Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
OOP_dnevnoe / ООТ_Кожин.doc
Скачиваний:
191
Добавлен:
26.03.2015
Размер:
11.64 Mб
Скачать

4.2. Горение и пожароопасные свойства веществ

4.2.1. Сущность процесса горения

Горение - это химическая реакция окисления, сопровождаемая выделением большого количества тепла и обычно свечением.

Чтобы возник процесс горения, необходимы горючее вещество, окислитель и источник зажигания. Горение не произойдет, если отсутствует хотя бы один из этих факторов.

Горючее вещество, т.е. вещество, способное самостоятельно гореть после удаления источника зажигания, может быть в трех агрегатных состояниях: газообразном, жидком и твердом. В качестве окислителя чаще всего служит кислород воздуха, реже-чистый кислород, иногда галогены (хлор, бром, йод) и др. Источником зажигания может быть любое горящее или накаленное тело, а также электрический разряд, обладающие запасом энергии и температурой, достаточными для возникновения горения других веществ. Источники зажигания по своей природе очень разнообразны. Процесс горения происходит только при определенных соотношениях горючего вещества и окислителя, определяющих возможность образования горючей среды. Горючие системы могут быть химически однородными и неоднородными. К химически однородным относятся системы, в которых горючее вещество и воздух равномерно перемешаны: смеси горючих газов, паров и пылей с воздухом. К химически неоднородным относятся системы, в которых горючее вещество и воздух не перемешаны и имеют поверхности раздела: твердые горючие материалы и жидкости, находящиеся в воздухе, струи горячих газов и паров, поступающие в воздух и т.д. Примером горения паров и газов (гомогенное горение) является горение паров, поднимающихся по свободной поверхности жидкости (рисунок 4.1).

Рис. 4.1. Схема зоны горения паров (гомогенное горение)

Так как парциальное давление кислорода воздуха равно 21,3 кПа, а в зоне горения - нулю, кислород из воздуха диффундирует через слой продуктов сгорания к зоне горения. Следовательно, скорость реакции горения зависит от скорости диффузии кислорода.

Примером горения на поверхности твердого вещества (гетерогенное горение) является горение антрацита, кокса, древесного угля.

Полное время сгорания химически неоднородной горючей системы ТГ складывается из времени, необходимого для возникновения физического контакта между горючим веществом и кислородом воздуха ТФ, и времени, затрачиваемого на протекание самой химический реакции Тх

ТГ = Тф + Тх. (4.1)

В случае гомогенного горения величина ТФ называется временем смесеобразования, а в случае гетерогенного горения - временем транспортировки кислорода и воздуха к твердой поверхности горения.

4.2.2. Виды горения

В зависимости от соотношения Тф и Тх горение называют диффузионным или кинетическим. При горении химически неоднородных горючих систем время диффузии кислорода к горючему веществу несоизмеримо больше времени, необходимого для протекания химической реакции, т.е. Тф >> Тх, и практически ТгТф. Это значит, что скорость горения определяется скоростью диффузии кислорода к горючему веществу. В этом случае говорят, что процесс протекает в диффузионной области. Такое горение и называется диффузионным. Все пожары представляют собой диффузионное горение.

Если время физической стадии процесса оказывается несоизмеримо меньше времени, необходимого для протекания химической реакции, т.е. Тф << Тх, то можно принять Тг ≈ Тх. Скорость процесса практически определяется только скоростью химической реакции. Такое горение называется кинетическим. Так горят химически однородные горючие системы, в которых молекулы кислорода хорошо перемешаны с молекулами горючего вещества, и не затрачивается время на смесеобразование.

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.

В зависимости от соотношения горючего и окислителя различают процессы горения бедных и богатых горючих смесей. Бедными называются смеси, содержащие в избытке окислитель. Их горение лимитируется содержанием горючего компонента. К богатым относятся смеси с содержанием горючего выше стехиометрического соотношения компонентов. Горение таких смесей лимитируется содержанием окислителя.