Вводная часть (10 мин)

VI. Текст лекции

V. Учебно-материальное обеспечение

1. Технические средства обучения: мультимедийный проектор.

2. Демонстрационные слайды:

Слайд№1. Тема лекции и рассматриваемые вопросы.

Слайд№2. Список основной и дополнительной литературы по теме.

Слайд№3. Вопрос 1.Системы пожарной безопасности производства

Слайд№4 Вопрос 2.Пожарная безопасность технологических процессов

Слайд№5. Задание на самоподготовку.

Во вводной части целесообразно руководствоваться следующей схемой.

(3 мин.):

Преподаватель принимает доклад старшины курса (командира группы) о прибытии на учебное занятие; приветствует обучаемых, а обучаемые приветствуют преподавателя в соответствии с Уставом Вооруженных Сил РФ.

В начале лекции доводится структура изучения темы (демонстрируется Слайд №1).

На изучение данной темы предусмотрено 8 учебных часа. Из них:

2ч – лекции;

2ч - лаб. работа

4ч – самостоятельная работа

4 минуты:

Далее преподаватель доводит тему лекционного занятия, цель и рекомендуемую литературу (демонстрируется Слайд№2).

Тема лекции №10.1: «. Физико – химические основы процессов горения и взрыва»

»

Дать указание ответственным за ведение журналов записать тему и поднести журналы и строевые записки к преподавателю.

Цель занятия

Дать обучаемым представление об основах пожарной профилактики в технологических процессах, ознакомить с основными терминами и определениями, рассмотреть требования к обеспечению безопасности производственных объектов.

Показывает связь изучаемого материала с другими темами учебной дисциплины и с другими дисциплинами, изучаемыми на кафедре и вузе, а также важность использования полученных знаний в практической деятельности (см. расширенный тематический план и учебную программу по изучаемой дисциплине). Для темы №.10.1 показывается связь с темами №1 дисциплины ПБТП

В различных сферах производства используется и перерабатывается большое количество горючих и взрывоопасных веществ.

Вопрс1. Необходимые условия возникновения горения. Основные виды горючего, окислителей и твёрдых веществ. (25 мин.)

Пламя возникает в результате сложного взаимодействия химических и физических процессов.

В литературе нет общепринятого определения пламени.

Фрисом определяет пламя как реакцию горения, которая может распространяться в пространстве с дозвуковой скоростью.

Ксандопуло Г.Н. отмечает, что не все процессы горения сопровождаются возникновением пламени и не все пламена являются результатом горения. Он выделяет пламена рекомбинации атомов или экзотермических реакций распада вещества (распад озона, ацетилена, гидразина и т.п.). Протекание экзотермических реакций – не единственное условие горения и возникновения пламени.

Хитрин Л.Н. определяет пламя как быструю, самоподдерживающуюся химическую реакцию, протекающую в пространственно ограниченной реакционной зоне.

Мальцев В.М. под пламенем понимает газообразную среду, в которой происходят физико-химические превращения компонентов.

Усманов И.Ф. дает следующее определение пламени: «Пламя – это определеннный объем газовой среды, в котором протекают гомогенные или гетерогенные процессы горения». Внутри пламени всегда организуются потоки. Это могут быть потоки продуктов горения, исходных компонентов, воздуха и т.п. Следовательно пламя можно определить как излучающую струю, в которой протекают реакции горения.

Хацринов А.Н. дает следующее определение пламени. Пламя – это излучающая струя, в которой протекают реакции горения.

Кутуев Р.Х. характеризует пламя как часть газового пространства, где протекают все физико-химические процессы, собственно горения.

На наш взгляд, с точки зрения специалистов противопожарной службы, наиболее подходят следующие определения пламени.

Пламя – самоподдерживающийся режим распространения зоны химического превращения в пространстве либо пламя можно охарактеризовать как определенный объем газового пространства, в котором протекают все физико-химические процессы горения.

Как уже отмечалось выше, возникновение пламени характерно для гомогенного горения.

Различают два режима гомогенного горения: кинетический и диффузионный.

При гомогенном горении горючие газы или пары могут быть предварительно перемешаны с воздухом перед входом в зону горения (как, например, в горелке Бунзена). Предварительно перемешанная смесь называется однородной. Горение однородной смеси протекает во всем объеме пламени, а скорость горения определяется только кинетикой окислительно-восстановительной реакции. Такой режим горения называется кинетическим. При горении однородных смесей при достаточном количестве окислителя происходит, как правило, полное сгорание горючего газа или пара с образованием летучих продуктов горения СО₂, Н₂О и др.

В большинстве случаев на реальных пожарах горючее и окислитель предварительно не перемешаны. В этом случае окислитель (кислород воздуха) из окружающей среды и горючие газы поступают в зону непосредственного взаимодействия преимущественно за счет процесса диффузии.

Непосредственно химическая окислительно-восстановительная реакция протекает в тонком поверхностном слое, ограничивающем пламя, называемом фронтом пламени. Толщина фронта пламени невелика, она зависит от газодинамических параметров и механизма распространения пламени (дефлаграционный или детонационный) и может составлять от десятых долей миллиметра до нескольких сантиметров. Внутри пламени практически весь объем занимают горючие газы (ГГ) и пары. Во фронте пламени находятся продукты горения (ПГ). В окружающей среде находится окислитель.

Диффузионное горение – это процесс горения неоднородной (предварительно не перемешанной) горючей смеси, в котором существенную роль играют процессы диффузии горючих газов и паров и окислителя во фронт пламени.

При диффузионном горении возможно неполное сгорание горючего газа или пара с образованием продуктов горения СО₂, Н₂О, СО, С и др.

По газодинамическим параметрам различают ламинарное и турбулентное горение.

Ламинарным (от лат. lamina - слой, пластина)называется спокойное, безвихревое пламя устойчивой геометрической формы.

Турбулентным (от лат. turbulenze - вихрь)называется беспокойное, закрученное вихрями пламя постоянно меняющейся формы.

Газодинамический режим горения зависит от линейной скорости горючего вещества или смеси и характеризуется критерием Рейнольдса (мера отношения сил инерции и внутреннего трения в потоке):

где v - линейная скорость газового потока, м/с;

d - характерный размер потока, м;

r - плотность газа, кг/м³;

m - динамический коэффициент вязкости, Н×с/м²

Ламинарный режим наблюдается при Re < 2300, при 2300 < Re < 10000 режим переходный, а при Re > 10000 - турбулентный. Во всех случаях толщина d зоны горения (фронта) пламени d_лам < d_пepex < d_тyp.

Область пламени, следующая за фронтом пламени, называется внешним конусом. Зона максимальных температур расположена на 5-10 мм выше светящегося конуса.

Диффузионное пламя возникает при горении, когда процессы горения и смешения протекают одновременно.

Главное отличие диффузионного горения от горения заранее перемешанных горючих смесей состоит в том, что скорость химического превращения при диффузионном горении лимитируется процессом смешения окислителя и горючего, даже если скорость химической реакции очень велика, интенсивность горения ограничена условиями смешения.

К химическим процессам в пламени относятся:

на подходе к зоне горения:

• термическое разложение исходных веществ с образованием более легких продуктов (водорода, оксидов углерода, простейших углеводородов, воды и т.д.);

во фронте пламени:

• термоокислительные превращения с выделением теплоты и образованием продуктов полного (диоксида углерода и воды) и неполного горения (оксида углерода, сажи, копоти, смол и др.);

• диссоциация продуктов горения,

• ионизация продуктов горения.

К физическим процессам в пламени относятся:

• тепломассоперенос во фронте пламени;

• процессы, связанные с испарением и доставкой летучих горючих веществ в зону горения.

Скорость переноса (диффузии) веществ имеет решающее значение, например, в неоднородных системах, где она гораздо меньше скорости химических реакций окисления. Соотношение скорости химических превращений и физических процессов определяет режим процесса горения.

Дата добавления: 2014-01-11