- •Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Санкт-Петербургская государственная лесотехническая академия имени с.М. Кирова»
- •У ч е б н а я п р о г р а м м а
- •Цель и задачи дисциплины, ее место в учебном процессе
- •1.2. Задачи изучения дисциплины.
- •1.3. Перечень дисциплин и разделов тем,
- •2. Содержание дисциплины
- •2.1. Дидактические единицы в соответствии с гос
- •2.2. Наименование тем, их содержание, объем в часах лекционных занятий
- •Тема 12. Последствия лесных пожаров.
- •2.4 Практические занятия не предусмотрены.
- •2.5. Курсовой проект (работа).
- •2.6. Самостоятельная работа и контроль успеваемости.
- •2.7. Распределение часов по темам и видам занятий
- •3. Учебно-методическое обеспечение дисциплины.
- •Материально-техническое обеспечение дисциплины.
- •5. Технологическая карта технологическая карта
- •Факультет Лесохозяйственный
- •6. Вопросы к контрольным работам для контроля знаний студента по дисциплине «Лесная пирология». Контрольная работа № 1.
- •Контрольная работа № 2.
- •Программа для подготовки аспирантов по опд.Аф.03.В.04. “Пирогенные сукцессии, динамика горимости лесов и меры противопожарной профилактики”
- •1.1. Задачи изучения дисциплины.
- •1.2. Перечень дисциплин и разделов тем,
- •2. Содержание дисциплины
- •2.1. Дидактические единицы в соответствии с гос
- •2.2. Наименование тем, их содержание, объем в часах лекционных занятий
- •А.П.Смирнов
- •Лесная пирология и ее задачи
- •2. Лесопожарная проблема
- •Организация службы охраны лесов от пожаров в российской федерации
- •4. Природа лесных пожаров
- •4.1. Причины и условия возникновения лесных пожаров
- •4.2. Классификация лесных пожаров
- •4.3. Лесные горючие материалы (лгм)
- •4.4. Закономерности горения и рассеивания тепла. Условия развития лесных пожаров
- •Анализ горимости лесов и прогнозирование пожарной опасности
- •5.1. География лесных пожаров. Пожароопасный сезон
- •5.2. Анализ горимости лесов
- •5.3. Оценка природной пожарной опасности для целей противопожарного устройства лесов
- •5.4. Прогнозирование пожарной опасности в лесу по условиям погоды
- •5.5. Приборы для оценки пожарной опасности по погодным условиям
- •6. Последствия лесных пожаров
- •6.1. Характеристика поврежденных пожарами древостоев
- •6.2. Пожаростойкость древесных пород. Пожароустойчивость насаждений
- •6.3. Смена пород в результате лесных пожаров
- •7. Профилактика лесных пожаров. Регламентация работы противопожарных служб
- •7.1. Противопожарные профилактические мероприятия
- •7.2. Пожарно-химические станции.Регламентация работы лесопожарных служб
- •8. Обнаружение лесных пожаров
- •9. Борьба с лесными пожарами
- •9.1. Огнегасящие вещества
- •9.2. Технические средства пожаротушения
- •9.3. Тушение лесных пожаров
- •9.3.1. Разведка лесных пожаров и организация пожарных бригад
- •9.3.2. Способы тушения лесных пожаров
- •9.3.3. Тактические схемы и приемы тушения лесных пожаров
- •9.3.4. Дотушивание и окарауливание лесных пожаров
- •9.4. Техника безопасности при тушении лесных пожаров
- •10. Документирование, Оценка ущерба и ликвидация последствий лесных пожаров
- •10.1. Порядок составления документов о лесном пожаре
- •10.2. Определение ущерба от лесных пожаров
- •10.3. Ликвидация последствий лесных пожаров
- •11. Перспективы решения лесопожарной проблемы
- •12. Использование управляемого огня в лесохозяйственной практике
- •Библиографический список
- •Лесная пирология
- •Лесная пирология и ее задачи
- •2. Лесопожарная проблема
- •Организация службы охраны лесов от пожаров в российской федерации
- •4. Природа лесных пожаров
- •4.1. Причины и условия возникновения лесных пожаров
- •4.2. Классификация лесных пожаров
- •4.3. Лесные горючие материалы (лгм)
- •4.4. Закономерности горения лгм и рассеивания тепла
- •4.5. Условия развития лесных пожаров
- •4.6. Пирологическая расчлененность территории и развитие пожаров
- •Анализ горимости лесов и прогнозирование пожарной опасности
- •5.1. География лесных пожаров. Пожароопасный сезон
- •5.2. Анализ горимости лесов
- •5.3. Оценка природной пожарной опасности для целей противопожарного устройства лесов
- •5.4. Прогнозирование пожарной опасности в лесу по условиям погоды
- •5.5. Приборы для оценки пожарной опасности по погодным условиям
- •6. Последствия лесных пожаров
- •6.1. Характеристика поврежденных пожарами древостоев
- •6.2. Пожаростойкость древесных пород. Пожароустойчивость насаждений
- •6.3. Смена пород в результате лесных пожаров
- •7. Профилактика лесных пожаров и регламентация работы лесОпожарных служб
- •7.1. Противопожарные профилактические мероприятия
- •7.2. Пожарно-химические станции.Регламентация работы лесопожарных служб
- •8. Обнаружение лесных пожаров
- •9. Борьба с лесными пожарами
- •9.1. Огнегасящие вещества
- •9.2. Технические средства пожаротушения
- •9.3. Тушение лесных пожаров
- •9.3.1. Разведка лесных пожаров и организация пожарных отрядов
- •9.3.2. Способы тушения лесных пожаров
- •9.3.3. Тактические схемы и приемы тушения лесных пожаров
- •9.3.4. Дотушивание и окарауливание лесных пожаров
- •9.4. Техника безопасности при тушении лесных пожаров
- •10. Документирование, Оценка ущерба и ликвидация последствий лесных пожаров
- •10.1. Порядок составления документов о лесном пожаре
- •10.2. Определение ущерба от лесных пожаров
- •10.3. Ликвидация последствий лесных пожаров
- •11. Использование управляемого огня в лесохозяйственной практике
- •12. Перспективы решения лесопожарной проблемы в российской федерации
- •Библиографический список
- •Вопросы для экзамена по курсу “Лесная пирология”
4.4. Закономерности горения лгм и рассеивания тепла
Горение есть реакция соединения углерода и водорода с кислородом, с образованием водяного пара, углекислого газа, и выделением энергии. К началу 20-го века было проделано много экспериментов по сжиганию различных веществ и определению их теплотворной способности.
Из табл. 2 видно, что лесные горючие материалы имеют теплотворную способность в 2-3 раза более низкую, чем углеводороды (бензин). Это объясняется тем, что ЛГМ содержат много кислорода, т.е. уже значительно окислены. Смола сосны содержит мало кислорода, поэтому ее наличие на стволах деревьев повышают теплотворную способность древесины.
Древесина теряет свой цвет и обугливается при температуре свыше 200-250оС. Тот же результат получится и при длительном нагреве при более низкой температуре (более 120оС). При температуре свыше 300оС начинается быстрое физическое разрушение древесины.
При горении реальных ЛГМ, а не абсолютно сухих, тепла выделяется меньше, поскольку часть тепла расходуется на испарение воды, часть уносится с дымом (недожог). С увеличением влажности ЛГМ сокращается выход азота и углекислого газа и возрастает выход водяного пара. Химический недожог означает неполное сгорание углерода, часть его уносится горячим воздухом в виде твердых мелких частиц – сажи. Недожог уменьшает тепловую энергию, выделяемую топливом. Обычно не сгорает 10-20% углерода ЛГМ. На эту же величину уменьшается практическая теплотворная способность. Недожог зависит от влажности ЛГМ, их крупности, рыхлости, ветра, скорости горения. Влажный хворост, хвоя, лесная подстилка, торф дают много дыма, выделяют мало тепла. Сухие мелкие сучья горят почти без дыма.
Таблица 2
Элементный химический состав и теплотворная способность (Q) различных
видов горючего вещества (в абсолютно сухом состоянии)
Наименование |
Содержание, % |
Q, кДж/кг | ||||
С |
Н |
О |
N |
зола | ||
Древесина сосны |
50,8 |
6,3 |
42,5 |
0,1 |
0,3 |
20400 |
Древесина березы |
50,2 |
6,2 |
43,0 |
0,2 |
0,4 |
19650 |
Лесные травы |
45,0 |
6,5 |
42,0 |
1,5 |
5,0 |
17600 |
Лесная подстилка (Е-кисличник) |
46,7 |
6,4 |
38,6 |
1,3 |
7,0 |
19300 |
Вереск |
52,4 |
6,1 |
37,2 |
1,0 |
3,3 |
21000 |
Хвоя сосны |
53,1 |
6,2 |
36,3 |
1,3 |
3,1 |
21350 |
Смола сосны |
79,5 |
9,9 |
10,6 |
- |
- |
35500 |
Торф |
51,4 |
5,4 |
31,0 |
2,2 |
10,0 |
20000 |
Древесный уголь |
93,8 |
2,1 |
2,6 |
- |
1,5 |
33400 |
Бензин |
85,0 |
15,0 |
- |
- |
- |
48000 |
Дым пожаров образуется как при беспламенном, так и при пламенном горении, хотя характер частиц и формы их образования различны. Дым, образующийся при тлении (горящие торфяники), содержит много фракций смол и высококипящих жидкостей с большим молекулярным весом. Они при соприкосновении с относительно холодным воздухом конденсируются и образуют дым в виде тумана (аэрозольный дым). Дым при пламенном горении состоит почти целиком из твердых органических частиц (сажа), которые образуются внутри пламени при неполном сгорании в условиях высоких температур и низких концентраций кислорода, а также из минеральных частиц (зола), содержащихся в топливе и уносимых в атмосферу дымовыми газами.
Мельчайшие (0,1-10 мкм) раскаленные частицы сажи внутри пламени являются основным источником его теплового излучения и придают пламени характерное свечение. Известно, что суммарная энергия, излучаемая телом, пропорциональна Т4, где Т – абсолютная температура тела (закон Стефана-Больцмана). Поэтому с повышением температуры пламени излучаемая им энергия нарастает “лавинообразно”. При температуре около 550оС пламя излучает довольно большую энергию в видимой части спектра, оно начинает светиться тускло-красным цветом. При дальнейшем росте температуры происходит изменение цвета свечения к красному (700-800оС), оранжевому (800-1000оС), желтому (1000-1100оС) и белому (около 1400оС), что может быть использовано для приближенной оценки температуры пламени.
На частицах сажи и золы при поступлении их в атмосферу также конденсируется вода. Образуется туман, который тоже называют дымом.
Существенное отличие горения ЛГМ от других видов топлива – горение в открытой атмосфере, а не в замкнутом объеме. Поэтому, как только создается очаг огня, сразу происходит рассеивание тепла. Устойчивость горения ЛГМ определяется балансом тепла между его выделением при горении и рассеиванием. Если тепло горения превышает тепло, расходуемое на рассеивание, горение устойчиво. Если тепла рассеивается больше, чем выделяется при горении, оно прекращается.
Температура горения ЛГМ при установившемся режиме составляет 700-1100оС. Выше температура не поднимается, так как происходит неизбежное рассеивание тепла в открытой атмосфере. Для сравнения: в цилиндрах двигателей внутреннего сгорания температура составляет около 2000оС, в каморе артиллерийского орудия при выстреле – 2700оС.
Основная часть тепла, выделяемого при горении ЛГМ, уносится нагретыми газами вверх. Это конвективный путьрассеивания тепла, на его долю приходится 70-75% выделяемой энергии. К этому надо добавитьтепловое излучениепламени и углей – то, что направлено также вверх – это еще около 5% энергии. Излучение в стороны составляет 16-18%. Наименьшая часть приходится на рассеиваниепутем молекулярной теплопроводности– в почву 2-5%, в воздух – 2-3% энергии горения. Эта закономерность хорошо знакома тем, кто имел дело с костром в лесу.