воспламенение в пожарном деле

ВОСПЛАМЕНЕНИЕ В ПОЖАРНОМ ДЕЛЕ

возникновение пламенного горения при воздействии на горючую систему источника зажигания (это определение отличается от принятого в научной литературе по горению — см. воспламенение). Воспламенение (В.) твердых горючих материалов, склонных к тлению, наз. возгоранием. Источник зажигания — нагретая поверхность, открытое пламя, искры, электрич. дуга и т. п. При В. вещество нагревается локально (с поверхности). В. обусловливается выделением из горючего материала (испарением в случае жидкости, газификацией при наличии твердого вещества) газообразной горючей среды, а также энергией источника зажигания и характеризуется температурой В. — наинизшей температурой, при которой вещество выделяет горючие пары или газообразные продукты разложения в количестве, достаточном для устойчивого диффузионного горения. Для характеристики горючих газов термин "температура В." не применяется; В. газов определяется составом газовой смеси и типом источника зажигания. Температура В. обычно лишь на неск. градусов (для некоторых веществ — на десятки градусов) превышает вспышки температуру.

Методы и аппаратура для измерения температуры В. стандартизованы. Для жидкостей этот показатель определяется в открытом тигле, используемом также для измерения температуры вспышки. Температуру В. следует отличать от температуры самовоспламенения, характеризующей возникновение горения в отсутствие источника зажигания (см. самовозгорание). Эти температуры различаются на сотни градусов (табл. 1).

Температура В. твердых материалов (табл. 2) определяется по миним. температуре горючего вещества или окисляющей среды, при которой возникает пламенное горение. Для этого нагретый воздух пропускают через термостатируемый цилиндр, снабженный внеш. электрообогревом, в который помещен образец с заданными размерами и плотностью укладки.

Табл. 1 — ТЕМПЕРАТУРЫ ВОСПЛАМЕНЕНИЯ, САМОВОСПЛАМЕНЕНИЯ И ВСПЫШКИ НЕКОТОРЫХ ЖИДКОСТЕЙ

воспламенение в пожарном деле

Табл. 2 — ТЕМПЕРАТУРЫ ВОСПЛАМЕНЕНИЯ И САМОВОСПЛАМЕНЕНИЯ НЕКОТОРЫХ ТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ

воспламенение в пожарном деле. Рис. 2

Миним. энергия зажигания для наиболее распространенных горючих веществ — углеводородов составляет десятые доли МДж, для ряда иных веществ (H2, бораны и др.) — сотые и даже тысячные доли МДж.

Пределы В. (правильнее — концентрац. пределы распространения пламени) — это предельные концентрации горючего вещества в воздухе или др. окислит. среде, при которых еще возможно распространение пламени по всей горючей смеси от источника зажигания. Различают нижний (НКПВ) и верхний (ВКПВ) пределы, характеризуемые соотв. миним. и макс. содержанием горючего вещества в смеси, которые выражаются в % по объему или в г/м3. Пределы В. — важнейший показатель пожаровзрывоопасных свойств вещества. По ним в соответствии с общесоюзными нормами и стандартами категорируют объекты по пожаро- и взрывоопасности, определяют миним. взрывоопасное содержание O2 в горючей смеси (МВСК), флегматизирующие концентрации разбавителей и др.

Область В. — диапазон составов горючих смесей между НКПВ и ВКПВ. Смеси, относящиеся к этой области, взрывоопасны. Способностью образовывать указанные смеси с разл. окислителями обладают горючие газы и пары, а также взвеси измельченных твердых горючих материалов. Последние характеризуются НКПВ, поскольку смеси, отвечающие ВКПВ, практически никогда не образуются.

Согласно теории, разработанной Я. Б. Зельдовичем, пределы В. определяются тепловыми потерями из пламени и характеризуются предельной скоростью его распространения: воспламенение в пожарном деле. Рис. 3 где и — скорость пламени без тепловых потерь; е-основание натуральных логарифмов. Существенное влияние на распространение пламени в сравнительно медленно горящих т. наз. околопредельных газовых смесях оказывают естеств. конвекция и диффузия в зону реакции недостающего компонента из свежей смеси. Естеств. конвекция, сопровождающая развитие пламенного очага (т. наз. термика), обусловливает искажение его первоначально сфе-рич. формы и трехстадийный характер распространения, а также производит гасящее действие на пламя. Избират. диффузия способствует расширению области В. Пределы В. зависят от температуры и давления. Область В. с повышением температуры расширяется по линейному закону. Увеличение давления приводит к повышению ВКПВ углеродсодержащих соединений. Пределы В. веществ, не содержащих атомов углерода, а также НКПВ разл. соединений при возрастании давления не изменяются. При разрежении для любых горючих смесей характерно наличие предела распространения пламени по давлению (103 Па — для углеводородов, 102 Па — для водорода).

Пределы В. находят экспериментально, а НКПВ также расчетным путем. Пределы В. газов определяют в стандартной стеклянной трубе диам. 50 мм и вые. 1500 мм при зажигании газов искрой у открытого ниж. конца по визуально наблюдаемому распространению пламени. При установлении пределов В. медленно горящих веществ и измерении флегматизирующих концентраций, когда значительно влияние своб. конвекции, используют цилиндр диам. 300 мм и выс. 700 мм. НКПВ аэрозолей определяют в стандартном приборе — стеклянном цилиндре, в котором навеска вещества распыляется и зажигается электроспиралью (или пиротехн. таблеткой).

Наиб. просто НКПВ рассчитывают по формуле: НКПВ = 0,5Cстех, где Cстех-концентрация горючего вещества в воздухе, соответствующая стехиометрич. соотношению компонентов горючей смеси. Более точно НКПВ (а также МВСК и флегматизирующие концентрации) углеводородов находят по спец. формулам. В случаях аэрозолей применяют след. формулы: для мелкодисперсных аэрозолей (частицы размером < 10 мкм) — НКПВ (г/м3) = 0,41 М*НКПВП, для крупнодисперсных (>40 мкм) — НКПВ=0,164 М*НКПВП (где М — молекулярная масса вещества, НКПВП — НКПВ пара вещества, % по объему).

Лит.: Зельдович Я. Б., "Ж. эксперим. и теорет. физики", 1941, в. 1, с. 159–69; Пожарная опасность веществ и материалов, применяемых в химической промышленности. Справочник, под ред. И. В. Рябова, М., 1970; Монахов В.Т., Методы исследования пожарной опасности веществ, 2 изд., М., 1979; Баратов А. Н. [и др.], "Пожарное дело", 1984, № 4 с. 24–26.

А. Н. Баратов

Источник: Химическая энциклопедия на Gufo.me