4.3. Основы теории горения вещ-в

Горение – это быстропротекающая химическая реакция, как правило, соединения вещества с кислородом воздуха, сопровождающаяся интенсивным выделением теплоты и света. Для возникновения горения требуется наличие трех факторов:

- горючего вещества,

- окислителя

- источника загорания (импульса).

Окислителями могут быть не только кислород, но и хлор, фтор, бром, йод, окислы азота и т. д.

В зависимости от свойств горючей смеси горение бывает гомогенным (исходные вещества имеют одинаковое агрегатное состояние: горение газов и др.) и гетерогенным (горение твердых и жидких горючих веществ).

Горение дифференцируется также по скорости распространения пламени и в зависимости от этого параметра может быть дефлаграционным (порядка десятка метров в секунду), взрывным (порядка сотни метров в секунду) и детонационным (порядка тысячи метров в секунду). Пожарам свойственно дефлаграционное горение.

Процесс возникновения горения подразделяется на несколько видов:

– вспышка – быстрое сгорание горючей смеси, не сопровождающееся образованием сжатых газов;

– возгорание – возникновение горения под воздействием источника зажигания;

– воспламенение – возгорание, сопровождающееся появлением пламени.

Некоторые вещества могут воспламеняться, находясь при атмосферном давлении и температуре, например торф, опилки, уголь, хлопок, промасленная ветошь и т.п. Этот процесс называется самовозгоранием, то есть загоранием без источника зажигания.

Самовоспламенение – самовозгорание, сопровождающееся появлением пламени. Различают самовозгорание тепловое, химическое и биологическое. Тепловое самовозгорание происходит от тепловой энергии, передаваемой через воздух (внешний нагрев на расстоянии). Химическое самовозгорание возникает в результате химического воздействия разных веществ (могут загореться каменный уголь в штабеле, промасленная ветошь и др.). Биологическое самовозгорание происходит в результате самонагревания под воздействием жизнедеятельности микроорганизмов в самом веществе (загорания опилок, стога сена).

Взрыв – чрезвычайно быстрое химические превращение с выделением большого количества энергии, вызывающее нагрев продуктов сгорания до высоких температур и резкое повышение давления. Различают также детонационное горение, при котором импульс воспламенения передается от слоя к слою смеси вследствие импульса давления. Горючая смесь, состоящая из горючего вещества и воздуха может быть химически неоднородной или однородной. В первом случае кислород воздуха непрерывно диффундирует сквозь продукты сгорания к горючему веществу и затем вступает с ним в химическую реакцию. Такое сгорание называется диффузионным, скорость его невелика, так как замедляется процессом диффузии. Если же горючее вещество в газо-, паро- или пылеобразном состоянии перемешано с воздухом, то такая горючая смесь является однородной и процесс ее горения протекает быстро. Это кинетическое горение, которое в замкнутом объеме представляет собой взрыв или детонацию.

Горючие вещества могут находиться в твердом, жидком или газообразном (парообразном) состоянии. Твердое или жидкое горючее вещество может загораться только при определенных температурах. Воспламенение возможно только при определенной концентрации горючего вещества в воздухе. Существует минимальная и максимальная концентрации горючего вещества в воздухе, ниже и выше которых воспламенение невозможно, то есть существуют нижний и верхний концентрационные пределы воспламенения. Для жидкие горючих веществ, кроме концентрационных пределов воспламенения, существуют также нижний и верхний температурные пределы.

Жидкости в зависимости от температуры вспышки паров подразделяются на два класса:

– легковоспламеняющиеся жидкости (ЛВЖ) с температурой вспышки не выше 61 °С (в закрытом тигле) или 66 °С (в открытом тигле);

– горючие жидкости (ГЖ) с температурой вспышки свыше 61 °С (в закрытом тигле) или 66 °С (в открытом тигле).