Лекция 13
ГОРЕНИЕ ЖИДКОСТЕЙ
Потребление жидкого топлива в мировом хозяйстве достигает б настоящее время гигантских масштабов и продолжает неуклонно расти. Это приводит к постоянному развитию нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности.
Жидкое топливо превратилось в настоящее время в важнейшее стратегическое сырье, и это обстоятельство приводит к необходимости создания громадных его запасов. Обеспечение пожарной безопасности при добыче, транспортировке, переработке и хранении жидкого топлива является важнейшей задачей органов пожарной охраны .
Воспламенение жидкости
Важнейшим свойством жидкости является ее способность к испарению. В результате теплового движения часть молекул, преодолевая силы поверхностного натяжения жидкости, переходит в газовую зону, образуя над поверхностью ЛВЖ, ГЖ паровоздушную смесь. За счет броуновского движения в газовой зоне имеет место и обратный процесс - конденсация. Если объем над жидкостью замкнутый, то при любой температуре жидкости устанавливается динамическое равновесие между процессами испарения и конденсации.
Таким образом, над поверхностью (зеркалом) жидкости всегда существует паровоздушная смесь, которая в состоянии равновесия характеризуется давлением насыщенных паров жидкости или их концентрацией. С ростом температуры давление насыщенных паров возрастает согласно уравнению Клайперона-Клазиуса:
где рнп - давление насыщенного пара, Па;
Qисп - теплота испарения - количество тепла, необходимое для перевода в парообразное состояние единицы массы жидкости, кДж/моль;
Т - температура жидкости, К.
Из (7.1) следует, что с увеличением температуры жидкости давление насыщенных паров (или их концентрация) возрастают экспоненциально (рис. 7.1). Таким образом, для любой жидкости всегда существует такой интервал температур, при котором концентрация насыщенных паров над зеркалом будет находиться в области воспламенения, т. е. HKJIB <ф п< ВКПВ
https://pandia.ru/text/80/195/images/image003_159.jpg" width="350" height="43 src=">
где Твс - температура вспышки (воспламенения), К;
Рвс - парциальное давление насыщенного пара жидкости при температуре вспышки (воспламенения), Па;
п - количество молекул кислорода, необходимое для полного окисления одной молекулы горючего;
В - константа метода определения.
Распространение пламени по поверхности жидкости.
Анализ влияния условий горения на скорость распространения пламени
Свойство пламени к самопроизвольному распространению имеет место не только в случае горения смесей горючих газов с окислителем, но и при горении жидкостей и твердых веществ. При локальном воздействии тепловым источником, например открытым пламенем, жидкость будет прогреваться, возрастет скорость испарения и при достижении поверхностью жидкости температуры воспламенения в месте воздействия источника произойдет зажигание паровоздушной смеси и установится устойчивое пламя, которое затем с определенной скоростью будет распространяться по поверхности холодной жидкости.
Что же является движущей силой распространения процесса горения и каков его механизм?
Распространение пламени по поверхности жидкости протекает в результате теплопередачи излучением, конвекцией и молекулярной теплопроводностью от зоны пламени к поверхности зеркала жидкости.
Основную роль в этом по современным представлениям играет теплоизлучение от пламени. Пламя, обладая высокой температурой (более 1000°С), способно, как известно, излучать тепловую энергию . Согласно закону Стефана-Больцмана, интенсивность лучистого теплового потока, отдаваемого нагретым телом, определяется соотношением:где ε - степень черноты,
σ - постоянная Стефана - Больцмана, = 2079 ´ 10-7 кдж/(м2 ч К4)
T ф, T ж - t факела и поверхности жидкости, К
Это тепло расходуется на испарение (q1 ) и прогрев (q11 ) жидкости в глубину.
Qф = q1 +q11 = r ´ r ´ W + r ´ U ´ (Tж - T0) ´ c, где
r - теплота испарения, кдж/г
r - плотность, г/см3
W - линейная скорость выгорания, мм/ч
U - скорость прогрева в глубину, мм/ч
T0 - начальная т-ра жидкости, К
с - удельная теплоёмкость жидкости, дж/(г К)
Максимальная температура жидкости равна t её кипения.
В установившемся процессе горения наблюдается равновесие между скоростью испарения и скоростью выгорания.
Верхний слой жидкости нагревается до более высокой температуры, чем нижние. Температура у стенок выше, чем в середине резервуара.
Таким образом, скорость распространения пламени по жидкости, т. е. путь, пройденный пламенем в единицу времени, определяется скоростью прогрева поверхности жидкости, под воздействием лучистого теплового потока от пламени, т. е. скоростью образования горючей паровоздушной смеси над зеркалом жидкости.
Вода резко снижает температуру кипения нефти, мазута. При горении нефти, содержащей воду, происходит вскипание воды, что приводит к переливанию горящей жидкости через борт резервуара (т. наз. вскипание горящей жидкости.
Над поверхностью же открытого резервуара концентрация паров по высоте будет различной: у поверхности она будет максимальной и соответствовать концентрации насыщенного пара при данной температуре, а по мере подъема над поверхностью постепенно снижается вследствие конвективного и молекулярного уноса (рис, 7.3).
Таким образом, над поверхностью зеркала жидкости в открытом резервуаре при любой начальной температуре жидкости выше, чем Тст , будет находиться область, в которой концентрация паров в воздухе будет стехиометрической. При температуре жидкости Т2 эта концентрация будет находиться на высоте Ну от поверхности жидкости, а при температуре Т3, большей Т2, - на расстоянии Н ^Зст. При температуре, близкой к температуре вспышки жидкости ТВ распространение пламени по поверхности жидкости будет равной скорости его распространения по смеси паров в воздухе, на НКПВ, т. е. З-4см/с. При этом фронт пламени будет расположен у поверхности жидкости. При дальнейшем увеличении начальной температуры скорость распространения пламени по жидкости будет возрастать аналогично изменению нормальной скорости распространения пламени по паровоздушной смеси с увеличением ее концентрации.
Лекция 14
Скорость выгорания жидкостей, влияющие факторы.
При определённой температуре, выше tвс, раз подожжённая жидкость продолжает гореть после удаления источника зажигания. Такая минимальная температура называется температурой воспламенения (tвос). Для ЛВЖ она выше tвс на 1-5 оС, для ГЖ - на 30-35 оС.
Линейная скорость выгорания - высота столба жидкости, выгорающая в единицу времени:
Массовая скорость выгорания - масса жидкости, выгорающая в единицу времени с единицы площади поверхности:
Между линейной и массовой скоростями горения существует зависимость:(следует следить за размерностями величин и при необходимости вводить поправочный коэффициент).
Прогрев жидкости по глубине. Нагрев поверхности жидкости лучистым потоком от пламени сопровождается передачей тепла вглубь ее. Этот теплоперенос осуществляется в основном теплопроводностью и ламинарной конвекцией за счет движения нагретых и холодных слоев жидкости. Прогрев жидкости теплопроводностью осуществляется на небольшую глубину (2-5 см) и может быть описан уравнением вида
где Тх - температура слоя жидкости на глубине х, К;
Тк - температура поверхности (температура кипения), К; к - коэффициент пропорциональности, м-К
Этот тип температурного поля называется распределением температуры первого рода.
Ламинарная конвекция возникает в результате различной температуры жидкости у стенок резервуара и в его центре, а также вследствие фракционной разгонки в верхнем слое при горении смесей. Дополнительная передача тепла от нагретых стенок резервуара к жидкости приводит к прогреву ее слоев у стенок до более высокой температуры, чем в центре. Более нагретая у стенок жидкость (или даже пузырьки пара в случае ее перегрева у стенок выше температуры кипения) поднимается вверх, что способствует интенсивному перемешиванию и быстрому прогреву слоя жидкости на большую глубину. Образуется так называемый гомотермический слой, т. е. слой с практически постоянной температурой, толщина которого растет во времени горения. Такое температурное поле называют распределением температуры второго рода (рис. 7.7). Образование гомотермического слоя возможно также и в результате фракционной перегонки приповерхностных слоев смесей жидкостей, имеющих различную температуру кипения. По мере выгорания таких жидкостей приповерхностный слой обогащается более плотными высококипящими фракциями, которые опускаются вниз, способствуя тем самым конвективному прогреву жидкости.
Определяющее влияние перегрева жидкости у стенок резервуара на формирование гомотермического слоя подтверждают следующие экспериментальные данные. При горении бензина в резервуаре диаметром 2,64 мм без охлаждения стенок приводило к достаточно быстрому образованию гомотермического слоя. При интенсивном охлаждении стенок прогрев жидкости на глубину осуществлялся главным образом теплопроводностью и в процессе всего времени горения имело место распределение температуры первого рода. Установлено, что чем выше температура кипения жидкости (дизельное топливо, трансформаторное масло), тем труднее образуется гомотермический слой. При их горении температура стенок резервуара редко превышает температуру кипения. Однако при горении влажных высококипящих нефтепродуктов вероятность образования гомотермического слоя также высока. При прогреве стенок резервуара до 100°С и выше образуются пузырьки водяного пара, которые, устремляясь вверх, вызывают интенсивное перемешивание всей жидкости и быстрый прогрев вглубину. Возможность образования достаточно толстого гомотермического слоя при горении влажных нефтепродуктов чревата явлениями вскипания и выброса жидкости.
Исходя из рассмотренных выше представлений о механизме выгорания жидкости, проанализируем влияние некоторых факторов на массовую скорость.
Скорость выгорания зависит от: рода жидкости, температуры, диаметра резервуара, уровня жидкости, скорости ветра.
Для горелок малых диаметров скорость сгорания сравнительно велика. При увеличении диаметра скорость сначала снижается из-за нагрева от стенок, затем возрастает, т. к. ламинарное горение переходит в турбулентное и остаётся постоянным при диаметрах ³ 2 м.
При турбулентном горении ниже полнота горения (появляется копоть), увеличивается тепловой поток от пламени, быстрее отводятся пары, увеличивается скорость испарения.
При снижении уровня жидкости затрудняются процессы тепломассопереноса (отток продуктов горения, приток окислителя, пламя удаляется от поверхности жидкости), поэтому скорость горения падает и при определённом расстоянии жидкости от верхнего борта резервуара (критическая высота самотушения) горение становится невозможным. Критическая высота самотушения при Æ = 23 м равна 1 км (реальная высота резервуара= 12 м).
Оценив доли тепла от общего тепловыделения при горении жидкости, которая затрачивается на ее подготовку следует, что менее 2% от общего тепловыделения при горении жидкости затрачивается на поставку ее паров в зону горения. В момент установления процесса выгорания температура поверхности жидкости резко возрастает от температуры воспламенения до температуры кипения, которая в дальнейшем по мере выгорания остается неизменной. Однако это справедливо только для индивидуальных жидкостей. В процессе горения смеси жидкостей, имеющих разную температуру кипения (бензины, нефть и т. д.), происходит как бы их фракционная перегонка. Вначале происходит выход легкокипящих фракций, затем всех более высококипящих. Этот процесс сопровождается постепенным (квазистациоиарным) повышением температуры на поверхности жидкости. Влажное горючее может быть представлено как смесь двух жидкостей (горючее + вода), в процессе горения которых происходит их фракционная разгонка. Если температура кипения горючей жидкости меньше температуры кипения воды (100°С), то происходит преимущественное выгорание горючего, смесь обогащается водой, скорость выгорания снижается и, наконец, горение прекращается. Если температура кипения жидкости больше 100°С, напротив, вначале преимущественно испаряется влага, концентрация ее снижается: скорость выгорания жидкости возрастает, вплоть до скорости горения чистого продукта (рис. 7.11).
Влияние скорости ветра. Как правило, с повышением скорости ветра скорость выгорания жидкости увеличивается. Ветер интенсифицирует процесс смешения горючего с окислителем, повышая температуру пламени и приближая пламя к поверхности горения.
Все это повышает интенсивность теплового потока, поступающего на нагрев и испарение жидкости, следовательно, приводит к росту скорости выгорания. При большей скорости ветра пламя может срываться, что приведет к прекращению горения. Так,- например, при горении тракторного керосина в резервуаре диаметром З"М наступал срыв пламени при достижении скорости ветра 22 м-с-1.
Влияние концентрации кислорода в атмосфере. Большинство жидкостей не способны к горению в атмосфере с содержанием кислорода менее 15%. С повышением концентрации кислорода выше этого предела скорость выгорания возрастает (рис. 7.12). В атмосфере, обогащенной кислородом, горение жидкости протекает с выделением большого количества сажи в пламени и наблюдается интенсивное кипение жидкой фазы. Для многокомпонентных жидкостей (бензин, керосин и т. п.) температура поверхности с увеличением содержания кислорода в окружающей среде возрастает (рис. 7.13).
Повышение скорости выгорания и температуры поверхности жидкости с ростом концентрации кислорода в атмосфере обусловлено увеличением излучающей способности пламени в результате роста температуры горения и высокого содержания сажи в нем.
ПОЖАРНАЯ ТАКТИКА
КОНСПЕКТ ЛЕКЦИИ
Тема: Пожар и его развитие
Архангельск, 2015
Литература:
2. Федеральный закон от 22 июля 2008 г. N 123 ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности».
3. Теребнев В.В., Подгрушный А.В.Пожарная тактика – М.:- 2007 г.
Я.С. Повзик. Справочник РТП. Москва. 2000 г.
5. Я.С. Повзик. Пожарная тактика. Москва. Стройиздат. 1999 г.
6. М.Г.Шувалов. Основы пожарного дела. Москва. Стройиздат. 1997 г.
Учебные вопросы:
1. Вопрос Общее понятие о процессе горения. Условия, необходимые для горения (горючее вещество, окислитель, источник воспламенения) и его прекращения. Продукты горения. Полное и неполное горение. Краткие сведения о характере горения твердых горючих материалов, легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, газов, горючих смесей паров, газов и пылей с воздухом
2. Вопрос
Общее понятие о процессе горения. Условия, необходимые для горения (горючее вещество, окислитель, источник воспламенения) и его прекращения. Продукты горения. Полное и неполное горение. Краткие сведения о характере горения твердых горючих материалов, легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, газов, горючих смесей паров, газов и пылей с воздухом.
Горением называется всякая реакция окисления, при которой выделяется тепло и наблюдается свечение горящих веществ или продуктов их распада.
Для возникновения горения необходимы определенные условия, а именно совмещение в одном месте в одно время трех основных составляющих:
· горючего вещества, в виде горючих материалов (дерево, бумага, синтетические материалы, жидкое топливо и т.д.);
· окислителя, в качестве которого при горении веществ чаще всего выступает кислород воздуха, кроме кислорода окислителями могут быть химические соединения, содержащие кислород в своем составе (селитра, перхлориты, азотная кислота, окислы азота) и отдельные химические элементы: хлор, фтор, бром;
· источника воспламенения, постоянно и в достаточном количестве поступающего в зону горения (искра, пламя).
источник зажигания
О 2 горючее вещество
Отсутствие одного из перечисленных элементов делает невозможным возникновение пожара или приводит к прекращению горения и ликвидации пожара.
Большинство пожаров связано с горением твердых материалов, хотя начальная стадия пожара может быть связана с горением жидких и газообразных горючих веществ, используемых в современном промышленном производстве.
Воспламенение и горение большинства горючих веществ происходит в газовой или паровой фазе. Образование паров и газов из твердых и жидких горючих веществ происходит в результате нагревания. При этом жидкости кипят с испарением, а с поверхности твердых происходит улетучивание, разложение или пиролиз материалов.
Твердые горючие вещества при нагревании ведут себя по разному:
· некоторые (сера, фосфор, парафин) плавятся;
· другие (дерево, торф, каменный уголь, волокнистые материалы) разлагаются с образованием паров, газов и твердого остатка угля;
· третьи (кокс, древесный уголь, некоторые металлы) при нагревании не плавятся и не разлагаются. Выделяющиеся из них пары и газы смешиваются с воздухом и при нагревании окисляются.
Свечение пламени происходит оттого, что излучается свет раскаленными частицами углерода, которые не успевают сгореть.
Смесь горючего вещества с окислителем называется горючей смесью. В зависимости от агрегатного состояния горючей смеси, горение может быть:
Гомогенным (газ-газ);
Гетерогенным (твердое-газ, жидкость газ).
При гомогенном горении горючее и окислитель перемешаны, при гетерогенном имеют поверхность раздела.
В зависимости от соотношения в горючей смеси окислителя и горючего вещества различают два вида горения:
· полное горение – горение бедных смесей, когда окислителя значительно больше горючего вещества и образующиеся продукты не способны к дальнейшему окислению – углекислый газ, вода, оксиды азота и сера.
· неполное горение – горение богатых смесей, когда окислителя значительно меньше горючего вещества, происходит неполное окисление продуктов разложения веществ. Продукты неполного горения – угарный газ, спирты, кетоны, кислоты.
Признаком неполного горения является дым, представляющий собой смесь парообразных, твердых и газообразных частиц. В большинстве случаев на пожарах наблюдается неполное горение веществ и сильное выделение дыма.
Возникновение горения может произойти несколькими путями:
· вспышка – быстрое сгорание горючей смеси, не сопровождаемое образованием сжатых газов. Она не всегда приводит к возгоранию, так как выделяющегося тепла не хватает;
· возгорание – возникновение горения под действием внешнего источника зажигания;
· воспламенение – возгорание с применением пламени;
· самовозгорание – возникновение горения под действием внутреннего источника зажигания (теплоэкзо-термических реакций).
· самовоспламенение – самовозгорание с появлением пламени.
Характеристика горючих веществ
Вещества, способные самостоятельно гореть после удаления источника зажигания, называются горючими в отличие от веществ, которые на воздухе не горят и называются негорючими. Промежуточное положение занимают трудно горючие вещества, которые возгораются при действии источника зажигания, но прекращают горение после удаления последнего.
Все горючие вещества делятся на следующие основные группы.
1. Горючие газы (ГГ) - вещества, способные образовывать с воздухом воспламеняемые и взрывоопасные смеси при температурах не выше 50° С. К горючим газам относятся индивидуальные вещества: аммиак, ацетилен, бутадиен, бутан, бутилацетат, водород, винилхлорид, изобутан, изобутилен, метан, окись углерода, пропан, пропилен, сероводород, формальдегид, а также пары легковоспламеняющихся и горючих жидкостей.
2. Легковоспламеняющиеся жидкости (ЛВЖ) - вещества, способные самостоятельно гореть после удаления источника зажигания и имеющие температуру вспышки не выше 61° С (в закрытом тигле) или 66° (в открытом). К таким жидкостям относятся индивидуальные вещества: ацетон, бензол, гексан, гептан, диметилфорамид, дифтордихлорметан, изопентан, изопропилбензол, ксилол, метиловый спирт, сероуглерод, стирол, уксусная кислота, хлорбензол, циклогексан, этилацетат, этилбензол, этиловый спирт, а также смеси и технические продукты бензин, дизельное топливо, керосин, уайтспирт, растворители.
3. Горючие жидкости (ГЖ) - вещества, способные самостоятельно гореть после удаления источника зажигания и имеющие температуру вспышки выше 61° (в закрытом тигле) или 66° С (в открытом). К горючим жидкостям относятся следующие индивидуальные вещества: анилин, гексадекан, гексиловый спирт, глицерин, этиленгликоль, а также смеси и технические продукты, например, масла: трансформаторное, вазелиновое, касторовое.
4. Горючие пыли (ГП) - твердые вещества, находящиеся в мелкодисперсном состоянии. Горючая пыль, находящаяся в воздухе (аэрозоль), способна образовывать с ним взрывчатые смеси. Осевшая на стенах, потолке, поверхностях оборудования пыль (аэрогель) пожароопасна.
Горючие пыли по степени взрыво- и пожароопасности делятся на четыре класса.
1-й класс - наиболее взрывоопасные - аэрозоли, имеющие нижний концентрационный предел воспламенения (взрываемости) (НКПВ) до 15 г/м 3 (сера, нафталин, канифоль, пыль мельничная, торфяная, эбонитовая).
2-й класс - взрывоопасные - аэрозоли имеющие величину НКПВ от 15 до 65 г/м 3 (алюминиевый порошок, лигнин, пыль мучная, сенная, сланцевая).
3-й класс - наиболее пожароопасные - аэрогели, имеющие величину НКПВ, большую 65 г/м 3 и температуру самовоспламенения до 250° С (табачная, элеваторная пыль).
4-й класс - пожароопасные - аэрогели, имеющие величину НКПВ большую 65 г/м 3 и температуру самовоспламенения, большую 250° С (древесные опилки, цинковая пыль).
Ниже приводятся некоторые характеристики горючих веществ, необходимые для прогнозирования аварийных ситуаций.
Показатели взрыво-пожароопасности горючих газов и паров легковоспламеняющихся и горючих жидкостей
Таблица 1.
| вещество | условные обозначения | температура вспышки | концентрационные пределы взрываемости (воспламенения) | |||
| tвсп, ° С | нижний (НКПВ) | верхний (ВКПВ) | ||||
| % по объему | г/м 3 при 20° С | по объему | г/м 3 при 20 °С | |||
| ЭФИРЫ СЛОЖНЫЕ И ПРОСТЫЕ | ||||||
| Амилацетат | ЛВЖ | 1.08 | 90.0 | 10.0 | 540.0 | |
| Бутилацетат | ЛВЖ | 1.43 | 83.0 | 15.0 | 721.0 | |
| Диэтиловый спирт Окись этилена | ЛВЖ ВВ | -4 3 - | 1.9 3.66 | 38.6 54.8 | 51.0 80.0 | 1576.0 1462.0 |
| этилацетат | ЛВЖ | -3 | 2.98 | 80.4 | 11.4 | 407.0 |
| СПИРТЫ | ||||||
| Амиловый | ЛВЖ | 1.48 | 43.5 | - | - | |
| Метиловый | ЛВЖ | 6.7 | 46.5 | 38.5 | 512.0 | |
| Этиловый | ЛВЖ | 3.61 | 50.0 | 19.0 | 363.0 | |
| УГЛЕВОДОРОДЫ ПРЕДЕЛЬНЫЕ | ||||||
| Бутан | ГГ | - | 1.8 | 37.4 | 8.5 | 204.8 |
| Гексан | ЛВЖ | -23 | 1.24 | 39.1 | 6.0 | 250.0 |
| Метан | ГГ | - | 5.28 | 16.66 | 15.4 | 102.6 |
| Пентан | ЛВЖ | -44 | 1.47 | 32.8 | 8.0 | 238.5 |
| Пропан | ГГ | - | 2.31 | 36.6 | 9.5 | 173.8 |
| Этан | ГГ | - | 3.07 | 31.2 | 14.95 | 186.8 |
| УГЛЕВОДОРОДЫ НЕПРЕДЕЛЬНЫЕ | ||||||
| Ацетилен | ВВ | - | 2.5 | 16.5 | 82.0 | 885.6 |
| Бутилен | ГГ | - | 1.7 | 39.5 | 9.0 | 209.0 |
| Пропилен | ГГ | - | 2.3 | 34.8 | 11.1 | 169.0 |
| Этилен | ВВ | - | 3.11 | 35.0 | 35.0 | 406.0 |
| УГЛЕВОДОРОДЫ АРОМАТИЧЕСКИЕ | ||||||
| Бензол | ЛВЖ | -12 | 1.43 | 42.0 | 9.5 | 308.0 |
| Ксилол | ЛВЖ | 1.0 | 44.0 | 7.6 | 334.0 | |
| Нафталин | ГП4 | - | 0.44 | 23.5 | - | - |
| Толуол | ЛВЖ | 1.25 | 38.2 | 7.0 | 268.0 | |
| СОЕДИНЕНИЯ, СОДЕРЖАЩИЕ АЗОТ И СЕРУ | ||||||
| Аммиак | ГГ | - | 17.0 | 112.0 | 27.0 | 189.0 |
| Анилин | ГЖ | 1.32 | 61.0 | - | - | |
| Сероводород | ГГ | - | 4.0 | 61.0 | 44.5 | 628.0 |
| Сероуглерод | ЛВЖ | -43 | 1.33 | 31.5 | 50.0 | 157.0 |
| НЕФТЕПРОДУКТЫ И ДРУГИЕ ВЕЩЕСТВА | ||||||
| Бензин (температура кипения 105° С) Бензин (то же 64...94 °С) Водород | ЛВЖ ЛВЖ ГГ | -36 -36 - | 2.4 1.9 4.09 | 137.0 - 3.4 | 4.9 5.1 880.0 | 281.0 - 66.4 |
| Керосин | ЛВЖ | >40 | 0.64 | - | 7.0 | - |
| Нефтяной газ | ГГ | - | 3.2 | - | 13.6 | - |
| Окись углерода | ГГ | - | 12.5 | 145.0 | 80.0 | 928.0 |
| Скипидар | ЛВЖ | 0.73 | 41.3 | - | - | |
| Коксовый газ | ГГ | - | 5.6 | - | 30.4 | - |
| Доменный газ | ГГ | - | 46.0 | - | 68.0 | - |
Температура вспышки - наименьшая температура жидкости, при которой около ее поверхности образуется паро-воздушная смесь, способная вспыхивать от источника и сгорать, не вызывая при этом устойчивого горения жидкости.
Верхний и нижний концентрационные пределы взырваемости (воспламенения) - соответственно максимальная и минимальная концентрация горючих газов, паров легковоспламеняющихся или горючих жидкостей, пыли или волокон в воздухе, выше и ниже которых взрыва не произойдет даже при наличии источника инициирования взрыва.
Аэрозоль способна взрываться при размерах твердых частиц менее 76 мкм.
Верхние пределы взрываемости пыли весьма велики и внутри помещений практически трудно достижимы, поэтому они не представляют интереса. Например, ВКПВ пыли сахара составляет 13.5 кг/м 3 .
ВВ - взрывоопасное вещество - вещество, способное к взрыву или детонации без участия кислорода в воздухе.
Температура самовоспламенения - самая низкая температура горючего вещества, при которой происходит резкое увеличение скорости экзотермических реакций, заканчивающееся возникновением пламенного горения.
Общее понятие о пожаре. Краткая характеристика явлений, происходящих на пожаре. Опасные Факторы пожара и их вторичные проявления. Классификация пожаров. Газовый обмен на пожаре. Условия, способствующие развитию пожара, основные пути распространения огня.
Пожар – неконтролируемое горение, причиняющее материальный ущерб, вред жизни и здоровью граждан, интересам общества и государства. (№ 69-ФЗ «О пожарной безопасности» от 21.12.1994 г.).
Пожаром считается неконтролируемое горение вне специального очага , наносящее материальный ущерб (справочник РТП, П.П. Клюс, В.П.Иванников).
Пожар представляет собой сложный физико-химический процесс, включающий помимо горения общие явления, характерные для любого пожара независимо от его размеров и места возникновения (массо-и теплообмен, газообмен, дымообразование). Эти явления взаимосвязаны и развиваются во времени и пространстве. Только ликвидация горения может привести к их прекращению.
Общие явления могут привести к возникновению частных явлений, т.е. таких, которые могут или не могут происходить на пожарах. К ним относятся: взрывы, деформация и обрушение технологических аппаратов и установок, строительных конструкций, вскипание или выброс нефтепродуктов из резервуаров и др.
Также пожар сопровождается социальными явлениями, наносящими обществу не только материальный, но и моральный ущерб. К ним относятся гибель людей, термические травмы, отравления токсичными продуктами горения, возникновение паники. Это особая группа явлений, вызывающая значительные психологические перегрузки и стрессовые состояния у людей.
Признаки пожара:
– процесс горения;
– газообмена;
– теплообмена.
Они изменяются во времени, пространстве и характеризуются параметрами пожара.
К основным факторам, характеризующим возможное развитие процесса горения на пожаре, относятся: пожарная нагрузка, массовая скорость выгорания, линейная скорость распространения пламени по поверхности горящих материалов, интенсивность выделения тепла, температура пламени и др.
Под пожарной нагрузкой понимают массу всех горючих и трудногорючих материалов, находящихся в помещении или на открытом пространстве, отнесённую к площади пола помещения или площади, занимаемой этими материалами на открытом пространстве (кг/м 2).
Скорость выгорания – потеря массы материала (вещества) в единицу времени или горения (кг/ м 2 с).
Линейная скорость распространения горения – физическая величина, характеризуемая поступательным движением фронта пламени в данном направлении в единицу времени (м/с).
Под температурой пожара в ограждениях понимают среднеобъёмную температуру газовой среды в помещении.
Под температурой пожара на открытых пространствах – температуру пламени.
На пожаре выделяются газообразные, жидкие и твёрдые вещества. Их называют продуктами горения, т.е. веществами, образовавшимися в результате горения. Они распространяются в газовой среде и создают задымление.
Дым – дисперсная система из продуктов горения и воздуха, состоящая из газов, паров и раскаленных частиц. Объём выделившегося дыма, его плотность и токсичность зависят от свойств горящего материала и от условий протекания процесса горения.
Дымообразование на пожаре – количество дыма, м 3 /с, выделяемого со всей площади пожара.
Концентрация дыма – количество продуктов горения, содержащихся в единице объёма помещения (г/м 3 , г/л, или в объёмных долях).
Площадь пожара (S П) – площадь проекции поверхностного горения твёрдых и жидких веществ и материалов на поверхность земли или пола помещения.
Площадь пожара имеет свои границы : периметр и фронт.
Периметр пожара (P П) – это длина внешней границы площади пожара.
Фронт пожара (Ф П) – часть периметра пожара, в направлении которой происходит распространение горения.
Формы площади пожара
В зависимости от места возникновения горения, рода горючих материалов, объемно-планировочных решений объекта, характеристики конструкций, метеорологических условий и других факторов площадь пожара имеет круговую, угловую и прямоугольную форму рис 2 - 5.Круговая форма площади пожара (рис. 2) встречается, когда пожар возникает в глубине большого участка с пожарной нагрузкой и при относительно безветренной погоде распространяется во все стороны примерно с одинаковой линейной скоростью (склады лесоматериалов, хлебные массивы, сгораемые покрытия больших площадей, производственные, а также складские помещения большой площади и т. д.).
Угловая форма (рис. 3, 4) характерна для пожара, который возникает на границе большого участка с пожарной нагрузкой и распространяется внутри угла при любых метеорологических условиях. Эта форма площади пожара может иметь место на тех же объектах, что и круговая. Максимальный угол площади пожара зависит от геометрической фигуры участка с пожарной нагрузкой и места возникновении горения. Чаще всего эта форма встречается на участках с углом 90° и 180°.
Прямоугольная форма площади пожара (рис. 5) встречается, когда пожар возникает на границе или в глубине длинного участка с горючей загрузкой и распространяется в одном или нескольких направлениях: по ветру - с большей, против ветра - с меньшей, а при относительно безветренной погоде примерно с одинаковой линейной скоростью (длинные здания небольшой ширины любого назначения и конфигурации, ряды жилых домов с надворными постройками в сельских населенных пунктах и т. д.).
Пожары в зданиях с помещениями небольших размеров принимают прямоугольную форму от начала развития горения. В конечном итоге при распространении горения пожар может принять форму данного геометрического участка (рис. 6)
Форма площади развивающегося пожара является основной для определения расчетной схемы, направлений сосредоточения сил и средств тушения, а также требуемого их количества при соответствующих параметрах осуществления боевых действий. Для определения расчетной схемы реальную форму площади пожара приводят к фигурам правильной геометрической формы (рис. 7 а,б,в): кругу с радиусом R (при круговой форме), сектору круга с радиусом R и углом α (при угловой форме), прямоугольнику с шириной стороны а и длиной b (при прямоугольной форме).
Рис.7. Расчётные схемы по формам площади пожара
А) круг; б)прямоугольник; в) сектор
Круговая форма площади пожара
Площадь пожара – S П = pR 2 S П = 0,785 D 2
Периметр пожара – P П = 2pR
Фронт пожара – Ф П = 2pR
Угловая форма пожара
Площадь пожара – S П = 0,5 aR 2
Периметр пожара – P П = R(2+a)
Фронт пожара – Ф П = aR
Линейная скорость распространения – V Л = R/t
Прямоугольная форма пожара
Площадь пожара – S П = a b .
При развитии в двух направлениях S П = a (b 1 +b 2)
Периметр пожара – P П = 2 (a+b).
Приразвитии в двух, направлениях P П = 2}
