158

сей с воздухом ряда веществ она имеет следующие значения: Таблица 8.2

Зависимость минимальной энергии зажигания от химической природы вещества

Вещество	Еmin, мДж	Вещество	Еmin,
			мДж
Водород	0,019	Сера	0,30
Ацетилен	0,019	Алюминий	0,50
Диэтиловый эфир	0,19	Оксид углерода	8,0
Метан	0,33	Пшеничная пыль	20,0
Этан	0,27	Сахар	10,6
Пропан	0,35	Стеариновая кислота	25,0

8.8. Зажигание твердых и жидких горючих веществ

Рассмотренные основополагающие теории зажигания базируются на возникновении горения в заранее подготовленных газовых смесях. Это существенно упростило решаемую задачу и позволило теоретически связать основные параметры зажигания.

На практике возникновение горения и перерастание горения в пожар носит случайный (вероятностный) характер и, как правило, связано с горением твердых и жидких горючих веществ. Условия зажигания для таких веществ существенно отличаются. Подводимая энергия затрачивается не только на процесс зажигания, но и расходуется на образование горючей среды. В реальной ситуации энергия передается, как правило, присутствуют все тремя основными видами теплообмена, однако доминирует, обычно, какой-либо один.

Процесс зажигания твердых веществ имеет сложный многостадийный характер. Основными стадиями являются:

• нагрев горючего материала,

159

•газификация горючего материала,

•термическая деструкция,

•плавление,

•образование карбонизированного остатка,

•воспламенение карбонизированного остатка и т.д.

Каждая стадия может быть охарактеризована температурой, временем начала и окончания соответствующей стадии, зависимостью температуры от времени. Значение указанных параметров необходимо для выявления определяющих стадий и закономерностей процесса возникновения горения.

Огромное разнообразие твердых и жидких горючих материалов, отличающихся теплофизическими параметрами, физико-химическими свойствами и особенностями горения не позволяют в полном виде применять к ним теоретические представления, разработанные для газов. Однако общие представления о процессе зажигания, основанные на тепловой теории, могут быть применены и для твердых горючих материалов.

Согласно тепловой теории зажигание горючей смеси происходит тогда, когда температура источника зажигания (ИЗ) больше температуры зажигания, а время его действия больше или равно периоду индукции.

Температура зажигания – не является постоянной величиной, а зависит от свойств горючей среды и геометрических размеров источника зажигания С увеличением площади ИЗ температура зажигания будет уменьшаться, но всегда будет больше температуры самовоспламенения.

При зажигании твердых или жидких горючих веществ энергия теплового источника зажигания расходуется на образование горючей среды и ее нагревание до температуры зажигания в месте контакта с этим источником. Зажигание произойдет только в том случае, когда температура источника зажигания превысит на определенную величину температуру самовоспламенения. При этом энергия источника зажигания должна быть не меньше суммы поглощенной и потерянной энергии.

160

Условия зажигания твердых горючих материалов можно представить в следующем виде:

ТИЗ > КЗ ·ТС ; ЕИ > ЕП + ЕУ,		(8.22)
где ЕИ – энергия источника зажигания;
ЕП	- энергия, поглощенная горючим;
ЕУ – энергия утерянная;
ТИЗ - температура источника зажигания;
ТС	- температура самовоспламенения;
КЗ	- коэффициент, учитывающий отличие теплоотвода при реаль-

ном зажигании и стандартных условиях определения температуры самовоспламенения.

8.9. Зажигание лучистым тепловым потоком

Знание особенностей зажигания твердых горючих материалов лучистым тепловым потоком (ЛТП) имеет особое практическое значение, поскольку определяет основной механизм развития и распространения пожара.

Воздействие теплового потока на твердые горючие материалы приводит к нагреву их поверхности и как следствие инициированию поверхностных явлений.

Температура поверхности (Тпов) нагреваемой в результате излучения определяется уравнением:

					q
	Тпов =1004 (		Т1	)4 −		,	(8.23)
			100		спр

где Тξ - температура излучающего тела, К ,

q- плотность теплового потока излучения, Вт/м2,

спр – приведенный коэффициент излучения, Вт/ м2·К4.

Условия зажигания определяются свойствами твердого материала, теплофизическими характеристиками твердого материала, его геометрическими

161

размерами и ориентацией твердой поверхности к тепловому потоку. На рис.8.12. показана зависимость времени зажигания от интенсивности излучения для образцов древесины с разной толщиной.

τзаж(с)

3

1 2

Q(кВт/м2)

Рис.8.12 . Зависимость времени зажигания древесины от интенсивности облучения. 1 – d - 50 мм, 2 – d -13 мм, 3 – d - 20 мм

Как видно на рис.8.12 время зажигания уменьшается с ростом интенсивности облучения.

Для каждого вида твердых горючих материалов имеется свой критический тепловой поток, при котором происходит зажигание. Пламя при этом возникает не сразу, а после некоторой задержки. Величина «задержки» определяется, главным образом, теплофизическими параметрами горючего материала и условиями теплообмена между горючим материалом и излучающими поверхностями.

Возникновение горения твердого горючего материала при тепловом облучении может произойти в двух режимах: при малых мощностях тепловых потоков – в режиме зажигания, при больших мощностях – увеличивается вероятность создания условий самовоспламенения. Критические значения для разных режимов имеют существенные количественные отличия. Например, для древесины: при значении критического теплового потока 12 кВт/м2

– горение возникает в режиме зажигания, если значение критического теплового потока достигает 28 кВт/м2 – горение происходит в режиме самовоспламенения.