Реферат горение (стр. 2 )

Горение газов является в диффузионной, когда кислород проникает в зону горения, так и в кинетической, при однородной горючей смеси области и может носить характер взрывного или детонационного горения. При горении жидкости происходит её испарение и сгорание паровоздушной смеси над поверхностью жидкости. Определяющим является процесс испарения жидкости, который зависит от ее физико-химических свойств, теплового процесса в ней и т. п. Процесс горения паров не отличается от горения газов. Горение твердых веществ – гетерогенно-диффузионное (то есть горение в разных фазах с проникновением – плавление, разложение и испарение с выделением газообразных продуктов, которые образуют с воздухом горючую смесь). Повышенную пожарную опасность имеет пыль. Причем с увеличением дисперсности (это по сути насыщенность, отношение площади поверхности частиц к занимаемому ими объёму) пыли возрастает ее химическая активность, снижается температура самовоспламенения, что повышает ее пожарную опасность. Скорость горения высокодисперсной пыли приближается к скорости горения газа. Взрывоопасной является не только взвешенная, но и осевшая пыль, так как при

воспламенении она переходит во взвешенное состояние, что приводит ко вторичным взрывам [10].

2.3 Вспышка

Температура вспышки — наименьшая температура летучего конденсированного вещества, при которой пары над поверхностью вещества способны вспыхивать в воздухе под воздействием источника зажигания, однако устойчивое горение после удаления источника зажигания не возникает.

Вспышка — быстрое сгорание смеси паров летучего вещества с воздухом, сопровождающееся кратковременным видимым свечением. Температуру вспышки следует отличать как от температуры воспламенения, при которой горючее вещество способно самостоятельно гореть после прекращения действия источника зажигания, так и от температуры самовоспламенения, при которой для инициирования горения или взрыва не требуется внешний источник зажигания.

По температуре вспышки из группы горючих жидкостей выделяют легковоспламеняющиеся. Легковоспламеняющимися называются горючие жидкости с температурой вспышки не более 61 °C в закрытом тигле (з. т.) или 66 °C в открытом тигле (о. т.). Жидкости с температурой вспышки не более 28 °C называют особо опасными.

Для определения температуры вспышки применяются расчётные или экспериментальные методы. Как правило, при отсутствии указания на метод измерения используется метод Пенского — Мартенса [].

Для каждой горючей жидкости можно определить давление насыщенных паров. С повышением температуры оно растёт, таким образом, количество горючего вещества на единицу объёма воздуха над жидкостью также растёт с ростом температуры. При достижении температуры вспышки содержание горючего вещества в воздухе становится достаточным для поддержания горения. Достижение равновесия между паром и жидкостью требует, однако, некоторого времени, определяемого скоростью образования паров. При температуре вспышки скорость образования паров ниже, чем скорость их горения, поэтому устойчивое горение возможно лишь при достижении температуры воспламенения.

Из-за сложностей прямого измерения температуры вспышки газов и паров, за неё принимают минимальную температуру стенки реакционного сосуда, при которой наблюдают вспышку. Эта температура зависит от условий тепломассообмена как внутри реакционного сосуда, так и самого сосуда с окружающей средой, объёма смеси, а также каталитической активности стенки сосуда и ряда других параметров.

Показатель применяется для определения допустимой температуры нагревания горючих веществ при различных условиях хранения и перевозки. Наиболее известным способом измерения температуры вспышки является определение в закрытом тигле по методу Пенского — Мартенса ASTM D93, ГОСТ 6356. Для температур ниже 20-50 градусов Цельсия используют другие методы.

Также существуют методы экспериментального определения температуры вспышки жидкостей в открытом тигле [10].

2.3 Возгорание (пожар)

Пожар — неконтролируемое горение, причиняющее материальный ущерб, вред жизни и здоровью людей, интересам общества, государству [].

Причины возникновения пожаров:

несоблюдение правил эксплуатации производственного оборудования и электрических устройств; неосторожное обращение с огнём; самовозгорание веществ и материалов; грозовые разряды; поджоги, боевые действия; неправильное пользование газовым оборудованием; солнечный луч, действующий через различные оптические системы [].

Виды пожаров по месту возникновения:

пожары на транспортных средствах; степные и полевые пожары; подземные пожары в шахтах и рудниках; торфяные и лесные пожары; техногенные пожары (в резервуарах и резервуарных парках, АЭС, электростанциях и т. п.) пожары в зданиях и сооружениях: наружные (открытые), в них хорошо просматриваются пламя и дым; внутренние (закрытые), характеризующиеся скрытыми путями распространения пламени. домашние пожары

Зоны пространства, охваченного пожаром:

зона активного горения (очаг пожара); зона теплового воздействия; зона задымления.

Внешними признаками зоны активного горения является наличие пламени, а также тлеющих или раскалённых материалов. Основной характеристикой разрушительного действия пожара является температура, развивающаяся при горении. Для жилых домов и общественных зданий температуры внутри помещения достигают 800—900 °C. Как правило, наиболее высокие температуры возникают при наружных пожарах и в среднем составляют для горючих газов 1200—1350 °C, для жидкостей 1100—1300 °C, для твёрдых веществ 1000—1250 °C. При горении термита, электрона, магния максимальная температура достигает 2000—3000 °C.

Пространство вокруг зоны горения, в котором температура в результате теплообмена достигает значений, вызывающих разрушающее воздействие на окружающие предметы и опасных для человека, называют зоной теплового воздействия. Принято считать, что в зону теплового воздействия, окружающую зону горения, входит территория, на которой температура смеси воздуха и газообразных продуктов сгорания не меньше 60—80 °C. Во время пожара происходят значительные перемещения воздуха и продуктов сгорания. Нагретые газообразные продукты сгорания устремляются вверх, вызывая приток более плотного холодного воздуха к зоне горения. При пожарах внутри зданий интенсивность газового обмена зависит от размеров и расположения проёмов в стенах и перекрытиях, высоты помещений, а также от количества и свойств горящих материалов. Направление движения нагретых продуктов обычно определяет и вероятные пути распространения пожара, так как мощные восходящие тепловые потоки могут переносить искры, горящие угли и головни на значительное расстояние, создавая новые очаги горения. Выделяющиеся при пожаре продукты сгорания (дым) образуют зону задымления. В состав дыма обычно входят азот, кислород, оксид углерода, углекислый газ, пары воды, а также пепел и др. вещества. Многие продукты полного и неполного сгорания, входящие в состав дыма, обладают повышенной токсичностью, особенно токсичны продукты, образующиеся при горении полимеров. В некоторых случаях продукты неполного сгорания, например, оксид углерода, могут образовывать с кислородом горючие и взрывоопасные смеси.

Как правило, люди при пожаре гибнут именно от дыма (продуктов горения), а не собственно от огня [10].

2.4 Воспламенение

Температура воспламенения — наименьшая температура вещества, при которой пары над поверхностью горючего вещества выделяются с такой скоростью, что при воздействии на них источника зажигания наблюдается воспламенение [7].

Воспламенение — пламенное горение вещества, инициированное источником зажигания и продолжающееся после его удаления, то есть возникает устойчивое горение.

Воспламенение, начальная стадия горения, в течение которой энергия, подводимая к системе от внешнего источника, приводит к резкому ускорению химической реакции из-за прогрессивного накопления тепла (тепловое воспламенение) или активных промежутков веществ (цепное воспламенение).

Возможны два предельных режима теплового воспламенения:

самовоспламенение, при котором подводимое тепло успевает равномерно распределиться по всему реакционному объему;

ускорение реакции начинается в центре этого объема, где условия теплоотвода наихудшие;

  2) зажигание, которое происходит при столь интенсивном прогреве системы от внеш. источника, что подводимое тепло не успевает равномерно распределиться по всему объему и ускорение реакции начинается в поверхностных слоях вещества. Самовоспламенение обычно приводит к объемному горению, зажигание - к волне горения. Аналогичные предельные режимы можно выделить и при цепном воспламенении.

Тепловое самовоспламенение характерно для реакций с сильной зависимостью скорости от температуры, и значит, тепловым эффектом. Выделяемое в ходе радиации тепло частично рассеивается в окружающую среду путем теплоотвода, частично остается в системе. Если тепловыделение больше теплоотвода, температура системы прогрессивно повышается, что приводит к очень быстрому химическому превращению всего исходного вещества. Поэтому часто вместо термина "самовоспламенение" употребляют термин "тепловой взрыв".

Для теплового самовоспламенения существуют так названные критические параметры системы (свойства исходного вещества, размеры реакционного сосуда, характеристики теплообмена с окружающей средой и другие), при незначительном изменении которых обычные скорости реакции резко, скачком увеличиваются до взрывных. Чаще всего тепловое самовоспламенение определяется критической температурой или критическим размером сосуда при фиксированных значениях остальных параметров. Важная характеристика теплового самовоспламенения - время индукции (tинд), в течение которого температура достигает очень больших значений, а скорость реакции становится максимальной. В случаях, когда скорость тепловыделения намного превосходит скорость теплоотвода (адиабатические условия теплового самовоспламенения), tинд минимально.

Тепловое самовоспламенение при равномерном распределении температуры в реакционном объеме описывается теорией H. H. Семенова. Для реакции нулевого порядка с энергией активации ?, предэкспоненциальным множителем k0 и тепловым эффектом на единицу объема Q соотношение между кол-вом накапливающейся в системе теплоты и т-рой Т представляют в виде диаграммы (рис.). Скорость тепловыделения описывается кривой