2. Условия, необходимые для горения.

Для возникновения и развития процесса горения обычно необходимы горючее, окислитель и источник зажигания. Горение прекращается, если нарушить какое-либо из условий, его вызвавших. Так, при тушении горючих жидкостей пенами прекращается поступление паров горючего в зону горения; при тушении горящего дерева водой происходит охлаждение его ниже температуры воспламенения.

Химический состав горючего вещества и соотношение компонентов горючей смеси имеют важное значение для процесса горения.

Различают два вида горения: полное - при достаточном и избыточном количестве кислорода и неполное -при недостатке кислорода.

Горение может быть диффузионным и кинетическим. Если кислород проникает в зону горения вследствие диффузии, то образующееся пламя называется диффузионным. Высота пламени обратно пропорциональная коэффициенту диффузии, который в свою очередь пропорционален температуре в степени от 0,5 до 1. Высота пламени возрастает с увеличением скорости потока газов и изменяется обратно пропорционально плотности газов и паров.

От диффузионного пламени отличается пламя, образующееся при горении заранее перемешанного горючего газа с воздухом (кинетическое горение). Это пламя при воспламенении какой-либо части объема горючей смеси представляет собой светящуюся зону, в которой соприкасаются друг с другом свежая смесь и продукты горения; зона горения всегда движется в сторону свежей горючей смеси, а фронт пламени имеет большей частью сферическую форму. При сгорании смеси горючих газов или паров с воздухом, подаваемых с определенной скоростью к зоне горения, образуется стационарное пламя, имеющее форму конуса. Во внутренней части конуса смесь подогревается до температуры воспламенения. В остальной части конуса происходит горение, характер которого зависит от состава смеси. Если в смеси недостаточно кислорода, то во внешней части конуса происходит полное сгорание продуктов, образовавшихся при неполном горении во внутренней части конуса.

Таким образом, в пламени одновременно могут происходить процессы диффузионного горения и горения предварительно смешанных компонентов горючей смеси.

3. Продукты сгорания, теплота и температура горения.

При полном горении продуктами сгорания являются диоксид углерода, вода, азот, сернистый ангидрид, фосфорный ангидрид. При неполном горении обычно образуются токсичные, агрессивные, горючие и взрывоопасные продукты: оксид углерода, спирты, кетоны, альдегиды; кислоты и другие соединения.

В процессе горения одновременно с образованием продуктов сгорания происходит выделение тепла. Теплота сгорания — наиболее важная теплотехническая характеристика горючего вещества. Под теплотой сгорания понимают количество тепла, выделяемое при полном сгорании единицы массы (кг, г, моль) или единицы объема (м³) горючего вещества. Различают высшую и низшую теплоту сгорания. Высшая теплота сгорания больше низшей на величину теплоты испарения влаги, находящейся в продуктах сгорания.

При горении газов и паров тепло выделяется в зоне горения пламени, а при горении твердых веществ газы и пари выделяются светящимся поверхностным слоем.

Выделившаяся в зоне горения теплота воспринимается продуктами горения, вследствие чего они нагреваются до температуры, называемой температурой горения.

Различают калориметрическую, теоретическую и действительную температуру горения.

Калориметрической температурой горения называется та температура, до которой нагреваются продукты полного сгорания, когда вся выделившаяся при горении теплота расходуется на их нагревание. Потери тепла при этом принимаются равными нулю.

Теоретической температурой горения называется температура, при определении которой учитываются потери тепла на диссоциацию продуктов сгорания.

В действительности температуры, развивающиеся во время пожара, на 30—50% меньше теоретических, что объясняется потерями тепла в окружающую среду.

Большая часть тепла, затрачиваемого на нагрев окружающей среды, передается из пламени конвекцией (унос нагретых до высоких температур продуктов сгорания), а также лучистым (инфракрасным) излучением и теплопроводностью на границах контакта пламени с окружающим воздухом, небольшая его часть (2,3% от общего количества) затрачивается на нагрев, плавление, разложение и испарение горючего вещества.

При формировании больших пламень резко увеличиваются площадь соприкосновения горючих паров с воздухом и скорости горения (до определенных значений), что обусловлено действием сложных термо- и аэродинамических законов образования тепловых потоков, пульсаций и турбулизаций пламени. При сравнительно длительном свободном горении устанавливается равновесие между скоростью горения, поверхностью фронта пламени и его формой.

Свечение пламени вызывается в основном термическим излучением, происходящим в результате теплового возбуждения атомов, и в меньшей степени химическим излучением (люминесценция). Интенсивность термического излучения зависит от способности излучающих веществ поглощать свет.

Цвет пламени зависит от химического состава горючего вещества. При отрыве пламени (в случае горения жидкостей и газов) или экранировании поверхности жидкости пенами или другими огнегасительными составами горение может прекратиться.

При горении внутри помещения происходит нагрев ограждающих конструкций и предметов, находящихся внутри помещения. При горении вне зданий или сооружений тепло, уносимое нагретым воздухом и горючими продуктами сгорания, мало влияет на окружающие здания и сооружения, так как конвективные потоки с большой скоростью поднимаются вверх и рассеиваются.

Основную опасность во время пожара при любых условиях оказывает лучистая энергия, которая как мощный источник зажигания способна вызвать загорание других конструкций, материалов и веществ.

Процесс развития горения твердых, жидких и газообразных веществ примерно аналогичен и включает фазы окисления, самовоспламенения и собственно горения. По мере накопления тепла скорость реакции возрастает, происходит самовоспламенение и появляется пламя.