Горение условия горения и польза для человека
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.
Горение условия горения и польза для человека
1.3. ОСНОВНЫЕ ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ГОРЕНИЯ
Процессы горения жидких, твердых и газообразных топлив широко используются практически во всех отраслях современной техники и технологии. Отметим наиболее важные направления использования процессов горения.
· Наиболее важную роль процессы горения играют в теплоэнергетике. Тепловые электростанции используют энергию горения угля, горючих газов, и жидких углеводородов.
· В технологии получения черных и цветных металлов, стекла, керамики, цемента, и других необходимых материалов также используется энергия горения для нагрева и плавления соответствующих компонентов и сырья.
· Артиллерия, стрелковое оружие и другие виды вооружений используют в качестве источника энергии взрывчатые вещества различных классов.
· Большое народнохозяйственное значение имеют взрывные технологии, применяемые для добычи угля и других полезных ископаемых, при строительных работах (возведение плотин, прокладка туннелей и т.д.), при разрушении ледяных заторов.
· Важным направлением в науке о горении являются экологические аспекты горения, получившие большое развитие в последнее время. К ним относятся технология сжигания бытовых отходов, изучение механизмов образования экологически вредных продуктов сгорания (оксиды азота, сажа, соединения хлора). Эти исследования позволяют найти условия, при которых концентрация токсичных веществ в выбросах минимальна.
· Одним из важнейших направлений науки о горении является изучение пожаров (в жилых помещениях, лесных массивов и т.д.) и разработка методов пожаротушения. Для тушения пожаров используются как физические, так и химические способы, которые способствуют обрыву цепей химической реакции горения.
· Отдельно следует отметить роль процессов горения в двигателестроении, авиации и ракетной технике. Процессы горения используются для получения движущей энергии различных транспортных средств, начиная от паровоза и вплоть до современных ракетных двигателей, автомобилей, самолетов, судов и т.д. В качестве примера рассмотрим схему прямоточного воздушно-реактивного двигателя, приведенную на рис. 1.1.
Рис. 1.1. Схема прямоточного воздушно-реактивного двигателя:
1 – воздух; 2 – диффузор; 3 – впрыск горючего;4 – стабилизатор пламени;
5 – камера сгорания; 6 – сопло
Помимо жидкостных ракетных двигателей, в которых в качестве горючего используются несимметричный диметилгидразин (гептил) или жидкий водород, а в качестве окислителя – азотная кислота или жидкий кислород, в СССР, США, Японии, Китае, Западной Европе получили развитие ракетные двигатели на твердом топливе. В качестве твердого топлива, способного к самостоятельному горению, чаще всего используется смесь полимерного горючего и порошкообразного окислителя, например, перхлората аммония. Основной задачей при создании топлива является получение наиболее высокого удельного импульса (отношение тяги двигателя к массовому секундному расходу топлива), достигаемого при наиболее высокой температуре и наименьшем молекулярном весе продуктов сгорания. С этой целью в состав твердых ракетных топлив добавляют порошки легких металлов – алюминия или магния. Изучение горения таких сложных систем представляет серьезную задачу в современной физике горения.
Наука о горении продолжает развиваться. В последние годы появились новые направления в науке о горении и технологии, основанные на нем. Это самораспространяющийся высокотемпературный синтез – процесс перемещения волны химической реакции по смеси твердых дисперсных реагентов с образованием твердых конечных продуктов. Данная технология позволяет синтезировать новые материалы и вещества с особыми свойствами. Можно назвать еще целый ряд технологий, число которых постоянно пополняются, где процессы горения и взрыва играют определяющую роль.
Несмотря на длинную историю, количественное описание процессов горения стало развиваться сравнительно недавно. Это связано со сложностью явления, которое включает в себя целый ряд химических реакций, а также такие аспекты, как течение газа, теплопроводность и диффузионный перенос веществ. В последние годы экспериментальная техника и техника компьютерного моделирования поднялись до такого высокого уровня, что многие проблемы горения могут быть описаны количественно.
Горение условия горения и польза для человека
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
Теория горения (стр. 1 из 2)
1. Физико-химические основы горения
1. Физико-химические основы горения
Горение — это химическая реакция окисления, сопровождающаяся выделением большого количества тепла и свечением.[2, 7c]
В зависимости от скорости протекания процесса, горение может происходить в форме собственно горения и взрыва.
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.
При полном горении продуктами сгорания являются двуокись углерода (CO2 ), вода (H2 O), азот (N), сернистый ангидрид (SO2 ), фосфорный ангидрид. При неполном горении обычно образуются едкие, ядовитые горючие и взрывоопасные продукты: окись углерода, спирты, кислоты, альдегиды.
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.
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».
Важнейшим вопросом теории горения является распространение пламени (зоны резкого возрастания температуры и интенсивной реакции). Различают следующие режимы распространения пламени (горения):
— нормальный режим горения;
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%.[2, 278c]
Взрыв — это освобождение большого количества энергии в ограниченном объеме за короткий промежуток времени.[3, 4c]
Взрыв приводит к образованию сильно нагретого газа (плазмы) с очень высоким давлением, который при моментальном расширении оказывает ударное механическое воздействие (давление, разрушение) на окружащие тела.
Взрыв в твердой среде сопровождается ее разрушением и дроблением, в воздушной или водной — вызывает образование воздушной или гидравлической ударных волн, которые и оказывают разрушающее воздействие на помещенные в них объекты.
В деятельности, не связанной с преднамеренными взрывами в условиях промышленного производства, под взрывом следует понимать быстрое, неуправляемое высвобождение энергии, которое вызывает ударную волну, движущуюся на некотором удалении от источника.
В результате взрыва вещество, заполняющее объем, в котором происходит высвобождение энергии, превращается в сильно нагретый газ (плазму) с очень высоким давлением, (до нескольких сотен тысяч атмосфер). Этот газ, моментально расширяясь оказывает ударной механическое воздействия на окружающую среду, вызвав ее движение. Взрыв в твердой среде вызывает ее дробление и разрушение в гидравлической и воздушной среде — вызывает образование гидравлической и воздушной ударной (взрывной) волны.
Взрывная волна — есть движение среды, порожденное взрывом, при котором происходит резкое повышение давления, плотности и температуры среды.
Фронт (передняя граница) взрывной волны распространяется по среде с большой скоростью, в результате чего область охваченная движением, быстро расширяется.
Посредством взрывной волны (или разлетающихся продуктов взрыва — в вакууме) взрыв производит механическое воздействие на объекты, находящиеся на различных удалениях от места взрыва. По мере увеличения расстояния от места взрыва механическое воздействие взрывной волны ослабевает. Таким образом, взрыв несет потенциальную опасность поражения людей и обладает разрушительной способностью.[1, 113c]
Взрыв может быть вызван:
— детонацией конденсированных взрывчатых веществ (ВВ);
— быстрым сгоранием воспламеняющего облака газа или пыли;
— внезапным разрушением сосуда со сжатым газом или с перегретой жидкостью;
— смешиванием перегретых твердых веществ (расплава) с холодными жидкостями и т.д.
В зависимости от вида энергоносителей и условий энерговыделения, источниками энергии при взрыве могут быть как химические так и физические процессы.
Источником энергии химических взрывов являются быстропротекающие самоускоряющиеся экзотермические реакции взаимодействия горючих веществ с окислителями или реакции термического разложения нестабильных соединений.
Источниками энергии сжатых газов (паров) в замкнутых объемах аппаратуры (оборудования) могут быть как внешние (энергия, используемая для сжатия тазов, нагнетания жидкостей; теплоносители, обеспечивающие нагрев жидкости и газов в замкнутом пространстве) так и внутренние (экзотермические физико-химические процессы и процессы тепломассообмена в замкнутом объеме), приводящие к интенсивному испарению жидкостей или газообразованию, росту температуры и давления без внутренних взрывных явлений.
Источником энергии ядерных взрывов являются быстропротекающие цепные ядерные реакции синтеза легких ядер изотопов водорода (дейтерия и трития) или деления тяжелых ядер изотопов урана и плутония. Физические взрывы возникают при смещении горячей и холодной жидкостей, когда температура одной из них значительно превосходит температуру кипения другой. Испарение в этом случае протекает взрывным образом. Возникающая при этом физическая детонация сопровождается возникновением ударной волны с избыточным давлением, достигающим в ряде случаев сотен МПа.
Энергоносителями химических взрывов могут быть твердые, жидкие, газообразные горючие вещества, а также аэровзвеси горючих веществ (жидких и твердых) в окислительной среде, в т.ч. и в воздухе.
Таким образом, различаются взрывы двух типов. К первому типу относят взрывы, обусловленные высвобождением химической или ядерной энергии вещества, например взрывы химических взрывчатых веществ, смесей газов, пыли и (или) паров, а также ядерные и термоядерные взрывы. При взрывах второго типа выделяется энергия, полученная веществом от внешнего источника. Примеры подобных взрывов — мощный электрический разряд в среде (в природе — молния во время грозы); испарение металлического проводника под действием тока большой силы; взрыв при воздействии на вещество некоторых излучений большой плотности энергии, напр. сфокусированного лазерного излучения; внезапное разрушение оболочки со сжатым газом.
Процесс горения, виды горения. Условия необходимые для горения. Параметры, определяющие пожарные свойства вещества.
Горением называется химическая реакция окисления вещества, сопровождающаяся выделением тепла и излучением света.
Горение может возникнуть только при одновременном наличии трех условий: присутствии горючего вещества, окислителя и источника (импульса) зажигания. Горючее вещество и окислитель составляют горючую систему, а источник зажигания вызывает в ней реакцию окисления (горения).
Окислителем в процессах горения обычно является газообразный кислород, находящийся в воздухе, но горение может быть и в среде хлора, брома, озона и других окислителей.
Источником зажигания могут быть открытые или светящиеся источники – пламя, раскаленные поверхности, лучистая энергия, искры, а также скрытые (несветящиеся) – трение, удар, адиабатическое сжатие, экзотермическая реакция и т.д. Например, температура пламени спички составляет 750-860 0 С, тления сигареты – 700-750 0 С, пламени древесной лучины – 850-1000 0 С.
В некоторых случаях при горении конденсированных систем (твердых, жидких веществ или их смесей) пламя может и не возникать, т.е. происходит беспламенное горение, или тление.
Во всех случаях для горения характерны три типичных стадии: возникновение, распространение и погасание пламени.
В зависимости от агрегатного состояния горючего и окислителя различают три вида горения:
— гомогенное горение газов и газообразных горючих веществ в среде газообразного окислителя (такое горение может представлять собой взрыв или детонацию) – исходные вещества и продукты горения находятся в одинаковом агрегатном состоянии;
— гетерогенное горение жидких и твердых горючих веществ в среде газообразного окислителя – исходные вещества, например твердое или жидкое горючее и газообразный окислитель, находятся в разных агрегатных состояниях (горение угля, металлов, сжигание жидких топлив в топках, двигателях внутреннего сгорания и т.д.);
— горение взрывчатых веществ и порохов – сопровождается переходом вещества из конденсированного в газовое состояние.
Движение пламени по газовой смеси называется распространением пламени. В зависимости от скорости распространения пламени горение может быть:
— диффузионным (несколько метров в секунду) – все пожары представляют собой диффузионное горение;
— дефлаграционным или взрывным (десятки и сотни метров в секунду);
— детонационным (тысячи метров в секунду).
Пожарная профилактика при проектировании и строительстве предприятий. Огнестойкость и возгораемость строительных материалов и конструкций. Классификация производств по их пожаро- и взрывоопасности.
Взрыво- и пожароопасность производства определяется технологиями, в которых используются или могут образовываться вещества, материалы и смеси с определенными взрыво- и пожароопасными свойствами. Более высокую опасность представляют технологии, в которых используются вещества, способные образовывать взрывоопасные смеси с воздухом (горючие газы, легковоспламеняющиеся и горючие жидкости и т.п.).
При проектировании и строительстве производственных зданий необходимо учитывать пожарную опасность производства. Согласно Строительным нормам и правилам все производства в зависимости от применяемых или хранимых на них материалах и веществ по взрыво- и пожароопасности подразделяются на пять категорий: А, Б, В, Г и Д.
К категории А относятся взрывоопасные производства, в которых применяются горючие газы и легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки не более 28 0 С.
К категории Б относятся взрывоопасные производства, в которых применяются горючие пыли и волокна, легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки более 28 0 С.
К категории В относятся пожароопасные производства, в которых используются горючие и трудногорючие жидкости, твердые горючие и трудногорючие вещества и материалы.
К категории Г относятся производства, в которых используются негорючие вещества и материалы в горячем, раскаленном или расплавленном состоянии, обработка которых сопровождается выделением лучистого тепла, искр и пламени; горючие газы, жидкости и твердые вещества, которые сжигаются в качестве топлива.
К категории Д относятся производства, в которых используются негорючие вещества и материалы в холодном состоянии.
Большинство предприятий связи относятся к категории В (пожароопасные). К этому типу относятся помещения производств предприятий связи, в которых имеются кабели с горючей обмоткой, оборудование с применением дерева и пластика, бумага, мешкотара, горючая пленка и т.п.
Категорирование производств по пожаровзрывоопасности имеет важное значение, так как в значительной степени позволяет определить требования к зданию, его конструкции и планировке, организации пожарной охраны и ее техническую оснащенность, требования к режиму и эксплуатации технологического оборудования.
В зависимости от категории производства определяется:
— расположение зданий на местности;
— материалы и конструкции, используемые для строительства;
— этажность и планирование внутренних помещений;
— пути эвакуации людей;
— системы отопления и вентиляции.
Выбор местоположения зданий должен определяться с учетом рельефа местности и господствующих ветров. Объекты с повышенной пожарной опасностью располагают с подветренной стороны по отношению к объектам с меньшей пожарной опасностью. Складские помещения и пожароопасные цехи должны располагаться отдельно на определенном расстоянии от основного помещения, чтобы при их возгорании пожар не распространялся на основное здание. Возможно зонирование территории, которое предполагает группирование производственных объектов предприятия, родственных по функциональному назначению и признаку пожарной опасности в отдельные комплексы.
Материалы и конструкции, применяемые на строительстве, определяют степень огнестойкости зданий и сооружений, т.е. способность противостоять воздействию огня. Материалы и конструкции по возгораемости делятся на негорючие, трудногорючие и горючие. В зависимости от огнестойкости здания выбираются те либо другие материалы. Огнестойкость конструкций оценивается минимальным пределом огнестойкости и максимальными пределами распространения по ним огня. Пределом огнестойкости строительных конструкций называется время (в часах), определяемое от начала испытания на огнестостойкость до возникновения одного из следующих признаков:
— образование в конструкции сквозных трещин или отверстий, через которые проникают продукты горения или дым;
— повышенная температура на необогреваемой поверхности конструкции в среднем более чем на 140 0 С по сравнению с температурой до испытания;
— потеря конструкцией несущей способности.
Пределы огнестойкости основных строительных конструкций, выполненных на негорючих или трудногорючих материалов, изменяются от 0,5 до 2,5 часа.
Пределы распространения огня по строительным конструкциям определяют размеры повреждения конструкции в сантиметрах вследствие ее горения за пределами зоны нагрева – в контрольной зоне.
В проектах всех сооружений предприятий связи должны быть предусмотрены пути для быстрой и безопасной эвакуации людей и материальных ценностей в случае возникновения пожара. Эвакуационные пути должны обеспечивать эвакуацию всех людей, находящихся в помещениях предприятий связи в течение необходимого времени.
Требования пожарной безопасности должны соблюдаться при проектировании и эксплуатации систем отопления и вентиляции. На предприятиях связи применяются различные виды отопления: печное, электрическое, газовое воздушное, водяное и паровое. Наиболее пожароопасным является печное отопление, так как поверхности печей могут нагреваться до 400-500 0 С. Системы центрального отопления менее пожароопасны, чем системы местного отопления, так как температура поверхности нагревательных приборов колеблется от 85 до 110 0 С. Такие системы опасны тем, что по трубопроводам пожар может распространиться в другие помещения. В связи с этим не допускается прокладка трубопроводов отопления совместно с трубопроводами, по которым транспортируются горючие жидкости, пары или газы.
Вентиляционные системы зданий и сооружений проектируются с учетом степени пожарной опасности производства. Для производств категорий А.Б вентиляционные воздуховоды и ограждающие конструкции вентиляционных камер выполняются из негорючих материалов; для производств остальных категорий – из трудногорючих. Чаще всего воздуховоды располагают в стенах зданий, но допускается их прокладка и внутри помещений. Вентиляционные устройства следует регулярно проверять, очищать от пыли и отходов производства. Проверки фиксируются в специальном журнале. В случае возникновения пожара вентиляционная система должна быть отключена.
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:
