Горение - твердый материал
Cтраница 2
Важно также подчеркнуть, что в отличие от газов и жидкостей горение твердых материалов может происходить по горизонтальной, наклонной и вертикальной поверхностям. Скорость распространения пламени сильно зависит от угла наклона и направления распространения горения. Скорость распространения вертикально вниз в два раза ниже, чем по горизонтальной поверхности, и в 8 - 10 раз выше при распространении пламени вертикально вверх. [16]
 |
Температурный режим пожара при различной горючей загрузке древесины. [17] |
На рис. 1 показано изменение температуры внутреннего пожара ( температурный режим пожара) при горении различных твердых материалов. Как показывает ход кривых, температура пожара при горении всех веществ первоначально растет, достигая максимума, а затем по мере выгорания материала постепенно понижается. [18]
Как известно, все химические реакции подразделяются на гомогенные, протекающие в объеме, и гетерогенные, происходящие на поверхности раздела фаз. Процесс горения твердых материалов имеет гетерогенный характер. Поэтому исключительную роль в указанном процессе играют также размеры и природа поверхности твердой фазы и ее изменяемость. Для возникновения горения необходимы: система, склонная к этому процессу ( горючее вещество и окислитель), и импульс, вызывающий химическую реакцию горения. К горючему, способному взаимодействовать с окислителем, относятся значительное число жидкостей и газов, а также множество твердых веществ: металлы в свободном виде, сера в элементарном и связанном виде, большинство органических соединений. Окислителями в процессах горения являются: кислород ( воздух), озон, перекиси, богатые кислородом вещества ( нитросоединения, азотная кислота, перхлораты, нитраты), галогены. [19]
Однако объем водяного пара, образующегося при пламенном горении, невелик, поскольку вода контактирует с горящим материалом непродолжительное время и роль пара в прекращении горения незначительна. При горении твердых материалов основную роль в пожаротушении играет охлаждение поверхности. [20]
 |
Интенсивность подачи воды, необходимой. [21] |
Объем водяного пара, образуемого при пламенном горении, невелик, поскольку вода не контактирует продолжительное время с горящим материалом, и поэтому роль пара в прекращении горения незначительна. При горении твердых материалов основную роль в пожаротушении играет охлаждение твердой поверхности. [22]
За редким исключением при обширных пожарах встречается диффузионный режим горения, при котором скорость горения во многом определяется скоростью поступления в зону горения образующихся летучих горючих веществ. В случае горения твердых материалов скорость поступления летучих веществ непосредственно связана с интенсивностью теплообмена в зоне контакта пламени и твердого горючего вещества. Массовая скорость выгорания ( г / ( м2 - с) ] зависит от теплового потока, воспринимаемого твердым горючим, и его физико-химических свойств. [23]
Эти температурные показатели отражают минимальные температурные пределы горения материала - кокса, при которых он может самостоятельно гореть. Как показывают исследования процесса горения твердых материалов [3], упомянутые температурные показатели имеют числовые значения, характерные. [24]
Первый метод - прекращение поступления паров топлива-в точности применим к газовым горелкам, где подача топлива может быть просто отключена. В случае горения твердого материала он требует охлаждения поверхности топлива до более низкой температуры, чем точка огня; тогда поток паров становится слишком маленьким для того, чтобы поддерживать пламя. Наиболее эффективно это достигается с помощью воды - вручную или с применением автоматических систем: спринклерных ( разбрызгивания), пульвериза-торных ( спрей) и др. Горение жидкостей не может быть потушено таким образом: жидкие топлива с низкими точками огня просто не могут быть достаточно охлаждены, тогда как в случае, если топливо имеет высокую температуру воспламенения, сильное выпаривание воды при контакте с горячей жидкостью на ее поверхности может привести к горению топлива, выплескиваемого из контейнера. Это может иметь очень серьезные последствия для тех, кто борется с огнем. [25]
Образование пламени связано с газообразным состоянием веществ, поэтому горение жидких и твердых веществ предполагает их переход в газообразную фазу. В случае горения жидкостей этот процесс обычно заключается в простом кипении с испарением у поверхности. Большинство пожаров связано с горением твердых материалов, хотя начальная стадия пожара может быть связана с горением жидких и газообразных горючих веществ, широко используемых в современном промышленном производстве. [26]
Так факт, что для многих материалов этот коэффициент равен - 0 3, может быть обусловлен целым рядом причин, включая нарушение стехиометричности горения или неполноту сгорания в ограниченном пламени, причем реакционная способность летучих продуктов наверняка влияет на значение этого фактора. В самом деле, из приведенного выше анализа можно выделить несколько свойств материала, которые способствуют зажиганию. Материал трудно поджечь, если Lv значительно и Ф и ( или) ДНС незначительны, или QL принимает большие значения. Материалы можно выбрать исходя из этих свойств. Например, антипирены, которые содержат бром и хлор, вводят галоины в газовую фазу наряду с летучими продуктами, делая последние менее реакционноспособными, уменьшая тем самым Ф ( разд. Применение тригидрата алюминия в качестве заполнителя для полистеролов увеличивает тепловую инерцию kpc твердого тела и значительно понижает ДНС так как водяные пары сбрасываются в пламя вместе с летучими продуктами. Термоустойчивые материалы, которые обладают высокими температурами разложения, обнаруживают большие потери тепла при температуре воспламенения ( увеличенные значения QL) Аналогично этому образование слоя углистого остатка приводит к изоляции горючего снизу, а для поддержания потока летучих материалов могут потребоваться более высокие температуры на поверхности углистого остатка. Однако доминирующее влияние на характеристики горения толстых твердых материалов может иметь тепловая инерция kpc, как было показано выше. [27]
Для возникновения и развития процесса горения необходимы горючее вещество, окислитель и источник воспламенения, инициирующий реакцию между горючим и окислителем. Этот источник должен обладать определенным запасом энергии и иметь температуру, достаточную для начала реакции. Горючее и окислитель должны находиться в определенных соотношениях друг с другом. Горение, как правило, происходит в газовой фазе. Поэтому горючие вещества, находящиеся в конденсированном состоянии ( жидкости, твердые материалы), для возникновения и поддержания горения должны подвергаться газификации ( испарению, разложению), в результате которой образуются горючие пары и газы в количестве, достаточном для горения. Горение отличается многообразием видов и особенностей, обуславливаемыми процессами тепломассообмена, газодинамическими эффектами, кинетикой химических превращений и др., а также обратной связью между внешними условиями и характером развития горения. В зависимости от агрегатного состояния горючих веществ горение может быть гомогенным и гетерогенным. При гомогенном горении компоненты горючей смеси находятся в газообразном состоянии. Строго говоря, термин кинетическое горение недостаточно точен, так как любой вид горения зависит от кинетики химических реакций. Горение, характеризуемое наличием раздела фаз в горючей системе ( например, горение твердых материалов), является гетерогенным. Хотя, как отмечалось выше, реакция окисления, обуславливающая возникновение и развитие горения, протекает в газовой фазе, при гетерогенном горении большое значение приобретают также процессы, ведущие к изменению фазового состояния. Для поддержания гетерогенного горения важную роль играет также интенсивность потока образуемых из конденсированных материалов горючих паров. [28]
Страницы: 1 2