Процессы, происходящие при горении. Виды горения
Для возникновения процессов горения необходимо наличие горючего вещества и окислителя. Для инициирования возникновения горения необходимо наличие источника тепловыделения (зажигания). Иногда горение может возникать самопроизвольно без источника зажигания (самовоспламенение и самовозгорание). Для возникновения горения должны быть соблюдены следующие условия:
· непосредственный контакт горючего и окислителя;
· горючее и окислитель должны находиться в определенных количественных соотношениях;
· источник зажигания должен обладать достаточной энергией.
При температурах, характерных для горячего пламени (они возникают в подавляющем большинстве случаев на реальных пожарах), скорость химической реакцииокисления при горении потенциально может быть очень высокой. Это вызвано тем, что при повышении температуры на каждые 1000 скорость реакции увеличивается в 2…4 раза.
Скорость процесса горения в целом ограниченна скоростью конкретного физического процесса, сопровождающего горение.
Основные физические процессы при горении – это тепло- и массообмен с окружающей средой за счет конвекции, диффузии и излучения.При горении органических веществ образуются нагретые до высокой температуры летучие продукты горения: СО2, Н2О, СО и др. При горении некоторых неорганических веществ, например, некоторых металлов могут образовываться наряду с летучими и нелетучие продукты горения.
|
|
|
Плотность летучих продуктов горения в 3…5 раз меньше плотности окружающего воздуха, поэтому над очагом горения существует конвективный (непрерывно поднимающийся вверх) поток горячей парогазовой смеси продуктов горения. Он всасывает свежий воздух снизу к очагу горения. Этими процессами обусловлен массо-, газо- и теплообмен очага горения с окружающей средой.
Теплообмен с окружающей средой происходит и счет теплового (невидимого инфракрасного) светового изучения.
Лучистый поток распространятся во все стороны от зоны горения, в том числе и падает вниз на поверхность горящего вещества. Нагреваясь под воздействием лучистого теплового потока, горючее вещество испаряется или разлагается и испаряется с выделением горючих газообразных продуктов. Они, смешиваясь с воздухом, поступают в зону горения. Такое горение сопровождается образованием пламени.
Пламя –это часть реакционного объѐма, в котором протекают все физико-химические процессы, связанные с горением.
Пламя, как правило, излучает свет, лишь в редких случаях оно невидимо, например, при горении водорода.
Наиболее высокотемпературная часть пламени, где протекают окислительно-восстановительные реакции, называется реакционной зоной или фронтом пламени.
|
|
|
В газообразных горючих системах все процессы горения, в том числе и подготовительные, протекают в пламени. Поэтому для них понятия горение и пламя часто отождествляют и используют как синонимы. При горении конденсированных систем (жидких и твердых) подготовительные процессы (нагревание, плавление, испарение, термическое разложение) протекают вне пламени непосредственно на поверхности горящего вещества.Горение может происходить и за счет кислорода, содержащегося в молекуле горючего вещества.В зависимости от агрегатного состояния компонентов горючей смеси горение подразделяется на два вида: гомогенное и гетерогенное.Гомогенное горение –это процесс взаимодействия горючего вещества и окислителя, находящихся в одинаковом агрегатном состоянии. Оно бывает кинетическим и диффузионным в зависимости от однородности горючей смеси.
Однородной смесью называется предварительно перемешанная смесь горючего с окислителем.Скорость ее горения определяется только кинетикой окислительных реакций. Поэтому процесс горения гомогенной однородной (предварительно перемешанной) горючей смеси называется ещё и кинетическим горением(пламенем).В большинстве случаев на реальных пожарах горючее и окислитель предварительно не перемешаны. В этом случае окислитель (кислород воздуха) поступает в пламя из окружающей среды преимущественно за счет процессов диффузии.
|
|
|
Диффузионное горение (пламя)–это процесс горения неоднородной (предварительно не перемешанной) горючей смеси,в котором существенную роль играют процессы диффузии окислителя к фронту пламени.
Наиболее широко распространено гомогенное горение газов и паров в воздухе. Пары могут быть предварительно перемешаны или же нет. Гомогенное горение характерно для всех газообразных и большинства жидких и твердых горючих материалов. Отличительным признаком такого горения является возникновение пламени над поверхностью конденсированного горючего вещества.
Часто на пожарах гомогенное горение твердых горючих материалов на заключительной стадии после выгорания летучих веществ или после ликвидации пожара переходит в гетерогенное горение (догорание) углеродных остатков и в ряде случаев (при определенных условиях) может снова привести к открытому горению, через стадию возникновения повторных очагов горения.
|
|
|
Гетерогенное горение –это горение твердых горючих материалов на границе раздела фаз,т.е. горение происходит практически непосредственно на их поверхности.Характерной особенностью гетерогенного горения является небольшая высота (до 2 мм) пламени или его отсутствие. Беспламенное горение в ряде случаев называют тлением.
Тление –особый вид гетерогенного(беспламенного)горения.
Такому виду горения подвержены только диспергированные пористые вещества и материалы, образующие твердый углеродный остаток при нагревании, а в ряде случаев и горючие жидкости, пропитавшие твердые пористые материалы. Примеры – горение торфа, кокса, древесного угля. При тлении образуются высокотоксичные продукты неполного сгорания. Они способны привести к пламенному горению и (или) взрыву. Этот вид горения будет более подробно рассмотрен в разделе, посвященном горению твердых веществ и материалов.
Опасные факторы пожара
Тяжелые последствия пожаров связаны с действием протекающих на нем явлений. При достаточной мощности пожара в здании конвективный и лучистый тепловые потоки будут:
· нагревать и рушить негорючие ограждающие конструкции;
· воспламенять конструкции удаленные от очага горения.
Это способствует распространению пожара.
Если же горит достаточно большая постройка, например, из древесины, то часто возникают мощные конвективные потоки продуктов горения. Они способны разносить на значительное расстояние искры, угли, горящие куски кровли. Падая на удаленные постройки (до 3-х км ), они могут способствовать быстрому распространение пожара.
Опасными факторы при пожаре:
· пламя и искры;
· повышенная температура окружающей среды;
· токсичные продукты горения и термического разложения, дым;
· пониженная концентрация кислорода.
Вторичныепроявления опасных факторов пожара:
· осколки, части строительных конструкций;
· радиоактивные и токсичные вещества и материалы;
· электрический ток, возникший в результате выхода из строя ЛЭП высокого напряжения на токопроводящие части конструкций;
· огнетушащие вещества.
Опасные факторы взрыва, происшедшего вследствие пожара (ГОСТ 12.1.010): ударная волна, во фронте которой давление превышает допустимое значение; пламя; обрушивающиеся конструкции и их разлетающиеся части; образовавшиеся при взрыве и (или) выделившиеся из поврежденного оборудования вредные вещества.
Дата добавления: 2018-08-06; просмотров: 1964; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!