- •Рецензенты:
- •Оглавление Введение
- •1.1.2. Понятие горения. Условия возникновения и прекращения горения
- •1.1.3. Описание горения с позиции электронной и молекулярно-кинетической теории строения материи
- •1.2. Классификация процессов горения. Пламя. Продукты горения
- •1.2.1. Классификация процессов горения
- •1.2.2. Пламя. Процессы, протекающие в пламени
- •1.2.3. Продукты горения. Дым
- •1.2.4. Расчет объема воздуха, необходимого для горения
- •1.2.5. Расчет объема продуктов горения
- •1.3. Тепловые эффекты и тепловой баланс процессов горения
- •1.3.1. Теплота горения
- •1.3.2. Температура горения и ее виды
- •Глава 2. Возникновение горения по механизму самовоспламенения и вынужденного воспламенения
- •2.1. Понятие самовоспламенения
- •2.2. Теории окисления горючего вещества кислородом
- •2.3. Теория самовоспламенения
- •2.4. Температура самовоспламенения. Снижение пожарной опасности веществ с помощью факторов, влияющих на температуру самовоспламенения
- •2.4.1. Влияние на температуру самовоспламенения объема реакционного сосуда
- •2.4.2. Влияние на температуру самовоспламенения формы реакционного сосуда
- •2.4.3. Влияние на температуру самовоспламенения состава горючей смеси, давления и степени измельчения
- •2.4.4. Влияние на температуру самовоспламенения катализаторов
- •2.5. Вынужденное воспламенение (зажигание) как вид возникновения горения
- •Глава 3. Возникновение горения по механизму самовозгорания
- •3.1. Сущность и классификация самовозгорания
- •3.2. Тепловое самовозгорание
- •Тепловое самовозгорание масел и жиров
- •Тепловое самовозгорание ископаемых углей и торфа
- •Тепловое самовозгорание сульфидов железа
- •Тепловое самовозгорание растительных веществ
- •3.3. Химическое самовозгорание
- •Химическое самовозгорание веществ при контакте с сильными окислителями
- •Химическое самовозгорание химически активных веществ на воздухе
- •3.4. Микробиологические самовозгорание
- •Растительные материалы
- •Глава 4. Горение газопаровоздушных смесей
- •4.1. Основные закономерности горения газопаровоздушных смесей
- •4.2. Концентрационные пределы распространения пламени (кпрп) газопаровоздушных смесей, снижение пожарной опасности веществ с помощью факторов, влияющих на кпрп
- •Факторы, влияющие на кпрп
- •Расчет кпрп
- •4.3. Распространение горения по газопаровоздушным смесям
- •Кинетическое горение газов и паров
- •Диффузионное горение газов и паров
- •Ламинарное диффузионное горение
- •Турбулентное диффузионное горение
- •4.4. Взрыв газопаровоздушной смеси
- •Факторы, влияющие на давление взрыва
- •Глава 5. Горение жидкостей
- •Значение испарения в горении жидкостей. Показатели пожаровзрывоопасности жидкостей
- •Процесс вынужденного воспламенения и горения жидкостей
- •5.3. Процесс выгорания жидкости. Пожары резервуаров
- •6.1.2. Процессы, протекающие при нагревании твердых горючих веществ и материалов
- •6.1.3. Воспламенение и горение древесины
- •6.1.4. Распространение горения по твердым горючим веществам и материалам
- •6.1.5. Развитие пожаров твердых горючих веществ в помещении
- •Стадии развития пожара в помещении
- •6.1.6. Газообмен на пожаре
- •6.1.7. Очаг пожара. Очаговые признаки
- •6.2. Особенности горения пылей
- •6.2.1. Свойства пылей, влияющие на их пожаровзрывоопасность
- •6.2.2. Показатели пожаровзрывоопасности пылей и способы обеспечения их пожаровзрывобезопасности
- •6.2.3. Механизм горения аэрозолей и аэрогелей
- •6.3. Особенности горения металлов
- •Глава 7. Оценка пожаровзрывоопасности веществ и материалов
- •7.1. Понятие и методика оценки пожаровзрывоопасности веществ и материалов
- •Алгоритм оценки пожаровзрывоопасности веществ и материалов
- •7.3. Классификация веществ по гост 12.1.044
- •Заключение
- •Библиографический список
- •1. Общие положения
- •2. Показатели пожаровзрывоопасности веществ и материалов
- •3 94006 Воронеж, ул. 20-летия Октября, 84
Глава 4. Горение газопаровоздушных смесей
4.1. Основные закономерности горения газопаровоздушных смесей
Пожары парогазовоздушных смесей (ГПВС) могут происходить везде, где обращаются горючие газы или горючие жидкости.
Исследованием горения газов начал заниматься проф. В.А. Михельсон1., посвятивший этому вопросу свою диссертацию «О нормальной скорости воспламенения гремучих газовых смесей» (M., 1890)
Им, в частности, показано, что горение не может существовать не распространяясь. Основные положения теории горения газов сформулировал Я.Б.Зельдович в 1942 г. при участии Н.Н. Семенова, Д.А. Франк-Каменецкого, К.И. Щелкина, Кеннета Вильсона. Из числа современных исследователей горения газопаровоздушных смесей необходимо назвать в первую очередь А.Я. Корольченко, В.И. Макеева, С.И. Таубкина, Ю.Н. Шебеко, А.В. Мишуева, В.М. Казеннова, Т. Хирано (Токийский университет).
Основные закономерности горения ГПВС:
смесь горючего газа с воздухом горит только в определенных количественных соотношениях. Существуют так называемые концентрационные пределы распространения пламени (КПРП, показатель пожаровзрывоопасности, подробнее см. раздел 4.2);
концентрационные пределы распространения пламени не постоянны и зависят от многих факторов – мощности источника зажигания, концентрации флегматизаторов и т.д.;
высокая скорость кинетического горения газопаровоздушных смесей образует избыточное давление Р и ударную волну, т.е. часто протекает в виде взрыва;
взрыву предшествует ряд физико-химических процессов (окисление, самовоспламенение, затем только горение газопаровоздушной смеси, высокая скорость горения которой сопровождается образованием избыточного давления и ударной волны);
скорость пламени не постоянна, она стремится к возрастанию и переходу к детонации;
распространение пламени подчиняется определенным закономерностям.
Понятие концентрационных пределов распространения пламени и факторов, влияющих на них, является очень важным для понимания природы горения ГПВС, поэтому рассмотрим их подробнее в следующих разделах.
Вопросы для самоконтроля
1. Перечислите исследователей, занимавшихся проблемами горения газов.
2. Опишите основные закономерности горения газопаровоздушных смесей.
3. Как можно использовать для обеспечения ПБ зависимость КПРП от ряда факторов?
4. Что образует избыточное давление и ударную волну при горении ГПВС?
4.2. Концентрационные пределы распространения пламени (кпрп) газопаровоздушных смесей, снижение пожарной опасности веществ с помощью факторов, влияющих на кпрп
КПРП – минимальное и максимальное содержание горючего в смеси, при котором возможно распространение пламени по смеси на любое расстояние от источника зажигания.
Например, нижний КПРП метана СН4 равен 5 %, верхний КПРП – 15 %, другими словами, распространение горение будет происходить при концентрациях больше 5 % и меньше 15 %. Водород Н2 имеет КПРП 1 – 80 %. [8, 9].
Ранее КПРП называли концентрационными пределами воспламенения (КПВ) или областью воспламенения. Эти названия могут встречаться в литературе до настоящего времени.
С помощью КПРП можно оценивать пожарную опасность вещества, они являются показателем пожаровзрывоопасности. Зная значение КПРП вещества, можно принимать меры по обеспечению пожаровзрывобезопасности, в частности, путем выбора безопасных концентраций.
Наличие КПРП объясняется тепловой и цепной теорией распространения пламени1 (теориями с похожими названиями объясняют природу самовоспламенения, см. гл. 2).
Согласно тепловой теории наличие КПРП определяется тем, что при определенных концентрациях теплопотери из фронта пламени превышают тепловыделение и горение становится не возможным. Однако тепловая теория не объясняет эффекты ингибирования.
Согласно цепной теории наличие КПРП объясняется тем, что при определенных концентрациях скорость образования активных центров в разветвленных ценных реакциях равна скорости обрыва реакционных цепей, т.е. распространение пламени осуществляться не может.
В гомологическом ряду предельных и непредельных углеводородов нижний и верхний КПРП уменьшаются. Уменьшение НКПРП увеличивает пожарную опасность веществ, а уменьшение ВКПРП ее уменьшает. Несмотря на такое разнородное влияние, в общем можно говорить об увеличении пожарной опасности с ростом гомологического ряда.
КПРП вещества являются не постоянными величинами, они зависят от множества факторов. Применение влияния этих факторов на КПРП позволяет обеспечивать пожаровзрывоопасность ГПВС.