Температура горения. Виды температур горения: калориметрическая, теоретическая и практическая

И, наконец, микробиологическое самовозгорание связано с деятельностью мельчайших насекомых. Они в невиданных количествах размножаются в спрессованных материалах, поедают все органическое и там же умирают, вместе со своим разложением выделяя определенную температуру, которая накапливается внутри материала. Наиболее характерным примером является самовозгорание прошлогодних скирд сена.

Определить наличие процессов теплового самовозгорания можно по устойчивому запаху тлеющего материала в течение определенного времени, поскольку тепловое самовозгорание начинается с тления. Химическое самовозгорание сразу проявляет себя в виде пламенного горения.4

Наиболее часто в квартирах самовозгорание связано с неправильным хранением веществ и материалов, которые складируются на балконах (лоджиях) без защиты от солнечных лучей, в неплотно закрытых емкостях, что обеспечивает их нагревание энергией солнца и окисление кислородом воздуха. Поэтому основным требованием правил пожарной безопасности является требование строгого соблюдения инструкций по хранению веществ и материалов, которые в обязательном порядке должны находиться на емкости с ними или прилагаться в виде паспорта на материал. Хранение веществ и материалов с неизвестными пожаро-взрывоопасными характеристиками категорически запрещается.

Весьма важно предотвращать применение веществ, способных образовывать пирофорные соединения. Эти соединения при определенных условиях и в присутствии воздуха могут легко воспламениться и вызвать аварию. Если невозможно полностью предотвратить образование таких соединений, то необходимо тщательно и точно определить какие именно соединения могут образоваться, с тем чтобы при проектировании предусмотреть

Пирофорные соединения, способные к самовозгоранию при ^контакте с кислородом воздуха, могут образовываться при хранении, транспортировании и переработки сернистых нефтей и нефтепродуктов на незащищенных поверхностях резервуаров, емкостей, трубопроводов. Пирофорные отложения обычно представляют собой смесь продуктов сероводородной коррозии, смолистых веществ, продуктов органического происхождения и механических примесей. Активность пирофорных отложений (способность к самовозгоранию) зависит от температуры окружающей среды, состава и места образования. Пористая структура пирофорных отложений и примеси органических веществ способствуют их бурному окислению. Особую опасность представляют пирофорные отложения, насыщенные тяжелыми нефтепродуктами и маслами, так как последние сами могут разогреваться, способствуя самовозгоранию пирофорных отложений. Активность пирофорных соединений возрастает с повышением температуры окружающей среды, хотя самовозгорание их возможно при любой, даже самой низкой температуре (отмечены случаи самовозгорания их при температуре воздуха минус :20°С). Это объясняется тем, что пирофорные соединения плохо проводят тепло, и теплота, выделяющаяся при первоначальном 'медленном окислении, аккумулируется в массе отложения, что приводит к ее разогреву до опасной температуры.

Основными параметрами, характеризующими степень пожарной опасности вещества при самовозгорании являются:

температура самонагревания вещества τсн  - минимальная температура среды, выше которой при благоприятных условиях возможно развитие экзотермического процесса самонагревания, связанного с термическим разложением и окислением определенного объема (массы) горючего вещества.

период индукции τинд  - время от момента достижения температуры самонагревания в очаге самовозгорания до момента возникновения горения.

Обычно процесс самовозгорания протекает при температуре окружающей среды не менее 10°С (при более низких температурах увеличивается интенсивность теплоотдачи так, что тепловыделение может быть недостаточным для возникновения горения). Однако, чем меньше рассеивается тепло (в случае большого скопления горючего материала), тем при более низкой температуре окружающей среды возможно самонагревание вещества.

Как правило, самовозгорание возникает в том случае, когда отношение внешней поверхности материала (площади теплоотдачи) к объему небольшое, а площадь поверхности реагирования много больше внешней поверхности материала. В противном случае за счет большого теплоотвода саморазогрев и самовозгорание будут невозможны.

Способность склонных к самовозгоранию материалов распространять тление внутри своей массы и поглощать продукты горения создает особую опасность возникновения пожара от самовозгорания. Опасность заключается в том, что не всегда можно своевременно обнаружить пожар.

Меры профилактики самовозгорания надо направлять на уменьшение потерь самовозгорающегося полезного ископаемого при выемке и снижение его сорбционной способности к кислороду путем обработки антипирогенами (например, 5 – 10%-ным раствором жидкого стекла с гелеобразующей добавкой). Пропускать через выработанное пространство или целик полезного ископаемого большое количество воздуха очень трудно. Еще труднее контролировать равномерность его прохождения. Поэтому более надежной мерой предупреждения самовозгорания является изоляция выработанных пространств или целиков полезного ископаемого с целью прекращения прохода воздуха через них.

 

3. Предупреждение взрывов  пылевоздушных смесей в производственных  помещениях

 

Аварии со взрывом могут произойти на пожаровзрывоопасных объектах. К пожаровзрывоопасным объектам относятся объекты, на территории или в помещениях которых находятся (обращаются) горючие газы, легковоспламеняющиеся жидкости и горючие пыли в таком количестве, что могут образовывать взрывоопасные горючие смеси, при горении которых избыточное давление в помещении может превысить 5 кПа.

Последствия взрыва на пожаровзрывоопасных предприятиях определяются в зависимости от условия размещения взрывоопасных продуктов. Если продукты размещаются вне помещений, то принимается, что авария развивается по сценарию взрыва в открытом пространстве.

Если технологический аппарат со взрывоопасными продуктами размещен в зданиях, то авария развивается по сценарию взрыва в замкнутом объеме.

Кратко рассмотрим модели воздействия, позволяющие определить поля давлений при прогнозировании последствий взрывов в производственных помещениях.5

Наиболее типичными аварийными ситуациями в этом случае считаются:

разрушение аппарата или трубопровода со смешанными газами или жидкостями;

потеря герметичности трубопроводов (разрыв сварного шва, прокладки, отрыв штуцера);

разлив жидкостей по полу помещения или по рельефу местности;

образование или выброс горючей пыли.

В этом случае газо-, паро-, пылевоздушная смесь займет частично или полностью весь объем помещения. Затем этот объем заменяется расчетной сферой (в отличии от полусферы в открытом пространстве), радиус которой определяется с учетом объема помещения, типа и массы опасной смеси. При прогнозировании последствий считают, что процесс в помещении развивается в режиме детонации.

Взрывы газопаровоздушных смесей

При взрыве газопаровоздушных смесей (ГВС) зону детонационной волны, ограниченную радиусом r0, можно определить по формуле

r0 = м,

где 1/ 24 - коэффициент, м/кДж1/3;

Э - энергия взрыва смеси, определяемая из выражения

Э = VГПВС ґ rстх ґ Qстх, кДж,

где VГПВС - объем смеси, равный VГПВС = 100 Vг / С,

где Vг - объем газа в помещении;

С - стехиометрическая концентрация горючего по объему в %;

rстх - плотность смеси стехиометрического  состава, кг/м3;

Qстх - энергия взрывчатого превращения единицы массы смеси стехиометрического состава, кДж/кг;

V0 - свободный  объем помещения, равный V0=0,8Vп, м3;

Vп - объем  помещения; при VГПВС > V0 объем смеси VГПВС принимают равным V0 .

В нормативной литературе по взрывозащите зданий взрывобезопасности производств существуют специальные методики по определению массы и объема газа, распространяющегося в помещении при аварийной ситуации. Эти методики предусматривают тщательное изучение технологического процесса. Для оперативного прогнозирования последствий взрыва в производственных помещениях расчеты целесообразно проводить для случая, при котором будут максимальные разрушения, то есть когда свободный объем помещения, где расположены емкости с газом, будет полностью заполнен взрывоопасной смесью стехиометрического состава.

В отличие от газовых смесей образование взрывоопасного облака пыли в помещении может происходить в процессе самого горения. Взрыву в большинстве случаев предшествуют локальные микровзрывы (хлопки) в оборудовании, резервуарах и воспламенение в отдельных участках здания, что вызывает встряхивание пыли, осевшей на полу, стенах и других строительных конструкциях и оборудовании. Это приводит к образованию взрывоопасных концентраций пыли во всем объеме помещения, взрыв которой вызывает сильные разрушения.

Взрывное горение может происходить по одному из двух режимов - дефлаграционному или детонационному.

При оперативном прогнозировании последствий принимают, что процесс развивается в детонационном режиме.

Зону детонационной волны, ограниченную радиусом r0, можно определить по формуле, в которой энергия взрыва определяется из выражения

Э = mQ, кДж,

где Q - удельная теплота сгорания вещества, образовавшего пыль, кДж/кг,

m - расчетная  масса пыли, кг.

При оперативном прогнозировании расчетная масса пыли определяется из условия, что свободный объем помещения будет полностью заполнен взвешенным дисперсным продуктом, образуя при этом пылевоздушную смесь стехиометрической концентрации

m = , кг

где V0 - свободный объем помещения, (V0=0,8 Vп ), м3;

С - стехиометрическая концентрация пыли, г / м3,

С = 3jнкпр

где jнкпр - нижний концентрационный предел распространения пламени - это минимальное содержание пыли в смеси с воздухом, при котором возможно возгорание.

 

Заключение

 

В заключении хотелось бы отметить, что все цели и задачи, поставленные в начале работы достигнуты и открыты.

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.

Температуру горения можно определить: 1.) Вычислением по формуле (смотри далее). При этом используется общеизвестное положение, что температура горения равна её теплоте, делённой на суммарную теплоёмкость продуктов реакции горения. 2.) Непосредственным измерением при помощи оптических пирометров или термопар. Известно, что в разных зонах пламя имеет разную температуру.

Химическое самовозгорание связано со способностью веществ и материалов вступать в химическую реакцию с воздухом или другими окислителями при нормальных условиях с выделением теплоты, достаточной для их возгорания. Наиболее характерными примерами являются случаи самовозгорания промасленной ветоши или фосфора на воздухе, легковоспламеняющихся жидкостей при контакте с марганцовкой, древесных опилок с кислотами и пр. Поэтому мы говорим: "Окислителям - бой!" - и подразумеваем, что хранение веществ и материалов должно отвечать требованиям их совместимости.

 

Список использованных источников

 

1. Безопасность жизнедеятельности: Учебник для студентов сред. Специальных заведений / С.В. Белов, В.А. Довисилов, А.Ф. Козьяков и др. Под общ. Ред. С.В. Белова. – 3-е изд. Испр. И доп. М.: Высшая школа, 2007 – 357 с.
2. Безопасность жизнедеятельности / Под ред. Ю.М. Фомина. М.: ЮНИТИ-Дана, 2008 – с. 398.
3. Гусев А.М. Безопасность жизнедеятельности. М.: Издательство Приор, 2006 – 448 с.
4. Демидов П.Г.; Шандыба В.А.; Щеглов П.П. «Горение и свойства горючих веществ». 1981 – 380 с.
5. Пожарная опасность веществ и материалов. Справочник (под общей ред. И.В.Рябова - Стройиздат).

1 Безопасность жизнедеятельности / Под ред. Ю.М. Фомина. М.: ЮНИТИ-Дана, 2008 – С. 198.

2 Безопасность жизнедеятельности / Под ред. Ю.М. Фомина. М.: ЮНИТИ-Дана, 2008 – С. 200.

3 Демидов П.Г.; Шандыба В.А.; Щеглов П.П. «Горение и свойства горючих веществ». 1981 – С. 80.

4 Демидов П.Г.; Шандыба В.А.; Щеглов П.П. «Горение и свойства горючих веществ». 1981 – С. 130.

5 Гусев А.М. Безопасность жизнедеятельности. М.: Издательство Приор, 2006 – С. 248.