Основные понятия теории горения и взрыва. Физико-химические основы горения и взрыва

Пожароопасные свойства материалов и веществ. Суть процесса горения. Теоретические основы механизма горения и взрыва

ТЕМА 4

Заключение

Производительность

Для повышения производительности можно использовать различные схемы подключения, о которых речь шла ранее. Кроме этого, в некоторых случаях можно регулировать степень использования системных ресурсов.

Пример . В Антивирусе Касперского для CheckPoint Firewall можно использовать параллельно несколько антивирусных ядер для проверки объектов. Рекомендуется использовать четыре ядра на каждый физический процессор.

Принимая во внимание всœе вышесказанное, можно сделать вывод о том, что антивирусы для шлюзов не позволяют полностью предотвратить проникновение вирусов через Интернет-каналы. Используя шифрование, архивы с паролем, загрузку файлов по частям, можно создать условия для проникновения вредоносных программ. Следовательно, даже при наличии антивируса на шлюзе, рабочие станции и сервера, находящиеся внутри сети, по-прежнему нуждаются в локально установленном антивирусе.

Тем не менее, антивирусы для шлюзов позволяют существенно сократить поток вирусов из Интернет и снизить нагрузку на локальные антивирусные средства, что является крайне важным фактором при построении комплексной системы антивирусной защиты.

Суть процесу горіння. Теоретичні основи механізму горіння та вибуху. Класифікація видів горіння. Повне і неповне згорання. Ламінарне і дефлаграційне горіння, вибух і детонація. Гомогенне та гетерогенне горіння.

Горение – химическая реакция окисления вещества,которая сопровождается выделœением большого количества тепла и света с прогрессирующим самоускорением.

Условия горения:

1) наличие горючего вещества;

2) наличие окислителя; (O 2, Сl 2 ,F 2 ,Br 2 ,I 2 ,NO,NO 2);

3) наличие источника загорания (импульса).

Условия образования пламени – наличие образования смеси, в которой может протекать химическая реакция. При этом, количество тепла, выделяющегося при горении единицы веса горючего должно быть достаточным для существенного повышения температуры реагентов по сравнению с продуктами сгорания. Скорость химической реакции, ᴛ.ᴇ. количество вещества, реагирующего в единице объёма в единицу времени, сильно возрастает с температурой, в связи с этим, при этих условиях наблюдается самоускорение реакции.

Горючее вещество – твердое, жидкое, газообразное вещество, способное гореть под действием огня. С уменьшением концентрации кислорода в воздухе уменьшается интенсивность горения. При этом, сжатый ацетилен, хлористый азот, озон горят и без доступа воздуха.

Горение происходит в движущей среде. Это движение должна быть следствием самого процесса горения (свеча) или по принудительным причинам (газовая турбина).

Ламинарное горение – сосœедние слои жидкости равномерно скользят друг по другу.

Скорость движения пламени относительно исходной смеси зависит от природы от природы химической реакции и теплопроводимости газа. Процесс горения, при котором начальное и конечное состояние характеризуется точками A и B принято называть нормальным или дефлаграционным. Скорость распространения пламени при этом – несколько метров в секунду.

Взрывное горение – скорость распространения пламени достигает порядка десяти метров в секунду.

Взрыв - ϶ᴛᴏ горение вещества, сопровождающееся крайне быстрым выделœением большого количества энергии, вызывающего нагрев продуктов сгорания до высоких температур и резкое повышение давления.

Детонационное горение – скорость горение до 1000 м/c – импульс воспламенения передается от слоя к слою смеси не за счёт теплопроводимости, а вследствие импульса давления.

Учитывая зависимость отсвойств горючей смеси горение должна быть гомогенным и гетерогенным. В случае если исходные вещества имеют одно агрегатное состояние (горение газов), то горение называют гомогенным .

Пожарная опасность различных веществ и материалов оценивается их способностью вызвать пожар и взрыв. Пожароопасными называют вещества, которые имеют повышенную пожарную опасность. Опасность возникновения взрыва и пожара в помещениях, где выделяются пары и газы горючих веществ и пыли, зависит от их концентрации в воздухе.

В случае если в воздухе возникает такая концентрация пыли, паров или газов, которая будет выше нижней границы воспламенения, то при наявности открытого источника огня произойдет взрыв, а за пределами верхней границы возгорания – будет горение.

Нижней и верхней границей взрыва называют соответственно наименьшую и наибольшую концентрацию паров, газов или пыли в воздухе, при которых существует вероятность взрыва смеси. Согласно ГОСТ 12.1.004 - 85 пожарная опасность веществ характеризуется их горючестью, возгоранием и взрывоопасностью.

Пожароопастносные вещества имеют такие обозначения:

НГ – негорючие вещества. Это такие вещества, которые не способны гореть в атмосфере воздуха обычного состава.

ТГ – тяжелогорючее вещество. Может гореть лишь под действием постороннего источника возгорания, но не способное самостоятельно гореть после его удаления.

ГВ – горючая жидкость. Это жидкость, которая горит самостоятельно после удаления источника возгорания. Температура вспышки выше 61 0 С в закрытом тигле или 66 0 С в открытом.

ЛВЖ – легковоспламеняющиеся жидкости. Самостоятельно горит после удаления источника возгорания с температурой вспышки не выше 61 0 С в закрытом тигле или 66 0 С – в открытом.

ГГ – горючий газ, который способен образовывать с воздухом воспламеняющиеся и взрывоопасные смеси при температуре не выше 55 0 С.

ВВ – взрывоопасное вещество, способное взрываться или детонировать без присутствия кислорода (О 3 , СНºСН, хлористый азот). Это бывают также металлы, способные гореть в атмосфере хлора, парах серы или двуокиси углерода.

Пределы воспламенения паров ЛВЖ и ГЖ выражают температурными пределами. При этом нижнему и верхнему температурным пределам соответствуют нижний (НПВ) и верхний (ВПВ) концентрационный предел, выражаемый в объёмных процентах.

Наиболее опасны жидкости с температурой вспышки не менее 15 0 С и широкими пределами воспламенение (сероуглерод имеет: Т всп = -43 0 С; НВП = 1 %; ВПВ = 50 %).

Одной из назначенных форм загорания, по причинœе, которой возникает процесс горения, является вспышка. Вспышка – быстротекущий процесс сгорания паров горючей жидкости, который происходит при их контакте с открытым источником огня. Воспламенение длительный процесс горения, возникающий от источника огня и длиться до тех пор, пока существует выделœения паров из горючего вещества. Воспламенения происходит при температурах, которые больше температуры вспышки для ЛВЖ на 2…5 0 С, а для горючих на 5…30 0 С.

Класифікація рідин, що горять, на легкозаймисті (ЛЗР) і на горючі рідини (ГР) за температурою спалаху.

Классификация горючих веществ по взрыво- и пожароопасности:

– взрыво-пожароопасные: ГГ, нижний предел взрываемости которых 10% и менее к объёму воздуха; жидкости с температурой вспышки паров до 28 0 С включительно при условии, что указанные выше газы и жидкости могут образовать взрывоопасные смеси в объёме, превышающем 5 % объёма помещения; вещества, способные взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом;

– ГГ, нижний предел взрываемости которых более 10 % к объёму воздуха, жидкости с температурой вспышки паров от 28 0 С до 61 0 С включительно; жидкости, нагретые до температуры вспышки и выше; горючие пыли и волокна, нижний предел взрываемости которых 65 г/м 3 и менее к объёму воздуха;

– пожароопасные: жидкости с температурой вспышки паров свыше 61 0 С, горючие пыли или волокна, нижний предел взрываемости которых более 65 г/м 3 к объёму воздуха; вещества, способные гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом, твердые сгораемые вещества и материалы.

– несгораемые вещества и материалы в горячем раскаленном или расплавленном состоянии, процесс обработки которых сопровождается выделœением лучистого тепла, искр и пламени;

– взрывоопасные: горючие газы без жидкой фазы и взрывоопасной пыли в таком количестве, что они могут образовать взрывоопасные смеси в объёме, превышающем 5 % объёма помещения, и в котором по условиям техпроцесса возможен только взрыв (без последующего горения); вещества, способные (без последующего горения) при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом.

Взрывоопасность взвешенной горючей пыли можно охарактеризовать следующими параметрами:

– НПВ, г/м 3 ;

– температура самовоспламенения;

– температура среды;

– минимальной энергией поджигания;

– наличием (концентрацией) негорючей пыли;

– влажность воздуха;

– дисперсность самой пыли.

Самовоспламенение – процесс горения вещества, который возникает от окружающей температуры, но без контакта с открытым источником огня. К примеру, самовоспламенение горючих смесей от их сдавливания, когда температура смеси достигает определœенного уровня.

Самовозгорание – процесс горения,который возникает от тепла, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ накопилось в веществе вследствие биологических или физико-химических процессов.

Система попередження пожеж. Система пожежного захисту. Система організаційно-технічних заходів.

Пожароопасные свойства материалов и веществ. Суть процесса горения. Теоретические основы механизма горения и взрыва - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Пожароопасные свойства материалов и веществ. Суть процесса горения. Теоретические основы механизма горения и взрыва" 2014, 2015.

Для того чтобы началось горение, надо, как известно, поднести к горючему предмету горящую спичку. Но и спичка не зажигается сама, ею надо чиркнуть о коробку. Таким образом, для того чтобы началась такая химическая реакция, необходимо предварительное нагревание. Поджигание создает в начальный момент необходимую для реакции температуру. Дальше высокую температуру поддерживает уже тепло, которое выделяется при реакции.

Начальный местный подогрев должен быть достаточен для того, чтобы выделение тепла при реакции превышало теплоотдачу в окружающую холодную среду. Поэтому каждая реакция имеет свою, как говорят, температуру воспламенения. Горение начинается, только если начальная температура выше температуры воспламенения. Например, температура воспламенения дерева 610°С; бензина - около 200°С, белого фосфора - 50°С.

Горение дров, угля или нефти - это химическая реакция соединения этих веществ с кислородом воздуха. Поэтому такая реакция идет с поверхности: пока не выгорит внешний слой, следующий не может принять участие в горении. Этим и объясняется относительная медленность горения. В справедливости сказанного нетрудно убедиться на практике. Если размельчать горючее, то скорость горения можно значительно увеличить. Для этой цели во многих печных устройствах производится распыление угля в топках.

Так же размельчается и смешивается с воздухом топливо в цилиндре мотора. Горючим в моторе служит не уголь, а более сложные вещества, например, бензин. Молекула октана, входящего в состав этого вещества (рис. 7.2 слева), состоит из 8 атомов углерода и 18 атомов водорода, соединенных так, как показано на рисунке. При горении эта молекула подвергается ударам кислородных молекул. Встречи с молекулами кислорода разрушают молекулу октана. Силы, соединяющие в молекуле октана один или два атома углерода с атомом водорода, а также силы, соединяющие два атома кислорода в молекулу кислорода, не могут -противостоять более, сильному, как говорят химики, "сродству" между атомами кислорода, с одной стороны, и атомами" углерода и водорода - с другой. Поэтому старые связи между атомами молекул нарушаются, атомы перегруппировываются и создают новые молекулы. Как показывает рис. 7.2 справа, новыми молекулами - продуктами горения - и в этом случае являются углекислый газ и вода. Вода при этом образуется в форме пара,

Совершенно иначе обстоит дело в том случае, когда воздушная атмосфера не нужна, а все необходимое для реакции содержится внутри вещества. Примером такого вещества является смесь водорода с кислородом (ее называют гремучим газом). Реакция идет не с поверхности, а происходит1 внутри вещества. В отличие от случая горения вся энергия, образующаяся при реакции, отдается почти мгновенно, вследствие этого резко повышается давление и происходит взрыв. Гремучий газ не горит, а взрывается.

Итак, взрывчатое вещество должно содержать внутри себя атомы или молекулы, нужные для реакции. Понятно, что можно приготовить взрывающиеся газовые смеси. Существуют и твердые взрывчатые вещества. Они являются взрывчатыми именно потому, что в их состав входят все атомы, необходимые для химической реакции, дающей тепло и свет.

Химическая реакция, происходящая при взрыве,- это реакция распада, расщепления молекулы на части. На рис. 7.3 показана для примера взрывная реакция - расщепление на части молекулы нитроглицерина. Как видно на правой части схемы, из исходной молекулы образуются молекулы углекислого газа, воды, азота. В составе продуктов реакции мы находим обычные продукты горения, но горение произошло без участия молекул кислорода воздуха - все необходимые для горения атомы содержатся внутри молекулы нитроглицерина.

Как распространяется взрыв по взрывчатому веществу, например гремучему газу? Когда поджигают взрывчатое вещество, возникает местный нагрев. Реакция происходит в нагретом объеме. Но при реакции выделяется тепло, которое путем теплопередачи переходит в соседние слои смеси. Этого тепла достаточно для того, чтобы и в соседнем слое произошла реакция. Вновь выделившееся тепло поступит в следующие слои гремучего газа, и так со скоростью, связанной с передачей тепла, реакция распространяется по всему веществу. Скорость такой передачи - порядка 20-30 м / с. Разумеется, это очень быстро. Метровая трубка с газом взрывается за 1 / 20 с, т. е. почти мгновенно, в то время как скорость горения дров или кусков углей, происходящего с поверхности, а не в объеме, измеряется сантиметрами в минуту, т. е. в несколько тысяч раз меньше.

Тем не менее можно назвать и этот взрыв медленным, так как возможен другой взрыв, в сотни раз более быстрый, чем описанный.

Быстрый взрыв вызывается ударной волной. Если в каком-либо слое вещества резко повышается давление, то от этого места начнет распространяться фронт повышенного давления. В этом случае и говорят об ударной волне. Эта волна приводит к значительному скачку температуры, который передается от слоя к слою. Повышение температуры дает начало взрывной реакции, а взрыв приводит к повышению давления и поддерживает ударную волну, интенсивность которой иначе быстро падала бы по мере ее распространения. Таким образом, ударная волна вызывает взрыв, а взрыв в свою очередь поддерживает ударную волну.

Описанный нами взрыв называется детонацией. Так как детонация распространяется по веществу со скоростями ударной волны (порядка 1 км / с), то она действительно быстрее "медленного" взрыва в сотни раз.

Какие же вещества взрываются "медленно", а какие "быстро"? Так ставить вопрос нельзя: одно и то же вещество, находящееся в разных условиях, может и взрываться "медленно" и детонировать, а в некоторых случаях "медленный" взрыв переходит в детонацию.

Некоторые вещества, например йодистый азот, взрываются от прикосновения соломинки, от небольшого нагревания, от световой вспышки. Такое взрывчатое вещество, как тротил, не взрывается, если его уронить, даже если его прострелить из винтовки. Для взрыва требуется сильная ударная волна.

Существуют вещества, еще менее чувствительные к внешним воздействиям. Удобрительная смесь аммиачной Селитры и сернокислого аммония не считалась взрывчатой до трагического случая, происшедшего в 1921 г. на немецком химическом заводе в Оппау. Для дробления слежавшейся смеси там был применен взрывной способ. В результате на воздух взлетели склад и весь завод. В несчастье нельзя было упрекать инженеров завода: примерно двадцать тысяч подрывов прошло нормально и лишь один раз создались условия, благоприятные для детонации.

Вещества, которые взрываются лишь под действием ударной волны, а при обычных условиях устойчиво существуют и даже не боятся огня, весьма удобны для техники взрывного дела. Такие вещества можно производить и хранить в больших количествах. Однако для приведения этих инертных взрывчатых веществ в действие нужны зачинатели или, как говорят, инициаторы взрыва. Такие инициирующие взрывные вещества совершенно необходимы как источники ударных волн.

Примером инициирующих веществ могут служить азид свинца или гремучая ртуть. Если крупинку такого вещества положить на лист жести и поджечь, то происходит взрыв t пробивающий в жести отверстие. Взрыв таких веществ в любых условиях детонационный.

Если немного азида свинца поместить на заряд вторичного взрывчатого вещества и поджечь, то взрыв инициатора дает ударную волну, достаточную для детонации вторичного взрывчатого вещества. На практике взрыв производится при помощи капсюля-детонатора (1-2 г инициирующего вещества). Капсюль может быть подожжен на расстоянии, например при помощи длинного шнура (бикфордов шнур); исходящая от капсюля ударная волна взорвет вторичное взрывчатое вещество.

В ряде случаев технике надо бороться с детонационными явлениями. В двигателе автомобильного мотора в обычных условиях происходит "медленный взрыв" смеси бензина с воздухом. Однако иногда возникает и детонация. Ударные волны в моторе как систематическое явление совершенно недопустимы, так как под их действием стенки цилиндров мотора быстро выйдут из строя.

Для борьбы с детонацией в двигателях надо либо применять специальный бензин (так называемый бензин с высоким октановым числом), либо подмешивать в бензин специальные вещества - антидетонаторы не дающие развиваться ударной волне. Одним из распространенных антидетонаторов является тетраэтилсвинец (ТЭС). Это вещество очень ядовито, и инструкция предупреждает шоферов о необходимости осторожно обращаться с таким бензином.

Детонации нужно избегать при конструировании артиллерийского орудия. Ударные волны не должны образовываться внутри ствола при выстреле, в противном случае орудие выйдет из строя.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

хорошую работу на сайт">

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

• РЕФЕРАТ
• на тему

Понятие горения. Режимы возникновения горения

• г. Санкт-Петербург, 2012 г.

• СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Общие сведения о горении

1.1 Источники теплоты

1.3 Полное и неполное горение

1.4 Пламя и дым

Заключение

Литература

ВВЕДЕНИЕ

Под горением обычно понимают совокупность физических и химических процессов, основой которых является быстро-распространяющаяся реакция окисления, сопровождающаяся выделением теплоты и излучением света. Область газообразной среды, в которой интенсивная химическая реакция вызывает свечение и тепловыделение, называют пламенем.

Пламя является внешним проявлением интенсивных реакций окисления веществ. Один из видов горения твердых веществ - тление (беспламенное горение).

В процессе горения наблюдаются два этапа: создание молекулярного контакта между горючим и окислителем (физический) и образование продуктов реакции (химический). Возбуждение молекул при горении происходит за счет их нагревания. Таким образом, для возникновения и развития горения необходимы три компонента: горючее вещество, окислитель и источник воспламенения (т.е. источник теплоты).

Пламенное диффузионное горение всех видов горючих материалов и веществ в воздушной среде возможно при содержании кислорода в зоне пожара не менее 14% по объему, а тление твердых горючих материалов продолжается до содержания 6%.

Источник воспламенения должен обладать тепловой энергией, достаточной для зажигания горючего материала. Горение любого материала происходит в газовой или паровой фазе. Жидкие и твердые горючие материалы при нагревании превращаются в пар или газ, после чего воспламеняются. При установившемся горении зона реакции выполняет роль источника воспламенения для остального горючего материала.

1. Общие сведения о горении

Различают следующие виды горения:

Полное - горение при достаточном количестве или избытке кислорода;

Неполное - горение при недостатке кислорода.

При полном горении продуктами сгорания являются двуокись углерода (CO 2), вода (H 2 O), азот (N), сернистый ангидрид (SO 2), фосфорный ангидрид. При неполном горении обычно образуются едкие, ядовитые горючие и взрывоопасные продукты: окись углерода, спирты, кислоты, альдегиды.

Горение веществ может протекать не только в среде кислорода,но также в среде некоторых веществ, не содержащих кислорода, хлора,паров брома, серы и т.д.

Горючие вещества могут быть в трех агрегатных состояниях:жидком, твердом, газообразном. Отдельные твердые вещества при нагревании плавятся и испаряются, другие - разлагаются и выделяют газообразные продукты и твердый остаток в виде угля и шлака, третьи не разлагаются и не плавятся. Большинство горючих веществ независимо от агрегатного состояния при нагревании образуют газообразные продукты, которые при смешивании с кислородом воздуха образуют горючую среду.

По агрегатному состоянию горючего и окислителя различают:

Гомогенное горение - горение газов и горючих парообразующих веществ в среде газообразного окислителя;

Горение взрывчатых веществ и порохов;

Гетерогенное горение - горение жидких и твердых горючих веществ в среде газообразного окислителя;

Горение в системе «жидкая горючая смесь - жидкий окислитель».

1.1 Источники теплоты

Большинство сгораемых материалов при обычных условиях, как известно, в реакцию горения не вступает. Она может начаться лишь с достижением определенной температуры. Объясняется это тем, что молекулы кислорода воздуха, получившие необходимый запас тепловой энергии, приобретают способность лучше соединяться с другими веществами, окислять их. Таким образом, тепловая энергия стимулирует реакцию окисления. Поэтому, как правило, любая причина пожара связана с воздействием теплоты на горючие материалы и вещества. Сложные физико-химические и многие другие явления, протекающие на пожарах, также определяются прежде всего развитием тепловых процессов.

Процессы (импульсы), способствующие развитию тепла, разделяются на три основные группы: физические (тепловые), химические и микробиологические. Протекая в определенных условиях, они могут вызвать нагревание горючих материалов до температуры, при которой наступает горение материалов.

К первой группе импульсов, вызывающих загорание, главным образом следует отнести открытое пламя, нагретое тело -- твердое, жидкое или газообразное, искры (различного происхождения), сфокусированные солнечные лучи. Эти импульсы проявляются внешним воздействием тепла на материал и могут быть иначе названы тепловыми.

Подавляющее большинство пожаров, которые происходят от обычных, т. е. наиболее распространенных причин, связано с загоранием веществ и материалов под влиянием преимущественно первых трех из отмеченных источников воспламенения.

Несомненно, что указанное деление импульсов физической, тепловой группы до некоторой степени условно. Искры металла или горящих органических материалов также представляют собой тела, нагретые до температуры свечения. Но с точки зрения оценки их как причины пожаров искры всех видов целесообразно выделить в отдельную группу.

Нагрев и искрообразование могут быть результатом трения, сжатия, удара, различных электрических явлений и т. д.

При развитии химического или микробиологического импульсов накопление тепла происходит за счет химической реакции или жизнедеятельности микроорганизмов. В отличие от теплового источника, действующего извне, в данном случае процесс накопления тепла идет в массе самого материала.

Примером процессов второй группы могут быть экзотермические реакции взаимодействия некоторых химических веществ с влагой или между собой, процессы окисления растительных масел, не редко вызывающие их самовозгорание, и т. д.

Третий вид теплового импульса -- микробиологический -- приводит к накоплению тепла в материале и самовозгоранию за счет ряда последовательно развивающихся процессов. Начальным из них может явиться деятельность растительных клеток в том случае, если растительные продукты высушены не полностью. Образующееся при этом некоторое количество тепла при наличии условий для его аккумуляции способствует развитию жизнедеятельности микроорганизмов, ведущей в свою очередь к дальнейшему развитию теп лоты. Растительные же клетки при температуре свыше 45°С погибают. С повышением температуры до 70--75°С погибают и микро организмы. При этом образуются пористые продукты (пористый желтый уголь), способные поглощать (адсорбировать) пары и газы. Поглощение последних происходит с выделением тепла (тепло ад сорбции), которое может сопровождаться развитием значительной температуры при наличии условий, благоприятных для накопления тепла. При температуре 150--200° С активизируется процесс окисления, способный при дальнейшем его развитии привести к самовозгоранию материала.

В практике хорошо известны случаи самовозгорания непросушенного сена, комбикормов и т. п. продуктов растительного происхождения.

Микробиологический процесс может возникнуть также в растительных материалах, у которых деятельность клеток уже прекратилась. В этих случаях благоприятным для развития такого процесса может быть увлажнение материала, что также способствует развитию жизнедеятельности микроорганизмов.

Перечисленные процессы, приводящие к развитию теплоты, в ряде случаев существуют в тесной взаимосвязи. За микробиологическим процессом следует физико-химическое явление адсорбции, последнее с повышением температуры уступает место химической реакции окисления.

1.2 Возникновение процесса горения

Несмотря на разнообразие источников теплоты, способных в определенных условиях вызвать горение, механизм возникновения процесса горения в большинстве случаев одинаков. Он не зависит от вида источника воспламенения и горючего вещества.

Всякому горению предшествует, прежде всего, повышение температуры горючего материала под действием какого-либо источника теплоты. Разумеется, что такое повышение температуры должно протекать в условиях доступа кислорода (воздуха) в зону начинающегося горения.

Допустим, что нагревание происходит под действием внешнего источника тепла, хотя, как известно, это не является для всех случаев обязательным. При достижении определенной температуры, которая для различных веществ неодинакова, в материале (веществе) начинается процесс окисления. Поскольку реакция окисления протекает экзотермически, т. е. с выделением тепла, то материал (вещество) далее продолжает нагреваться уже не только в результате воздействия внешнего источника теплоты, которое может спустя некоторое время и прекратиться, но и за счет процесса окисления.

Нагревающееся вещество (твердое, жидкое или газообразное) имеет определенные размеры, объем, поверхность. Поэтому одно временно с накоплением теплоты массой этого вещества происходит рассеивание ее в окружающую среду за счет теплоотдачи.

Дальнейшие результаты процесса будут зависеть от теплового баланса нагревающегося материала. Если количество тепла, которое рассеивается, превысит количество тепла, получаемого материалом, повышение температуры прекратится, и она может понизиться. Другое дело, если количество теплоты, получаемое материалом при его окислении, станет превышать количество рассеивающейся теп лоты. В этом случае температура материала будет неуклонно повышаться, что в свою очередь активизирует и реакцию окисления, в результате чего процесс может перейти в стадию горения материала.

При анализе условий возникновения пожаров, происходящих по некоторым причинам, указанный механизм начала горения следует принимать во внимание. Особенно его нужно учитывать в тех случаях, когда исследуется возможность самовоспламенения или самовозгорания. Последнее может происходить иногда за счет длительного воздействия тепла при сравнительно невысокой температуре и вызывать пожары, например, от систем центрального отопления и т. п.

Твердые и жидкие вещества до того, как наступает процесс горения их, под действием тепла разлагаются, испаряются, превращаются в газо- и парообразные продукты. Поэтому горение твердых и жидких веществ, как правило, протекает в виде выделения паров и газов. Таким образом, теплота не только активизирует кислород. Часть тепла, выделяющегося при горении, расходуется на подготовку к горению следующих участков горючего вещества, т.е. на их нагревание, превращение в жидкое, паро - или газообразное состояние.

При исследовании причин пожаров часто приходится иметь дело с целлюлозными материалами. Продукты механической и химической обработки древесины, хлопка, льна в качестве главной со ставной части содержат целлюлозу и ее производные. При подогреве целлюлозные материалы подвергаются разложению, процесс которого протекает в две стадии. На первой -- подготовитель ной -- стадии происходит поглощение тепловой энергии массой материала.

По данным ЦНИИПО целлюлозные материалы при температуре 110°С высыхают и начинают выделять летучие вещества, имеющие запах. При температуре 110--150°С наблюдается пожелтение этих материалов и более сильное выделение летучих составных частей. Наличие запаха иногда может быть признаком, который с учетом других обстоятельств дела следует учесть при установлении места и времени возникновения пожара, а также при проверке версий о причине пожара. При температуре 150--200°С целлюлозные материалы в результате обугливания приобретают коричневую окраску. При температуре 210--230°С они выделяют большое количество газообразных продуктов, самовоспламеняющихся на воздухе. При этом наступает вторая стадия термического разложения материала -- тление его или пламенное горение. Эта стадия характеризуется выделением тепловой энергии, т. е. реакция является экзотермической. Выделение тепла и повышение температуры происходит главным образом за счет окисления продуктов разложения горящего материала.

Горение целлюлозных материалов протекает в два периода. Вначале сгорают главным образом газы и другие продукты, образующиеся при термическом разложении материала. Это фаза пламенного горения, хотя уже на ней происходит также и сгорание угля.

Второй период -- он особенно показателен для древесины -- характеризуется преимущественным тлением угля. Интенсивность и тепловой эффект второй стадии горения древесины связаны с тем, в какой мере контактируется поверхность угольной массы с кислородом воздуха, какова ее пористость. Последняя в значительной степени определяется условиями горения на его первой фазе.

Чем хуже газообмен в зоне горения и ниже температура горения на пламенной его фазе, тем медленнее протекает процесс горения, больше летучих и других продуктов термического разложения (сухой перегонки) задерживается в массе угля, заполняя его поры. Это наряду с недостаточным газообменом в свою очередь препятствует окислению, т.е. сгоранию угля на второй фазе горения.

В таких условиях образуется крупный уголь, причем переугливание, например, деревянного элемента конструкции может произойти во всем сечении элемента без последующего сгорания массы угля.

Сказанное позволяет сделать три вывода:

1. Скорость выгорания зависит от условий, в которых протекает процесс горения. Условия же горения (например, доступ воздуха, температура) на различных участках пожара и даже в одном месте, но в разное время неодинаковы. Поэтому сведения, встречающиеся в литературе, о средней скорости горения древесины, равной 1 мм/мин, не могут быть достаточными для выводов о продолжительности горения в конкретных случаях.

2. Степень обгорания деревянных конструкций, т. е. потерю сечения их вследствие пожара, нельзя устанавливать только по глубине обугливания, поскольку уголь начинает выгорать уже в период пламенного горения древесины. Различная степень обгорания, определяемая на практике иногда по толщине слоя угля, может лишь относительно характеризовать неравномерность повреждения огнем конструкций или их элементов. Фактическая потеря сечения будет, как правило, всегда большей.

3. Крупный, малопористый уголь, который иногда обнаруживается при вскрытии конструкций, свидетельствует о том, что процесс горения был неполным и неинтенсивным. Этот признак с учетом обстоятельств дела можно принимать во внимание при установлении очага пожара и времени возникновения пожара, при проверке версий о причине пожара.

Для характеристики начальной, подготовительной стадии горения твердых материалов будем употреблять два основных термина -- возгорание и самовозгорание.

Возгорание твердого горючего материала возникает в условиях воздействия теплового импульса с температурой, превышающей температуру самовоспламенения продуктов разложения материала. Для процесса возгорания решающим фактором является источник поджигания.

Горение отеплительного материала, например, войлока, возникшее под действием пламени паяльной лампы при неосторожном отогревании водопроводных труб, -- один из случаев возгорания твердого горючего материала.

Самовозгорание твердого горючего материала возникает при отсутствии внешнего теплового импульса или в условиях его действия при температуре, которая ниже температуры самовоспламенения этих продуктов. Для процесса самовозгорания решающими являются условия аккумуляции теплоты.

Чем лучше условия аккумуляции теплоты, меньше ее рассеивание в начальной стадии процесса горения, тем при более низких температурах окружающей среды возможно самовозгорание целлюлозных материалов. Большое значение в этих случаях приобретает длительность нагревания. Известно немало пожаров, возникавших, например, в деревянных конструкциях зданий в результате воздействия паропроводов систем центрального отопления при температуре теплоносителя 110--160°С, длившегося на протяжении ряда месяцев. Такие случаи иногда называют тепловым самовозгоранием. Напомним, что температура самовоспламенения материалов при быстром нагревании находится в пределах 210--280°С. Указанную выше особенность этих материалов нужно учитывать, исследуя причины пожаров.

Понятия воспламенение, самовоспламенение и тление твердых горючих материалов являются производными от предыдущих двух понятий -- возгорания и самовозгорания.

Воспламенение является результатом возгорания материала и проявляется пламенным горением.

Самовоспламенение представляет собой результат самовозгорания веществ и проявляется также пламенным горением.

Тление является беспламенным горением и может быть результатом как возгорания, так и самовозгорания материала.

Иными словами, если в нашем примере войлок под действием пламени паяльной лампы возгорится с образованием пламени, в этом случае можно сказать: произошло воспламенение войлока. При отсутствии же необходимых условий для пламенного горения возгорание войлока может ограничиться его тлением. То же следует заметить и о воспламенении или тлении какого-либо самовозгоревшегося материала.

Возгорание и самовозгорание твердых материалов различаются по характеру вызвавшего их теплового импульса. Но каждый из них, представляя собой определенный вид начальной стадии загорания, может привести как к тлению, так и к воспламенению твердых горючих материалов.

Процесс тления может перейти в пламенное горение с активизацией окислительного процесса за счет дальнейшего повышения температуры или увеличения количества кислорода, участвующего в горении, т. е. при лучшем доступе воздуха.

Таким образом, возникновение процесса горения не зависит только от одного импульса теплоты. Действие последнего может вызвать горение лишь в том случае, если окажется благоприятной совокупность всех условий, необходимых для процесса горения. Поэтому, если в одном случае может быть недостаточным большой огневой импульс, то в другом горение возникнет в результате очень слабого источника поджигания.

1.3 Полное и неполное горение

Роль окислительного процесса при горении на пожарах. Выше отмечалась роль теплоты в развитии горения. При этом была очевидной тесная взаимосвязь, существующая между тепловыми и окислительными процессами. Однако последним при горении веществ и материалов принадлежит своя очень большая роль.

Окисление веществ при горении чаще всего происходит за счет кислорода, находящегося в воздухе.

Для полного горения одинакового количества различных веществ, требуется разное количество воздуха. Так, для сгорания 1 кг древесины необходимо 4,6 м 3 воздуха, 1 кг торфа -- 5,8 м 3 воздуха, 1 кг бензина -- около 11 м 3 воздуха и т. д.

На практике однако, при горении полного поглощения кислорода воздуха не происходит, как так не весь кислород успевает соединиться с горючим. Необходим избыток воздуха, который может достигать 50% и более сверх теоретически необходимого для горения количества воздуха. Горение большинства веществ становится невозможным, если содержание кислорода в воздухе понизится до 14--18%, а для жидкостей -- до 10% по объему.

Газовый обмен на пожаре. Поступление воздуха к зоне горения определяется условиями газового обмена. Продукты горения, на гретые до значительной температуры (порядка нескольких сот градусов) и в результате этого имеющие меньший объемный вес по сравнению с объемным весом окружающей среды, перемещаются в верхние слои пространства. Менее нагретый воздух в свою очередь поступает к зоне горения. Возможность и интенсивность та кого обмена, конечно, зависят от степени изолированности зоны горения от окружающего пространства.

В условиях пожаров горение чаще всего является неполным, особенно если оно связано с развитием пожара в массе материалов или в частях зданий. Неполное, замедленное горение характерно для пожаров, развивающихся, например, в конструкциях сооружений с пустотелыми элементами. Неблагоприятные условия газового обмена вызывают недостаточное поступление воздуха, чем затрудняется развитие пожара. Аккумуляция тепла и взаимообогрев горящих элементов конструкций при этом не компенсируют тормозящего действия пониженного газообмена.

Известны случаи, когда с прекращением топки отопительного прибора, в дымоходе которого образовалась трещина на уровне перекрытия, с прекращением температурного воздействия на элементы перекрытия горение «самопроизвольно» прекращалось. Решающими при этом являлись недостаток кислорода и прекращение дополнительного поступления теплоты, необходимых для поддержания горения в этих условиях.

Случаи замедленного, неполного горения, вызванного не достатком кислорода, и даже самопроизвольного прекращения горения могут наблюдаться не только в частях зданий, но и в помещениях, лишенных необходимого воздухообмена. Такие условия наиболее характерны для помещений подвальных, кладовых и т. п., особенное плотно закрытыми оконными и дверными проемами.

Способствует этому также и большой объем выделяющихся газообразных продуктов, поскольку они препятствуют поступлению в зону горения воздуха извне. Так, при сгорании 1 кг древесины в условиях пожара образуется до 8 м 3 газообразных продуктов. Хотя при неполном горении выделяется их меньше, однако и в этом случае количество продуктов горения исчисляется кубическими мет рами из каждого килограмма сгоревшего вещества (теоретический объем газообразных продуктов сгорания 1 кг древесины, приведенный к нормальным условиям, т. е. при давлении 760 мм рт. ст. и температуре 0°С, составляет около 5 м 3).

Это обстоятельство приводит к заметному снижению интенсивности горения и увеличивает его продолжительность внутри помещений с недостаточным воздухообменом.

В продуктах неполного горения содержатся вещества, образующиеся в результате термического разложения и окисления горючих материалов. В их числе -- окись углерода, пары уксусного альдегида, уксусной кислоты, метилового спирта, ацетона и не которых других веществ, придающих месту пожара, обгоревшим предметам специфический вкус и запах, а также сажа.

Продукты неполного горения способны гореть, а при определенных соотношениях в смеси с воздухом образовывать взрывоопасные смеси. Этим объясняются происходящие иногда во время пожаров случаи взрывообразных воспламенений. Причины таких явлений нередко представляются загадочными. Интенсивное воспламенение, подчас весьма близкое по своему эффекту к взрыву, происходит в помещениях, в условиях, в которых, казалось бы, не должно быть никаких взрывчатых веществ.

Образование взрывоопасных концентраций продуктов неполного сгорания (главным образом окиси углерода) и заполнение ими отдельных замкнутых объемов непроветриваемых помещений воз можно даже в процессе тушения пожара. Последние случаи, однако, являются весьма редкими. Чаще взрывообразное воспламенение можно наблюдать на первой стадии тушения пожара, возникшего в закрытых помещениях при плохом газообмене, когда при вскрытии проемов концентрация продуктов неполного горения может оказаться во взрывоопасных пределах, если до этого она находилась за их верхним пределом.

Выяснение условий, в которых протекал процесс горения на пожаре, особенно до обнаружения его, имеет непосредственное отношение к определению периода начала пожара, а поэтому к исследованию тех или иных версий о причине его возникновения.

Горение, протекающее на пожарах при недостаточном газовом обмене, иногда очень напоминает процесс сухой перегонки. Такие пожары, будучи своевременно не обнаруженными, могут длиться часами. Как правило, они происходят ночью в учреждениях и на объектах, в которых ослаблен надзор в нерабочее и ночное время, а также отсутствует автоматическая пожарная сигнализация.

Иногда можно было наблюдать, как в результате подобных пожаров ограждающие конструкции помещений и предметы, находящиеся в них, покрывались черным блестящим слоем сконденсировавшихся продуктов термического разложения тлеющих материалов.

Случаи неполного горения, происходящие в небольших жилых помещениях, например, в результате неосторожного курения в постели, бывают связаны с последствиями, роковыми для их виновников. Содержание в воздухе 0,15% окиси углерода по объему уже опасно для жизни, а содержание 1% окиси углерода вызывает смерть. При расследовании таких дел о пожарах необходимо учитывать, таким образом, вероятность и ненасильственной смерти, которая может наступить в результате несчастного случая от действия окиси углерода. Непосредственную причину смерти устанавливает судебно-медицинская экспертиза.

Недостаточный газообмен может обусловить малозаметное и длительное тление материалов не только в стадии начинающегося пожара, но и после тушения его, когда по тем или иным причинам остались не ликвидированными отдельные небольшие очаги. По следующий, повторный выезд пожарной команды в этих случаях связан с ликвидацией одного и того же ранее недотушенного пожара. Такие случаи более вероятны при горении волокнистых и сыпучих материалов, в массе которых газообмен затруднен.

1.4 Пламя и дым

Процесс горения обычно вызывает образование пламени и дыма, которые, как правило, и являются первыми признаками пожара. Пламя представляет собой газовый объем, в котором происходит экзотермическая реакция соединения газообразных продуктов разложения или паров горючего материала с кислородом. Поэтому пламенем горят те вещества, которые при нагревании способны выделять пары и газы. К ним относятся целлюлозные материалы, нефтепродукты и некоторые другие вещества.

Светящееся пламя содержит раскаленные несгоревшие частицы углерода, входившего в состав горящего вещества. Последующее остывание этих частиц образует копоть. Копоть, оседающая на поверхности конструкций и материалов во время пожара, выгорает на участках с более высокой температурой и сохраняется там, где температура для сгорания копоти оказалась недостаточной. Поэтому отсутствие закопчения на отдельных, иногда резко очерченных участках ограждающих конструкций, предметах или наличие следов копоти с учетом характера этих признаков принимается во внимание при установлении очага пожара.

Температура светящегося пламени зависит не только от характера и состава горящего вещества, но и от условий горения. Так, температура пламени древесины может быть от 600 до 1200°С в зависимости от ее породы, полноты и скорости сгорания.

Температура пламени обычно соответствует практической температуре горения данного вещества. Последняя определяется теплотворной способностью горящего материала, полнотой и скоростью сгорания, избытком воздуха. Именно избыток воздуха приводит к тому, что практическая температура горения всегда бывает ниже теоретической.

Тление материалов, а также горение тех из них, которые не выделяют газообразных горючих продуктов термического разложения, представляют собой примеры беспламенного горения. В частности, без пламени сгорают, раскаляясь до высокой температуры, кокс и древесный уголь, излучая при этом тепло и свет.

По такому косвенному признаку, как цвет раскаленных стальных предметов, конструкций, кирпичей, камня, а также пламени, иногда можно получить ориентировочное представление о температуре в зоне горения на пожаре.

Цвета нагретой стали соответствуют следующей температуре (ориентировочно):

темно-красный 700°С;

светло-оранжевый 1200°С

вишнево-красный 900°С;

белый 1300°С

ярко-вишнево-красный 1000°С;

ярко-белый 1400°С

темно-оранжевый 1100°С;

ослепительно-белый 1500°С

Дым сопутствует горению на пожаре подчас в большей степени, чем открытое пламя, особенно на стадиях начинающегося пожара.

Горение может происходить еще в виде тления, но оно уже будет сопровождаться выделением дыма. Поэтому в тех случаях, когда пожар протекает без пламенного горения или оно происходит скрыто в конструкциях здания, дымообразование может явиться одним из первых признаков возникающего пожара.

Дым содержит продукты полного и неполного горения, разложения горящего материала, азот и частично кислород воздуха (в зависимости от избытка его при горении), а также сажу и золу, образующиеся в процессе сгорания материала.

Таким образом, дым представляет собой смесь горючих и негорючих паров и газов, твердых органических и минеральных частиц, паров воды.

Составом и особенностями горящих материалов, а также условиями горения определяются состав, а следовательно, запах, вкус и другие внешние признаки дыма, образующегося при горении. Иногда такие данные очевидцев начинающегося пожара облегчают установление очага пожара и его причины, если известно расположение определенных материалов и веществ в зоне пожара. Необходимо отметить, однако, что при совместном горении разных веществ, особенно в условиях развившегося пожара, характерные признаки каждого из них могут быть незаметны. В таких случаях по дыму далеко не всегда можно заключить о характере горящего вещества.

2. Передача теплоты и особенности распространения горения на пожарах

С началом процесса горения начинается распространение теплоты, которое может происходить теплопроводностью, излучением и конвекцией. Также происходит передача теплоты и распространяется горение на пожарах.

Передача теплоты теплопроводностью имеет место при неодинаковой температуре различных участков какого-либо тела (мате риала, конструкции) или различных тел, соприкасающихся между собой. Поэтому такой способ передачи теплоты еще носит название контактного. Теплота непосредственно передается от более нагретых участков тела к менее нагретым, более нагретыми телами менее нагретым телам.

Оставленный под напряжением электрический утюг на сгораемом основании, горящие угли или части конструкций, упавшие во время пожара на горючие материалы, -- примеры возникновения или распространения пожаров за счет контактной передачи теплоты.

При анализе причин пожаров иногда приходится учитывать теплопроводность материалов, с которыми могут быть связаны те или иные версии о причине пожара или условия его развития.

Теплопроводность различных материалов различна и обычно находится в прямом отношении к их объемному весу. Наиболее высокая теплопроводность у металлов. Небольшой теплопроводностью обладают волокнистые и пористые материалы, очень низ кой -- газы, в частности воздух. С повышением температуры или влажности теплопроводность материалов и веществ несколько возрастает.

Материалы, имеющие низкую теплопроводность особенно в условиях недостаточного газообмена, даже при длительном горении способны выгорать относительно небольшими, иногда строго ограниченными участками. К числу таких материалов следует отнести древесину, хлопок, бумагу, текстильные материалы и другие при массивном сечении или при плотной укладке.

Наряду с этим в практике хорошо известны случаи передачи теплоты металлическими элементами, проходящими сквозь несгораемые части зданий -- перекрытия, стены, покрытия и т. д.

Иногда это являлось причиной возникновения пожаров, в некоторых случаях способствовало дальнейшему их развитию с образованием вторичных изолированных очагов горения.

Передача теплоты излучением поверхностями нагретых твердых или жидких тел, а также газов (радиация) происходит на всех пожарах. Но в зависимости от условий действие лучистой теплоты проявляется в различной степени. Источником наиболее сильного излучения в таких случаях является пламя, в меньшей степени нагретые тела и дым. Важная особенность этого способа передачи теплоты состоит в том, что излучение не зависит от направленности движения окружающей среды, например от конвекции или ветра.

тепловой конвекция горение пожар

3. Конвекция. Основная закономерность распространения горения на пожарах

Передача тепла конвекцией на пожарах имеет наибольшее распространение.

Конвекция -- перемещение более нагретых частиц -- происходит в газах и жидкостях. Она образуется за счет разности в объемных весах с изменением температуры на отдельных участках жидкости или газа.

Нагретые по какой-либо причине объемы такой среды перемещаются вверх (если отсутствуют отклоняющие конвекцию течения или препятствия), уступая место менее нагретым и поэтому более тяжелым участкам среды.

Конвекция возникает сразу, как только повышается темпера тура с развитием процесса горения. Действие конвекции стимулирует газообмен, способствует развитию начинающегося пожара.

В условиях пожара конвекцией передаются основные массы тепла.

В случае пожара, происшедшего в одном из магазинов и описанного ранее, к числу характерных явлений следовало отнести значительную протяженность конвекционных потоков. Их путь -- от очага пожара к потолку помещения торгового зала, под потолком к проему в перекрытии у лестницы и через этот проем во второй этаж (всего около 20 м). По обугливанию отделки помещений и де формации плафонов, оформленных с применением органического стекла, можно было проследить путь конвекции и судить о значительной температуре этих потоков.

Конвекционные потоки с температурой в несколько сот градусов, омывая на своем пути конструкции и материалы, нагревают их, что может вызвать возгорание материалов, деформации и разрушения несгораемых элементов и частей здания.

Таким образом, конвекция, независимо от масштабов ее, в каждом отдельном случае определяет одну из основных закономерностей распространения горения на пожарах. Происходит ли горение в объеме здания или отдельного помещения, развивается ли оно, например, в мебели, оборудовании и т. д., во всех случаях конвекция имеет восходящий характер. Эту тенденцию в распространении горения необходимо учитывать при расследовании пожаров.

Нередко в ходе предварительного следствия или на суде можно слышать утверждения очевидцев пожара о том, что огонь был вначале замечен в верхней части постройки. Однако это не означает, что очаг возникновения пожара расположен там, где обнаружено появление огня. Очаг пожара может быть у основания сооружения, но горение, следуя указанной закономерности, может прежде всего распространиться вверх, например, по пустотным элементам конструкций и там принять открытый характер.

Наличие проемов и отверстий, в том числе случайных и незначительных по своим размерам, неплотностей и щелей, местное отсутствие защитного слоя (например, штукатурки) или ослабление его в процессе пожара способствуют восходящему развитию горения. Поэтому можно сказать, что схема распространения горения на пожарах в ее общем виде прямо противоположна свободному движению жидкости. Последняя всегда стремится стекать вниз, просачиваясь подчас в самые незначительные отверстия, неплотности. Конвекция же нагретых продуктов горения и связанное с этим его распространение, как мы отмечали, имеют восходящий характер.

Иногда конвекция вызывает перенос горящих предметов: тлеющую бумагу, угли, на открытых пожарах -- головни («галки») и даже горящие лесоматериалы, бревна. Горение в таких случаях приобретает вихревой характер. В районе пожара возникает ветер как результат гигантского, газового обмена, вызванного пожаром стихийного характера. Вынос таких тлеющих и горящих предметов конвекцией может образовывать новые очаги горения.

Попутно отметим, что к подобным результатам при развитии открытого пожара может привести ветер. Роль ветра при развитии открытых пожаров достаточно хорошо известна.

Направление конвекции в процессе пожара как на отдельных участках его, так и на основном может меняться. Происходит это в результате нарушения оконного остекления, образования прогаров и неплотностей, разрушения конструкций, а также в результате специального вскрытия их пожарными частями.

Конвекция на пожарах образует признаки, по которым можно устанавливать направленность и пути развития горения, а следовательно, и очаг возникновения пожара. Это связано с тем, что в конвекционном потоке происходит более интенсивное разрушение конструкций и материалов. Особенно характерным в этом отношении является движение конвекционных потоков в отверстиях и проемах.

Говоря о роли на пожарах естественно возникающей конвекции, необходимо отметить также и влияние на распространение горения движения воздуха, не связанного с пожаром. Воздушные потоки могут быть до возникновения пожара в конструкциях здания или в помещении, а также в атмосфере, окружающей объект, на котором возник пожар.

Разность температуры в различных частях здания, связь между ними, допускающая циркуляцию, направление и сила ветра будут определять местные условия движения воздушной среды так же, как и влиять на возникновение пожара и особенности его развития.

С возможностью существования воздушных течений приходится считаться, расследуя конкретные обстоятельства дел о пожарах. Именно этим условием иногда объясняется отсутствие первых признаков начавшегося загорания в одном месте или обнаружение их в другом, направленность развития горения в конструкциях (главным образом в горизонтальном направлении), скорость распространения пожара, его масштабы, когда пожар принял открытый характер.

4. Факторы, определяющие характер горения на пожарах и его результаты

Выше мы кратко рассматривали раздельно условия, необходимые для горения, и способы передачи теплоты. Отметили влияние этих факторов на процессы распространения горения во время пожаров. Однако следует подчеркнуть, что на пожарах в подавляющем большинстве случаев имеет место совокупность этих факторов или различные их сочетания.

Сложные и многообразные условия, в которых протекает процесс горения на пожарах, приводят к тому, что горение сооружений и материалов происходит неравномерно. Неравномерность, в частности, состоит в том, что скорость распространения огня и площадь, охваченная горением, увеличиваются не пропорционально времени горения, а прогрессивно, т. е. время, необходимое для развития огня на той или иной площади, не находится в прямой зависимости от ее размеров. Объясняется это тем, что с увеличением площади горения и его интенсивности прогрессивно нарастают тепловые и другие факторы, влияющие на развитие пожара.

5. Тепловые процессы, протекающие при горении в очаге пожара и их влияние на образование очаговых признаков

В результате горения, происходящего на пожаре, материалы, конструкции, оборудование и отдельные предметы, оказавшиеся в зоне действия высокой температуры, претерпевают различные разрушения, деформации или уничтожаются полностью. Как правило, в месте возникновения пожара происходят наиболее сильные выгорания и разрушения. На других участках пожара на конструкциях, оборудовании и материалах, в результате теплового воздействия, образуются характерные признаки, свидетельствующие о направленности горения. Причиной образования очаговых признаков являются закономерно протекающие тепловые процессы при горении в очаге пожара. К основным закономерностям тепловых процессов в очаге пожара относятся:

более продолжительное время горения в очаге по сравнению с другими участками пожара;

повышенный температурный режим;

передача тепла восходящим конвективным потоком.

Продолжительность тепловых процессов в очаге пожара

Продолжительность горения при пожаре в помещении определяется многими факторами, среди которых наиболее важными являются величина горючей нагрузки помещения, скорость выгорания материалов и условия газообмена.

Результаты исследования пожаров свидетельствуют о том, что продолжительность горения в очаге пожара, как правило, превышает продолжительность горения на других участках пожара, причём разница может составлять значительное время.

Это объясняется характером протекания процесса развития горения, который можно разделить на три последовательных периода (рис.1).

Первый период (ОА) соответствует развитию горения из небольшого очага до общего воспламенения в объёме помещения. В этот период пожар развивается при нестационарных условиях, когда скорость выгорания и условия газообмена меняются во времени. В конечной стадии этого периода резко увеличивается площадь горения, происходит быстрое нарастание среднеобъёмной температуры в помещении, в результате практически одновременного (в течение 30-б0с) воспламенения основной части горючего материала.

Рис. 1. Кривая ""Температура-время", характеризующая периоды развития пожара

Время первого периода изменяется в широких пределах и может достигать нескольких часов при ограниченных условиях газообмена. Для помещений средних размеров (административные, жилые и т.д.) при недостаточном газообмене время первого периода составляет 30-40 минут, а при оптимальном газообмене и негорючей облицовке стен - 15-28 минут.

Существенные изменения относительно второго периода развития пожара наблюдаются и в характере теплообмена. В первый период распространение пожара происходит преимущественно за счёт передачи тепла конвекцией и теплопроводностью. При этом температуры в различных зонах помещения заметно отличаются между собой.

Во второй (основной) период развития пожара (кривая АВ) сгорает основная часть горючего материала (до 80% от общей загрузки) практически с постоянной скоростью. При этом среднеобъёмная температура повышается до максимального значения. В этот период передача тепла происходит, главный образом, излучением.

Третий период соответствует периоду затухания пожара, в течение которого происходит медленное догорание угольного остатка, и температура в помещении снижается.

Таким образом, продолжительность горения в очаге пожара превышает аналогичные величины на других участках пожара на время первого периода развития пожара.

Температурный режим в очаге пожара

Формирование в очаге пожара более высокого температурного режима по сравнению с другими зонами пожара вызывается следующими факторами:

большим тепловыделением в очаге пожара по сравнению с другими зонами пожара,

характером распределения температурного поля при пожаре в помещении;

физическими законами формирования температурного поля в конвективных потоках.

Выделяющееся при горении тепло является основной причиной развития пожара и возникновения сопровождающих его явлений. Выделение тепла происходит не во всём объёме зоны горения, а только в светящемся слое, где совершается химическая реакция. Распределение тепла в зоне пожара постоянно изменяется во времени и зависит от большого количества факторов. Выделяющееся тепло воспринимается продуктами горения, которые передают тепло путем конвекции, теплопроводности и излучения, как в зону горения, так и в зону теплового воздействия, где смешиваются с воздухом и нагревают его. Процесс смешения происходит на всём пути движения продуктов горения, поэтому температура в зоне теплового воздействия понижается по мере удаления из зоны горения. В начальной стадии развития пожара расход тепла на нагрев воздуха, строительных конструкций, оборудования и материалов является наибольшим. Тепло, воспринимаемое строительными конструкциями, вызывает их нагрев, что приводит к деформациям, обрушению и воспламенению горючих материалов.

Продолжительность горения в очаге пожара превышает аналогичные величины на других участках пожара на время первого периода развития. Это вызывает большее выделение количества тепла и обуславливает повышенную температуру в очаге по сравнению с другими участками пожара.

Характер распределения температурного поля при пожаре в помещении также предопределяет формирование наивысшей температуры в очаге в начальный период развития пожара. Максимальная температура, которая обычно выше среднеобъёмной, бывает в зоне горения (очага пожара), а по мере удаления от неё температура газов снижается за счёт разбавления продуктов горения воздухом и других потерь тепла в окружающую среду.

Более высокая температура в очаге пожара обусловлена и характером формирования температурного поля в поперечном сечении конвективной струи.

Конвективные потоки образуются всюду, где имеются источники тепла и пространство для их развития. Возникновение конвективных потоков обусловлено следующими причинами. При горении воздух поступает в зону горения, часть его участвует в реакции горения, а часть нагревается. Образующийся у источника слой газа имеет плотность меньше плотности окружающей среды, в результате чего он подвергается действию подъёмной (Архимедовой) силы и устремляется вверх. Освободившееся место занимает плотный ненагретый воздух, который, участвуя в реакции горения и, нагреваясь, также устремляется вверх. Таким образом, возникает регулярный восходящий конвективный поток нагретого газа из зоны горения. Газовая среда, поднимаясь над зоной горения, вовлекает в движение воздух из окружающей среды, вследствие чего в её поперечном сечении формируется температурное поле. Температурное поле в поперечном сечении восходящих конвективных потоков распределяется симметрично относительно вертикальной оси с максимумом по оси струи. По мере удаления от оси температуры уменьшаются до температур окружающей среды на границе струи.

Указанные закономерности имеют место в первый период развития, т.е. при горении в очаге пожара. В этот период площадь горения незначительна и конвективная струя распространяется по законам восходящего потока в неограниченном пространстве, и максимальные температуры будут формироваться в центре над очагом пожара.

В дальнейшем, когда площадь пожара резко увеличивается, характер формирования температуры в конвективных потоках изменятся. При таких условиях конвективная струя распространяется в ограниченном пространстве, что меняет картину температурного поля в струе. Однако общий закон распределения температуры от максимума на оси до температуры окружающей среды на границе струи сохраняется.

Таким образом, все три указанные фактора обуславливают повышенную температуру в очаге пожара по сравнению с другими зонами, и это обстоятельство является характерной особенностью тепловых процессов в очаге пожара.

Характер передачи тепла из очага пожара

К закономерностям тепловых процессов в очаге пожара относится и расширяющийся характер распространения конвективных потоков из очага пожара и вследствие этого своеобразное поражение конструкций за счёт тепла, содержащегося в массе конвективной струи.

При горении движение конвективной струи над очагом пожара имеет турбулентный характер. Вихревые массы при своём поперечном перемещении за пределы струи увлекают слои неподвижной среды. При перемешивании происходит теплообмен между струёй и неподвижной средой. В результате этого масса струи растет, ширина её увеличивается, и форма конвективной струи принимает расширявшийся характер по мере движения вверх. Степень начальной турбулентности конвективной струи предопределяет угол её раскрытия. Чем выше степень турбулентности струи, тем интенсивнее подмешивается к ней окружающая среда и тем больше получается угол начального её расширения.

Таким образом, физические законы обмена тепла и движения предопределяют расширяющийся характер распространения восходящих конвективных потоков, а происходящий при этом теплообмен характерен для тепловых процессов в очаге пожара.

Рассмотренные основные закономерности тепловых процессов (более продолжительное время протекания их, повышенный температурный режим по отношению к другим участкам горения и характер передачи тепла путём конвективных потоков) присущи только горению в очаге пожара. Знание природы физических явлений, лежащих в основе формирования тепловых процессов, позволяет более обоснованно подходить к вопросу установления очага пожара.

Указанные закономерности тепловых процессов в очаге пожара носят более выраженный характер в начальном периоде развития пожара или при ликвидации горения в начале второго периода. При ликвидации горения в более поздние сроки происходит постепенное сглаживание различий между тепловыми процессами в очаге и на других участках пожара, что естественно отражается на характере поражений конструкций, материалов и оборудования. Это обстоятельство необходимо учитывать при установлении очага пожара.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Горение представляет собой химическую реакцию, сопровождающуюся выделением тепла и света. Оно возможно при сочетании следующих трех условий:

Присутствие горючего материала;

Наличие теплоты, достаточной для воспламенения горючего материала и поддержания процесса горения;

Присутствие кислорода (воздуха) в количествах, необходимых для горения.

С началом процесса горения начинается распространение теплоты, которое может происходить теплопроводностью, излучением и конвекцией.

Продолжительность горения при пожаре определяется многими факторами, среди которых наиболее важными являются величина горючей нагрузки, скорость выгорания материалов и условия газообмена. Скорость выгорания зависит от условий, в которых протекает процесс горения. Условия же горения (например, доступ воздуха, температура) на различных участках пожара и даже в одном месте, но в разное время неодинаковы.

После возникновения горения постоянным источником воспламенения является зона горения. Возникновение и продолжение горения возможно при определенном количественном соотношении горючего вещества и кислорода, а также при определенных температурах и запасе тепловой энергии источника воспламенения. Наибольшая скорость стационарного горения наблюдается в чистом кислороде, наименьшая - при содержании в воздухе 14-15% кислорода. При меньшем содержании кислорода в воздухе горение большей части веществ прекращается.

ЛИТЕРАТУРА

Мегорский Б.В. Методика установления причин пожаров, - М.: Стройиздат, 1966.

Зельдович Я.Б., Математическая теория горения и взрыва. - М.: Наука, 2000.

Вильямс Ф.А., Теория горения. - М.: Наука, 2001.

Расследование пожаров. Учебник. /Под ред. Г.Н. Кириллова, М.А. Галишева, С.А. Кондратьева. - СПб.: СПБ университет ГПС МЧС России, 2007 - 544 с.

Федотов А.Ж. и др. Пожарно-техническая экспертиза, - М., 1986.

Расследование пожаров, - М.: ВНИИПО МВД РФ, 1993.

Чешко И.Д. Экспертиза пожаров, - СПб.; СПб ИПБ МВД России, 1997.

В.Г. Донцов, В.И. Путилин. Пособие “Дознание и экспертиза пожаров”, ВСШ МВД СССР, Волгоград.

Чешко И.Д. Технические основы расследования пожаров, - М., 2002 г.

С.И. Таубкин. Основы огнезащиты целлюлозных материалов. Изд. МКХ РСФСР, 1960.

Справочное пособие для пожарно-технических экспертов, - Л., 1982 г.

С.И. Зернов. Первоначальные действия по факту пожара, М., 2005 г.

Чешко И.Д. Осмотр места пожара, М., 2004 г.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Физико–химические основы горения и взрыва. Тепловая, цепная и диффузная теории горения веществ, взрывчатые вещества. Свойства твердых топлив и продуктов сгорания, термодинамические свойства продуктов сгорания. Виды пламени и скорость его распространения.

курс лекций , добавлен 05.01.2013


Кинетика горения. Влияние влажности на горение капли углеводородных топлив. Критическое условие воспламенения капли и его зависимость. Метод Зельдовича. Гистерезис горения. Срыв пламени. Горение в потоке воздуха. Естественная и вынужденная конвекция.

курсовая работа , добавлен 28.03.2008


Основы теории диффузионного и кинетического горения. Анализ инновационных разработок в области горения. Расчет температуры горения газов. Пределы воспламенения и давления при взрыве газов. Проблемы устойчивости горения газов и методы их решения.

курсовая работа , добавлен 08.12.2014


Закономерности влияния внешних электрических полей на макроскопические характеристики горения органических топлив. Схемы наложения внешнего электрического поля на пламя. Воздействие организованных внешних полей на процесс горения углеводородных топлив.

курсовая работа , добавлен 14.03.2008


Схема устройства котла пульсирующего горения. Общий вид камеры сгорания. Технические характеристики котлов. Перспективные разработки НПП "Экоэнергомаш". Парогенератор пульсирующего горения с промежуточным теплоносителем паропроизводительностью 200 кг.

презентация , добавлен 25.12.2013


Методика расчета горения топлива на воздухе: определение количества кислорода воздуха, продуктов сгорания, теплотворной способности топлива, калориметрической и действительной температуры горения. Горение топлива на воздухе обогащённым кислородом.

курсовая работа , добавлен 08.12.2011


Определение теплоты сгорания для газообразного топлива как суммы произведений тепловых эффектов составляющих горючих газов на их количество. Теоретически необходимый расход воздуха для горения природного газа. Определение объёма продуктов горения.

контрольная работа , добавлен 17.11.2010


Полезная тепловая нагрузка печи. Расчет процесса горения топлива в печи. Коэффициент избытка воздуха. Построение диаграммы продуктов сгорания. Тепловой баланс процесса горения. Подбор котла-утилизатора. Расчет испарительной поверхности, экономайзера.

курсовая работа , добавлен 03.12.2012


Физико-химические основы горения, его основные виды. Характеристика взрывов как освобождения большого количества энергии в ограниченном объеме за короткий промежуток времени, его типы и причины. Источники энергии химических, ядерных и тепловых взрывов.

контрольная работа , добавлен 12.06.2010


Определение расхода воздуха и количества продуктов горения. Расчет состава угольной пыли и коэффициента избытка воздуха при спекании бокситов во вращающихся печах. Использование полуэмпирической формулы Менделеева для вычисления теплоты сгорания топлива.

1. ВЗРЫВ И ГОРЕНИЕ

Каждый из нас, кто по кинокартинам, кто по событиям, пережитым в действительности, знаком со взрывом - этим мощным и грозным явлением. В дни Великой Отечественной войны от взрывов, организованных бесстрашными советскими партизанами, взлетали на воздух вражеские эшелоны и склады, рушились мосты под ногами оккупантов.

Сегодня, в мирные дни, взрыв раскрывает нам богатства земных недр, помогает прокладывать пути через горы, преграждает течение рек, является нашим помощником в героическом созидательном труде.

Что же такое взрыв и как он действует?

Взрыв представляет собой химическую реакцию, в результате которой взрывчатое вещество превращается в газы. Эта реакция протекает с выделением тепла и идёт крайне быстро. Например, взрыв килограммовой шашки широко известного взрывчатого вещества - тротила - может произойти за одну стотысячную долю секунды. За это время образовавшиеся газы не успевают заметно расшириться и занимают объём, практически равный объёму, который занимало взрывчатое вещество. Этот объём в несколько тысяч раз меньше, чем тот, который занимали бы газы взрыва при атмосферном давлении. Известно, что давление газа тем больше, чем меньше его объём. Поэтому газы в момент взрыва имеют огромное давление; к тому же это давление возникает крайне быстро и благодаря этому действует на окружающие взрывчатое вещество предметы как резкий и мощный удар, которого не может выдержать самая прочная сталь, самая крепкая горная порода. Давление взрыва так велико, что его нельзя непосредственно измерить каким–либо известным сейчас прибором - любой прибор разрушился бы при попытке такого измерения. По теоретическим! расчётам это давление составляет сотни тысяч атмосфер - при взрыве тротила, например, 190 000 атмосфер. По мере удаления от взорвавшегося взрывчатого вещества действие взрыва быстро падает; однако при взрывах больших количеств взрывчатых веществ давление даже на расстоянии нескольких километров достаточно, чтобы выбить стёкла в окнах домов.

Возникает естественный вопрос: почему же взрыв протекает с такой огромной быстротой? Ведь с химической стороны реакции, идущие при взрыве, очень похожи, а иногда и те же самые, что и реакции, происходящие при горении топлива. В основном - это окисление углерода с образованием углекислого газа (СО 2) или окиси углерода (СО) и водорода с образованием воды (Н 2 O).

Более того, и сами взрывчатые вещества в большинстве своём способны не только взрываться, но и гореть. Та же шашка тротила, если её поджечь, будет гореть, и притом довольно медленно, спокойнее и медленнее, чем, скажем, бензин. Наоборот, самое простое горение, например горение угля, можно поставить в такие условия, что оно будет протекать как сильнейший взрыв. Если взять тонко измельчённый уголь, например в виде сажи, и распылить его в воздухе так, чтобы образовалось пылевое облако, то при поджигании такого облака произойдёт взрыв. Более сильный взрыв можно получить, если сажу пропитать жидким воздухом или кислородом).

Почему же горение в обычных условиях протекает медленно и за счёт чего может быть достигнуто его ускорение?

Горение угля является химической реакцией соединения углерода с кислородом воздуха. Скорость химических реакций зависит от температуры и от давления. С повышением температуры скорость реакции быстро возрастает; если температуру повысить на 10 градусов, то скорость реакции увеличится в два - четыре раза. Расчёт показывает, что если от комнатной температуры перейти к температуре в 1000 градусов, то скорость возрастёт во много миллиардов раз. При увеличении давления скорость химических реакций также возрастает - для некоторых реакций пропорционально давлению, а для других даже быстрее - пропорционально давлению в квадрате, то есть если повысить давление от 1 до 1000 атмосфер, скорость реакции увеличится в 1000 2 , или в миллион раз.

При горении угля выделяется много тепла. Один килограмм угля даёт при сгорании около 8000 больших калорий. Этого количества тепла хватило бы для нагрева до кипения 8 вёдер воды. За счёт выделения большого количества тепла при горении достигается очень высокая температура, особенно, если уголь горит в чистом кислороде. При горении на воздухе, содержащем, как известно, только 21 процент кислорода, выделяющееся тепло расходуется не только на нагрев. образующегося углекислого газа, но и на нагрев азота. Температура получается поэтому ниже, но всё же весьма высокая - она может достигать 2700 градусов. Таким образом, реакция горения угля происходит при очень высокой температуре, и скорость её могла бы быть чрезвычайно большой. Несмотря на это, горение протекает медленно. Причина этого заключается в том, что реакция может идти только на поверхности куска угля, где он соприкасается с воздухом, а эта поверхность обычно невелика. Кроме того, образующиеся при горении газы отделяют поверхность угля от воздуха и мешают поступлению к ней новых порций кислорода.

Из сказанного ясно, что для ускорения горения надо, с одной стороны, увеличить поверхность угля и, с другой, облегчить доступ к ней кислорода воздуха. Это и достигается тонким измельчением угля и распылением его в воздухе так, чтобы каждая пылинка была окружена нужным для сгорания количеством кислорода.

Представим себе, что мы имеем уголь в виде кубиков с длиной ребра 10 сантиметров. Поверхность одного, такого кубика будет равна 600 квадратным сантиметрам. Измельчим теперь каждый кубик в частицы той же формы, но с длиной ребра в одну тысячную сантиметра. Тогда поверхность будет составлять уже не 600, а шесть миллионов квадратных сантиметров, то есть увеличится в 10 000 раз. Соответственно уменьшится и время сгорания угля. Однако тонкое смешение участников реакции, которое необходимо, чтобы она могла протекать быстро, само по себе ещё не всегда достаточно для получения взрыва. Это видно хотя бы из того, что даже такие взрывчатые вещества, как тротил, пироксилин и другие, в которых и горючие элементы (углерод и водород) и кислород входят в состав одной и той же молекулы, при поджигании способны к медленному горению.

Почему это так и что нужно для того, чтобы получить взрыв?

Поднесём на короткое время к шашке тротила, вставленной в жестяной стакан), небольшое пламя. При этом поверхностный слой тротила нагреется, скажем, до 200 градусов. В нагретом слое будет идти химическая реакция с выделением тепла. Одновременно тепло будет отдаваться следующему слою тротила и в окружающий воздух. При 200 градусах скорость реакции и количество выделяющегося при ней тепла невелики. В каждую единицу времени тепловые потери будут больше прихода тепла. Поэтому температура в слое будет падать, и реакция прекратится.

Повторим опыт, но будем держать пламя дольше, чтобы тротил нагрелся на поверхности до 400 градусов. Если мы теперь отнимем пламя, то температура в слое тротила не только не понизится, но будет возрастать. При 400 градусах химическая реакция в тротиле идёт так быстро, что тепла выделяется больше, чем его теряется вследствие теплоотдачи, и дальнейший разогрев слоя идёт сам по себе.

Однако, хотя реакция и быстрая, но идёт она только в тонком, нагретом пламенем слое, так как остальной тротил ещё холодный. В результате реакции образуются газы с высокой температурой. Они нагревают следующий слой тротила, вызывая в нём быструю реакцию. Этот процесс повторяется от слоя к слою, пока не сгорит весь тротил.

Нагрев слоя, вступающего в реакцию, происходит путём теплопроводности. Передача тепла теплопроводностью - довольно медленный процесс. В этом легко убедиться, погрузив, например, конец чайной ложки в горячий чай. Ощущение тепла дойдёт до руки только через несколько секунд.

Поскольку передача тепла при горении происходит медленно, то и скорость распространения горения мала. При горении с торца шашка тротила высотой 10 сантиметров сгорает за 15 минут.

Допустим теперь, что вместо того, чтобы поджигать тротиловую шашку, мы произведём по ней очень сильный удар, подобный тому, какой испытала бы шашка при попадании: в неё пули, но ещё более резкий. При таком ударе верхний слой тротила сожмётся и от сжатия сильно разогреется, подобно тому как разогревается поверхность наковальни от удара по ней молота. Вследствие высокой температуры в слое пройдёт химическая реакция. Скорость её будет при этом гораздо выше, чем при горении, так как здесь возникнет не только высокая температура, но и большое давление, созданное ударом, а давление, как мы видели, также сильно ускоряет реакцию. Образовавшимся газам некуда расширяться: с одной стороны ударяющая поверхность, с другой - тротил. Поэтому газы будут иметь очень большое давление, которое сожмёт соседний слой тротила. Сжатие вызовет в этом слое разогрев и быструю химическую реакцию. Таким образом, как и при горении, реакция, начавшись на поверхности шашки, распространится по ней последовательно, пока не прореагирует всё взрывчатое вещество.

Основное, качественное отличие взрыва от горения заключается в том, что при взрыве разогрев, вызывающий реакцию, передаётся не теплопроводностью, а сжатием. Передача энергии сжатием, или, как называют этот процесс, ударной волной, происходит несравненно быстрее, чем теплопроводностью, - со скоростью, достигающей нескольких километров в секунду.

Если взять длинный металлический стержень, на один конец его положить руку, а по другому ударить молотком, то будет казаться, что рука ощущает толчок в момент удара. Это ощущение ошибочно; действие удара распространяется по стержню с определённой скоростью и доходит до руки через некоторый промежуток времени. Однако этот промежуток времени слишком мал, и для нашего осязания момент удара и восприятия его рукой неразличимы, подобно тому как не различимы для глаза отдельные кадры кинокартины.

В тротиловой шашке взрыв распространяется от одного конца до другого за одну стотысячную долю секунды, в миллион раз быстрее, чем при горении. Это время так мало, что если мы будем смотреть на взрывающуюся шашку, нам покажется, что взрыв произошёл мгновенно и одновременно во всех её частях. На самом деле это не так: взрыв распространяется по взрывчатому веществу с определённой, очень большой скоростью, которая может быть измерена точными физическими методами. Скорость распространения взрыва в различных взрывчатых веществах заключается между 1 и 8,5 километра в секунду.

Для тротила она равна 6,7 километра в секунду. Взрыв в тротиле распространяется в 20 раз быстрее, чем звук в воздухе, и в 9 раз быстрее, чем летит винтовочная пуля; при такой скорости путь от Москвы до Ленинграда был бы пройден за полторы минуты.

Чем больше скорость распространения взрыва, тем сильнее и резче удар, производимый газами взрыва, тём больше дробящее действие взрыва.

Это действие можно ещё более усилить, направляя его на определённый, небольшой участок разрушаемого объекта, например брони, которую нужно пробить. Такое сосредоточение действия взрыва основано на явлении так называемой кумуляции (от латинского слова «кумуляцио» - увеличение), известном давно, но широко использованном впервые во второй мировой войне.

Явление кумуляции можно пояснить таким опытом (рис. 1). На стальную плиту поставлены два цилиндрических заряда взрывчатого вещества одинаковых размеров, но один сплошной, а другой с конической выемкой в нижней части. Если эти заряды взорвать, то сплошной заряд даст на плите вмятину на большой площади, но малой глубины, а заряд с выемкой, меньший по весу, пробьёт плиту насквозь, хотя и на малой площади. Такое сосредоточение действия взрыва объясняется тем, что газы взрыва, движущиеся от поверхности конуса, встречаются на оси его и образуют мощную тонкую струю, пробивающую стальную плиту.

Рис. 1. Схема действия кумулятивного заряда.

Пробивное действие получается ещё сильнее, если коническая выемка имеет металлическую облицовку небольшой толщины. Тогда кумулятивная струя включает в себя тяжёлый металл, движущийся с огромной скоростью, и врезается в сталь, как нож в масло.

В дни Великой Отечественной войны снаряды, гранаты и мины с кумулятивным зарядом были с успехом применены для борьбы с вражескими танками, бронетранспортёрами и дотами.

Из книги Взрыв и взрывчатые вещества автора

1. Горение и взрыв Каждый из нас, кто по личному участию в войне, кто по кинокартинам, знаком со взрывом - этим мощным и грозным явлением. В дни Великой Отечественной войны от взрывов, организованных бесстрашными советскими партизанами, взлетали на воздух вражеские

Из книги Взрыв и взрывчатые вещества автора Андреев Константин Константинович

7. Атомный взрыв Взрывы, которые мы рассматривали в предыдущих разделах, основаны на различных химических реакциях, идущих с выделением тепла, главным образом на реакциях горения.Однако количество тепла, выделяющегося при этих химических реакциях, относительно невелико

Из книги Шелест гранаты автора Прищепенко Александр Борисович

2.8. Метод аналогий: электролитическая ванна и «взрыв», сделанный из людей Несмотря на многообещающее начало, нейтронографии не суждено было стать направлением исследований, пользующимся благорасположением руководства НИИАА. Такая позиция была вполне прагматичной:

Из книги 100 великих достижений в мире техники автора Зигуненко Станислав Николаевич

Созидающий… взрыв?! Взрыв… Уже одно это слово вызывает в памяти ассоциации с разлетающимися обломками, разрушением и хаосом. Может ли он быть созидательным? Оказывается, наши технологи давно уже научились использовать его силу на благо, а не во вред. Вот что рассказал

Из книги Сварка автора Банников Евгений Анатольевич

Из книги Удар под водой автора Перля Зигмунд Наумович

Взрыв Итак, мина поставлена на заданное углубление и подстерегает корабли противника. Взорвется ли неприятельский корабль, если он просто коснется оболочки мины, если он даже сильно ударит своим корпусом по этой оболочке? Нет, не взорвется. Взрывчатая начинка мины

Из книги Подземная гроза автора Орлов Владимир

ВЗРЫВ В УПРЯЖКЕ УКРОЩЕНИЕ СТРОПТИВЫХ Не так просто произвести взрыв, как иной подумает. Взять хотя бы подрыв фронта близ Виштаете. Чего стоило, например, целый поезд взрывчатки сгрузить под землю! Тут, чтобы скинуть груз, пришлось соблюдать большую осторожность.

Горение - сложный химический процесс, основой которого является окислительная реакция, протекающая в условиях прогрессивного самоускорения, связанного с накоплением в системе тепла.

Отличительные признаки горения - выделение тепла, саморазогрев и свечение веществ при их химическом превращении.

Физическое состояние веществ и физические процессы оказывают большое влияние на скорость и последовательность протекания реакции при окислении веществ, а также на состав продуктов сгорания.

Например: при недостаточном подводе кислорода в зону горения процесс будет протекать медленно, а состав продуктов горения будет отличаться большим содержанием продуктов неполного сгорания, т.е. таких продуктов, которые способны к дальнейшему горению.

При неполном сгорании углеродосодержащих веществ в воздухе образуются двуокись углерода и окись углерода, кроме того в продуктах горения содержатся несгоревшие мелкие частицы углерода, образующие дым.

Газообразный окислитель поступает в зону горения в результате конвекции и диффузии. Исключение составляют случаи, когда окислитель содержится в горючей смеси в количестве, необходимом для реализации процесса горения.

При воздействии внешнего импульса или источника зажигания вещества, содержащие окислитель, практически мгновенно разлагаются и окислитель вступает в реакцию с горючим веществом, которая с большой скоростью распространяется по всему его объему. Реакция сопровождается с выделением большого количества тепла. Горение приобретает форму взрыва.

Окислителем могут служить другие вещества. Например: сера, галогены, сложные кислородосодержащие вещества - перекиси, нитросоединения, азотная кислота, перхлораты.

Однако наиболее часто горение протекает с участием кислорода воздуха (21% О 2 в воздухе) О 2 входит в состав воды и многих минералов. Например, горение твердых веществ в виде аэрозоля может при горении взрываться, а в виде аэрогеля (сплошного массива) может гореть спокойно или тлеть.

Горение различают: тепловое и автокаталитическое.

Тепловое связано с экзотермической реакцией, когда скорость выделения тепла превышает скорость теплопотерь и создаются условия для прогрессивного самоускорения реакции саморазогрева системы и пространственного распространения горения.

Автокаталитический (или цепное) горение происходит при сравнительно низких температурах, например: белый фосфор (горит на воздухе при < 50 С), выделяемая энергия при таком горении расходуется на образование новых реакционно способных промежуточных частиц в еще большем количестве, что способствует ускорению и пространственному распространению реакции.

Наиболее распространено тепловое горение.

Таким образом, чтобы горение возникло, необходима система: горючее вещество, окислитель, источник зажигания или импульс ускоряющий реакцию окисления.

Горючее вещество может быть в газообразном, жидком, твердом состоянии.

Горение газов и паров в воздухе протекает полностью в газовой фазе и носит объемный характер. Горение сопровождается пламенем или взрывом.

Пламя это светящееся пространство, в котором сгорают газы и пары.

Горение в виде взрыва - это горение за короткий промежуток времени.

Горение жидкости - это пламенное горение ее паров и продуктов разложения.

Горение твердых веществ отличается большим разнообразием происходящих процессов. - Это связано с разнообразием химических и физических свойств и состояний (дисперсностью, пористостью, влажностью, однородностью) и состоянием окружающей среды.

Взрыв пыли (торфа, древесины, муки, сахара).

Горение может возникнуть в двух различных формах:

1. Возгорание (воспламенение)

2. Самовозгорание (самовоспламенение)

Возгорание веществ возможно при воздействии теплового импульса от источника зажигания. Величина его должна быть достаточной, чтобы разогреть вещество до температуры, при которой происходит дальнейший саморазогрев и возникает устойчивое горение после удаления источника зажигания.

Температура при возгорании многих органических твердых веществ является температурой воспламенения паро и газообразных продуктов их термического разложения (например у древесины).

Самовозгорание (самовоспламенение) - процесс возникновения горения при отсутствии источника зажигания. Оно наблюдается при резком увеличении скорости экзотермической реакции в объеме вещества, когда скорость выделения тепла больше скорости рассеивания.

Виды самовозгорания:

1). Тепловое (масла, жиры). Масла машин, трансформаторов. Окисление происходит при температуре на воздухе и самовозгореться не способны.

Отработанные минеральные масла подвергавшие нагреву до температур склонных к самовозгоранию (т.к. предельные углеводороды переходят в непредельные).

Склонны к самовозгоранию растительные масла.

2). Микробиологическое:

самовозгорание торфа из-за жизнедеятельности микроорганизмов.

Сено, клевер, листва - сульфиды железа.

3). Химическое: щелочные металлы натрий, калий, при определенных условиях хлор, фтор, бром, йод.

Источники зажигания.

Источники зажигания могут быть для различных веществ разные: открытый огонь; тепловое проявление (химическое, микробиологическое происхождение, силы трения); механические (искры от ударов искрообразующих металлов); электрические (большие переходные сопротивления, короткое замыкание, электросварка); природные (молния, грозовые разряды); носить химическую природу (химические свойства веществ).

Производственные источники зажигания характеризуются воспламеняющей способностью.

В условиях производства существует значительное количество различных источников зажигания, как постоянно действующие (они предусмотрены технологическим регламентом) и потенциально возможные при нарушении технологического процесса.

Условиями необходимыми для предотвращения пожара являются: 1. Исключение окислителя в горючем веществе. 2. Исключение источника зажигания. 3. Исключение горючего вещества.