что нужно для процесса горения

Условия возникновения горения и пожара

Возгорания никогда не происходят просто так. Этому всеразрушающему физическому явлению предшествует реакция нескольких компонентов, которая и создает условия возникновения горения. Именно на них обращено внимание в нашей статье. Данный вопрос является актуальным, так как от соблюдения мер безопасности зависит жизнь и здоровье людей.

Причины появления

Появляются пожары в тех случаях, когда людьми нарушаются правила пожарной безопасности. Именно человеческий фактор является основной причиной появления подобных ситуаций.

Вам будет интересно: Что такое фитопланктон: понятие, виды, распространение и среда обитания

Перечислим условия, необходимые для возникновения горения: наличие кислорода, горючего вещества, источника воспламенения. Некоторые материалы могут воспламеняться даже без кислорода, к примеру, в атмосфере брома или хлора.

Важные моменты

Вам будет интересно: Мультиагентные системы: структура, принципы построения, применение. Искусственный интеллект

Горючие вещества могут находиться в виде пыли, газов, жидкостей, твердых соединений. Сера, водород, углерод, фосфор, которые входят в состав горючих материалов, окисляются при горении, образуя продукты распада. Они могут представлять серьезную опасность для здоровья и жизни человека. К примеру, смертельной дозой для людей будет вдыхание на протяжении нескольких минут горячего воздуха 0,4 % угарного газа (при 70 °С).

Тепловая энергия, выделяющаяся во время пожара, оказывает разрушительное действие на технологическое оборудование и строительные конструкции. Результатом подобных явлений становятся взрывы и аварии.

Так как условия возникновения горения и пожара связаны с доступом кислорода, важно исключить его поступление для предотвращения огненной стихии. Сделать это весьма проблематично. Поэтому при продумывании противопожарных мероприятий специалисты стараются использовать менее горючие материалы, ограничивать вероятность появления источника воспламенения.

Классификация веществ по горючести

Вам будет интересно: Выдающийся кораблестроитель и академик Крылов Алексей Николаевич

В зависимости от горючести выделяют несколько групп:

Несгораемые (негорючие), которые не обугливаются и даже не тлеют.

Сгораемые (горючие). Воспламеняются под воздействием огня. После удаления провоцирующего фактора они продолжают гореть самостоятельно.

К группе горючих веществ относят легковоспламеняющиеся материалы и соединения. Им для воспламенения достаточно 30 о С воздействия от источника зажигания с минимальной энергией (искры, спички, тлеющей сигареты, пламени). Легковоспламеняющимися считают жидкости, у которых температура вспышки не превышает 61 °С в закрытом тигле.

Вспышка — это быстрое сгорание смеси, при котором не допускается переход в стационарное пламя. Предел распространения огня связан со способностями строительных конструкций гореть самостоятельно. Многие бытовые материалы являются сгораемыми, это важно учитывать при разработке проектов.

Огонь — враг человека

Рассуждая о том, какие условия необходимы для возникновения горения, нельзя оставить без внимания вопрос, касающийся последствий пожаров.

Если безответственно относиться к процессу жизнедеятельности, не соблюдать нормы пожарной безопасности, пытаться применять огонь для разрушения (вооруженных конфликтов, поджогов), терять контроль над процессом горения, пламя превратится с серьезного врага.

Факторы горения

Если основные условия возникновения горения связаны с наличием кислорода, источником зажигания и воспламеняемого вещества, то опасные факторы могут быть следующими:

ожоги дыхательных путей при высокой температуре воздушной нагретой массы;

воспламенение открытым огнем одежды, горючих материалов;

потеря сознания и гибель человека из-за вдыхания угарного газа;

отравление организма ядовитыми веществами, получаемыми при горении синтетических веществ;

из-за дыма снижается видимость, появляются сложности при эвакуации людей;

при обрушении зданий возможна гибель человека.

Стоит упомянуть и о том, что из-за поражающих факторов пожара сгорают предметы и объекты, они разрушаются, обугливаются, выходят из эксплуатации.

Вам будет интересно: Виды, сущность и понятие национальной безопасности РФ

Условия для возникновения процесса горения: температура и доступ кислорода воздуха. При их нарушении возможна гибель людей, уничтожение технологического оборудования.

Среди вторичных последствий пожаров необходимо отметить взрывы, утечку ядовитых либо загрязняющих веществ в окружающую среду. Существенный ущерб помещениям, которые не подвергались возгоранию, может принести вода, используемая для тушения источника возгорания. Среди серьезных экономических и социальных последствий можно выделить прекращение функционирования объекта промышленного значения.

Виды горения

Под этим процессом подразумевают химическую быстропротекающую реакцию окисления либо соединения кислорода воздуха и горючего материала. Сопровождается она выделением света, тепла, газа.

Однако существуют и другие виды взаимодействий. При некоторых из них свет и тепло могут образовываться даже без присутствия кислорода. Процесс горения может быть не только реакцией соединения, но и разложения.

Рассматривая условия возникновения горения, отметим, что использование чистого кислорода существенно ускоряет процесс. При его снижении пожар замедляется. Именно поэтому, продумывая условия возникновения и прекращения горения, важно учитывать процентное содержание кислорода в применяемой смеси (окислитель), а также правильно пользоваться источниками воспламенения, горючими материалами. Что можно предпринять, когда возгорание произошло? Здесь все строится на одном принципе: если устранить один из трех основных факторов или нарушить между ними связь, то пожар прекратится.

Анализируя условия для возникновения процесса горения, заметим, что максимальную опасность для здоровья представляет неполное горение. Оно сопровождается выделением взрывоопасных и ядовитых смесей.

Требования к ППБ

Для того чтобы сохранить здоровье, уберечь имущество от уничтожения, граждане должны знать и соблюдать основные правила пожарной безопасности. Они обязаны:

следить за исправностью электрической проводки;

не захламлять балконы, подвалы, лоджии легковоспламеняющимися материалами;

знать правила обращения с огнетушителем, иными средствами устранения пожаров.

«Перечислите условия возникновения горения» — данный вопрос учитель химии адресует своим ученикам в рамках школьного курса. Обучающиеся не только перечисляют их, но и останавливаются на тех правилах безопасности, соблюдение которых гарантирует сохранение здоровья. Тем более их должны знать взрослые.

Полезные советы

Важно не только знать причины возникновения — и каковы условия прекращения горения, необходимо также усвоить, хотя бы для того, чтобы предпринять первые спасательные шаги.

Если в доме загорается ацетон, бензин, иные легковоспламеняющиеся жидкости, необходимо воспользоваться воздушно-пенным огнетушителем. В случае его отсутствия для ликвидации пожара применяется плотная ткань либо вещи, предварительно смоченные водой.

Также для устранения очага возгорания можно использовать метод захлестывания. Ветками, одеждой, палками ударяют по кромке образующегося огня.

В случае обнаружения пламени нужно незамедлительно обратиться в пожарную часть.

Варианты пожаров

В лесу источники могут появляться при неосторожной деятельности человека, а также в результате природных явлений (молнии). Подобные пожары в жаркую сухую погоду могут принимать масштабы настоящего стихийного бедствия. Выделяют два варианта пожаров: лесной (верховой либо низовой) и торфяной.

Первый вариант, как правило, появляется в лиственных лесах. Скорость распространения огня в таких случаях незначительна, высота пламени достигает 2 метров. Для хвойных лесов характерны верховые пожары. В случае ветряной погоды скорость распространения пламени доходит до 25-30 км/ч.

Появляется второй вид пожара на естественных либо осушенных торфяниках. Для них характерно продолжительное тление торфа, появление задымленного воздуха. Данное вещество является легковоспламеняющимся полезным ископаемым, поэтому высока опасность подобных пожаров.

Результаты статистических исследований свидетельствуют о том, что причиной большего количества лесных возгораний является человеческий фактор.

Для предотвращения подобной опасности необходимо строго соблюдать противопожарный режим, особенно в сухой период, когда высока угроза быстрого распространения пожара.

Порядок действий при появлении пожара

Граждане должны в строениях и помещениях, которые являются их собственностью, иметь первичные средства для тушения пожаров. В случае обнаружения очага пламени незамедлительно сообщать о случившемся в пожарную охрану.

После прибытия бригады спасателей обеспечивать свободный доступ для ликвидации очага возгорания. Кроме того, предполагается обязательное исполнение всех постановлений, предписаний, иных законных требований от должностных лиц пожарного и государственного надзора.

Противопожарные мероприятия

При проектировании строительных конструкций важно учитывать тот факт, что огонь может распространяться между зданиями, а также непосредственно по ним. Необходимо предусматривать разделение помещений на пожарные отсеки специальными перекрытиями, обустраивать преграды для последующего распространения огня. Также организуются противопожарные ворота и двери.

Существуют определенные требования, которые предъявляются к противопожарным преградам по высоте, толщине стен. К примеру, стены могут не возвышаться над крышей, если для ее сооружения применяются горючие материалы.

Если здание делится на пожарные отсеки, в таком случае противопожарной должна быть такая стена, которая имеет более широкий и высокий отсек.

В помещениях с подвесными потолками противопожарные перегородки должны делить пространство над ними.

Для проведения расчетов необходимо учитывать, чтобы площадь пола способствовала обеспечению тушения пожара различными средствами защиты за то время, которое бы не превышало времени утраты основными конструкционными элементами несущей способности.

Для исключения либо снижения опасности распространения пожара на ближайшие объекты между сооружениями и зданиями должны быть безопасные расстояния, называемые противопожарными разрывами.

Размеры их определяются с учетом категорий пожарной безопасности помещений и степени огнестойкости сооружений. На любом предприятии обязательным является проведение инструктажей для всех сотрудников с записью в журнал по ППБ.

О каких условиях возникновения и прекращения горения объясняется в правилах по технике безопасности, мы выяснили. Надеемся, что наша статья поможет вам защитить себя и своих близких от такого коварного врага, как пожар.

Источник

Пожар и его развитие. Прекращение горения

Общие понятия о процессе горения

Горение – экзотермическая реакция окисления горящего вещества, сопровождающаяся хотя бы одним из 3-х факторов:

Треугольник горения

Необходимы 3 условия для горения:

В зависимости от среды горения различают 2 вида горения:

Самовозгорание присуще многим горючим веществам и материалам. Эта отличительная особенность данной группы материалов.

Самовозгорание может быть:

Тепловое самовозгорание выражается в аккумуляции материалом тепла, в процессе которого происходит самонагревание материалов. Температура самонагревания вещества или материала является показателем его пожароопасности. Для большинства ГВ этот показатель лежит в пределах 80 0 – 1500 С.

Общие понятия о пожаре

Пожар представляет собой сложный физико-химический процесс, включающий, помимо горения, явления массо- и теплообмена, развивающиеся во времени и пространстве.

Распределение пожаров на группы и виды по сходствам или различиям называется классификацией.

Классификация – искусственная, если она объединяет пожары по внешним (случайным) признакам, и естественная, если она группирует пожары на основе их объективной внутренней связи и общих признаков развития. Естественная классификация пожаров считается научной, она позволяет предопределить закономерность тактики тушения различных видов пожара.

Пожары классифицируются по виду горючего материала и подразделяются на следующие классы:

1) пожары твердых горючих веществ и материалов (А);

2) пожары горючих жидкостей или плавящихся твердых веществ и материалов (В);

4) пожары металлов (D);

5) пожары горючих веществ и материалов электроустановок, находящихся под напряжением (Е);

6) пожары ядерных материалов, радиоактивных отходов и радиоактивных веществ (F).

Под распространяющимися пожарами понимают такие пожары, у которых происходит увеличение геометрических размеров (длины, высоты, ширины, радиуса) во времени.

Под нераспространяющимися пожарами понимают такие пожары, у которых геометрические размеры остаются неизменными во времени.

Подземными пожарами называются пожары, расположенные ниже уровня земли, на любой глубине.

Под средневысотными пожарами понимают пожары, расположенные выше уровня поверхности земли, то есть до высоты, которая достигается при использовании пожарных автолестниц и подъемников.

Высотными пожарами называются пожары, расположенные выше 30 метров от уровня поверхности земли.

На водных пространствах ( акваториях ) : пожары морских, речных судов, а также нефтегазодобывающих платформ и др.

Пространство, в котором развивается пожар, можно условно разделить на три зоны:

Зона горения характеризуется геометрическими и физическими параметрами: площадью, объемом, высотой, горючей загрузкой, скоростью выгорания веществ (линейная, массовая, объемная) и др.

Зона теплового воздействия – часть, примыкающая к зоне горения. В этой части происходит процесс теплообмена между поверхностью пламени и окружающими строительными конструкциями, материалами. Передача тепла осуществляется конвекцией, излучением, теплопроводностью. Границы зоны проходят там, где тепловое воздействие приводит к заметному изменению состояния материалов, конструкций и создает невозможные условия для пребывания людей без средств тепловой защиты.

Зона задымления – пространство, которое заполняется продуктами сгорания (дымовыми газами) в концентрациях, создающих угрозу для жизни и здоровья людей, затрудняющих действия пожарных подразделений при работе на пожарах.

Опасные факторы пожара

ОПАСНЫЙ ФАКТОР ПОЖАРА – фактор пожара, воздействие которого на людей и (или) материальные ценности может привести к ущербу.

Опасными факторами, воздействующими на людей и материальные ценности, являются:

К вторичным проявлениям опасных факторов пожара, воздействующим на людей и материальные ценности, относятся:

Читайте в отдельной статье больше информации:

Условия и механизм прекращения горения

Для прекращения горения необходимо либо снизить тепловыделение в зоне горения фронта пламени, либо увеличить теплоотвод из зоны горения.

Это может быть достигнуто различными путями:

Охлаждением поверхности горючего вещества или материала;

Изоляцией зоны горения от источника горючих газов, паров и окислителя (например, герметизацией либо горящего вещества, либо объема, в котором протекает процесс горения);

Разбавлением горючих газов, паров и окислителя, поступающих в зону горения инертными газами;

Ингибированием процессов горения (т.е. введением в исходную горючую смесь или в зону горения ингибиторов цепных реакций окисления).

Огнетушащее вещество (ОТВ) – это вещество, обладающее физико-химическими свойствами, позволяющими создать условия для прекращения горения.

Применяемые огнетушащие вещества и способы тушения

Основные характеристики огнетушащих веществ

Огнетушащая эффективность – это минимальное количество ОТВ, израсходованное на тушение модельного очага пожара данного класса. Для объемного способа тушения огнетушащая эффективность различных ОТВ зависит от многих факторов: природы горючего вещества, условий горения, свойств ОТВ, способов его применения и т.д.

Интенсивность подачи огнетушащего вещества (I) – это расход ОТВ во времени на единицу защищаемой поверхности или объема. Размерность при поверхностном способе тушения – [Is, кг/(с · м2) или л/(с · м2)], для объемного способа – [I v, кг/(с · м3) или л/(с · м3)], для линейного способа [I л, л/(с · м)]. I = Qотв / (П · τт · 60);

Удельный расход ОТВ (qуд) – это количество огнетушащего вещества (кг, л), которое требуется на единицу расчетного параметра пожара (м3, м2, м) для его успешного тушения:

Краткая характеристика, область применения огнетушащих веществ.

Вода – основное огнетушащие вещества охлаждения, наиболее доступные и универсальное.

Вода отнимает от горящих материалов и продуктов горения большое количество теплоты. При этом она частично испаряется и превращается в пар.

(из 1л воды образуется 1700 л пара). Благодаря чему происходит разбавление реагирующих веществ, что само по себе способствует прекращению горения, а также вытеснению воздуха из зоны очага пожара.

Углекислота – тяжелея воздуха в 1,5 раза, без запаха.

ВМП – воздушно механическая пена.. – образуется из раствора воды с пенообразователем ПО-1.

Обладает: стойкостью, дисперстностью, кратностью, вязкостью, охлаждающими и изолирующими свойствами.

Тонко распыленная вода (диаметр капель меньше 100 мк) – для получения ее применяют насосы, создающие давление свыше 2-3 МПа (20-30 атм) и специальные стволы распылители.

Диоксид углерода применяется для тушения пожаров электрооборудования и электроустановок, в библиотеках, книгохранилищах и архивах и т.п. Однако им, как и твердый углекислотой, категорически запрещено тушение щелочных и щелочно-земельных материалов.

Азот главным образом применяется в стационарных установках пожаротушения для тушения натрия, калия, бериллия и кальция. Для тушения магния. Лития, алюминия, циркония применяют аргон, а не азот. Диоксид углерода и азот хорошо тушат вещества, горящие пламенем (жидкости и газы), плохо тушат вещества и материалы, способные тлеть (древесина, бумага). К недостаткам диоксида углерода и азота как огнетушащих веществ следует отнести их высокие огнетушащие концентрации и отсутствие охлаждающего эффекта при тушении.

Источник

Горение

Горе́ние — сложный физико-химический процесс превращения компонентов горючей смеси в продукты сгорания с выделением теплового излучения, света и лучистой энергии. Описать природу горения можно как бурно идущее окисление.

Дозвуковое горение (дефлаграция) в отличие от взрыва и детонации протекает с низкими скоростями и не связано с образованием ударной волны. К дозвуковому горению относят нормальное ламинарное и турбулентное распространения пламени, к сверхзвуковому — детонацию.

Горение подразделяется на тепловое и цепное. В основе теплового горения лежит химическая реакция, способная протекать с прогрессирующим самоускорением вследствие накопления выделяющегося тепла. Цепное горение встречается в случаях некоторых газофазных реакций при низких давлениях.

Условия термического самоускорения могут быть обеспечены для всех реакций с достаточно большими тепловыми эффектами и энергиями активации.
Горение может начаться самопроизвольно в результате самовоспламенения либо быть инициированным зажиганием. При фиксированных внешних условиях непрерывное горение может протекать в стационарном режиме, когда основные характеристики процесса — скорость реакции, мощность тепловыделения, температура и состав продуктов — не изменяются во времени, либо в периодическом режиме, когда эти характеристики колеблются около своих средних значений. Вследствие сильной нелинейной зависимости скорости реакции от температуры, горение отличается высокой чувствительностью к внешним условиям. Это же свойство горения обусловливает существование нескольких стационарных режимов при одних и тех же условиях (гистерезисный эффект).

Содержание

Теория горения

При адиабатическом сжигании горючей смеси могут быть рассчитаны количество выделившегося при горении тепла, температура Т_Г, которая была бы достигнута при полном сгорании (адиабатическая температура горения) и состав продуктов, если известны состав исходной смеси и термодинамические функции исходной смеси и продуктов. Если состав продуктов заранее известен, Т_Г может быть рассчитана из условия равенства внутренней энергии системы при постоянном объёме или её энтальпии при постоянном давлении в исходном и конечном состояниях с помощью соотношения: Т_Г = Т0 + Q_r/C, где Т₀ — начальная температура смеси, С — средняя в интервале температур от Т₀ до Т_Г удельная теплоёмкость исходной смеси (с учетом её изменения при возможных фазовых переходах), Q_r — удельная теплота сгорания смеси при температуре Т_Г. При относительном содержании а₀ в смеси компонентов, полностью расходуемых в реакции, Q_Г = Q*а₀ где Q — тепловой эффект реакции горения. Значение Т_Г при постоянном объёме больше, чем при постоянном давлении, поскольку в последнем случае часть внутренней энергии системы расходуется на работу расширения. На практике условия адиабатичекого горения обеспечиваются в тех случаях, когда реакция успевает завершиться прежде, чем станет существенным теплообмен между реакционным объёмом и окружающей средой, например в камерах сгорания крупных реактивных двигателей, в больших реакторах, при быстро распространяющихся волнах горения.
Термодинамический расчёт даёт лишь частичную информацию о процессе — равновесный состав и температуру продуктов. Полное описание горения, включающее также определение скорости процесса и критических условий при наличии тепло- и массообмена с окружающей средой, можно провести только в рамках макрокинетического подхода, рассматривающего химическую реакцию во взаимосвязи с процессами переноса энергии и вещества.
В случае заранее перемешанной смеси горючего и окислителя реакция горения может происходить во всём пространстве, занятом горючей смесью (объёмное горение), или в сравнительно узком слое, разделяющем исходную смесь и продукты и распространяющемся по горючей смеси в виде так называемой волны горения. В неперемешанных системах возможно диффузионное горение, при котором реакция локализуется в относительно тонкой зоне, отделяющей горючее от окислителя, и определяется скоростью диффузии реагентов в эту зону.

Описание процессов горения

Важность процесса горения в технических устройствах способствовала созданию различных моделей, позволяющих с необходимой точностью его описывать. Так называемое нулевое приближение включает описание химических реакций, изменение температуры, давления и состава реагентов во времени без изменения их массы. Оно соответствует процессам происходящим в закрытом объёме, в который была помещена горючая смесь и нагрета выше температуры воспламенения. Одно-, двух- и трёхмерные модели уже включает в себя перемещение реагентов в пространстве. Количество измерений соответствует количеству пространственных координат в модели. Режим горения бывает как и газодинамическое течение: ламинарным или турбулентным. Одномерное описанное ламинарного горения позволяет получить аналитически важные выводы о фронте горения, которые затем используются в более сложных турбулентных моделях.

Объёмное горение

Объемное горение происходит, например, в теплоизолированном реакторе идеального перемешивания, в который поступает при температуре Т₀ исходная смесь с относительным содержанием горючего а₀; при другой температуре горения реактор покидает смесь с иным относительным содержанием горючего а. При полном расходе G через реактор условия баланса энтальпии смеси и содержания горючего при стационарном режиме горения могут быть записаны уравнениями:

где w(а, Т) — скорость реакции горения, V — объём реактора. Используя выражение для термодинамической температуры Т_Г, можно из (1) получить:

и записать (2) в виде:

где q_—T = GC(T — Т₀) — скорость отвода тепла из реактора с продуктами сгорания, q₊T = Qw(a, Т)V — скорость выделения тепла при реакции. Для реакции n-ного порядка с энергией активации:

Диффузионное горение

Характеризуется раздельным подачей в зону горения горючего и окислителя. Перемешивание компонентов происходит в зоне горения. Пример: горение водорода и кислорода в ракетном двигателе, горение газа в бытовой газовой плите.

Горение предварительно смешанной среды

Как следует из названия, горение происходит в смеси, в которой одновременно присутствуют горючее и окислитель. Пример: горение в цилиндре двигателя внутреннего сгорания бензиново-воздушной смеси после инициализации процесса свечой зажигания.

Особенности горения в различных средах

Беспламенное горение

В отличие от обычного горения, когда наблюдаются зоны окислительного пламени и восстановительного пламени, возможно создание условий для беспламенного горения. Примером может служить каталитическое окисление органических веществ на поверхности подходящего катализатора, например, окисление этанола на платиновой черни.

Твердофазное горение

Это автоволновые экзотермические процессы в смесях неорганических и органических порошков, не сопровождающиеся заметным газовыделением, и приводящие к получению исключительно конденсированных продуктов. В качестве промежуточных веществ, обеспечивающих массо-перенос, образуются газовые и жидкие фазы, не покидающие, однако, горящую систему. Известны примеры реагирующих порошков, в которых образование таких фаз не доказано (тантал-углерод).

Как синонимы используются тривиальные термины «безгазовое горение» и «твердопламенное горение».

Примером таких процессов служит СВС (самораспространяющийся высокотемпературный синтез) в неорганических и органических смесях.

Тление

Вид горения, при котором пламя не образуется, а зона горения медленно распространяется по материалу. Тление обычно наблюдается у пористых или волокнистых материалов с высоким содержанием воздуха или пропитанных окислителями.

Автогенное горение

Самоподдерживающиеся горение. Термин используется в технологиях сжигания отходов. Возможность автогенного (самоподдерживающегося) горения отходов определяется предельным содержанием балластирующих компонентов: влаги и золы. На основе многолетних исследований шведский учёный Таннер предложил для определения границ автогенного горения использовать треугольник-схему с предельными значениями: горючих более 25 %, влаги менее 50 %, золы менее 60 %.

Источник