Механизм процесса горения

Горение — сложный физико-химический процесс превращения исходных веществ в продукты сгорания в ходе экзотермических реакций, сопровождающийся интенсивным выделением тепла. Химическая энергия, запасённая в компонентах исходной смеси, может выделяться также в виде теплового излучения и света. Светящаяся зона называется пламенем.

Особенности горения, отличающие его от прочих видов окислительно-восстановительных реакций, — это большой тепловой эффект реакции и большая энергия активации, приводящая к сильной зависимости скорости реакции от температуры. Реакции горения, как правило, идут по разветвлённо-цепному механизму с прогрессивным самоускорением за счёт выделяющегося в реакции тепла. Вследствие этого горючая смесь, способная храниться при комнатной температуре неограниченно долго, может воспламениться или взорваться при достижении критической температуры воспламенения (самовоспламенение) или при инициировании внешним источником энергии (вынужденное воспламенение, или зажигание).

Если продукты, образующиеся при сгорании исходной смеси в небольшом объёме за короткий промежуток времени, совершают значительную механическую работу и приводят к ударным и тепловым воздействиям на окружающие объекты, то это явление называют взрывом. Процессы горения и взрыва составляют основу для создания огнестрельного оружия, взрывчатых веществ, боеприпасов и различных видов обычных вооружений.

Классификация видов горения

По скорости движения смеси горение подразделяется на медленное горение (или дефлаграцию) и детонационное горение (детонацию). Волна дефлаграционного горения распространяется с дозвуковой скоростью, а нагрев исходной смеси осуществляется в основном теплопроводностью. Детонационная волна движется со сверхзвуковой скоростью, при этом химическая реакция поддерживается благодаря нагреву реагентов ударной волной и, в свою очередь, поддерживает устойчивое распространение ударной волны.

Медленное горение подразделяется на ламинарное и турбулентное соответственно характеру течения смеси. В детонационном горении течение продуктов всегда турбулентное. В определённых условиях медленное горение может переходить в детонацию.

Если исходные компоненты смеси — газы, то горение называют газофазным (или гомогенным). В газофазном горении окислитель (как правило, кислород) взаимодействует с горючим(например, водородом или природным газом). Если окислитель и горючее заранее перемешаны на молекулярном уровне, то такой режим называется горением предварительно перемешанной смеси. Если же окислитель и горючее отделены друг от друга в исходной смеси и поступают в зону горения посредством диффузии, то горение называется диффузионным.

Если исходно окислитель и горючее находятся в разных фазах, то горение называется гетерогенным. Как правило, в этом случае реакция окисления также идёт в газовой фазе в диффузионном режиме, а тепло, выделяющееся в реакции, частично расходуется на термическое разложение и испарение горючего. Например, по этому механизму горят уголь или полимеры в воздухе. В некоторых смесях могут иметь место экзотермические реакции в конденсированной фазе с образованием твёрдых продуктов без существенного газовыделения. Такой механизм называется твердофазным горением.

Выделяют также такие особые виды горения, как тление, беспламенное и холоднопламенное горение…

Для воспламенения горючей жидкости над ее поверхностью сначала должна образоваться паровоздушная смесь. При этом поверхность самой жидкости остается сравнительно холодной. Среди горючих жидкостей выделяют класс наиболее опасных – легковоспламеняющиеся жидкости (ЛВЖ). К ЛВЖ относятся бензин, ацетон, бензол, толуол, некоторые спирты, эфиры и т. п.

Существует ряд веществ (газообразных, жидких или в твердом состоянии), которые способны самовоспламеняться при контакте с воздухом без предварительного нагрева (при комнатной температуре). Такие вещества называют пирофорными. К ним относятся: белый фосфор, гидриды и металлоорганические соединения легких металлов и др.

Существует также достаточно большая группа веществ, при контакте которых с водой или водяными парами, находящимися в воздухе, начинается химическая реакция, протекающая с выделением большого количества теплоты. Под действием выделяющейся теплоты происходит самовоспламенение горючих продуктов реакции и исходных веществ. К этой группе веществ относятся щелочные и щелочноземельные металлы (литий, натрий, калий, кальций, стронций, уран и др.), гидриды, карбиды, фосфиды указанных металлов, низкомолекулярные металлоорганические соединения (триэтила-люминий, триизобутилалюминий, триэтилбор) и др.

Горение твердого вещества происходит по более сложному механизму, в несколько стадий. При воздействии внешнего источника происходит прогрев поверхностного слоя твердого вещества, из него начинается выделение газообразных летучих продуктов. Этот процесс может сопровождаться или плавлением поверхностного слоя твердого вещества, или его возгонкой (образованием газов, минуя стадию плавления). При достижении определенной концентрации горючих газов в воздухе (нижнего концентрационного предела) они воспламеняются и посредством выделяющейся теплоты начинают сами воздействовать на поверхностный слой, вызывая его плавление и поступление в зону горения новых порций горючих газов и паров твердого вещества.

43. Задачи в пожарной профилактике строительства. Способы их решения.
Под огнестойкостью строительных конструкций подразумевают их свойство выполнять эксплуатационные функции в течение опреде­ленного отрезка времени, сохраняя в условиях воздействия пожара за­данную несущую способность (отсутствие обрушения) и способность ограждать от продуктов горения и пламени.
Огнестойкость строительной конструкции оценивается преде­лом огнестойкости, который равен количеству часов, прошедших от начала испытания конструкции по стандартному температурно-временному режиму до появления одного из следующих признаков:

· образование в образце конструкции сквозных трещин или от­верстий, через которые проникают продукты горения или пламя;

• повышение средней температуры в точках измерения на не-
  обогреваемой поверхности конструкции более чем на 160 °С, либо в
  любой из точек этой поверхности более чем на 190 °С, по сравнению с
  температурой конструкции до испытания, или на 220 °С независимо
  от начальной температуры поверхности;
• деформация и обрушение конструкции, потеря несущей спо­собности.

Существуют также и расчетные методы определения предела ог­нестойкости. Минимальные значения пределов огнестойкости строи­тельных конструкций установлены СНиП.

Пожарная профилактика строительства — технические мероприятия, направленные на устранение причин возникновения пожара и создание устойчивости ограждающих конструкций и зданий в целом при пожаре и ограничение возможности распространения пожара и взрыва. Эти мероприятия выполняют в процессе проектирования и строительства, они связаны с выбором зданий по степени их огнестойкости и этажности в зависимости от пожарной опасности производственного процесса, выбором систем отопления, вентиляции, освещения, электрооборудования, устройством противопожарных преград.

В развитие СНБ в настоящее время разработан комплекс нормативных документов:

¾ регламентирующих требования по обеспечению безопасности людей при эвакуации, ограничению распространения пожара по зданиям и сооружениям, а также между ними.

¾ пособия к строительным нормам, определяющие: требования по огнезащите строительных конструкций; основные положения методов расчета показателей, используемых при определении пределов огнестойкости строительных конструкций.

¾ единый подход к проблеме обеспечения безопасной эвакуации людей при пожаре, унифицированы существующие противопожарные требования: суммарная ширина эвакуационных выходов и протяженность путей эвакуации. Взаимосвязь реальных параметров движения людских потоков с функциональным назначением, классом огнестойкости и планировочными решениями зданий.

¾ новых требований к строительным материалам позволило качественно, обоснованно подойти к нормированию путей эвакуации. Документ включил в себя требования по противодымной защите, оказывающей существенное влияние на процесс эвакуации. В нем также приведены требования к оповещению людей при пожаре. При этом указанные требования значительно расширены. Так, приводится классификация систем оповещения, а также обоснование необходимости применения и типа системы оповещения для заданных помещений.

¾ " Ограничение распространения пожара. Объемно-планировочные и конструктивные решения " - требования к объемно-планировочным и конструктивным решениям зданий и сооружений различных классов функциональной пожарной опасности и огнестойкости, направленные на ограничение распространения пожара: классификации зданий, строительных конструкций и материалов, пожарно-технические показатели пожарной опасности которых должны устанавливаться в соответствии с новыми стандартами, определяющими методы их испытаний. Требования изложены с учетом ограничения распространения пожара в пределах пожарного отсека при условии выгораживания путей эвакуации соответствующими противопожарными преградами.

¾ " Противопожарная защита территорий населенных мест и предприятий ". Документ направлен на предотвращение распространения пожара между зданиями, группами зданий, открытых складов и других сооружений, а также определяет правильное расположение подземных коммуникаций в пределах застраиваемого участка.
В его основу положены мероприятия по обеспечению предотвращения распространения пожаров посредством создания противопожарных разрывов между зданиями и сооружениями в зависимости от их огнестойкости и функциональной пожарной опасности, категорий по взрывопожарной и пожарной опасности, зонирования объектов с учетом рельефа местности и преобладающих ветров. Документом установлены требования по обеспечению тушения пожаров на территориях населенных мест и предприятий при помощи пожарной техники, в зависимости от численности жителей в населенных местах, взрывопожарной и пожарной опасности производств на предприятиях.

¾ " Пределы огнестойкости строительных конструкций " содержит справочные данные о пределах огнестойкости строительных конструкций из железобетона, металла, древесины, асбестоцемента, пластмасс и других строительных материалов и предназначено, в первую очередь, для использования специалистами проектных организаций при обосновании классов огнестойкости зданий и сооружений, разработке новых видов строительных конструкций. Также в нем приведены основные положения методов расчета показателей, используемых при определении пределов огнестойкости строительных конструкций.

Дата добавления: 2015-04-23