Wszystkie substancje łatwopalne (palne) zawierają węgiel i wodór, główne składniki mieszaniny gaz-powietrze biorące udział w reakcji spalania. Temperatura zapłonu substancji i materiałów łatwopalnych jest zmienna i w większości przypadków nie przekracza 300°C.
Fizykochemiczna podstawa spalania polega na termicznym rozkładzie substancji lub materiału na pary i gazy węglowodorów, które pod wpływem wysokie temperatury wchodzą w reakcję chemiczną z utleniaczem (tlenem z powietrza), zamieniając się podczas spalania w dwutlenek węgla (dwutlenek węgla), tlenek węgla(tlenek węgla), sadza (węgiel) i woda, co powoduje wytwarzanie ciepła i promieniowania świetlnego.
Zapłon to proces rozprzestrzeniania się płomienia przez mieszaninę gazów, par i powietrza. Gdy prędkość przepływu palnych par i gazów z powierzchni substancji jest równa prędkości rozprzestrzeniania się płomienia wzdłuż nich, obserwuje się stabilne spalanie płomieniowe. Jeżeli prędkość płomienia jest większa niż prędkość przepływu par i gazów, wówczas mieszanina gaz-para-powietrze spala się, a płomień gaśnie samoczynnie, tj. błysk.
W zależności od prędkości przepływu gazu i prędkości rozprzestrzeniania się przez nie płomienia można zaobserwować:
- spalanie na powierzchni materiału, gdy szybkość uwalniania mieszaniny palnej z powierzchni materiału jest równa szybkości rozprzestrzeniania się wzdłuż niej pożaru;
- spalanie z oddzieleniem od powierzchni materiału, gdy szybkość uwalniania mieszaniny palnej jest większa niż prędkość rozprzestrzeniania się wzdłuż niej płomienia.
Spalanie mieszaniny gaz-para-powietrze dzieli się na dyfuzyjne lub kinetyczne. Główną różnicą jest zawartość lub brak utleniacza (tlenu z powietrza) bezpośrednio w palnej mieszaninie pary i powietrza.
Spalanie kinetyczne to spalanie wstępnie zmieszanych gazów palnych i utleniacza (tlenu z powietrza). Ten rodzaj spalania jest niezwykle rzadki w przypadku pożarów. Jednak często można go znaleźć w procesy technologiczne: przy spawaniu gazowym, cięciu itp.
Podczas spalania dyfuzyjnego utleniacz dostaje się do strefy spalania z zewnątrz . Pochodzi z reguły spod płomienia z powodu próżni utworzonej u jego podstawy. W górnej części płomienia ciepło wydzielane podczas procesu spalania wytwarza ciśnienie. Główna reakcja spalania (utlenianie) zachodzi na granicy płomienia, ponieważ mieszaniny gazów wypływające z powierzchni substancji uniemożliwiają przedostanie się utleniacza w głąb płomienia (wypierają powietrze). Bardzo palna mieszanina w środku płomienia, która nie weszła w reakcję utleniania z tlenem, reprezentuje produkty niecałkowitego spalania (CO, CH4, węgiel itp.).
Spalanie dyfuzyjne z kolei może mieć charakter laminarny (dyskusyjny) i turbulentny (nierówny w czasie i przestrzeni). Spalanie laminarne jest charakterystyczne, gdy prędkość wypływu mieszaniny palnej z powierzchni materiału jest równa szybkości rozprzestrzeniania się strumienia wzdłuż niej. Spalanie turbulentne ma miejsce, gdy szybkość uwalniania palnej mieszaniny znacznie przekracza prędkość rozprzestrzeniania się płomienia. W tym przypadku granica płomienia staje się niestabilna ze względu na dużą dyfuzję powietrza do strefy spalania. Niestabilność pojawia się najpierw w górnej części płomienia, a następnie przesuwa się do podstawy. Takie spalanie zachodzi w pożarach wraz z ich rozwojem objętościowym (patrz poniżej).
Spalanie substancji i materiałów jest możliwe tylko przy określonej jakości tlenu w powietrzu. Zawartość tlenu, przy której wyklucza się możliwość spalania różnych substancji i materiałów, ustala się eksperymentalnie. Tak więc w przypadku tektury i bawełny samogaszenie występuje przy 14% (obj.) tlenu, a dla wełny poliestrowej - przy 16% (obj.).
Eliminacja środka utleniającego (tlenu z powietrza) jest jednym ze środków zapobiegania pożarom. Dlatego przechowywanie cieczy łatwopalnych i palnych, węglika wapnia, metali alkalicznych, fosforu należy prowadzić w szczelnie zamkniętych pojemnikach.
1.2.2. Źródła zapłonu.
Warunek konieczny zapłon mieszaniny palnej są źródłami zapłonu. Źródła zapłonu dzielą się na otwarty ogień, ciepło elementy grzejne i urządzenia, energia elektryczna, energia iskier mechanicznych, wyładowań elektryczności statycznej i piorunów, energia procesów samonagrzewania substancji i materiałów (samozapłon) itp. Szczególną uwagę należy zwrócić na identyfikację źródeł zapłonu dostępnych w produkcji.
Parametry charakterystyczne źródeł zapłonu przyjmuje się według:
Temperatura kanału piorunowego wynosi 30 000°C przy prądzie 200 000 A i czasie działania około 100 μs. Energia wyładowania iskrowego powstałego w wyniku wtórnego uderzenia pioruna przekracza 250 mJ i jest wystarczająca do zapalenia materiałów palnych przy minimalnej energii zapłonu do 0,25 J. Energia wyładowań iskrowych, gdy wysoki potencjał zostanie doprowadzony do budynku poprzez komunikację metalową, osiąga wartości 100 J lub więcej, co jest wystarczające do zapalenia wszystkich materiałów palnych.
Izolacja z polichlorku winylu kabel elektryczny(przewody) zapalają się, gdy współczynnik prądu zwarciowego jest większy niż 2,5.
Temperatura cząstek spawania i cząstek niklu w lampach żarowych sięga 2100°C. Temperatura kropli podczas cięcia metalu wynosi 1500°C. Temperatura łuku podczas spawania i cięcia sięga 4000°C.
Strefa rozpraszania cząstek podczas zwarcia na wysokości przewodu 10 m waha się od 5 (prawdopodobieństwo trafienia 92%) do 9 (prawdopodobieństwo trafienia 6%) m; gdy drut znajduje się na wysokości 3 m - od 4 (96%) do 8 m (1%); gdy znajduje się na wysokości 1 m - od 3 (99%) do 6 m (6%).
Maksymalna temperatura, w °C, panująca na żarówce tradycyjnej, zależy od jej mocy, W: 25 W – 100 °C; 40 W - 150°C; 75 W - 250°C; 100 W - 300°C; 150 W - 340°C; 200 W - 320°C; 750 W - 370°C.
Iskry elektryczności statycznej powstające podczas pracy ludzi z ruchomymi materiałami dielektrycznymi osiągają wartości od 2,5 do 7,5 mJ.
Temperatura płomienia (tlenia) i czas spalania (tlenia), „C (min), niektórych niskokalorycznych źródeł ciepła: tlący się papieros - 320-410 (2-2,5); tlący się papieros - 420-460 (26-30) ); płonący mecz - 620-640 (0,33).
Na iskry kominy, kotłownie, kominy lokomotyw parowych i spalinowych oraz innych maszyn, pożary, ustalono, że iskra o średnicy 2 mm jest niebezpieczna pożarowo, jeżeli ma temperaturę około 1000°C, przy średnicy 3 mm - 800°C, o średnicy 5 mm - 600°C.
1.2.3. Spontaniczne spalanie
Wiele substancji i materiałów łatwopalnych charakteryzuje się samozapłonem. Ten osobliwość tej grupy materiałów.
Samozapalenie może być następujące: termiczne, chemiczne, mikrobiologiczne.
Termiczne samozapłon wyraża się w gromadzeniu ciepła przez materiał, podczas którego następuje samonagrzewanie materiału. Temperatura samonagrzewania substancji lub materiału jest wskaźnikiem zagrożenia pożarowego™. Dla większości materiałów palnych wskaźnik ten waha się od 80 do 150°C: papier – 100°C; filc konstrukcyjny - 80°C; skóra ekologiczna - 40°C; drewno: sosna - 80, dąb - 100, świerk - 120°C; surowa bawełna - 60°C.
Długotrwałe tlenie się przed rozpoczęciem płomienistego spalania charakterystyczna cecha procesy termicznego samozapłonu. Procesy te można rozpoznać po długotrwałym i utrzymującym się zapachu tlącego się materiału.
Samozapłon chemiczny natychmiast objawia się spalaniem płomieniowym. Dla materia organiczna ten typ samozapłon następuje w kontakcie z kwasami (azotowym, siarkowym), olejami roślinnymi i przemysłowymi. Z kolei oleje i tłuszcze są zdolne do samozapłonu w środowisku tlenowym. Substancje nieorganiczne zdolny do samozapłonu w kontakcie z wodą (na przykład wodorosiarczyn sodu). Alkohole zapalają się samoistnie w kontakcie z nadmanganianem potasu. Azotan amonu zapala się samorzutnie w kontakcie z superfosfatem itp.
Mikrobiologiczne samozapłon wiąże się z uwalnianiem energii cieplnej przez mikroorganizmy podczas ich aktywności życiowej w pożywce dla nich (siano, torf, trociny itp.).
W praktyce najczęściej zachodzą kombinowane procesy samozapłonu: termiczny i chemiczny.
2. Wskaźniki zagrożenia pożarowego i wybuchowego.
Badanie właściwości zagrożenia pożarowego i wybuchowego substancji i materiałów krążących w procesie produkcyjnym jest jednym z głównych zadań zapobiegania pożarom, mającym na celu wyeliminowanie środowiska palnego z systemu pożarowego.
Według GOST 12.1.044 Ze względu na stan skupienia substancje i materiały dzielą się na:
GAZY – substancje, których prężność pary nasyconej w temperaturze 25°C i pod ciśnieniem 101,3 kPa (1 atm) przekracza 101,3 kPa (1 atm).
CIECZE - to samo, ale pod ciśnieniem mniejszym niż 101,3 kPa (1 atm). Do cieczy zalicza się także stałe substancje topiące się, których temperatura topnienia lub kroplenia jest niższa niż 50°C.
STAŁE – pojedyncze substancje i ich mieszaniny o temperaturze topnienia lub kroplenia powyżej 50°C (np. wasilina – 54°C), a także substancje nie posiadające temperatury topnienia (np. drewno, tkaniny itp.) .
PYŁY – rozproszone (rozdrobnione) ciała stałe i materiały o wielkości cząstek mniejszej niż 850 mikronów (0,85 mm).
Nazewnictwo wskaźników oraz ich przydatność do charakteryzowania zagrożenia pożarowego i wybuchowego substancji i materiałów podano w tabeli 1.
Wartości tych wskaźników należy uwzględnić w normach i specyfikacje techniczne na substancjach, a także wskazane w paszportach produktów.
Tabela 1
| Wskaźnik | Gazy | Płyny | Solidny | Pył |
| Grupa palności | + | + | + | + |
| Temperatura zapłonu | - | + | - | - |
| Temperatura zapłonu | - | + | + | + |
| Temperatura samozapłonu | + | + | + | + |
| Granice stężeń substancji palnych | + | + | . - | + |
| Warunki termicznego samozapłonu | - | - | + | + |
| Indeks tlenu | - | - | + | - |
| Współczynnik dymu | - | - | + | - |
| Zdolność do wybuchu i spalania podczas interakcji z wodą, tlenem z powietrza i innymi substancjami | + | + | + | + |
| Wskaźnik toksyczności produktów spalania materiały polimerowe I inni | + |
(Znak „+” oznacza możliwość zastosowania, znak „-” oznacza brak zastosowania wskaźnika)
TEMPERATURA ZAPŁONU (Tfsp) – tylko dla cieczy – najniższa temperatura substancji skondensowanej, przy której w specjalnych warunkach badania nad jej powierzchnią tworzą się pary, które mogą błyskać w powietrzu od źródła zapłonu; W takim przypadku nie następuje stabilne spalanie.
TEMPERATURA ZAPŁONU (Tv,) - z wyjątkiem gazów - najniższa temperatura substancji, w której substancja wydziela palne pary i gazy z taką prędkością, że pod wpływem źródła zapłonu następuje zapłon.
Temperatura SAMOZAPŁONU (T sv) - najniższa temperatura środowisko, w którym obserwuje się samozapłon substancji.
WARUNKI TERMICZNEGO SAMONTANICZNEGO SPALANIA - tylko dla ciał stałych i pyłów - stwierdzona eksperymentalnie zależność pomiędzy temperaturą otoczenia, ilością substancji (materiału) a czasem do jej samozapłonu.
Najwyższa jest temperatura SAMONAGRZEWANIA niska temperatura substancja, w której samoistny proces jej nagrzewania nie prowadzi do tlenia lub płomienistego spalania.
Za bezpieczną temperaturę długotrwałego nagrzewania substancji uważa się temperaturę nieprzekraczającą 90% temperatury samonagrzewania.
ZDOLNOŚĆ DO WYBUCHU I PALENIA PODCZAS INTERAKCJI Z WODĄ, TLENEM Z POWIETRZA I INNYMI SUBSTANCJAMI (wzajemny kontakt substancji) jest wskaźnikiem jakościowym charakteryzującym się szczególną niebezpieczeństwo pożaru niektóre substancje.
WSPÓŁCZYNNIK POWSTANIA DYMU - tylko dla ciał stałych - wskaźnik charakteryzujący gęstość optyczną dymu powstającego podczas spalania płomieniowego lub termooksydacyjnego zniszczenia (tlenia) określonej ilości substancji stałej (materiału) w specjalnych warunkach testowych.
Istnieją 3 grupy materiałów:
W przypadku materiałów o umiarkowanej zdolności dymienia ilość dymu, gdy osoba traci zdolność poruszania się, jest mniejsza
lub równa ilości produktów spalania, która może spowodować śmiertelne zatrucie. Dlatego prawdopodobieństwo utraty widoczności w dymie jest wyższe niż prawdopodobieństwo zatrucia.
Przykłady zdolność wytwarzania dymu materiały budowlane podczas tlenia (spalania), m 3 /kg:
Włókno drzewne (brzoza, osika) - 62 (20)
Laminat dekoracyjny - 75 (6)
Sklejka w gatunku FSF - 140 (30)
Płyta pilśniowa wyłożona tworzywem sztucznym - 170 (25)
WSKAŹNIK TOKSYCZNOŚCI PRODUKTÓW SPALANIA MATERIAŁÓW POLIMEROWYCH – stosunek ilości materiału do jednostkowej objętości ciasnota, w którym produkty gazowe powstające podczas spalania materiału powodują śmierć 50% zwierząt doświadczalnych.
Istota metody polega na spaleniu badanego materiału w komorze spalania i określeniu zależności śmiercionośnego działania gazowych produktów spalania od masy materiału (w gramach) na jednostkę objętości (1 m 3) komory ekspozycyjnej .
Klasyfikację materiałów podano w tabeli:
* W przypadku materiałów wyjątkowo toksycznych masa nie przekracza 25 gramów, aby w ciągu 5 minut wytworzyć śmiertelne stężenie w objętości 1 m 3 . Odpowiednio w ciągu 15 minut - do 17; 30 minut - do 13; 60 minut - do 10 gramów.
Na przykład: sosna daglezja - 21; tkanina winylowa - 19; polichlorek winylu - 16; elastyczna pianka poliuretanowa - 18 (twarda - 14) g/m 3 przy czasie ekspozycji 15 minut.
GRANICE STĘŻEŃ ROZPALANIA PŁOMIENIA (ZAPŁONU) - z wyjątkiem ciał stałych.
Dolne (górne) granice stężeń rozprzestrzeniania się płomienia (zapłonu) - minimalna (maksymalna) zawartość substancji palnej w jednorodnej mieszaninie ze środowiskiem utleniającym, przy której możliwe jest rozprzestrzenienie się płomienia w mieszaninie na dowolną odległość od źródło zapłonu.
Przykłady dolnego-górnego limity koncentracji,%,: acetylen - 2,2-81; wodór - 3,3-81,5; gaz ziemny - 3,8-24,6; metan - 4,8-16,7; propan - 2-9,5; butan - 1,5-8,5; opary benzyny - 0,7-6; opary nafty - 1-1,3.
Temperatura tlenia – dla ciał stałych i pyłów – temperatura substancji, przy której gwałtowny wzrost szybkość egzotermicznych reakcji utleniania kończących się tleniem.
GRUPA PALNOŚCI - charakterystyka klasyfikacyjna zdolności spalania wszelkich substancji i materiałów.
Ze względu na palność substancje i materiały dzieli się na trzy grupy: niepalne, wolnopalne i łatwopalne.
NIEPALNE (niepalne) - substancje i materiały, które nie są zdolne do spalania w powietrzu. Substancje niepalne mogą powodować wybuch ognia (na przykład utleniacze lub substancje uwalniające produkty podczas interakcji z wodą, tlenem atmosferycznym lub między sobą).
WYSOCE łatwopalne (trudne do spalenia) - substancje i materiały, które mogą palić się w powietrzu pod wpływem źródła zapłonu, ale nie są zdolne do samodzielnego zapalenia się po jego usunięciu.
PALNE (palne) - substancje i materiały zdolne do samozapłonu, a także zapalają się pod wpływem źródła zapłonu i spalają się samodzielnie po jego usunięciu.
Płyny łatwopalne (FL) z Tvsp<61°С в закрытом тигле или 66°С в открытом тигле относят к легковоспламеняющимся (ЛВЖ).
Szczególnie niebezpieczne ciecze łatwopalne nazywane są cieczami łatwopalnymi w TVSP< 28°С.
GAZY są uważane za łatwopalne, jeśli mają graniczne stężenia łatwopalne (FLCL); niska palność - przy braku CPV i obecności TSV; niepalny - w przypadku braku CPV i TSV.
CIECZE są uważane za łatwopalne w obecności telewizora; niska łatwopalność - przy braku telewizji i obecności telewizji; niepalny - w przypadku braku Тв, Тсв, Твсп, temperatury i stężeń granic rozprzestrzeniania się płomienia (zapłonu).
3. Kategorie obiektów ze względu na zagrożenie wybuchem i pożarem.
Zgodnie z postanowieniami norm bezpieczeństwa pożarowego NPB 105-03 kategorie pomieszczeń i budynków (lub części budynków pomiędzy ścianami przeciwpożarowymi - strefami pożarowymi) ustala się według zagrożenia wybuchem i pożarem, w zależności od ilości i właściwości ogniowo-wybuchowych substancje i materiały w nich znajdujące się (krążące), z uwzględnieniem charakterystyki procesów technologicznych znajdujących się w nich obiektów produkcyjnych.
Pomieszczenia, pomieszczenia, części budynku, budynki klasowe podlegają kategoryzacji w zależności od przynależności do określonej klasy pod względem funkcjonalnego zagrożenia pożarowego. Budynki i części budynków – pomieszczenia lub zespoły pomieszczeń funkcjonalnie ze sobą powiązane, dzieli się na klasy według funkcjonalnego zagrożenia pożarowego w zależności od sposobu ich użytkowania oraz stopnia, w jakim w przypadku pożaru zagrożone jest bezpieczeństwo znajdujących się w nich osób, biorąc pod uwagę ich wiek, kondycję fizyczną, zdolność do spania, rodzaj głównego warunkowego funkcjonalnego i jego ilość.
Pomieszczenia, części budynków, budynki klas F3.5., F4.3., F5.1., F5.2., F5.3., w tym pomieszczenia produkcyjno-magazynowe, w tym laboratoria, podlegają obowiązkowej kategoryzacji według zagrożenie wybuchem i pożarem oraz warsztaty w budynkach klas F1, F2, F3 i F4 zgodnie z postanowieniami klauzuli 5.21* SNiP 21-01-97* należą do klasy F5.
Metodologia podana w NPB 105-03 powinna być stosowana przy opracowywaniu wydziałowych standardów projektowania technologicznego związanych z kategoryzacją lokali i budynków.
NPB 105-03 nie dotyczy pomieszczeń i budynków do produkcji i przechowywania materiałów wybuchowych, środków inicjowania materiałów wybuchowych, budynków i budowli zaprojektowanych według specjalnych norm i zasad zatwierdzonych w określony sposób.
Kategorie lokali i budynków, określone zgodnie z PNB 105-03, powinny służyć do ustalenia wymagań regulacyjnych zapewniających bezpieczeństwo przeciwwybuchowe i przeciwpożarowe określonych pomieszczeń i budynków w odniesieniu do planowania i budowy, liczby kondygnacji, powierzchni, rozmieszczenia lokale, rozwiązania projektowe, urządzenia inżynieryjne. Należy określić środki zapewniające bezpieczeństwo ludzi w zależności od właściwości niebezpiecznych pożarowo oraz ilości substancji i materiałów zgodnie z GOST 12.1.004-91 i GOST 12.3.047-98.
Kategorie lokali i budynków przedsiębiorstw i instytucji ustala się na etapie projektowania budynków i budowli zgodnie z tymi normami, wydziałowymi normami projektowania technologicznego lub specjalnymi listami zatwierdzonymi w określony sposób.
Ze względu na zagrożenie wybuchem i pożarem pomieszczenia i budynki dzieli się na kategorie A, B, B1-B4, D i D. Kategorie zagrożenia wybuchem i pożarem pomieszczeń i budynków ustala się dla najbardziej niekorzystnego okresu w stosunku do pożaru lub wybuchu, w oparciu o rodzaj urządzeń i pomieszczeń, w których znajdują się substancje i materiały łatwopalne, ich ilość i właściwości zagrożenia pożarowego, cechy procesów technologicznych.
Właściwości niebezpieczne pożarowo substancji i materiałów określa się na podstawie wyników badań lub obliczeń metodami standardowymi, z uwzględnieniem parametrów stanu (ciśnienie, temperatura itp.).
Dozwolone jest korzystanie z danych referencyjnych opublikowanych przez wiodące organizacje badawcze w dziedzinie bezpieczeństwa pożarowego lub wydanych przez Państwową Standardową Służbę Danych Referencyjnych. Dopuszcza się stosowanie wskaźników zagrożenia pożarowego dla mieszanin substancji i materiałów opartych na najbardziej niebezpiecznym składniku.
| K-tak | Charakterystyka substancji i materiałów znajdujących się (krążących) w pomieszczeniu |
| A | Gazy palne (GG), łatwopalne ciecze wybuchowe (FLH) o temperaturze zapłonu nie większej niż 28 o C w takich ilościach, że mogą tworzyć wybuchowe mieszaniny par, gazów i powietrza, przy zapaleniu których obliczone nadciśnienie wybuchu w pomieszczeniu rozwija się, przekraczając 5 kPa . Substancje i materiały zdolne do wybuchu i zapalenia się przy oddziaływaniu z wodą, tlenem z powietrza lub ze sobą w takich ilościach, że obliczone nadciśnienie wybuchu w pomieszczeniu przekracza 5 kPa |
| B | Palne pyły lub włókna, łatwopalne ciecze łatwopalne o temperaturze zapłonu powyżej 28 o C, ciecze łatwopalne (FL) w takich ilościach, że mogą tworzyć wybuchowe mieszaniny pyłu z powietrzem lub pary z powietrzem, przy zapaleniu których obliczone nadciśnienie wybuchu w pomieszczeniu wzrasta powyżej 5 kPa |
| B1-B4 | Ciecze gazowe i ciecze trudnopalne, stałe substancje i materiały niebezpieczne pożarowo, palne i trudnopalne (w tym pyły i włókna), substancje i materiały, które mogą palić się tylko w kontakcie z wodą, tlenem z powietrza lub między sobą, pod warunkiem, że pomieszczenia w którym są dostępne lub w obiegu, niesklasyfikowane jako A lub B |
| G | Niepalne substancje i materiały w stanie gorącym, rozżarzonym lub stopionym, których przetwarzaniu towarzyszy wydzielanie ciepła promieniowania, iskier i płomieni; GG, GL i ciała stałe, które są spalane lub usuwane jako paliwo |
| D | Substancje i materiały niepalne w stanie zimnym |
| 2 | | |
Budowa płomienia dyfuzyjnego nad powierzchnią cieczy palnej, mechanizm i prędkość jego rozprzestrzeniania się.
Struktura płomienia dyfuzyjnego nad powierzchnią cieczy palnej jest w przybliżeniu taka sama. Jedyną różnicą jest to, że opary palne wydobywające się z powierzchni cieczy nie mają takiej początkowej rezerwy energii kinetycznej jak strumień gazu, a przed zapłonem mieszają się z otaczającym ośrodkiem gazowym nie ze względu na energię kinetyczną napływającego gazu przepływ, ale wolniej, poprzez mechanizm konwekcyjny i dyfuzję molekularną. Ale jeśli źródło zapłonu zostanie podłączone do powstałej mieszaniny pary i powietrza, pojawi się pochodnia płomieniowa, która zmieni stosunek przepływów gazu i ciepła nad płynnym zwierciadłem: gorące produkty spalania, podobnie jak lżejsze, popędzą w górę i w ich miejsce napłynie świeże, zimne powietrze z otaczającej przestrzeni, co doprowadzi do rozcieńczenia oparów cieczy palnej. Promieniujący przepływ energii cieplnej będzie przepływał od płomienia do ciekłego zwierciadła, które podgrzewa powierzchniowe warstwy cieczy, a gdy się nagrzewają, intensyfikuje proces jej parowania.
Jeżeli ciecz przed zapłonem miała temperaturę znacznie wyższą od temperatury zapłonu, wówczas spalanie cieczy nad zbiornikiem lub rozlanej cieczy będzie się nasilać i postępować, a wielkość płomienia będzie rosła. W związku z tym wzrasta intensywność strumienia ciepła promieniującego do powierzchni cieczy, nasila się proces parowania, wzrasta intensywność przepływu gazu konwekcyjnego wokół płomienia, będzie on mocniej dociskany z boków, przybierając kształt stożka , powiększając się. Przy dalszym spalaniu płomień przechodzi w tryb spalania turbulentnego i będzie rósł, aż do ustalenia reżimu równowagi termicznej i gazowo-dynamicznej. Maksymalna temperatura turbulentnego płomienia dyfuzyjnego większości cieczy palnych nie przekracza 1250-1350°C.
Rozprzestrzenianie się spalania po powierzchni cieczy zależy od szybkości tworzenia się palnej mieszaniny poprzez mechanizmy dyfuzji molekularnej i konwekcyjnej. Dlatego dla cieczy o temperaturze poniżej temperatury zapłonu prędkość ta jest mniejsza niż 0,05 m/s, a dla cieczy ogrzanych powyżej temperatury zapłonu osiąga 0,5 m/s i więcej.
Zatem prędkość rozprzestrzeniania się płomienia po powierzchni cieczy palnej zależy głównie od jej temperatury.
Jeżeli temperatura cieczy jest równa lub wyższa od temperatury zapłonu, może nastąpić spalanie. Początkowo nad powierzchnią cieczy tworzy się niewielki płomień, który następnie szybko zwiększa swoją wysokość i po krótkim czasie osiąga swoją maksymalną wartość. Sugeruje to, że pomiędzy strefą spalania a powierzchnią cieczy nastąpił pewien transfer ciepła i masy. Ciepło przekazywane jest ze strefy spalania do powierzchniowej warstwy cieczy poprzez promieniowanie i przewodzenie ciepła przez ścianki pojemnika. Nie ma przepływu konwekcyjnego, ponieważ przepływ pary w pióropuszu jest skierowany do góry, tj. z mniej nagrzanej powierzchni na bardziej nagrzaną powierzchnię. Ilość ciepła przekazywanego do cieczy ze strefy spalania nie jest stała i zależy od temperatury palnika, przezroczystości płomienia, jego kształtu itp.
Ciecz odbiera część ciepła ze ścianki zbiornika. Ta część ciepła może być znacząca, gdy poziom cieczy w zbiorniku jest niski, a także gdy płomienie opływają zewnętrzną ściankę zbiornika. Ciepło odbierane przez ciecz jest głównie wydawane na jej parowanie i ogrzewanie, a część ciepła jest oddawana przez ciecz do otoczenia:
Q = q 1 + q 2 + q 3
gdzie Q jest ilością ciepła otrzymanego przez ciecz z płomienia, kJ/ (m 2 -s);
q 1 - ilość ciepła utraconego przez ciecz do otoczenia, kJ/ (m 2 -s);
q 2 - ilość ciepła zużyta na odparowanie cieczy, kJ/ (m 2 s);
qз - ilość ciepła zużyta na ogrzanie cieczy, kJ/ (m 2 -s).
Jeżeli średnica zbiornika jest wystarczająco duża, wówczas wartość q1 w porównaniu z q 2 i q 3 można pominąć:
Q = q 2 + q 3 = rlс + cpс (T-T 0) u.
Gdzie r jest ciepłem parowania cieczy, kJ/kg;
Ср - pojemność cieplna cieczy, kJ/ (kg·K);
p - gęstość cieczy, mg/m3;
T to temperatura na powierzchni cieczy, K;
T 0 - początkowa temperatura cieczy K;
u jest szybkością wzrostu ogrzanej warstwy cieczy, m/s;
l to prędkość liniowa spalania cieczy, m/s.
Jeżeli pali się pojedyncza ciecz, to skład jej fazy gazowej nie różni się od składu fazy ciekłej. Jeżeli pali się ciecz o złożonym składzie (mieszanina), wówczas w jej górnej warstwie następuje destylacja frakcyjna i skład fazy kulistej różni się od składu fazy ciekłej. Do takich mieszanin zalicza się olej i wszystkie produkty naftowe. Podczas spalania odparowują głównie frakcje niskowrzące, w wyniku czego faza ciekła zmienia swój skład, a tym samym prężność pary, ciężar właściwy, lepkość i inne właściwości. Tabela 3.1 przedstawia zmianę właściwości oleju Karaczukhur w warstwie powierzchniowej podczas spalania w zbiorniku o średnicy 1,4 m.
Tabela 1.11.1
Zmiany właściwości oleju Karachukhur podczas spalania
|
Właściwości fizykochemiczne |
Próbka przed eksperymentem |
Próbki po spaleniu, godz |
|||
|
Gęstość trzecia 293 K, kg/m 3 |
|||||
|
Lepkość kinematyczna w temperaturze 373, K, m 2 / s |
|||||
|
Temperatura zapłonu według Brenkena, K |
|||||
|
Początek wrzenia, K |
Zgodnie z tabelą 1.11.1, w wyniku wypalenia frakcji niskowrzących, gęstość pozostałego produktu wzrasta. To samo dzieje się z lepkością, temperaturą zapłonu, zawartością żywicy i temperaturą wrzenia. W miarę spalania oleju zmniejsza się jedynie zawartość wilgoci. Intensywność zmian tych właściwości podczas spalania w zbiornikach o różnych średnicach nie jest jednakowa. W zbiornikach o dużej średnicy, ze względu na wzrost konwekcji i grubości warstwy cieczy biorącej udział w mieszaniu, szybkość zmian tych właściwości maleje. Zmiana składu frakcyjnego produktów naftowych zachodząca w warstwie górnej prowadzi stopniowo do zmiany grubości warstwy podgrzewanego produktu naftowego.
Jeśli użyjesz pierwszego prawa D.P. Konovalova wniosek dotyczący spalania mieszanin można sformułować następująco: mieszanina dwóch cieczy podczas spalania zostaje wzbogacona w te składniki, których dodatek do cieczy obniża ciśnienie pary nad nią (lub zwiększa temperaturę wrzenia). Wniosek ten dotyczy również mieszanin, w których liczba składników jest większa niż dwa.
Podczas spalania mieszanin cieczy palnych i niektórych łatwopalnych z wodą w wyniku destylacji frakcyjnej, zawartość procentowa wody w fazie ciekłej stale wzrasta, co prowadzi do wzrostu ciężaru właściwego spalającej się mieszaniny. Zjawisko to jest typowe dla mieszanin, w których składnik palny ma temperaturę wrzenia niższą niż temperatura wrzenia wody (metyl, alkohol etylowy, eter dietylowy, aceton itp.). Kiedy takie ciekłe mieszaniny palą się przez dłuższy czas, ze względu na wzrost zawartości w nich wody, przychodzi moment, w którym spalanie ustanie, choć nie cała mieszanina jeszcze się wypaliła.
Nieco inaczej zachowuje się mieszanina cieczy palnych z wodą, gdy temperatura wrzenia cieczy jest wyższa od temperatury wrzenia wody. Udział wody w fazie ciekłej nie wzrasta, lecz maleje. W rezultacie mieszanina całkowicie się wypala. W ten sposób spala się mieszanina kwasu octowego i wody.
Podczas spalania produktów naftowych ich temperatura wrzenia (patrz tabela 1.11.1) stopniowo wzrasta w wyniku zachodzącej destylacji frakcyjnej, w związku z czym wzrasta również temperatura górnej warstwy. Rysunek 1.11.1 przedstawia zmianę temperatury na powierzchni
Ryc.1.11.1
Przy niskich temperaturach cieczy transfer ciepła z płomienia do cieczy odgrywa znaczącą rolę w rozprzestrzenianiu się płomienia. Płomień ogrzewa powierzchnię przylegającej do niego cieczy, ciśnienie pary nad nim wzrasta, tworzy się palna mieszanina, która pali się po zapaleniu.
Poruszający się płomień podgrzewa kolejną sekcję powierzchni cieczy i tak dalej.
Zależność prędkości ruchu płomienia po powierzchni cieczy od temperatury pokazano na rys. 1.11.2.
Gdy temperatura cieczy jest niższa od temperatury zapłonu, prędkość przemieszczania się płomienia jest niska.
Zwiększa się ona wraz ze wzrostem temperatury cieczy i staje się równa prędkości rozprzestrzeniania się płomienia w mieszaninie pary i powietrza przy temperaturze cieczy powyżej temperatury zapłonu.
Ryc.1.11.2 Zmiana prędkości przemieszczania się płomienia po powierzchni cieczy w zależności od temperatury: alkohol 1-izoamylowy, 2 - alkohol butylowy, 3 - alkohol etylowy, 4 - toluen
| Nazwa parametru | Oznaczający |
| Temat artykułu: | Dyfuzja i spalanie kinetyczne. |
| Rubryka (kategoria tematyczna) | Edukacja |
Spalanie jednorodne i heterogeniczne.
Na podstawie rozważonych przykładów, w oparciu o stan skupienia mieszaniny paliwa i utleniacza, ᴛ.ᴇ. w zależności od liczby faz w mieszaninie wyróżnia się:
1. Jednorodne spalanie gazy i pary substancji łatwopalnych w środowisku gazowego utleniacza. Jednakże reakcja spalania zachodzi w układzie składającym się z jednej fazy (stan skupienia).
2. Spalanie heterogeniczne stałe substancje łatwopalne w środowisku gazowego utleniacza. W tym przypadku reakcja zachodzi na granicy faz, natomiast reakcja jednorodna zachodzi w całej objętości.
Jest to spalanie metali, grafitu͵ ᴛ.ᴇ. praktycznie nielotne materiały. Wiele reakcji gazowych ma charakter jednorodno-niejednorodny, gdy możliwość zajścia reakcji jednorodnej wynika z pochodzenia reakcji jednocześnie heterogenicznej.
Spalanie wszystkich substancji ciekłych i wielu substancji stałych, z których wydzielają się pary lub gazy (substancje lotne), następuje w fazie gazowej. Fazy stałe i ciekłe pełnią rolę zbiorników produktów reakcji.
Na przykład niejednorodna reakcja samozapłonu węgla przechodzi w jednorodną fazę spalania substancji lotnych. Pozostałość koksu spala się niejednorodnie.
W zależności od stopnia przygotowania mieszaniny palnej rozróżnia się spalanie dyfuzyjne i kinetyczne.
Rozważane rodzaje spalania (z wyjątkiem materiałów wybuchowych) odnoszą się do spalania dyfuzyjnego. Płomień, ᴛ.ᴇ. Aby zapewnić stabilność, strefa spalania mieszanki paliwowo-powietrznej musi być stale zasilana paliwem i tlenem. Dopływ gazu palnego zależy wyłącznie od prędkości jego dostarczania do strefy spalania. Szybkość wnikania cieczy palnej zależy od intensywności jej parowania, ᴛ.ᴇ. od ciśnienia pary nad powierzchnią cieczy, a co za tym idzie od temperatury cieczy. Temperatura zapłonu Zwyczajowo nazywa się najniższą temperaturę cieczy, przy której płomień nad jej powierzchnią nie gaśnie.
Spalanie ciał stałych różni się od spalania gazów obecnością etapu rozkładu i zgazowania, a następnie zapłonu lotnych produktów pirolizy.
Piroliza- ϶ᴛᴏ podgrzewanie substancji organicznych do wysokich temperatur bez dostępu powietrza. W tym przypadku następuje rozkład, czyli rozszczepienie związków złożonych na prostsze (koksowanie węgla, kraking oleju, sucha destylacja drewna). Z tego powodu spalanie stałej substancji palnej do produktu spalania nie koncentruje się wyłącznie w strefie płomienia, ale ma charakter wieloetapowy.
Ogrzewanie fazy stałej powoduje rozkład i wydzielanie się gazów, które zapalają się i spalają. Ciepło z palnika podgrzewa fazę stałą, powodując jej zgazowanie, a proces się powtarza, utrzymując w ten sposób spalanie.
Model spalania stałego zakłada obecność następujących faz (rys. 17):
Ryż. 17. Model spalania
stała materia.
Ogrzewanie fazy stałej. W przypadku substancji topiących się w tej strefie następuje topienie. Grubość strefy zależy od temperatury przewodności substancji;
Piroliza, czyli strefa reakcji w fazie stałej, w której tworzą się gazowe substancje palne;
Płomień wstępny w fazie gazowej, w którym tworzy się mieszanina z tlenkiem;
Płomień, czyli strefa reakcji w fazie gazowej, w której następuje przemiana produktów pirolizy w gazowe produkty spalania;
Produkty spalania.
Szybkość dostarczania tlenu do strefy spalania zależy od jego dyfuzji przez produkt spalania.
Ogólnie rzecz biorąc, ponieważ szybkość reakcji chemicznej w strefie spalania w rozważanych rodzajach spalania zależy od szybkości wnikania reagujących składników i powierzchni płomienia poprzez dyfuzję molekularną lub kinetyczną, ten rodzaj spalania nazywa się dyfuzja.
Struktura płomienia spalania dyfuzyjnego składa się z trzech stref (ryc. 18):
Strefa 1 zawiera gazy lub pary. W tej strefie nie ma spalania. Temperatura nie przekracza 500 0 C. Następuje rozkład, piroliza substancji lotnych i ogrzewanie do temperatury samozapłonu.
Ryż. 18. Struktura płomienia.
W strefie 2 powstaje mieszanina par (gazów) z tlenem atmosferycznym i następuje niepełne spalanie do CO z częściową redukcją do węgla (mała ilość tlenu):
C n H m + O 2 → CO + CO 2 + H 2 O;
W trzeciej strefie zewnętrznej następuje całkowite spalanie produktów drugiej strefy i obserwuje się maksymalną temperaturę płomienia:
2CO+O2=2CO2;
Wysokość płomienia jest proporcjonalna do współczynnika dyfuzji i natężenia przepływu gazu i odwrotnie proporcjonalna do gęstości gazu.
Wszystkie rodzaje spalania dyfuzyjnego są nieodłącznym elementem pożarów.
Kinetyczny Spalanie nazywa się zwykle spalaniem wstępnie zmieszanego palnego gazu, pary lub pyłu z utleniaczem. W tym przypadku szybkość spalania zależy wyłącznie od właściwości fizykochemicznych mieszaniny palnej (przewodność cieplna, pojemność cieplna, turbulencja, stężenie substancji, ciśnienie itp.). Z tego powodu szybkość spalania gwałtownie wzrasta. Ten rodzaj spalania jest nieodłącznym elementem eksplozji.
W takim przypadku, gdy w dowolnym momencie zapali się mieszanina palna, czoło płomienia przemieszcza się z produktów spalania do świeżej mieszanki. Zatem płomień podczas spalania kinetycznego jest najczęściej niestabilny (ryc. 19).
Ryż. 19. Schemat rozprzestrzeniania się płomienia w mieszaninie palnej: - źródło zapłonu; - kierunek ruchu frontu płomienia.
Chociaż, jeśli wstępnie zmieszasz palny gaz z powietrzem i wprowadzisz go do palnika, to po zapaleniu powstanie nieruchomy płomień, pod warunkiem, że natężenie przepływu mieszaniny będzie równe prędkości rozprzestrzeniania się płomienia.
W przypadku zwiększenia prędkości podawania gazu płomień odrywa się od palnika i może zgasnąć. A jeśli prędkość zostanie zmniejszona, płomień zostanie wciągnięty do palnika z możliwą eksplozją.
Według stopnia spalania, ᴛ.ᴇ. po zakończeniu reakcji spalania do produktów końcowych następuje spalanie kompletne i niekompletne.
Zatem w strefie 2 (rys. 18) spalanie jest niepełne, ponieważ Nie ma wystarczającej ilości tlenu, który jest częściowo zużywany w strefie 3 i powstają produkty pośrednie. Te ostatnie wypalają się w strefie 3, gdzie jest więcej tlenu, aż do całkowitego spalenia. Obecność sadzy w dymie wskazuje na niepełne spalanie.
Inny przykład: gdy brakuje tlenu, węgiel spala się do tlenku węgla:
Jeśli dodasz O, reakcja zakończy się:
2СО+O 2 =2СО 2.
Szybkość spalania zależy od charakteru ruchu gazów. Z tego powodu rozróżnia się spalanie laminarne i turbulentne.
Zatem przykładem spalania laminarnego jest płomień świecy w nieruchomym powietrzu. Na spalanie laminarne warstwy gazów przepływają równolegle, bez wirowania.
Spalanie turbulentne– wirowy ruch gazów, w którym następuje intensywne mieszanie gazów spalinowych i rozmycie czoła płomienia. Granicę pomiędzy tymi typami stanowi kryterium Reynoldsa, które charakteryzuje zależność pomiędzy siłami bezwładności a siłami tarcia w przepływie:
Gdzie: ty- prędkość przepływu gazu;
N- lepkość kinetyczna;
l– charakterystyczny rozmiar liniowy.
Liczbę Reynoldsa, przy której następuje przejście laminarnej warstwy granicznej w turbulentną, nazywa się zwykle krytyczną Re cr, Re cr ~ 2320.
Turbulencja zwiększa szybkość spalania ze względu na intensywniejsze przekazywanie ciepła z produktów spalania do świeżej mieszanki.
Dyfuzja i spalanie kinetyczne. - koncepcja i rodzaje. Klasyfikacja i cechy kategorii „Dyfuzja i spalanie kinetyczne”. 2017, 2018.
Spalanie kinetyczne to spalanie wstępnie wymieszanej mieszaniny paliwa i utleniacza.
W takim przypadku płomień przez palną mieszaninę rozprzestrzeni się we wszystkich kierunkach. Objętość płomieni ulegnie zwiększeniu. Płomień zawsze rozprzestrzenia się w stronę niespalonej mieszanki.
Ryż. 7.1. Schemat rozprzestrzeniania się płomienia przez wstępnie wymieszaną jednorodną mieszaninę: 1 – początkowa mieszanina palna; 2 – czoło płomienia; 3 - produkty spalania; d f.p. – grubość czoła płomienia
Wąski pasek pomiędzy mieszaniną początkową (1) a produktami spalania (PG) (3) to płomień (2). W przypadku większości mieszanin węglowodorów z powietrzem grubość tego paska wynosi 0,1-1,0 mm. Jest to strefa spalania lub czoło płomienia. Zachodzi w nim reakcja chemiczna i uwalniane jest całe ciepło. Świecenie wynika z obecności w nim rodników CH, HCO, C2 itp.
Zatem czoło płomienia stanowi wąską strefę świetlną oddzielającą gaz cieplarniany od pierwotnej mieszaniny palnej.
We froncie płomienia w wyniku reakcji spalania chemicznego stężenie składników początkowych gwałtownie spada do zera, a temperatura osiąga wartość maksymalną. Ze względu na molekularne przewodnictwo cieplne temperatura przed strefą reakcji wzrasta monotonicznie od temperatury początkowej mieszaniny palnej do temperatury zbliżonej do temperatury spalania, tworząc fizyczną strefę grzewczą.
Ponieważ grubość strefy płomienia z reguły nie przekracza ułamków milimetra, czoło płomienia umownie uważa się za płaskie.
Jeśli czoło płomienia się poruszy, wówczas wywoływany jest płomień niestacjonarne, jeśli się nie poruszy – stacjonarny.
Główne cechy to:
Normalna prędkość rozprzestrzeniania się płomienia to prędkość, z jaką czoło płomienia porusza się względem niespalonego gazu w kierunku prostopadłym do jego powierzchni. Prędkość normalna jest funkcją szeregu właściwości fizykochemicznych mieszaniny i szybkości reakcji chemicznej w temperaturze spalania.
Jest to jedna z cech zagrożenia pożarowego substancji gazowych. Ponieważ zależy to od właściwości fizykochemicznych mieszaniny palnej, nazywa się ją również podstawową.
Wskaźnik masowego wypalenia. Jest to masa substancji spalanej w jednostce czasu z jednostkowej powierzchni czoła płomienia.
Istnieją dwie teorie wyjaśniające naturę rozprzestrzeniania się płomienia w mieszaninie palnej.
Zgodnie z teorią dyfuzji ruch czoła płomienia następuje na skutek dyfuzji aktywnych cząstek powstałych w strefie spalania – rodników – do świeżej mieszaniny, gdzie inicjują reakcję chemiczną.
Zgodnie z teorią termiczną ruch czoła płomienia odbywa się w wyniku przenoszenia ciepła przez przewodzenie ciepła do świeżej mieszaniny, dzięki czemu ta ostatnia jest podgrzewana do temperatury samozapłonu, po czym następuje reakcja chemiczna.
Tak naprawdę istnieją elementy obu teorii, ponieważ proces jest bardzo złożony.
Czynniki wpływające na prędkość normalną:
Stężenie i skład mieszaniny palnej.
Teoretycznie u n powinno być maksymalne na j st. Prawie maksimum występuje w mieszance zawierającej więcej paliwa niż stosunek stechiometryczny (a in< 1 – богатая смесь). u н для различных газов составляет ~ 0,3 – 1,6 м/с. Она редко превышает значение 2,5 м/с, а для углеводородно-воздушных смесей находится в пределах 0,4 – 0,8 м/с. Смеси, имеющие u н < 0,04 м/с, не способны к распространению пламени.
Obecność flegmatyzatorów (N 2 , CO 2 , H 2 O (para wodna), Ar itp.).
Obserwuje się efekt rozcieńczenia, który pociąga za sobą zmniejszenie szybkości reakcji, wytwarzania ciepła i un. O skuteczności flegmatyzacji gazów decydują ich właściwości termofizyczne.
Temperatura (początkowa) mieszaniny palnej. Wraz ze wzrostem T o wzrasta temperatura mieszaniny palnej: T g = T o + Q n /(åс r i V PG i)
Wszystkie substancje łatwopalne (palne) zawierają węgiel i wodór - główne składniki mieszaniny gaz-powietrze biorące udział w reakcji spalania. Temperatura zapłonu substancji i materiałów łatwopalnych jest zmienna i w większości przypadków nie przekracza 300°C.
Fizykochemiczna podstawa spalania polega na termicznym rozkładzie substancji lub materiału na pary i gazy węglowodorów, które pod wpływem wysokich temperatur wchodzą w reakcję chemiczną z utleniaczem (tlenem z powietrza), zamieniając się w procesie spalania w dwutlenek węgla (dwutlenek węgla), tlenek węgla (tlenek węgla), sadza (węgiel) i woda, a to powoduje wytwarzanie ciepła i promieniowania świetlnego.
Zapłon to proces rozprzestrzeniania się płomienia przez mieszaninę gazów, par i powietrza. Gdy prędkość przepływu palnych par i gazów z powierzchni substancji jest równa prędkości rozprzestrzeniania się płomienia wzdłuż nich, obserwuje się stabilne spalanie płomieniowe. Jeżeli prędkość płomienia jest większa niż prędkość przepływu par i gazów, wówczas mieszanina gaz-para-powietrze spala się, a płomień gaśnie samoczynnie, tj. błysk.
W zależności od prędkości przepływu gazu i prędkości rozprzestrzeniania się przez nie płomienia można zaobserwować:
spalanie na powierzchni materiału, gdy szybkość uwalniania mieszaniny palnej z powierzchni materiału jest równa szybkości rozprzestrzeniania się wzdłuż niej pożaru;
spalanie z oddzieleniem od powierzchni materiału, gdy szybkość uwalniania mieszaniny palnej jest większa niż prędkość rozprzestrzeniania się wzdłuż niej płomienia.
Spalanie mieszaniny gaz-para-powietrze dzieli się na dyfuzyjne lub kinetyczne.
Spalanie kinetyczne to spalanie wstępnie zmieszanych gazów palnych i utleniacza (tlenu z powietrza). Ten rodzaj spalania jest niezwykle rzadki w przypadku pożarów. Często jednak spotyka się go w procesach technologicznych: spawaniu gazowym, cięciu itp.
Podczas spalania dyfuzyjnego utleniacz dostaje się do strefy spalania z zewnątrz. Pochodzi z reguły spod płomienia z powodu próżni utworzonej u jego podstawy. W górnej części płomienia ciepło wydzielane podczas procesu spalania wytwarza ciśnienie. Główna reakcja spalania (utlenianie) zachodzi na granicy płomienia, ponieważ mieszaniny gazów wypływające z powierzchni substancji uniemożliwiają przedostanie się utleniacza w głąb płomienia (wypierają powietrze). Większość palnej mieszaniny w środku płomienia, która nie weszła w reakcję utleniania z tlenem, to produkty niepełnego spalania (CO, CH4, węgiel itp.).
Spalanie dyfuzyjne z kolei może mieć charakter laminarny (spokojny) i turbulentny (nierówny w czasie i przestrzeni). Spalanie laminarne charakteryzuje się tym, że prędkość wypływu mieszaniny palnej z powierzchni materiału jest równa prędkości rozprzestrzeniania się wzdłuż niej płomienia. Spalanie turbulentne następuje przy prędkości spalin
palnej mieszaniny znacznie przekracza prędkość rozprzestrzeniania się płomienia. W tym przypadku granica płomienia staje się niestabilna ze względu na dużą dyfuzję powietrza do strefy spalania. Niestabilność pojawia się najpierw w górnej części płomienia, a następnie przesuwa się do podstawy. Takie spalanie zachodzi w pożarach wraz z ich rozwojem objętościowym (patrz poniżej).
Spalanie substancji i materiałów jest możliwe tylko przy określonej ilości tlenu w powietrzu. Zawartość tlenu, przy której wyklucza się możliwość spalania różnych substancji i materiałów, ustala się eksperymentalnie. Tak więc w przypadku tektury i bawełny samogaszenie występuje przy 14% (obj.) tlenu, a dla wełny poliestrowej - przy 16% (obj.).
Eliminacja środka utleniającego (tlenu z powietrza) jest jednym ze środków zapobiegania pożarom. Dlatego przechowywanie cieczy łatwopalnych i palnych, węglika wapnia, metali alkalicznych, fosforu należy prowadzić w szczelnie zamkniętych pojemnikach.
7.3.2. Źródła zapłonu
Warunkiem koniecznym zapłonu mieszaniny palnej są źródła zapłonu. Źródła zapłonu dzielą się na otwarty ogień, ciepło z elementów i urządzeń grzejnych, energię elektryczną, energię iskier mechanicznych, wyładowania elektryczności statycznej i pioruna, energię procesów samonagrzewania substancji i materiałów (spontaniczne spalanie) itp. Szczególną uwagę należy zwrócić na identyfikację źródeł zapłonu dostępnych w produkcji.
Parametry charakterystyczne źródeł zapłonu przyjmuje się według:
Temperatura kanału piorunowego wynosi 30 000°C przy natężeniu prądu 200 000 A i czasie działania około 100 μs. Energia wyładowania iskrowego powstałego w wyniku wtórnego uderzenia pioruna przekracza 250 mJ i jest wystarczająca do zapalenia materiałów palnych przy minimalnej energii zapłonu do 0,25 J. Energia wyładowań iskrowych, gdy wysoki potencjał zostanie doprowadzony do budynku poprzez komunikację metalową, osiąga wartości 100 J lub więcej, co jest wystarczające do zapalenia wszystkich materiałów palnych.
Izolacja polichlorku winylu kabla elektrycznego (drutu) zapala się, gdy współczynnik prądu zwarciowego jest większy niż 2,5.
Temperatura cząstek spawania i cząstek niklu w lampach żarowych sięga 2100°C. Temperatura kropli podczas cięcia metalu wynosi 1500°C. Temperatura łuku podczas spawania i cięcia sięga 4000°C.
Strefa rozpraszania cząstek podczas zwarcia na wysokości przewodu 10 m waha się od 5 (prawdopodobieństwo trafienia 92%) do 9 (prawdopodobieństwo trafienia 6%) m; gdy drut znajduje się na wysokości 3 m - od 4 (96%) do 8 m (1%); gdy znajduje się na wysokości 1 m - od 3 (99%) do 6 m (6%).
Maksymalna temperatura, w °C, panująca na żarówce tradycyjnej, zależy od jej mocy, W: 25 W – 100 °C; 40 W - 150°C; 75 W - 250°C; 100 W - 300°C; 150 W - 340°C; 200 W - 320°C; 750 W - 370°C.
Iskry elektryczności statycznej powstające podczas pracy ludzi z ruchomymi materiałami dielektrycznymi osiągają wartości od 2,5 do 7,5 mJ.
Temperatura płomienia (tlenia) i czas spalania (tlenia), °C (min), niektórych niskokalorycznych źródeł ciepła: tlący się papieros - 320-410 (2-2,5); tlący się papieros - 420-460 (26-30); płonąca zapałka - 620-640 (0,33).
Do iskier z kominów, kotłowni, rur lokomotyw parowych i spalinowych, a także
inne maszyny, pożary, stwierdzono, że iskra o średnicy 2 mm jest niebezpieczna pożarowo, jeśli ma temperaturę około 1000°C, przy średnicy 3 mm – 800°C i średnicy 5 mm - 600°C.
1.3.3. Spontaniczne spalanie
Wiele substancji i materiałów łatwopalnych charakteryzuje się samozapłonem. Jest to cecha wyróżniająca tę grupę materiałów.
Samozapalenie może być następujące: termiczne, chemiczne, mikrobiologiczne.
Termiczne samozapłon wyraża się w gromadzeniu ciepła przez materiał, podczas którego następuje samonagrzewanie materiału. Temperatura samonagrzewania substancji lub materiału jest wskaźnikiem zagrożenia pożarowego. Dla większości materiałów palnych wskaźnik ten waha się od 80 do 150°C: papier – 100°C; filc konstrukcyjny - 80°C; skóra ekologiczna - 40°C; drewno: sosna - 80, dąb - 100, świerk - 120°C; surowa bawełna - 60°C.
Przedłużające się tlenie przed początkiem płomienistego spalania jest charakterystyczną cechą termicznych procesów samozapłonu. Procesy te można rozpoznać po długotrwałym i utrzymującym się zapachu tlącego się materiału.
Załadunek...