физико химические параметры пожара
Пожары: физико-химические основы, параметры
В основе горения лежат быстротекущие химические реакции окисления сгораемых материалов кислородом воздуха, в первую очередь углерода с образованием С02 и водорода с образованием Н20.
Различают два основных вида горения: гомогенное и гетерогенное.
При гомогенном (пламенном) горении окислитель и горючее находятся в газовой фазе. Гомогенное горение имеет место при сгорании горючего газа или газовых сред, образующихся при испарении горючих жидкостей или при плавлении, разложении, испарении или выделении газообразных фракций в результате нагрева твердых веществ. Полученная любым из этих превращений газообразная среда смешивается с воздухом и горит.
На пожарах роль окислителя при горении чаще всего выполняет кислород воздуха, окружающего зону протекания химических реакций, поэтому интенсивность горения определяется не скоростью протекания этих реакций, а скоростью поступления кислорода из окружающей среды в зону горения.
В пространстве, в котором развивается пожар, условно рассматривают три зоны: горения, теплового воздействия и задымления.
Зоной горения называется часть пространства, в которой происходит подготовка горючих веществ к горению (подогрев, испарение, разложение) и их горение,
Зоной теплового воздействия называется часть пространства, примыкающая к зоне горения, в которой тепловое воздействие пламени приводит к заметному изменению состояния окружающих материалов и конструкций и делает невозможным пребывание в ней людей без средств специальной защиты.
Зоной задымления называется часть пространства, в которой от дыма создается угроза жизни и здоровью людей.
К основным параметрам пожара относятся пожарная нагрузка, массовая скорость выгорания, скорость распространения пожара, температура пожара, интенсивность выделения теплоты и др.
При увеличении температуры материалов скорость увеличивается, а при достижении температуры самовоспламенения их поверхность охватывается пламенем почти мгновенно.
Скорость распространения пламени в смесях газов, используемых в промышленности, равна, м/с:
углеводородовоздушные смеси. 0,3-0,5
водородовоздушная смесь. 2,8
водородокислородная смесь. 13,8
ацетиленокислородная смесь. 15,4
По признаку изменения площади пожары делятся на распространяющиеся и нераспространяющиеся.
По условиям массо- и теплообмена с окружающей средой различают пожары в ограждениях (внутренние пожары) и па открытой местности (открытые пожары).
Большинство внутренних пожаров, связанных с горением твердых материалов, начинается с возникновения локального открытого пламенного горения. Далее вокруг зоны горения возникает конвективный газовый поток, обеспечивающий необходимый газовый обмен. Постепенно увеличивается температура горючего материала вблизи зоны горения, интенсифицируются физико-химические процессы горения, растет факел пламени, горение переходит в общее.
При достижении температуры примерно 100 «С начинается разрушение оконных стекол и и связи с этим существенно изменяется газообмен, горение усиливается, пламя начинает выходить за пределы помещения, что может явиться причиной загорания соседних сооружений.
Распространение пламени на соседние здания и сооружения возможно также за счет излучения и переброса на значительные расстояния горящих конструктивных элементов (головни) или несгоревших частиц (искры).
За пределами помещений, в которых возник пожар, температура продуктов горения может оказаться неопасной для человека, но содержание продуктов сгорания в воздухе может стать опасным. Это характерно для высоких зданий и зданий коридорной системы, в которых опасность для человека наступает через 0,5-6 мин после начала пожара, поэтому при пожаре необходима немедленная эвакуация.
Необходимость срочной эвакуации определяется также тем обстоятельством, что пожары могут сопровождаться взрывами, деформациями и обрушением конструкций, вскипанием и выбросом различных жидкостей, в том числе легковоспламеняющихся и чрезвычайно ядовитых.
К открытым относятся пожары газовых и нефтяных фонтанов, складов древесины, пожары на открытых технологических установках, лесные, степные, торфяные пожары, пожары на складах каменного угля и др.
Общей особенностью всех открытых пожаров является отсутствие накопления теплоты в газовом пространстве. Теплообмен происходит с неограниченным окружающим пространством. Газообмен не ограничивается конструктивными элементами зданий и сооружений, он более интенсивен. Процессы, протекающие на открытых пожарах, в значительной степени зависят от интенсивности и направления ветра.