4. Поширення полум’я по поверхні твердих матеріалів. Вигоряння твердого матеріалу

Після спалахування полум’я поширюється по поверхні твердого матеріалу і в його глибину.

Кількісною характеристикою поширення полум’я по поверхні є, як і у випадку з рідинами, лінійна швидкість поширення полум’я, відстань, що долає фронт полум’я за одиницю часу.

Передача тепла здійснюється за рахунок тепловипромінювання, конвекції і теплопровідності.

Поширення полум’я по поверхні залежить від деяких факторів: вологості матеріалу, орієнтації в просторі незгорілої частини матеріалу відносно полум’я, швидкості та напряму повітряного потоку, щільності і подрібненості горючого матеріалу, матеріалу підложки.

Існує поняття термічної товщини, під нею розуміють товщину шару матеріалу, що прогрітий до температури, вищої, ніж початкова.

Термічно товстий матеріал - це матеріал, температура на поверхні зразка якого, протилежній поверхні горіння, та сама, що і на поверхнях, далеких від фронту горіння, припустимо для зразка товщиною “а”.

Термічно тонкий - це такий, в якому температура і на протилежній поверхні, хоч трохи, але вища від тої, що була до горіння. Чим більше термічна товщина матеріалу, тим гірше поширюється полум’я. По поверхні паперу, якщо його товщина перевищує 0,7 мм, полум’я не поширюється навіть угору.

В практиці горючий зразок (плівка, шпалери і т.п.) часто контактує з якимсь іншим матеріалом (підложкою). Теплофізичні характеристики цієї підложки мають для поширення горіння велике значення.

Одночасно з поширенням полум’я по поверхні матеріалу, останній починає вигоряти в глибину. Розрізняють масову та лінійну швидкість вигоряння твердих матеріалів.

Масова швидкість вимірюється як маса речовини, що вигоріла з одиниці площі поверхні в одиницю часу. Іноді таку швидкість ще називають питомою.

Лінійну швидкість вигорання вимірюють як товщину шару речовини, що вигоряє в одиницю часу.

Співвідношення між ними : v_м¹ = v₀ ,

v_м¹ - масова швидкість, кг/м²с;

v₀ - лінійна швидкість, м/с;

 - питома густина матеріалу,

що горить, кг/м³ .

Для деревини в середньому лінійна швидкість вигоряння складає 0,017 мм/с, або 6 см/годину; а масова - 0,007 кг/м²с, або 25,2 кг/м²година.

Висновок з лекції

В залежності від механізму і швидкості поширення полум’я розрізняють вибухове, детонаційне і дефлаграцiйне горіння; останнє, в свою чергу, поділяється на кінетичне та дифузійне. Мірою пожежо- та вибухонебезпечності газоподібних речовин є нижня та верхня концентраційні межі поширення полум’я.

Тверді матеріали перед горінням повинні бути прогріті і, здебільшого, розкладені до газоподібних речовин; які забезпечують полум’яне горіння. Вуглецевий залишок розкладених матеріалів здатен до гетерогенного горіння. Поширення полум’я по поверхні і вглиб твердого матеріалу залежить від природи матеріалу і зовнішніх факторів.

Завдання на самопідготовку

У підручнику цей матеріал розташований на сторінках 121-145 та на сторінках 168-188.