го­ре­ния на­гре­ва­ют­ся до 1.5-3.0 ты­сяч °С, а дав­ле­ние в за­кры­тых сис­те­мах уве­ли­чи­ва­ет­ся до 0.б-0.9МПа.

Про­дол­жи­тель­ность ре­ак­ции го­ре­ния до взрыв­но­го ре­жи­ма со­став­ля­ет для га­зов

0.2 – 0.3 сек, пы­ли

При­ме­ни­тель­но к слу­чай­ным про­мыш­лен­ным взры­вам под де­флеб­ра­ци­ей обыч­но по­ни­ма­ют го­ре­ние об­ла­ка с ви­ди­мой ско­ро­стью по­ряд­ка 100 — 300 м/сек, при ко­то­рой ге­не­ри­ру­ют­ся удар­ные вол­ны с мак­си­маль­ным дав­ле­ни­ем 20 — 100 кПа.

в) В оп­ре­де­лен­ных ус­ло­ви­ях взрыв­ное го­ре­ние мо­жет пе­рей­ти в де­то­на­ци­он­ный про­цесс,

при ко­то­ром ско­рость рас­про­стра­не­ния пла­ме­ни пре­вы­ша­ет ско­рость рас­про­стра­не­ния зву­ка и дос­ти­га­ет 1 — 5 км/сек. Это про­ис­хо­дит при силь­ной тур­бу­ли­за­ции ма­те­ри­аль­ных по­то­ков,

вы­зы­ваю­щей зна­чи­тель­ное ис­крив­ле­ние фрон­та пла­ме­ни боль­шое уве­ли­че­ние его по­верх­но­сти.

При этом воз­ни­ка­ет удар­ная вол­на, во фрон­те ко­то­рой рез­ко по­вы­ша­ет­ся плот­ность, дав­ле­ние тем­пе­ра­ту­ра сме­си. При воз­рас­та­нии этих па­ра­мет­ров сме­си до са­мо­вос­пла­ме­не­ния го­ря­чих ве­ществ воз­ни­ка­ет де­то­на­ци­он­ная вол­на, яв­ляю­щая­ся ре­зуль­та­том сло­же­ния удар­ной вол­ны и об­ра­зую­щей­ся зо­ны сжа­той бы­ст­ро­реа­ги­рую­щей (са­мо­вос­пла­ме­няю­щей­ся) сме­си.

Из­бы­точ­ное дав­ле­ние в пре­де­лах де­то­ни­рую­ще­го об­ла­ка сме­си мо­жет дос­ти­гать 2 МПа.

Про­цесс хи­ми­че­ско­го пре­вра­ще­ния го­рю­чих ве­ществ, ко­то­рый вво­дит­ся удар­ной вол­ной и со­про­во­ж­да­ет­ся бы­ст­рым вы­де­ле­ни­ем энер­гии, на­зы­ва­ет­ся де­то­на­ци­ей.

При де­то­на­ци­он­ном ре­жи­ме го­ре­ния об­ла­ка ГВ боль­шая часть энер­гии взры­ва пе­ре­хо­дит в воз­душ­ную удар­ную вол­ну, при де­фле­гра­ци­он­ном го­ре­нии со ско­ро­стью рас­про­стра­не­ния пла­ме­ни

200 м/сек пе­ре­ход энер­гии в вол­ну со­став­ля­ет от 30 до 40%.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector