Основные параметры пожара

Пожары обладают общими закономерностями, что позволяет построить аналитическое описание общих явлений пожаров и их параметров.

Основные явления, сопровождающие пожар- это процессы горения, газо- и теплообмена.

Они изменяются во времени, пространстве и характеризуются параметрами пожара.

Процесс горения на пожаре горючих веществ и материалов представляет собой быстро проникающие химические реакции окисления и физические явления, без которых горение невозможно, сопровождающиеся выделением тепла и свечением раскаленных продуктов горения с образованием ламинарного или турбулентного диффузионного пламени.

Основными условиями горения являются: наличие горючего вещества, поступление окислителя в зону химических реакций и непрерывное выделение тепла, необходимого для поддержания горения.

Возникновение и распространение процесса горения по веществам и материалам происходит не сразу, а постепенно. Источник горения воздействует на горючее вещество, вызывает его нагревание, при этом в большой мере нагревается поверхностный слой, происходит активация поверхности, деструкция и испарение вещества, материала в следствии термических и физических процессов, образование аэрозольных смесей состоящих из газообразных продуктов деструкции испарения (для жидкостей) достигает критических значений, происходит воспламенение продуктов и твердых частиц исходного вещества. Горение этих продуктов приводит к выделению тепла, повышению температуры поверхности и увеличению концентрации горючих продуктов термического разложения (испарения) под поверхностью материала, вещества. Устойчивое горение наступает, когда скорость образования горючих продуктов термического разложения станет не меньше скорости их окисления в зоне химической реакции горения. Тогда под воздействием тепла, выделяющегося в зоне горения, происходит разогрев, деструкция, испарение и воспламенение следующих участков горючих веществ и материалов.

¨ Если скорость образования горючих продуктов становится меньше скорости окисления, то происходит догорание пожарной нагрузки, при этом температура процесса горения снижается.

¨ Основные факторы характеризующие возможное развитие процесса горения на пожаре это: пожарная нагрузка, массовая скорость выгорания, линейная скорость распространения пламени по поверхности материалов, интенсивность выделения тепла, температура пламени и др.

¨ Пожарная нагрузка- это количество теплоты, отнесенное к единице поверхности пола, которое может выделяться в помещении или здании при пожаре. Р-МДЖ/м².

В пожарную нагрузку включается находящиеся в строительных конструкциях вещества и материла, способные гореть. Во временную пожарную нагрузку включаются вещества и материалы, обращающиеся в производстве, в том числе технологическое и санитарно-техническое оборудование, изоляции, материалы, находящиеся в расходных складах, мебель и другие, способные гореть.

Временную и постоянную пожарную нагрузку вычисляют по формулам:

где Mi- масса i-го вещества или материала, кг;

Qi- количество теплоты, выделяемого одним килограммом i-го вещества или материала при сгорании; S- площадь зданий и сооружений или их частей, j- число видов веществ и материалов временной пожарной нагрузки; к- число видов веществ и материалов постоянной пожарной нагрузки.

Расчетная пожарная нагрузка для зданий и сооружений вычисляется по формуле:

Рu= Раbс,

где Р- пожарная нагрузка; коэффициент скорости сгорания; b- коэффициент скорости сгорания веществ и материалов, зависящий от параметров здания и его частей; с- коэффициент, отражающий наличие противопожарной техники.

Расчетная пожарная нагрузка характеризует продолжительность пожара (чем больше нагрузка, тем продолжительней пожар).

¨ Под скоростью выгорания понимают потерю массы материала в единицу времени при горении. Процесс термического разложения сопровождается уменьшением массы вещества и материалов, которая в расчете на единицу времени и единицу площади горения квалифицируется как массовая скорость выгорания и определяется:

где: dm- элементарное изменение массы материала, кг, за время dt,с; S- площадь горения, м².

¨ Линейная скорость распространения горения представляет собой физическую величину, характеризуемую наступательным движением фронта пламени в данном направлении в единицу времени. Она зависит от вида и природы горючих веществ и материалов, от начальной температуры, способности горючего к воспламенению, интенсивности газообмена на пожаре, плотности теплового потока на поверхности веществ и материалов и других факторов. Она определяется:

где l- расстояние, пройденное фронтом пламени в данном направлении, м; t- время распространения фронта пламени, с.

Отношение площади поверхности к площади горения характеризуются коэффициентом поверхности Кп горючей загрузки:

При обеспеченном газообмене с повышением Кn возрастают скорости выгорания и распространения горения, температура пожара и пр.

¨ Под температурой пожара в ограждениях понимают среднеобъемную температуру газовой среды в помещении, под температурой пожара на открытых пространствах- температуру пламени.

¨ Одним из главных параметров, характеризующих процесс горения является интенсивность (горения) выделения тепла на пожаре. она определяется массовой скоростью выгорания веществ и материалов и их теплового содержания. На интенсивность тепловыделения влияют содержание кислорода и температура среды, а содержание кислорода зависит от интенсивности поступления воздуха в помещении при пожарах в ограждениях и зону пламенного горения при пожарах на открытых пространствах. При пожарах, регулируемых притоком воздуха, интенсивность выделения тепла пропорциональна расходу поступающего воздуха и находится по уравнению:

где: t- коэффициент полноты сгорания; Vm- массовая скорость выгорания вещества, перешедшего за единицу времени из твердого или жидкого состояния в газообразное; Х_1В - концентрация кислорода в поступающем воздухе, Х_1В = 0,23; L₁ - теоретически необходимое количество кислорода для сгорания единицы массы горючего материала; Q^Р_Н - массовая теплота сгорания.

¨ При пожаре выделяются газообразные, жидкие и твердые вещества Их называют продуктами горения. Они распространяются в газовой среде и создают задымление.

¨ Дым- дисперсная система из продуктов горения и воздуха, состоящая из газов, паров и раскаленных твердых частиц.

Под дымообразованием на пожаре принимают количества дыма м³/с, выделяемого со всей площади пожара.

,

где: g - коэффициент пропорциональности; u_М - массовая скорость выгорания; V_{N. Г} - объем продуктов горения, образовавшихся при сжигании 1 кг горючего м³/кг; Тg и То - температура дыма и окружающей среды.

Процесс задымления зданий и помещений связан с разностью образующего количества дыма при горении и удаляемого из здания Vуд. Если эту разность отнести к объему помещения W, получили интенсивность задымления м³/м³.с

J₃ = ,

где W- объем помещений, м³; z- концентрация дыма, в долях процентов.

Концентрация дыма- это количество продуктов горения, содержащихся в единице объема помещения (г/м³; г/л или в объемных долях).

¨ Газовый обмен на пожаре- это движение газообразных масс, вызываемое выделением тепла при горении. При нагревании газов их плотность уменьшается, и они вытесняются более плотными слоями холодного атмосферного воздуха и поднимаются вверх. У основания факела пламени создается разряжение, которое способствует притоку воздуха в зону горения, а над факелом пламени- избыточное давление.

На процесс газообмена в помещении большое влияние оказывают высота помещения, геометрические размеры проемов, скорость и направление ветра.

¨ Процессы газообмена на пожаре могут приводить к задымлению как помещений, так и зданий в целом.

¨ Одним из главных процессов, происходящих на пожаре, являются процессы теплообмена. Выделяющееся тепло при горении, во-первых, усложняет обстановку на пожаре, во вторых, является одной из причин развития пожара. Кроме того, нагрев продуктов горения вызывает движения газовых потоков и все вытекающие из этого последствия (задымления помещений и территории, расположенных около зоны горения.

Сколько тепла выделяется в зоне горения, столько его и отводится от нее.

где; Qг- расход метала на подготовку горючих веществ горению; Qср- отвод тепла от зоны горения в окружающее пространство.

Тепло, передаваемое во внешнюю среду, способствует распространению пожара, вызывает повышение температуры, деформацию конструкций и т.д.

Большая часть тепла на пожарах передается конвенцией.

При отсутствии или при слабом ветрах, большая часть (пожара) тепла отделяется верхним слоем атмосферы. При наличии сильного ветра обстановка усложняется, т.к. входящий поток нагретых газов значительно отклоняется от вертикали.

При внутренних пожарах конвенций будет передаваться еще большая часть тепла, чем при наружных. При пожарах внутри зданий продукты сгорания, двигаясь по коридорам, лестничным клеткам, шахтам лифтов, вентканалам и т.п., передают тепло встречающимся на их пути материалам, конструкциям и т.д., вызывая их загорания, деформацию, обрушение и пр. Необходимо помнить, чем выше скорость движения конвенционных потоков и чем выше

температура нагрева продуктов сгорания, тем больше тепла передается в окружающую среду.

Передача тепла измерением характерна для наружных пожаров. Причем, чем больше поверхность пламени, тем ниже степень его черноты, чем выше температура горения, тем больше передается тепла этим способом.

При пожарах в ограждениях действие излучения ограничивается строительными конструкциями горящих помещений и задымлением как тепловым экраном. В наиболее удаленных от зоны горения участках тепловое воздействие излучения существенного влияния на обстановку пожара не оказывает. Но чем ближе к зоне горения, тем больше опасным становится его тепловое воздействие.

Подающий тепловой поток от расстояния между факелом пламени и объектом. С этим параметром связаны безопасные условия для облучаемого объекта.

Эти условия могут быть выполнены в случае, когда между измеряемой и излучаемой поверхности будет такое расстояние, при котором интенсивность облучения объекта или температура на его поверхности не превышала бы допустимых величин или допустимых значений для данного объекта в течении определяемого времени, по истечении которого необходимо обеспечить его защиту.

Процесс теплообмена горячих газов, факела пламени и ограждающих конструкций при пожаре в помещении носит сложный характер и осуществляется одновременно тепловым излучением, конвекцией и теплопроводностью.

Дата добавления: 2014-10-15