Физико‑химические основы горения вещества

Горение– сложный физико‑химический, быстро протекающий процесс, который сопровождается выделением значительного количества тепла и ярким свечением.

Горение происходит в результате окисления вещества, способного к горению (горючего), окислителем (кислородом воздуха, хлором).

Виды возгорания:вспышка, воспламенение, самовоспламенение, самовозгорание.

Горение – это комплекс взаимосвязанных химических и физических процессов.

Свойство горения – это способность возникшего очага пламени перемещаться по всей горючей смеси путем передачи тепла из зоны горения в свежую смесь.

Источники зажигания – это искры, пламя, накаленные предметы, трение, удар.

Для возникновения процесса горения характерно наличие критических условий (по составу смеси, давлению, температуре, геометрическим размерам системы) возникновения и распространения пламени.

Для горения характерны три типичные стадии: возникновение, распространение b погашение пламени.

В зависимости от состояния горючего и окислителя различают три вида горения:

•гомогенное горение газов в среде газообразного окислителя;

•гетерогенное горение жидких b твердых горючих веществ в среде газообразного окислителя;

•горение взрывчатых веществ.

Окислителем является кислород воздуха. Окислителями могут быть фтор, бром, сера, которые при нагревании разлагаются с выделением кислорода.

Вспышка– быстрое сгорание смеси газов с воздухом, которое может возникнуть от соприкосновения смеси с пламенем, искрой, без перехода в горение. На вспышке горение прекращается, так как успевают сгореть только пары.

Воспламенение– это процесс, при котором вещество нагревается до температуры кипения и горит, пока происходит выделение летучих углеводородов.

Самовоспламенение– процесс, когда вещество нагревается от постороннего источника теплоты, постоянно переходя в самонагревание.

Самовозгорание– процесс самонагрева и последующего возгорания вещества без воздействия открытого источника зажигания. Чем ниже температура, при которой происходит процесс самовозгорания, тем вещество более опасно. Процесс самовозгорания может начаться уже при температуре 10‑20 оС.

Самовозгорающиеся вещества делятся на три группы: самовозгорающиеся от воздействия воздуха (растительные масла), вызывающие горение при воздействии на них воды (карбид кальция), самовозгорающиеся при взаимодействии с другими веществами (при контакте веществ).

Пожаро– и взрывоопасность газов характеризуется следующими показателями: концентрационными пределами распространения пламени, минимальной энергией зажигания, температурой горения и скоростью распространения пламени.

Горение бывает двух видов: полное и неполное.

Полное горение происходит при избыточном количестве кислорода и сопровождается образованием паров воды и диоксида углерода.

Неполное горение очень опасно, так как происходит при недостатке кислорода, при этом образуется токсичный оксид углерода.

Два режима горения: первый режим, в котором горючее вещество образует однородную смесь с воздухом до начала горения, второй режим, в котором горючее вещество и окислитель первоначально разделены, а горение протекает в области их перемешивания (диффузионное горение).

Тепловой поток, который поступает из зоны горения к твердому горючему, зависит от энергии, которая выделяется в процессе горения и от условий теплообмена между зоной горения и поверхностью твердого горючего. В этих условиях режим и скорость горения могут зависеть от физического состояния горючего вещества, его распределения в пространстве и характеристик окружающей среды.

В зависимости от скорости распространения пламени горение может происходить в форме дефлаграционного горения, взрыва и детонации.

Взрыв– процесс быстрого выделения большого количества энергии. В результате взрыва взрывоопасная смесь превращается в сильно нагретый газ с высоким давлением, который с большой силой воздействует на окружающую среду и вызывает образование взрывной волны.

Разрушения, вызванные взрывом, обусловлены действием взрывной волны. По мере удаления от места взрыва механическое воздействие взрывной волны ослабевает.

Скорость распространения пламени при взрыве достигает сотен метров в секунду. При ускорении распространения пламени усиливается сжатие несгоревшего газа, оно распространяется по несгоревшему газу в виде последовательных ударных волн, которые соединяются в одну мощную ударную волну сильно сжатого и разогретого газа. В результате возникает устойчивый режим распространения реакции. Разновидность горения, распространяющегося со скоростью, превышающей скорость звука, называют детонацией. Она характеризуется резким скачком давления в месте взрыва, который обладает большим разрушающим действием.

Жидкости и твердые вещества образуют воспламеняющиеся смеси при повышении их до температуры, при которой вследствие испарения в достаточном количестве образуются газообразные продукты. Взрывоопасными являются смеси пыли с воздухом. Витающая в воздухе пыль может находиться во взвешенном состоянии и оседать на стенах, оборудовании.

При горении выделяются ядовитые газы: синильная кислота, фосген и другие, а содержание кислорода в воздухе падает. Вот почему опасен не только и даже не столько огонь, сколько дым и гарь от него. Надо учитывать и возможные реакции организма человека при увеличении концентрации продуктов горения:

угарного газа: 0,01% - слабые головные боли; 0,05% - головокружение; 0,1% - обморок; 0,2% - кома, быстрая смерть; 0,5% - мгновенная смерть;

углекислого газа: до 0,5% - не воздействует; от 0,5 до 7% - учащение сердечного ритма, начало паралича дыхательных центров; свыше 10% - паралич дыхательных центров и смерть.

ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ БЫТОВЫХ ГАЗОВЫХ ПРИБОРОВ (И ГАЗОВЫХ ПЛИТ В ЧАСТНОСТИ)

Нормы оснащения помещений ручными огнетушителями

Таблица 1

Категория помещения	Предельная защищаемая площадь, м2	Класс пожара	Пенные и водные огнетушители вместимостью 10 л	Порошковые огнетушители вместимостью, л / массой огнетушащего вещества, кг			Хладоновые огнетушители вместимостью 2 (3) л	Углекислотные огнетушители вместимостью, л / массой огнетушащего вещества, кг
				2/2	5/4	10/9		2/2	5 (8)/3(5)
А, Б, В (горючие газы и жидкости)	200	А	2++	-	2+	1++	-	-	-
		В	4+	-	2+	1++	4+	-	-
		С	-	-	2+	1++	4+	-	-
		D	-	-	2+	1++	-	-	-
		Е	-	-	2+	1++	-	-	2++
В	400	А	2++	4+	2++	1+	-	-	2+
		D	-	-	2+	1++	-	-	-
		Е	-	-	2++	1+	2+	4+	2++
Г	800	В	2+	-	2++	1+	-	-	-
		С	-	4+	2++	1+	-	-	-
г, д	1800	А	2++	4+	2++	1+	-	-	-
		D	-	-	2+	1++	-	-	-
		Е	-	2+	2++	1+	2+	4+	2++
Общественные здания	800	А	4++	8+	4++	2+	-	-	4+
		Е	-	-	4++	2+	4+	4+	2++

Примечания:

1. Для тушения пожаров различных классов порошковые огнетушители должны иметь соответствующие заряды: для класса А - порошок ABC (Е); для классов В, С и Е - ВС (Е) или ABC (Е), для класса D - D.

2. Для порошковых огнетушителей и углекислотных огнетушителей приведена двойная маркировка: старая маркировка по вместимости корпуса, л/новая маркировка по массе огнетушащего состава, кг. При оснащении помещений порошковыми и углекислотными огнетушителями допускается использовать огнетушители как со старой, так и с новой маркировкой.

3. Знаком " + + " обозначены рекомендуемые к оснащению объектов огнетушители, знаком " + " - огнетушители, применение которых допускается при отсутствии рекомендуемых и при соответствующем обосновании; знаком " - " - огнетушители, которые не допускаются для оснащения данных объектов.

4. В замкнутых помещениях объемом не более 50 м³ для тушения пожаров вместо переносных огнетушителей или дополнительно к ним могут быть использованы огнетушители самосрабатывающие порошковые.

Нормы оснащения помещений передвижными огнетушителями

Таблица 2

Категория помещения	Предельная защищаемая площадь, м2	Класс пожара	Воздушно-пенные огнетушители вместимостью 100 л	Комбинированные огнетушители вместимостью (пена, порошок) 100 л	Порошковые огнетушители вместимостью 100 л	Углекислотные огнетушители вместимостью, л
						25	80
А, Б, В (горючие газы и жидкости)	500	А	1++	1++	1++	-	3+
		В	2+	1++	1++	-	3+
		С	-	1+	1++	-	3+
		D	-	-	1++	-	-
		Е	-	-	1 +	2+	1++
В (кроме горючих газов и жидкостей), Г	800	А	1++	1++	1++	4+	2+
		В	2+	1++	1++	-	3+
		С	-	1+	1++	-	3+
		D	-	-	1++	-	-
		Е	-	-	1+	1++	1+

Примечания:

1. Для тушения очагов пожаров различных классов порошковые и комбинированные огнетушители должны иметь соответствующие заряды: для класса А - порошок АВС (Е); для класса В, С и Е - ВС (Е) или АВС (Е); для класса D - D.

2. Значения знаков " + +", " + " и " - " приведены в примечании 2 к таблице 1.