Kinetičko i difuziono sagorevanje gasova. Difuzijsko sagorevanje tečnosti Osnovi teorije difuzije i kinetičkog sagorevanja

Ako su trajanje hemijske reakcije i fizička faza procesa sagorevanja srazmerni, tada se sagorevanje odvija u tzv. srednja oblast, u kojoj na brzinu sagorevanja utiču i hemijski i fizički faktori.

Sagorijevanje bilo kojeg materijala odvija se u plinskoj ili parnoj fazi. Tečni i čvrsti zapaljivi materijali, kada se zagriju, prelaze u drugo stanje - plin ili paru, nakon čega se zapale. Uz stabilno sagorijevanje, reakciona zona djeluje kao izvor paljenja ostatka zapaljivog materijala.

Područje plinovitog medija u kojem intenzivna kemijska reakcija uzrokuje luminiscenciju i oslobađanje topline naziva se plamen. Plamen je vanjska manifestacija intenzivnih reakcija oksidacije tvari. Prilikom sagorevanja čvrstih materija prisustvo plamena nije neophodno. Jedan od tipova sagorevanja čvrstih materija - tinjajući(sagorevanje bez plamena), u kojem se kemijske reakcije odvijaju malom brzinom, prevladavaju crveni sjaj i nisko stvaranje topline. Zapaljivo sagorevanje svih vrsta zapaljivih materijala i materija u vazduhu moguće je uz sadržaj kiseonika u zoni požara od najmanje 14% zapremine, a tinjanje zapaljivih čvrstih materijala se nastavlja do sadržaja kiseonika od ~6%.

Dakle, sagorevanje je složen fizički i hemijski proces.

Savremena teorija sagorevanja zasniva se na sledećim odredbama. Suština sagorijevanja sastoji se u davanju valentnih elektrona oksidirajućim supstancama do oksidacijskog sredstva. Kao rezultat prijenosa elektrona mijenja se struktura vanjskog (valentnog) elektronskog nivoa atoma. Svaki atom tada prelazi u najstabilnije stanje pod datim uslovima. U hemijskim procesima elektroni mogu u potpunosti preći iz elektronske ljuske atoma jedne vrste u ljusku atoma druge vrste. Pogledajmo nekoliko primjera kako bismo stekli predstavu o ovom procesu.

Dakle, tokom sagorevanja natrijuma u hloru, atomi natrijuma doniraju po jedan elektron atomima hlora. U ovom slučaju, osam elektrona se pojavljuje na vanjskom elektronskom nivou atoma natrija (stabilna struktura), a atom, izgubivši jedan elektron, pretvara se u pozitivan ion. Kod atoma hlora, koji je primio jedan elektron, vanjski nivo je ispunjen sa osam elektrona, a atom se pretvara u negativni ion. Kao rezultat djelovanja elektrostatičkih sila, suprotno nabijeni ioni se približavaju jedan drugom i nastaje molekul natrijevog klorida (ionska veza)

Na + + C1 - → Na + C1 -

U drugim procesima, elektroni vanjskih omotača dva različita atoma, takoreći, dolaze u "zajedničku upotrebu", čime se atomi povlače u molekule (kovalentna veza)

H ∙ + C1: → H: C1:

Atomi mogu donirati jedan ili više elektrona za "zajedničku upotrebu".

Kao primjer, slika 2 prikazuje dijagram formiranja molekule metana od jednog atoma ugljika i četiri atoma vodika. Četiri elektrona atoma vodika i četiri elektrona vanjskog elektronskog nivoa atoma ugljika dolaze u uobičajenu upotrebu, atomi se "povlače zajedno" u molekulu.

Fig.2. Dijagram formiranja molekule metana

Doktrina sagorevanja ima svoju istoriju. Među naučnicima koji su proučavali procese sagorevanja, treba istaći A.N. Bach i K.O. Engler, koji je razvio peroksidnu teoriju oksidacije, prema kojoj, kada se zapaljivi sistem zagrije, molekul kisika se aktivira prekidom jedne veze između atoma.

molekula aktivna molekula

Molekula aktivnog kiseonika lako ulazi u kombinaciju sa zapaljivom supstancom i formira spoj tipa R-O-O-R (peroksidi) i R-O-O-H (hidroperoksidi); ovdje je R radikalni simbol. Radikali su čestice (atomi ili atomske grupe) koje imaju nesparene elektrone, na primjer, , , itd. Primjer takve reakcije:

CH 4 + -O-O- → -O-O-

metil hidroperoksid

Energija razbijanja -O-O- veze u peroksidima i hidroperoksidima je mnogo manja nego u molekuli kisika O2, stoga su vrlo reaktivni. Kada se zagriju, lako se razgrađuju stvaranjem novih tvari ili radikala. Ovo oslobađa toplotu.

Dalji razvoj doktrine sagorevanja povezan je sa radovima N.N. Semenov, koji je stvorio teorija lančane reakcije sagorevanja,što je omogućilo da se prodre dublje u fiziku fenomena i objasni različite načine sagorevanja, uključujući samozapaljenje, sagorevanje deflagracijom i sagorevanje koje dovodi do eksplozije. Osim toga, razlika između modernog koncepta mehanizma sagorijevanja i teorije peroksida je u tome što početna faza procesa nije aktivacija molekula kisika, već aktivacija molekula oksidirajuće tvari.

Struktura difuzijske baklje plamena iznad površine zapaljive tekućine, mehanizam i brzina njegovog širenja.

Struktura difuzne baklje plamena iznad ogledala zapaljive tečnosti je približno ista. Jedina razlika je u tome što zapaljive pare koje dolaze sa površine tečnosti nemaju takvu početnu zalihu kinetičke energije kao gasni mlaz, i pre paljenja se mešaju sa okolnim gasnim medijumom ne zbog kinetičke energije ulaznog toka gasa. , ali sporije prema mehanizmu konvektivne i molekularne difuzije . Ali ako se u nastalu mješavinu para i zraka dovede izvor paljenja, tada će se pojaviti plamen koji će promijeniti omjer protoka plina i topline iznad tekućeg zrcala: vrući proizvodi sagorijevanja, kao lakši, juriti će prema gore, a svježi Na njihovo mjesto dolazi hladan zrak iz okolnog prostora, koji će razrijediti pare zapaljive tekućine. Od plamena će do tečnog ogledala doći zračeći tok toplinske energije, koji će ići na zagrijavanje površinskih slojeva tekućine i, kako se zagrijavaju, intenzivira proces njenog isparavanja.

Ako je tečnost prije paljenja imala temperaturu znatno veću od temperature paljenja, tada se izgaranje tekućine iznad spremnika ili prolivene tekućine pojačava, napreduje, a veličina plamena će se povećati. U skladu s tim, povećava se intenzitet zračnog toka topline na površinu tekućine, intenzivira se proces isparavanja, povećava se intenzitet strujanja konvektivnog plina oko plamena, on će biti jače pritisnut sa strana, poprimeći oblik stošca , povećava se u veličini. Daljim sagorevanjem plamen prelazi u turbulentni režim sagorevanja, i rasti će sve dok se ne uspostavi režim toplotne i gasnodinamičke ravnoteže. Maksimalna temperatura turbulentnog difuzionog plamena većine zapaljivih tečnosti ne prelazi 1250-1350°C.

Širenje sagorevanja po površini tečnog ogledala zavisi od brzine formiranja zapaljive smeše mehanizmom molekularne i konvektivne difuzije. Dakle, za tečnosti sa temperaturom ispod temperature paljenja ova brzina je manja od 0,05 m/s, a za tečnosti zagrejane iznad temperature paljenja dostiže 0,5 m/s ili više.

Dakle, brzina širenja plamena po površini zapaljive tečnosti zavisi uglavnom od njene temperature.

Ako je temperatura tečnosti jednaka ili viša od temperature paljenja, može doći do sagorevanja. Najprije se iznad površine tekućine uspostavlja mali plamen koji se zatim brzo povećava u visinu i nakon kratkog vremena dostiže svoju maksimalnu vrijednost. Ovo sugerira da je uspostavljen određeni prijenos topline i mase između zone sagorijevanja i površine tekućine. Prijenos topline iz zone sagorijevanja na površinski sloj tekućine vrši se zračenjem i provođenjem topline kroz zidove posude. Nema konvektivnog strujanja, jer je tok pare u oblaku usmjeren prema gore, tj. sa manje zagrejane površine na topliju površinu. Količina toplote koja se prenosi na tečnost iz zone sagorevanja nije konstantna i zavisi od temperature plamena, providnosti plamena, njegovog oblika itd.

Tečnost prima dio toplote sa zida rezervoara. Ovaj deo toplote može biti značajan kada je nivo tečnosti u rezervoaru nizak, a takođe i kada plamen preplavi spoljni zid rezervoara. Toplina koju percipira tekućina uglavnom se troši na njeno isparavanje i zagrijavanje, a određenu količinu topline tekućina gubi u okolinu:

Q \u003d q 1 + q 2 + q 3

gdje je Q količina topline koju primi tekućina iz plamena, kJ / (m 2 -s);

q 1 - količina toplote koju tečnost gubi u okolinu, kJ / (m 2 -s);

q 2 - količina utrošene toplote za isparavanje tečnosti, kJ / (m 2 s);

qz - količina topline koja se troši na zagrijavanje tekućine, kJ / (m 2 -s).

Ako je promjer rezervoara dovoljno velik, tada se vrijednost q1 u odnosu na q 2 i q 3 može zanemariti:

Q \u003d q 2 + q 3 \u003d rlc + cpc (T-T 0) u.

gdje je r toplina isparavanja tekućine, kJ/kg;

Cp je toplotni kapacitet tečnosti, kJ/(kg K);

p je gustina tečnosti, mg/m 3;

T je temperatura na površini tečnosti, K;

T 0 je početna temperatura tečnosti K;

u je brzina rasta zagrijanog sloja tečnosti, m/s;

l - linearna brzina sagorevanja tečnosti, m/s.

Ako pojedinačna tečnost gori, tada se sastav njene parne faze ne razlikuje od sastava tečnosti. Ako tečnost složenog sastava (mješavina) gori, tada dolazi do frakcijske destilacije u njenom gornjem sloju i sastav sferne faze se razlikuje od sastava tekuće faze. Ove mješavine uključuju naftu i sve naftne derivate. Prilikom njihovog sagorijevanja dolazi do isparavanja pretežno lagano ključajućih frakcija, uslijed čega tečna faza mijenja svoj sastav, a sa njom i pritisak pare, specifičnu težinu, viskoznost i druga svojstva. U tabeli 3.1 prikazana je promjena svojstava karačuhurskog ulja u površinskom sloju tokom njegovog sagorijevanja u rezervoaru prečnika 1,4 m.

Tabela 1.11.1

Promjene u svojstvima karačukurskog ulja tokom sagorijevanja

Prema tabeli 1.11.1, zbog sagorevanja frakcija niskog ključanja povećava se gustina preostalog proizvoda. Isto se dešava sa viskozitetom, tačkom paljenja, sadržajem katrana i tačkom ključanja. Samo se sadržaj vlage smanjuje kako ulje izgara. Intenzitet promjena ovih svojstava tokom sagorijevanja u rezervoarima različitih prečnika nije isti. U spremnicima velikog promjera, zbog povećanja konvekcije i debljine sloja tekućine uključenog u miješanje, brzina promjene ovih svojstava se smanjuje. Promjena frakcionog sastava naftnih derivata, koja se javlja u gornjem sloju, postupno dovodi do promjene sloja u debljini zagrijanog naftnog proizvoda.

Ako koristimo prvi zakon D.P. Konovalova, zaključak o sagorevanju smeša može se formulisati na sledeći način: smeša dve tečnosti se pri sagorevanju obogaćuje onim komponentama čijim se dodavanjem u tečnost snižava pritisak pare iznad njega (ili povećava tačku ključanja). Ovaj zaključak vrijedi i za smjese u kojima je broj komponenti veći od dva.

Prilikom sagorijevanja mješavine zapaljivih i nekih zapaljivih tekućina s vodom, kao rezultat frakcijske destilacije, postotak vode u tečnoj fazi cijelo vrijeme raste, što dovodi do povećanja specifične težine goruće smjese. Ova pojava je tipična za smeše u kojima zapaljiva komponenta ima tačku ključanja ispod tačke ključanja vode (metil, etil alkoholi, dietil etar, aceton itd.). Kod produženog sagorevanja ovakvih tečnih mešavina, usled povećanja vode u njima, dolazi do trenutka kada sagorevanje prestaje, iako još uvek nije izgorela cela smeša.

Smjesa zapaljivih tečnosti sa vodom, kada je tačka ključanja tečnosti viša od tačke ključanja vode, ponaša se nešto drugačije tokom sagorevanja. Procenat vode u tečnoj fazi se ne povećava, već opada. Kao rezultat, smjesa potpuno izgori. Ovako gori mješavina sirćetne kiseline i vode.

Prilikom sagorijevanja naftnih derivata njihova tačka ključanja (vidi tabelu 1.11.1) se postepeno povećava zbog tekuće frakcijske destilacije, a samim tim raste i temperatura gornjeg sloja. Slika 1.11.1 prikazuje promjenu temperature na površini

Sl.1.11.1

Pri niskim temperaturama tekućine prijenos topline s plamena na tekućinu igra značajnu ulogu u širenju plamena. Plamen zagrijava površinu tekućine koja se nalazi uz njega, tlak pare iznad njega se povećava, formira se zapaljiva smjesa koja, kada se zapali, gori.

Pomaknuti plamen zagrijava sljedeći dio površine tekućine i tako dalje.

Zavisnost brzine kretanja plamena po površini tečnosti od temperature prikazana je na slici 1.11.2.

Kada je temperatura tečnosti ispod tačke paljenja, brzina plamena je mala.

Povećava se kako temperatura tečnosti raste i postaje ista kao brzina širenja plamena kroz mešavinu para i vazduha na temperaturi tečnosti iznad tačke paljenja.

Sl.1.11.2 Promjena brzine kretanja plamena na površini tekućina u zavisnosti od temperature: 1-izoamil alkohol, 2 - butil alkohol, 3 - etil alkohol, 4 - toluen

Kinetičko sagorijevanje je izgaranje prethodno pomiješane mješavine goriva i oksidatora.

U tom slučaju, plamen kroz zapaljivu smjesu će se širiti u svim smjerovima. Volumen zahvaćen plamenom će se povećati. Plamen se uvijek širi prema nesagorenoj smjesi.

Rice. 7.1. Šema širenja plamena kroz prethodno izmiješanu homogenu smjesu: 1 - početna zapaljiva smjesa; 2 - prednji dio plamena; 3 - proizvodi sagorevanja; d f.p. je debljina fronta plamena

Uska traka između početne smjese (1) i produkata izgaranja (PG) (3) je plamen (2). Za većinu mješavina ugljikovodika sa zrakom, debljina ove trake je 0,1-1,0 mm. Ovo je zona sagorevanja ili front plamena. U njemu se odvija hemijska reakcija i oslobađa se sva toplota. Luminiscencija je rezultat prisustva radikala CH, HCO, C 2 itd. u njemu.

Dakle, front plamena je uska svijetleća zona koja razdvaja SG i početnu zapaljivu smjesu.

Na frontu plamena, kao rezultat kemijske reakcije sagorijevanja, koncentracija početnih komponenti naglo opada na nulu, a temperatura dostiže svoju maksimalnu vrijednost. Zbog molekularne provodljivosti topline, temperatura ispred reakcione zone monotono raste od početne temperature zapaljive smjese do temperature bliske temperaturi sagorijevanja, formirajući zonu fizičkog zagrijavanja.

Budući da debljina zone plamena, u pravilu, ne prelazi frakcije mm, front plamena se konvencionalno smatra ravninom.

Ako se front plamena kreće, tada se plamen naziva nestacionarni, ako se ne kreće - stacionarno.

Glavne karakteristike su:

Normalna brzina širenja plamena je brzina kretanja fronta plamena u odnosu na neizgoreli gas u pravcu okomitom na njegovu površinu. Normalna brzina je funkcija brojnih fizičko-hemijskih svojstava smjese i brzine kemijske reakcije na temperaturi izgaranja.

Ovo je jedna od karakteristika opasnosti od požara gasovitih materija. Budući da je određena fizičko-hemijskim svojstvima zapaljive smjese, naziva se i fundamentalnom.

Brzina izgaranja. Ovo je masa tvari koja gori u jedinici vremena po jedinici površine površine fronta plamena.

Postoje dvije teorije koje objašnjavaju prirodu širenja plamena kroz zapaljivu smjesu.

Prema teoriji difuzije, kretanje fronta plamena nastaje zbog difuzije aktivnih čestica - radikala - formiranih u zoni sagorijevanja u svježu smjesu, gdje pokreću kemijsku reakciju.

Prema termalnoj teoriji, kretanje fronta plamena se odvija zbog prijenosa topline toplinskim vođenjem na svježu smjesu, zbog čega se potonja zagrijava do temperature samozapaljenja, nakon čega slijedi kemijska reakcija.

U stvari, postoje elementi obe teorije, jer proces je veoma složen.

Faktori koji utiču na normalnu brzinu:

Koncentracija i sastav zapaljive smjese.

Teoretski, u n bi trebao biti maksimum na j st. Gotovo maksimum pada na smjesu koja sadrži više goriva od stehiometrijskog omjera (a in< 1 – богатая смесь). u н для различных газов составляет ~ 0,3 – 1,6 м/с. Она редко превышает значение 2,5 м/с, а для углеводородно-воздушных смесей находится в пределах 0,4 – 0,8 м/с. Смеси, имеющие u н < 0,04 м/с, не способны к распространению пламени.

Prisustvo flegmatizatora (N 2, CO 2, H 2 O (para), Ar, itd.).

Primjećuje se efekat razrjeđivanja, što podrazumijeva smanjenje brzine reakcije, oslobađanja topline i u n. Efikasnost flegmatizirajućih plinova određena je njihovim termofizičkim svojstvima.

Temperatura (početna) zapaljive smjese. S povećanjem T o, temperatura zapaljive smjese raste: T g = T o + Q n / (ås p i V PG i)

Sve zapaljive (zapaljive) tvari sadrže ugljik i vodonik, glavne komponente mješavine plina i zraka uključene u reakciju sagorijevanja. Temperatura paljenja zapaljivih materija i materijala je različita i za većinu ne prelazi 300°C.

Fizičko-hemijske osnove sagorevanja sastoje se u termičkom razgradnji neke supstance ili materijala na pare i gasove ugljovodonika, koji pod uticajem visokih temperatura stupaju u hemijsko dejstvo sa oksidantom (kiseonik vazduha), pretvarajući se u ugljen-dioksid (ugljik). dioksid), ugljični monoksid (ugljični monoksid) prilikom sagorijevanja.ugljik), čađ (ugljenik) i voda, a to oslobađa toplinsko i svjetlosno zračenje.

Paljenje je proces širenja plamena kroz mješavinu plin-para i zraka. Kada je brzina istjecanja zapaljivih para i plinova s ​​površine tvari jednaka brzini širenja plamena duž njih, uočava se stabilno izgaranje plamena. Ako je brzina plamena veća od brzine istjecanja para i plinova, tada mješavina plin-para-vazduh izgara i plamen se samougasi, tj. blic.

Ovisno o brzini istjecanja plinova i brzini širenja plamena kroz njih, može se uočiti:

• sagorijevanje na površini materijala, kada je brzina oslobađanja zapaljive smjese s površine materijala jednaka brzini širenja vatre duž nje;
• sagorijevanje s odvajanjem od površine materijala, kada je brzina oslobađanja zapaljive smjese veća od brzine širenja plamena duž nje.

Sagorijevanje mješavine plin-para i zraka dijeli se na difuzijsko ili kinetičko. Glavna razlika je sadržaj ili odsustvo oksidirajućeg agensa (kiseonika vazduha) direktno u zapaljivoj mešavini para i vazduha.

Kinetičko sagorijevanje je sagorijevanje prethodno pomiješanih zapaljivih plinova i oksidatora (kiseonik zraka). Kod požara je ova vrsta sagorijevanja izuzetno rijetka. Međutim, često se nalazi u tehnološkim procesima: u plinskom zavarivanju, rezanju itd.

Kod difuzijskog sagorijevanja, oksidant ulazi u zonu sagorijevanja izvana . Dolazi, po pravilu, sa dna plamena zbog razrjeđivanja koja se stvara u njegovoj osnovi. U gornjem delu plamena, koji oslobađa toplotu tokom sagorevanja, stvara se pritisak. Glavna reakcija sagorevanja oksidacije) odvija se na rubu plamena, jer mješavine plina koje teku s površine tvari sprječavaju prodiranje oksidatora duboko u plamen (oni istiskuju zrak). Većina zapaljive smjese u središtu plamena, koja nije ušla u oksidacijsku reakciju s kisikom, odaje produkte nepotpunog izgaranja (CO, CH 4, ugljik, itd.).

Difuzijsko sagorijevanje, zauzvrat, može biti laminarno (kontroverzno) i turbulentno (neujednačeno u vremenu i prostoru). Laminarno sagorijevanje je tipično kada su brzine oticanja zapaljive smjese s površine materijala i brzina širenja fluksa duž nje jednake. Turbulentno sagorijevanje nastaje kada brzina izlaska zapaljive smjese znatno premašuje brzinu širenja plamena. U tom slučaju granica plamena postaje nestabilna zbog velike difuzije zraka u zonu izgaranja. Nestabilnost se prvo javlja na vrhu plamena, a zatim prelazi na dno. Takvo sagorijevanje nastaje u požarima tokom njegovog volumetrijskog razvoja (vidi dolje).

Sagorijevanje tvari i materijala moguće je samo uz određeni kvalitet kisika u zraku. Sadržaj kisika, koji isključuje mogućnost sagorijevanja različitih tvari i materijala, utvrđuje se empirijski. Dakle, za karton i pamuk, samogašenje se javlja Ori 14% (vol.) kiseonika, a poliesterska vuna - na 16% (vol.).

Isključivanje oksidirajućeg agensa (kiseonik vazduha) je jedna od mjera za prevenciju požara. Stoga skladištenje zapaljivih i zapaljivih tekućina, kalcijum karbida, alkalnih metala, fosfora treba obavljati u dobro zatvorenim posudama.

1.2.2. Izvori paljenja.

Neophodan uslov za paljenje zapaljive smeše su izvori paljenja. Izvori paljenja se dijele na otvorenu vatru, toplinu grijaćih elemenata i uređaja, električnu energiju, energiju mehaničkih iskri, statički elektricitet i pražnjenja groma, energiju procesa samozagrijavanja tvari i materijala (spontano sagorijevanje) itd. Posebnu pažnju treba posvetiti identifikaciji izvora paljenja dostupnih na radnom mestu.

Karakteristični parametri izvora paljenja uzimaju se prema:

Temperatura kanala munje je 30.000°C pri jakosti struje od 200.000 A i vremenu djelovanja od oko 100 μs. Energija iskrističnog pražnjenja sekundarnog udara groma prelazi 250 mJ i dovoljna je za paljenje zapaljivih materijala sa minimalnom energijom paljenja do 0,25 J. Energija iskrističnog pražnjenja kada se u zgradu unese visoki potencijal putem metalnih komunikacija dostiže vrijednosti od 100 J ili više, što je dovoljno za zapaljenje svih zapaljivih materijala.

Polivinilhloridna izolacija električnog kabla (žice) se pali kada je omjer struje kratkog spoja veći od 2,5.

Temperatura čestica zavarivanja i čestica nikla žarulja sa žarnom niti dostiže 2100°C. Temperatura kapi pri rezanju metala je 1500°C. Temperatura luka tokom zavarivanja i rezanja dostiže 4000°C.

Zona ekspanzije čestica tokom kratkog spoja na visini žice od 10 m kreće se od 5 (vjerovatnoća udaranja 92%) do 9 (vjerovatnoća udaranja 6%) m; kada se žica nalazi na visini od 3 m - od 4 (96%) do 8 m (1%); kada se nalazi na visini od 1 m - od 3 (99%) do 6 m (6%).

Maksimalna temperatura, °C, na tikvici električne sijalice sa žarnom niti zavisi od snage, W: 25 W - 100°S; 40 W - 150°S; 75 W - 250°S; 100 W - 300°S; 150 W - 340°S; 200 W - 320°S; 750 W - 370°C.

Iskre statičkog elektriciteta koje nastaju kada ljudi rade s pokretnim dielektričnim materijalima dostižu vrijednosti od 2,5 do 7,5 mJ.

Temperatura plamena (tinjanja) i vrijeme gorenja (tinjanja), "C (min), nekih niskokaloričnih izvora toplote: cigareta koja tinja - 320-410 (2-2,5); cigareta koja tinja - 420-460 (26-30); goruća šibica - 620-640 (0,33).

Za varnice iz dimnjaka, kotlarnica, cevi parnih lokomotiva i dizel lokomotiva, kao i drugih mašina, požara, utvrđeno je da varnica prečnika 2 mm predstavlja opasnost od požara ako ima temperaturu od oko 1000°. C, prečnika 3 mm - 800°C, prečnika 5 mm - 600°C.

1.2.3. Spontano sagorevanje

Spontano sagorijevanje je svojstveno mnogim zapaljivim tvarima i materijalima. Ovo je karakteristična karakteristika ove grupe materijala.

Spontano sagorevanje je sledećih vrsta: termičko, hemijsko, mikrobiološko.

Toplotno spontano sagorevanje se izražava u akumulaciji toplote od strane materijala, pri čemu se materijal samozagreva. Temperatura samozagrijavanja tvari ili materijala pokazatelj je opasnosti od požara. Za većinu zapaljivih materijala ovaj indikator leži u rasponu od 80 do 150 ° C: papir - 100 ° C; građevinski filc - 80°S; koža - 40°C; drvo: bor - 80, hrast - 100, smreka - 120°S; sirovi pamuk - 60°C.

Produženo tinjanje prije početka vatrenog sagorijevanja karakteristična je karakteristika procesa termičkog spontanog sagorijevanja. Ovi procesi se otkrivaju po dugotrajnom i postojanom mirisu tinjajućeg materijala.

Hemijsko spontano sagorevanje odmah se manifestuje u vatrenom sagorevanju. Za organske materije, ova vrsta spontanog sagorevanja nastaje u kontaktu sa kiselinama (azotnom, sumpornom), biljnim i tehničkim uljima. Ulja i masti su, zauzvrat, sposobni za spontano sagorevanje u okruženju kiseonika. Neorganske tvari su sposobne za spontano izgaranje u kontaktu s vodom (na primjer, natrijum hidrosulfit). Alkoholi se spontano zapale u kontaktu sa kalijum permanganatom. Amonijum nitrat se spontano pali u kontaktu sa superfosfatom itd.

Mikrobiološko spontano sagorijevanje povezano je s oslobađanjem toplinske energije od strane mikroorganizama u procesu života u hranjivom mediju za njih (sijeno, treset, piljevina itd.).

U praksi se najčešće manifestuju kombinovani procesi spontanog sagorevanja: termički i hemijski.

2. Indikatori opasnosti od požara i eksplozije.

Proučavanje požarno i eksplozivno opasnih svojstava supstanci i materijala koji kruže u procesu proizvodnje jedan je od glavnih zadataka zaštite od požara u cilju eliminacije zapaljive sredine iz požarnog sistema.

U skladu sa GOST 12.1.044 Prema stanju agregacije, tvari i materijali se dijele na:

GASOVI - supstance čiji pritisak zasićene pare na temperaturi od 25°C i pritisku od 101,3 kPa (1 atm) prelazi 101,3 kPa (1 atm).

TEČNOSTI - isto, ali pritisak je manji od 101,3 kPa (1 atm). U tečnosti se ubrajaju i čvrste tvari za topljenje, čija je tačka topljenja ili kapanja manja od 50 °C.

ČVRSTA - pojedinačne tvari i njihove mješavine s tačkom topljenja ili kapanja iznad 50 ° C (na primjer, vazelin - 54 ° C), kao i tvari koje nemaju tačku topljenja (na primjer, drvo, tkanine itd.) .
PRAŠINA - dispergovane (zgnječene) čvrste materije i materijali sa veličinom čestica manjom od 850 mikrona (0,85 mm).

Nomenklatura indikatora i njihova primjenjivost za karakterizaciju opasnosti od požara i eksplozije tvari i materijala date su u tabeli 1.
Vrijednosti ovih pokazatelja trebale bi biti uključene u standarde i specifikacije za tvari, a također bi bile naznačene u pasošima proizvoda.

Tabela 1

(Znak “+” označava primjenjivost, znak “-” neprimjenjivost indikatora)

Tačka paljenja (Tvsp,) - samo za tečnosti - najniža temperatura kondenzovane supstance pri kojoj se, pod posebnim uslovima ispitivanja, iznad njene površine formiraju pare koje mogu da bljesnu u vazduhu iz izvora paljenja; u ovom slučaju ne dolazi do stabilnog sagorevanja.

TAČKA PLAMLJENJA (Tv,) - osim za gasove - najniža temperatura supstance pri kojoj supstanca emituje zapaljive pare i gasove takvom brzinom da se primećuje paljenje kada je izložena izvoru paljenja.

Temperatura SAMOZAPALJENJA (T sv) - najniža temperatura okoline pri kojoj se opaža samozapaljenje supstance.

USLOVI TERMIČKOG SAMOPALJENJA - samo za čvrste materije i prašinu - eksperimentalno otkriven odnos između temperature okoline, količine supstance (materijala) i vremena do njenog spontanog sagorevanja.

Temperatura SAMOZAGREVANJA - najniža temperatura supstance pri kojoj spontani proces njenog zagrevanja ne dovodi do tinjanja ili vatrenog sagorevanja.

Sigurnom temperaturom za produženo zagrijavanje tvari smatra se temperatura koja ne prelazi 90% temperature samozagrijavanja.

SPOSOBNOST EKSPLODICIJE I GORENJA PRI INTERAKCIJI SA VODOM, KISEONOM I DRUGIM SUPSTANCIMA (međusobni kontakt supstanci) je kvalitativni pokazatelj koji karakteriše posebnu opasnost od požara pojedinih supstanci.

KOEFICIJENT GENERACIJE DIMA - samo za čvrste materije - indikator koji karakteriše optičku gustinu dima koji nastaje tokom sagorevanja plamena ili termičko-oksidativnog razaranja (tinjanja) određene količine čvrste supstance (materijala) u posebnim uslovima ispitivanja.

Postoje 3 grupe materijala:

Materijali sa umjerenom sposobnošću stvaranja dima imaju manju količinu dima kada osoba izgubi sposobnost navigacije.

ili jednak količini produkata sagorevanja pri kojoj je moguće smrtno trovanje. Stoga je vjerovatnoća gubitka vidljivosti u dimu veća od vjerovatnoće trovanja.

Primjeri sposobnosti stvaranja dima građevinskih materijala tokom tinjanja (sagorevanja), m 3 / kg,:

Drvna vlakna (breza, aspen) - 62 (20)

Dekorativni laminat - 75 (6)

Marka šperploče FSF - 140 (30)

Vlaknaste ploče obložene plastikom - 170 (25)

INDIKATOR TOKSIČNOSTI PROIZVODA GORENJA POLIMERNIH MATERIJALA - odnos količine materijala prema jedinici zapremine zatvorenog prostora u kojem gasoviti produkti nastali tokom sagorevanja materijala uzrokuju smrt 50% eksperimentalnih životinja.

Suština metode je da se ispitni materijal sagori u komori za sagorevanje i otkrije zavisnost smrtonosnog dejstva gasovitih produkata sagorevanja o masi materijala (u gramima) po jedinici zapremine (1 m3) komore za izlaganje.

Klasifikacija materijala data je u tabeli:

* Za materijale izuzetno opasne po toksičnosti, masa ne prelazi 25 grama kako bi se stvorila smrtonosna koncentracija u zapremini od 1 m 3 u vremenu od 5 minuta. Shodno tome, za vrijeme od 15 minuta - do 17; 30 min - do 13; 60 min - do 10 grama.

Na primjer: Douglas bor - 21; vinil tkanina - 19; polivinil hlorid - 16; elastična poliuretanska pjena - 18 (čvrsta - 14) g/m 3 s vremenom izlaganja 15 minuta.

GRANICE KONCENTRACIJE ŠIRENJE PLAMENA (PALJENJE) - osim čvrstih materija.

Donje (gornje) koncentracijske granice širenja (paljenja) plamena - minimalni (maksimalni) sadržaj zapaljive tvari u homogenoj smjesi sa oksidirajućom okolinom, pri kojoj je širenje plamena kroz smjesu moguće na bilo kojoj udaljenosti od izvora paljenja.

Primjeri donje gornje granice koncentracije, %: acetilen - 2,2-81; vodonik - 3,3-81,5; prirodni gas - 3,8-24,6; metan - 4,8-16,7; propan - 2-9,5; butan - 1,5-8,5; benzinske pare - 0,7-6; pare kerozina - 1-1,3.

Temperatura tinjanja - za čvrste tvari i prašinu - temperatura tvari pri kojoj dolazi do naglog povećanja brzine egzotermnih oksidacijskih reakcija, koje završavaju pojavom tinjanja.

GRUPA ZAPALJIVOSTI - klasifikacijska karakteristika sposobnosti gorenja bilo koje tvari i materijala.

Prema zapaljivosti, tvari i materijali se dijele u tri grupe: nezapaljive, sporogoreće i zapaljive.

Negorivi (negorivi) - tvari i materijali koji ne mogu izgorjeti na zraku. Nezapaljive tvari mogu biti opasne od požara i eksplozije (na primjer, oksidanti ili tvari koje oslobađaju produkte u interakciji s vodom, atmosferskim kisikom ili međusobno).

OTPORNA NA VATRA (zapaljiva) - tvari i materijali koji mogu izgorjeti u zraku kada su izloženi izvoru paljenja, ali nisu u stanju sami izgorjeti nakon njegovog uklanjanja.

ZAPALJIV (zapaljiv) - supstance i materijali koji su sposobni za spontano sagorevanje, kao i zapaliti kada su izloženi izvoru paljenja i izgoreti samostalno nakon njegovog uklanjanja.

Zapaljive tečnosti (GZH) sa Tvsp<61°С в закрытом тигле или 66°С в откры­том тигле относят к легковоспламеняющимся (ЛВЖ).

Posebno opasna HZH naziva se zapaljiva tekućina s TVSP< 28°С.

GASOVI se smatraju zapaljivim u prisustvu graničnih koncentracija zapaljivosti (KLV); sporo sagorevanje - u odsustvu CPV-a i prisutnosti Tsv-a; negorivo - u nedostatku CPV i Tsv.

TEČNOSTI se smatraju zapaljivim u prisustvu TV-a; sporo gorenje - u odsustvu TV-a i prisutnosti Tsv-a; nezapaljiv - u nedostatku TV, Tsv, Tvsp, temperature i koncentracijske granice širenja plamena (zapaljenja).

3. Kategorije prostorija za opasnost od eksplozije i požara.

Prema odredbama standarda zaštite od požara NPB 105-03, kategorije prostorija i zgrada (ili dijelova zgrada između protupožarnih zidova - požarnih odjeljaka) utvrđuju se prema opasnosti od eksplozije i požara, ovisno o količini i svojstvima opasnim od požara i eksplozije. supstanci i materijala koji se nalaze (kruže) u njima, uzimajući u obzir karakteristike tehnoloških procesa proizvodnje u njima.

Prostorije, odeljci, delovi zgrade, zgrade klasa podležu kategorizaciji u zavisnosti od pripadnosti određenoj klasi prema funkcionalnoj opasnosti od požara. Zgrade i dijelovi zgrada - prostori ili grupe prostorija koje su međusobno funkcionalno povezane, prema funkcionalnoj opasnosti od požara, dijele se na klase u zavisnosti od načina upotrebe i od toga u kojoj mjeri je sigurnost ljudi u njima u slučaju pojave požara. požar je ugrožen, uzimajući u obzir njihovu starost, fizičko stanje, mogućnost spavanja, vrstu glavnog funkcionalnog kontingenta i njegovu količinu.

Prostorije, dijelovi zgrada, zgrade klasa F3.5., F4.3., F5.1., F5.2., F5.3. i radionice u zgradama klasa F1, F2, F3 i F4, prema Odredbe klauzule 5.21* SNiP 21-01-97*, pripadaju klasi F5.

Metodologiju datu u NPB 105-03 treba koristiti u izradi standarda za tehnološko projektovanje odjela koji se odnose na kategorizaciju prostorija i zgrada.

NPB 105-03 ne odnosi se na prostorije i zgrade za proizvodnju i skladištenje eksploziva (HE), sredstva za pokretanje eksploziva, zgrade i objekte projektovane u skladu sa posebnim normama i pravilima odobrenim na propisan način.

Kategorije prostorija i zgrada, definisane u skladu sa PNB 105-03, treba da se koriste za utvrđivanje regulatornih zahteva za obezbeđenje eksplozivne i požarne bezbednosti ovih prostorija i zgrada u odnosu na planiranje i razvoj, spratnost, površine, smeštaj prostori, projektna rješenja, inženjerska oprema. Mjere za osiguranje sigurnosti ljudi treba dodijeliti ovisno o svojstvima opasnosti od požara i količinama tvari i materijala u skladu sa GOST 12.1.004-91 i GOST 12.3.047-98.

Kategorije prostorija i zgrada preduzeća i ustanova utvrđuju se u fazi projektovanja zgrada i objekata u skladu sa ovim standardima, resornim standardima za tehnološko projektovanje ili posebnim listama odobrenim na propisan način.

Prema opasnosti od eksplozije i požara, prostorije i zgrade se dijele na kategorije A, B, C1-C4, D i E. Kategorije opasnosti od eksplozije i požara prostorija i zgrada određuju se za najnepovoljniji period u odnosu na požar ili eksplozije, na osnovu vrste aparata i prostorija koje se nalaze zapaljivih materija i materijala, njihove količine i svojstava opasnosti od požara, karakteristika tehnoloških procesa.

Određivanje požarno opasnih svojstava supstanci i materijala vrši se na osnovu rezultata ispitivanja ili proračuna prema standardnim metodama, uzimajući u obzir parametre stanja (pritisak, temperatura itd.).

Dozvoljeno je korištenje referentnih podataka koje objavljuju vodeće istraživačke organizacije u oblasti zaštite od požara ili standardnih referentnih podataka koje izdaje Državna služba. Dozvoljena je upotreba indikatora opasnosti od požara za mješavine supstanci i materijala prema najopasnijoj komponenti.