Курсовая: Физико-химические основы развития и тушения пожаров. Особенности возникновения и развития пожаров - текст курсовой. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Курсовая

Физико-химические основы развития и тушения пожаров. Особенности возникновения и развития пожаров

Банк рефератов / Военная кафедра, гражданская оборона

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Курсовая работа
Язык курсовой: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Архив Zip, 187 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникальной курсовой работы

Узнайте стоимость написания уникальной работы

26 2 . Особенности возн икновения и развития пож аров 2.1. Параметры пожара При огневом страхован ии представителю страховой компании необходимо детально познакомитьс я с результатами обследований объекта инспекторами государственного пожарного надзора (ГПН), в которых отражены характерные для данного пред приятия особенности его функционирования, а также нарушения правил пож арной безопасности (ППБ). Это позволит представителю оценить вероятност ь возникновения страхового случая, предполагаемый ущерб и, в случае необ ходимости, дать обоснованное заключение или рекомендации по изменению тарифных надбавок или льгот при оформлении страхового полиса. В случае п роведения экспертизы страхового случая представитель компании долже н уметь либо самостоятельно провести оценку причин возникновения и рас пространения огня, либо правильно и грамотно поставить задачу перед сот рудниками пожарной охраны. Для этого ему необходимо владеть терминолог ией, используемой в пожарно-технической документации. Цель настоящего раздела - познакомить с основными терминами, используемыми в пожарно-те хнической литературе, а также дать представление о физических закономе рностях способствующих или препятствующих возникновению и развитию п ожара на объекте. Продолжительность. пожара . Продолжительностью пож ара, t п [ мин], называется вр емя с момента его возникновения до пол ного прекращения горения. Площадь пожара . Площадью пожара, F п, м2, н азывается площадь проекции зо ны горения на горизонтальную или вертикальную плоскость. На внутренних пожарах в много этажны х зданиях общая площадь пожара находится как сумма площ адей пожара всех этажей. В большинстве с лучаев поль зуются проекцией зоны горе ния на горизонтальную плоскость, сравн ительно редко - на вертикальну ю например, при пожаре на газовом фонтане, при горении одиночной ко нструкции не большой толщины, расположенной вертикаль но, например, пере городки, декорации и т.п. Площа дь пожара является одним из основных параметро в пожара, особенно важным при оценке его размеров, при выборе метода туше ния, при определении осо бенностей тактики его тушения и расчете количе ства сил и средств, необходимых для его локализации и ликвидации. Температура пожара . Под температурой внутреннего пожар а, Тп (°С), понимают средн еобъемную температуру газовой среды в помещении, а под температурой отк рытого пожара - температуру пламени. Температура внутренних пожа ров, как правило ниже, чем открытых. Линейная скорость распространени я пожара. Под этим параметром, V р, (м / мин), пони мают скорость распространения го рения по поверхности горючего матери ала в единицу времени. Линейная скорость распространения горения определяет пло щадь пожар а. Она зависит от вида и природы горючих веществ и материалов, от способно сти к воспламенению и начальной температуры, от интенсивности газообме на на пожаре и направ ленности конвективных газовых потоков, от степени измельченности горючих материалов, их пространственного расположения и других факторов. Линейная скорость распр остранения горения непостоянна во времени, поэтому в практических расч етах пользуются сред ними значениями, V р, которые являются величинами весьма приближенными. Наибольшей Vр обладают газы, поскольку в смеси с воз духом они уже подготовлены к горению и для его продолжения, если горение возникло, затрачивается тепло на нагрев смеси только до температуры вос пламенения. Линейная скорость распр остранения горения для жидкостей в основном зависит от их начальной тем пературы. Особенно резкое возрастание v наблюдается при нагреве горючих жид костей до температуры вспышки, так как наибольшее значение линей ной скорости для горючих жидкостей наблюдается при температур е воспламенения и равно скорости распространения го рения по паровоздушным смесям. Наименьшей линейной ско ростью распространения горения обладают твердые горюч ие материалы, для подготовки к горе нию которых требуется больше тепла, чем для жидкостей и газов. Линейная скор ость распространения горения твердых горю чих материа лов зависит почти от всех перечисленных факторов но осо бенно от их пространственного расположения. Например, распространение пламени по вертикальным и горизонтальным поверхностям может отличаться в 5— 6 раз, а ра спространение пламени по вертикальный поверхности сни зу вверх и сверху вниз приблизительно в 10 раз. Линейная скорость распро стра нения горения по горизонтальной поверхности наиб олее часто используется в расчетах. Значения линейной скорости распрос транения пожара на некоторых типах объектов представлены в таблице 2.1. Таблица 2.1 Объекты, материалы Скорость V р, м / мин Административные здания Больницы здания II степени огнестойкости здания III и IV степени огнестой кости Жилые дома ( зда ния III степени огнестой кости ) 1,0 - 1,5 0,6 - 1,0 2,0 - 3,0 0,5 - 0,8 Лесопильные цехи: здания III степени огнестойкости 1,0 - 3,0 здания V степени огнестойкости 2,0 - 5,0 - Склады: 0 торфа в штабелях 0,8-1,0 круглого леса в штабелях 0,6 - 1,0 льноволокна 3,0 - 5,6 текстильных и зделий 0,3 - 0.4 бумаги в рулонах 0,2-0,3 синтетического каучука 0,6 - 1,0 Сушильные отделения кожзавода ( здания III степени огнестойкости) 1,5 - 2,2 Сгораемые покрытия больших площадей (включая пустотные) 1,7 - 3.2 Типографии (здания III степени огнестой- кости) 0,5 - 0,8 Театры (сцены) 1,0 - 3,0 Холодильники 0,5 - 0,7 Цехи: текстильного производства 0, 3 - 0,6 деревообрабатывающего комбината ( ма- шинная обработка, заготовка, сборка, фанеровка, производство фанеры в зда- ниях III степени огне стойкости) 1,0 - 1,6 Древесина (доски в штабелях при 8" 2- 4 см) при вла жности, % 8 - 10 4,0 16 -18 2,3 18 - 20 1,6 20 - 30 1,2 более 30 1,0 Пенополиуретан 0,7 - 0,9 Резинотехнические изделия (штабеля на открытой площадке) ^ 1,0 - 1,2 Волокнистые материалы во взрыхленном со- стоянии 7,0 - 8,0 Интенсивность или пло тность задымления. Эти пара метры пожара ха рактеризуются ухудшением видимости и сте пенью токсичности атмосферы в зоне задымления. Ухудшение видимости при задымлении определяется пло тностью, которая оценивается по толщине слоя дыма, через который не виде н свет эталонной пампы, или по количеству твердых частиц, со держащихся в единице объема, и измеряется в г/м 3 . Данные о плотности дыма, о бразующегося при горении ве ществ, содержащих уг лерод, приведены в табл. 2 .2. Таблица 2.2. Наименование дыма Плотность дыма, г. тверд . фазы/м 3 Видимость предме то в, освещаемых лампой в 21 свечу, м Дым плотный Более 1,5 До 3 Ды м средней плот ности От 0,6 до 1,5 От 3 до 6 Дым слабо й плотнос ти От 0,1 до 0,6 От 6 до 1: Теплота пожар а. Теплота пожара, Q [ кДж/с), характери зует, какое количество т епла выделяется в зоне горения в еди ницу времени . Приведенная теплота пожара Q' [кДж/(м 2 * с)] показывает, какое количество тепла выделяется в единицу времени с е диницы площади пожара Скорость выгорания горючих веществ и материалов . Под скоростью выгорани я вещества, V м, (кг / с), которую иногда называют массов ой скоростью, понимают количество материала сгорающего в единицу време ни. Различают, так называемые, приведен ную и удельную (истинную) массовые скорости выгорания. П риведенная - показывает какая масса вещества сгорает в единицу времени с единицы площади пожара. Удельная скорость выгорания показывает какая м асса вещества сгорает в единицу времени с единицы площади поверхности г орения на пожаре, таблица 2.3. Таблица 2.3 Твердые материалы Приведенная м ассовая ско рость выгорания, кг/(м 2 * с) 1 2 Бумага разрыхленная 0,008 Древесина в изделиях ( W " 8 - 10%) 0,014 Калий металлический - Натрий металлический - Карболитовые изделия 0,0063 Органическое стекло 0,0143 Полистирол 0,0143 Пиломатериалы в штабеле на открытой пло- щадке 0,112 Резинотехнические изделия 0,0112 Текстолит 0,0067 Каучук натуральный 0,0133 Каучук синтетический 0,0088 Кинопленка целлулоидная 1,17 Книги на деревянных стеллажах 0,0055 Интенсивность газообмена. Интенсив ностью газооб мена, J г, [кг/(м 2 * с )] называется количество воз духа, притекаю щее в единицу времени к единице п лощади пожара. Различают т ребуемую интенсивность газообмена — J тр, фактическую - J ф . Треб уемая интенсивность газообмена показывает, ка кое количество воздуха должно притекать в единицу времени к единице площади пожара для обеспеч ения полного сгорания материала . Пос кольку полное горение в условиях пожара прак тически никогда не достига ется, то J тр ха рактеризует удель ный расход воздуха, при котором возмо жна максимальная полнота сгорания горючего материала. Фактическая инт енсивность газообмена характеризует ф актический приток воздуха на по жаре, а следовательно, п олноту сгорания, плотность задымле ния, интенсивность р азвития и распространения пожара и дру гие параметры. И нтенсивность газообмена относится к внут ренним пожарам, где ограждающ ие конструкции ограничивают приток воздуха в объем помещения (а следова тельно, и в зону горения), но проемы в ограждающих констру кциях позволяют определить количество воз духа, поступающего в объем поме щения. На открытых пожарах возду х поступает из окружающего пространства непосредственно в зону горени я и расход его ос тается неизвестным. Кроме перечисленных п араметров пожара, существуют еще и такие, как; периметр пожара, фронт распространения горения, высота пламе ни, интенсивность излучения пламени и д р. О них будет подробнее рассказано в соответствующем р азделе. Следует иметь в виду, что все параметры пожара изменяют ся во времени и взаимосвя заны друг с другом. Например, про должительность пожара зависит не только от величины пожарной нагрузки, но и от скорости ее выго рания. Последняя, в свою очередь, зависит от вида и температуры пожара, а т емперату ра от интенсивности газообме на и тепловыделения. Пожарная нагрузка. Основным фактором, определяющим параметры пожара, явля ется вид и ве личина пожарной нагрузки, Рпн, [ кг / м 2 ] . Под пожарной нагрузкой объекта по нимают массу всех горючих и трудногорючих материало в, при ходящихся на 1 м 2 пло щади пола помещения или площади, зани маемой этими материалами на откры той площадке: P пн = Р / F п где P пн - пожарная нагрузка, Р — масса горючих и трудногорючих материалов, кг, F п - площадь пола помещения или от крытой местности, м 2 . В пожарную нагрузку помещений, зданий и сооружений вхо дят не только обо рудование, мебель, продукция, сырье и т.д., но и конструктивные элементы зданий, изготовленные из горю чих или трудного рючих материалов, т.е. стены, пол, потолок, оконные переплеты, двери, стелла жи, перекрытия, перегородки и т.д. Пожарная нагрузка в помещ ениях делится на постоянную (горючие и трудногорючие материалы строительных конструк ций, технолог ическое оборудование и т.п.) и временную (сырье, готовая продукция, мебель и т.п.). Пожарная нагрузка помеще ния определяется как сумма постоянной и временной нагрузки. В зданиях пожарная нагрузка для каждого этажа определяется отдельно. Ма сса горючих элементов чердачного перекрытия и покрытия включается в по жарную нагрузку чердака. Величина пожа рной нагрузки для некоторых помещений принимается следующ ей: для жилых, административ ных и промышленных зданий вели чина пож арной нагрузки не превышает 50 кг/м 2 (если основные э лементы зданий негорючие) , средняя величина пожарной нагру зки в жилом секторе сос т авляет для однокомнатных квартир - 27 кг/м 2 , для двухком натных - 30 кг/м 2 , для т рехкомнатных - 40 кг/м 2 , в зданиях III степени огнестойкости пожарная нагру зка составляет 100 кг/м 2 , в производственных поме щениях, связанных с производством и обработкой горючих веществ и матери алов, пожарная нагрузка составляет от 250 до 500 кг/м 2 . в складских помещениях, сушилках и т.п. пожарная нагруз ка достигает 1000-1500 кг/м 2 , в помещениях, в которых р асположены линии современных технологических процессов и в вы сокостеллажных складах она составляет 2000-3000 кг/м 2 . Для твердых горючих мате риалов важное значение имеет структура пожарной нагру зки (т.е. ее дисперсность) и характер ее пространственног о размещения (плотно уложенными ряда ми, отдельными шта белями или пачками, сплошное располож е ние или с разрывом, гориз онтальное, наклонное, вертикальное и т.д.). Например, одни и те же ка ртонные коробки с обувью или рулоны (тюки) ткани, уложенн ые горизонтально на полу склада подвального типа и на ст еллажах складов высотой 8- 16 м и более дадут принципиально различную картину динами ки пожара. Во втором случае пожар будет развиваться и рас п ространяться в 5-10 раз быстрее, ч ем в первом. Другой пример: листовая бумага и обои, как пр авило, выгорают полностью, по всей поверхности на ранних стадиях пожара. В то же время рулоны бумаги почти не горят. Горение ру лонов возможно только после продо лжительного прогрева их до температуры, значительно пр евышающей температуру начала пиролиза бумаги. Из приме ров видно, как интенсивность горения зависит от от носител ьной площади свободной поверхн ости горючего материа ла. Степень достаточной "от крытости" для горения зависит от размеров самой поверх ности горючего материала, интенсивнос ти газообмена и др. Для спичек зазор в 3 мм достаточен, что бы каждая с пичка горела со всех сторон, а для деревянной плиты разм ером 2000 х 2000 мм зазор в 10— 15 мм недостаточен для свободн ого горения. На практике свободной считают пове рхность, отстоящую от другой близлежащ ей поверхности на расстоянии 20-50 мм. Коэффициент поверхности горен ия. Для учета свободной пове рхности пожарной нагрузки введен коэффициент поверх ности горения Кп, (б / р). Коэффициентом поверхности горения на зывают отношение площа ди поверхности горения F пг к площади пожа ра F п . При горении жидкостей в резервуарах Кп равен единице. При горении твердых материалов Кп больше единицы. По этой причине для од ного и того же вида твердого горючего материала ) например, древесины, почти все параметры пожара будут ра з личными в зависимости от Кп (горение бревен, досок, струж ки) . Коэффициент поверхности горения для некоторых видов объектов приведен в табли це 2.4. Таблица 2.4 Вид объекта Пожарная нагрузка Коэффициент поверхности кг / м2 горени я Жилые и административные по мещения 25 - 50 2 - 3 Производствен ные помещения, связанные с обработкой и хранением ТГМ Склады, холодильники, магазины Склады резинотехнических из- 50 - 250 250 - 500 1,5 - 3 2 - 5 Склады издели й, обуви, товаров про мышленного производства Склады лесопиломатериало в, высокостеппажные склады 500 - 750 500 - 2000 3 - 6 10-50(100) Для большинства видов пожарной нагрузки величина Кп не превышает 2-3, редко достигая 4-5. Коэффициент повер хности горения определяет фактическую величину площад и горения, массовую скорость выгорания, интенсивность тепловыд еления на пожаре, теплонапряженность з оны горения, температуру по жара, скорость его р аспространения и другие параметры пожара 2.2 Виды пожаров и их отл ичительные особенности 2.2.1 Открытые пожары К открытым пожарам относятся пожары газовых и нефтя ных фонтанов, пожар ы складов древесины, хлопка, караванов торфа и других горючих веществ и м атериалов; пожары горю чих жидкостей в резервуарах, сжиженных газов в га згольдерах, пожары на технологических установках, таких, как ректифика ционные колонны, сорбционные башни, этажерки и технологи ческие установ ки на объектах нефтяной, химической , нефте химической, газовой промышленности. К открытым пожарам отн осятся также лесные и степные пожары, пожары на торфополях, открытых скл адах каменного угля, сланца и других горючих материалов. В открытые пожа ры могут перейти и обычные внутренние пожары в зданиях и сооружениях V сте пени огнестойкости, т.е. им еющие горючую основу. Особенностью всех эти х пожаров являются условия тепло- и газообмена. На этих пожарах не происх одит "накопления" тепла в газовом пространстве зоны горения. Горение про исходит в более естественных условиях, не ограниченных строи тельными к онструкциями. Теплообмен осуществляется практи чески с неограниченны м окружающим пространством. Газообмен на открытых пожарах также отличается от газо обмена на внутренних пожарах. На откры тых пожарах он не ограничен конструктивными элементами зданий и сооруж ений и, следовательно, более интенсивен. Поэтому он в большей сте пени зав исит от внешних естественных газовых потоков: интен сивности и направле ния ветра. Интенсивность и направление ветра оказывают большое влияние на процесс горения на открытых пожарах и на зоны пожара. Зона горения определяет ся, главным образом, распределением горючих веществ в пространстве и фор мирующими ее конвективными газовыми потоками. Зона теплового воздейст вия определяется преимущественно лучистым тепловым пото ком, так как ко нвективные тепловые потоки уходят вверх в неограниченное пространство и почти не влияют на зону тепло вого воздействия на поверхности земли, по этому они чаще всего не препятствуют ведению боевых действий на пожаре. Мощные восходящие конвективные газовые потоки у основ ания оча га горения создают разрежение. Например, у осно вания газово го фонтана, горящего резер вуара эти потоки создают столь и н тенсивный обдув свежим воздухом, что нескол ько снижают тепловое воздействие. Соответственно изменяе тся и характер зоны задымления. За исклю чением горения торфа на больших площад ях и леса в без ветренную влажную (сырую) погоду, зона зад ымления, как правило, не создает затрудн ений по борьбе с открытыми пожарами, как на некоторых внутренних пожарах . Эти особенности откры тых пожаров в значительной степени определяют и специфику методов борьбы с ними, особенности применяемых приемов и спос обов их тушения и характер боевых действий подраздел е ний пожарной охраны. Особенности пожаров на газовых, газонефтяных и нефтяных фонтанах . Пожары фонтанов условн о разделяют на три группы: газовые, газонефтяные и нефтяные. Газовыми считаются фонтаны с содержание м горючего газа не менее 95% по ма ссе, газонефтяными - газа более 50% и нефти менее 50% по массе, а нефтя ными - фонтаны с дебитом нефти более 50% по массе. Кроме того, газовые и газонефт яные фонтаны условно подразделяются по мощности (дебиту) на слабые - с дебитом газа до 2млн.м 3 / сутки, средние - от 2 до 5 млн.м 3 /сутки и мощные - свыше 5 млн.м 3 /сутки. При авариях на скважинах истечение газа из фонтанной арматуры происходит при высоких перепадах давления, значительно превышающих критически й, т.е. на срезе трубы устанав ливается скорость истечения, равная скорости звука. Для мете на скорость звука равна прибли зительно 400 м / с. Горение газового фонта на является диффузионным. В окружающую атмосферу вытекает свежий газ, а горение происходит в результате взаимной диффузии газа и кислорода воз духа. Горение газовых фонтанов устойчивое, которое может длиться неделями и даже месяцами и не зависит от метеорологических условий - ветра, дождя и т.п. Для ликвидации такого пожара необходимо огромн ое количество сип и средств. Особенности пожаров в резервуарах с горючими жидкос тями. Горение жидкости в резерв уаре представляет собой горение паровоздушной смеси, образующейся над зеркалом горючей жид кости. Поток пара к зоне горения поступает непреры вно благо даря процессу испарения который, в свою очередь, определяет ся интенсивностью лучистого теплового потока из зоны горе ния к зеркалу го рючей жидкости. Кислород, необходимый для горения, поступает в зону горе ния из окружающей среды вместе с воздухом, интенсивно притекающим в зону горения под дей ствием сил конвективной диффузии. Поэтому пламя горючи х жидкостей в резервуарах являет диффузионным, когда процесс перемешив ания горючего и окислителя происходит посредственно перед зоной проте кания химических реакций. Известно, что характер, форма и размеры пламен и при прочих равных условиях определяются видом горючей жидкости ее тем пературой и размерами сосуда. Для небольших сосудов ха рактерны ламинар ные режимы горения. С увеличением объемов сосудов режим горения переход ит в турбулентный. Горение жид костей в технических резервуарах в больш инстве случаев быва ет турбулентным. Высота пламени горящего резервуара прямо пропорциональна его диаметру. Для турбулентных пламен резервуаров диаметром от 2до 23 м относительная высота пламени может быть принята равной: для бензина Нпл = 1,50 * D р ; для дизельного топлива Нпл = 1,0 * D р ; для этилового спирта Нпл = 0,8 * D р, где D р - диаметр резервуара, м. В процессе развития пожа ра в резервуаре может произойти вскипание и выброс горючего вещества че рез борт. Явление выброса обусловлено вскипанием перегретых слоев воды в процессе прогревания горючего вещества, хранящегося в резервуаре от п оверхности вглубь. Выброс происходит в тот момент, когда толщина перегре того горючего вещества достигает уровня воды. Это явление приводит к рез кому увеличению площади пожара, интенсивности его распространения и ра звития. Кроме явления выброса, при определенных условиях может наблюдат ься вскипание нефтепродуктов. К вскипанию способны все нефтепродукты, и меющие воду и прогревающиеся при горении выше 100 С. В процессе прогрева не фтепродукта влага, находящаяся в верхних слоях, частично опускается в ни жележащие и постепенно на границе прогретых и холодных слоев накаплива ется слой с повышенным содержанием воды. Когда температура обводненног о слоя повышается до 100 С и выше, начинается парообразование. Пузырьки вод яного пара, двигаясь вверх, вспенивают нефтепродукт, объем его увеличива ется, и если высота сухого борта невелика, то горящий вспененный нефтепр одукт переливается через борт резервуара. Особенности пожаров, связанных с горением твердых го рючих материалов К открытым пожарам, связа нным с горением твердых го рючих материалов, относятся: пожары на склада х лесоматериа лов, лесные пожары, пожары торфополей, а также пожары хлеб ных массивов и степные пожары. Пожары на складах лесоматериалов. Как и все открытые по жар ы, пожары на складах лесоматериалов характерны отсутствием ограничени й газообмена и своеобразием параметров зон пожара. Особенностью этих по жаров от газонефтяных фонтанов и резервуаров с ЛВЖ, ГЖ является большая скорость их рас пространения, особенно при наличии ветра, а также распро стра нение пожара на значительные расстояния вследствие разлета искр и головней, переносимых мощными конвективными пото ками, возникающими в р езультате образования аэродинамичес кого вихря в зоне горения. Характерной особенност ью пожаров на складах лесоматериа лов является большой объем зоны горен ия, что обусловлено значительным объемом продуктов термического разло жения, вы деляющихся с сильно развитой поверхности горючего материа ла. Сгорая, эти вещества образуют большое количество нагре тых продуктов го рения, поднимающихся вверх. Вследствие это го формируются мощные потоки нагретых продуктов горения и свежего воздуха, приводящие к созданию лок альной аэроди намической обстановки, практически не зависящей от метео ро логических условий. Аэродинамические потоки увлекают за со бой горя щие доски и другие предметы, способные привести к воз никновению новых о чагов пожаров, как правило, на большом рас стоянии от основной зоны горен ия (до нескольких сотен метров) . Анализ имевших место пож аров и результаты эксперимен тальных исследований показывают, что сред няя линейная ско рость распространения фронта пламени на складах лесом атериалов изменяется в широких пределах от 0,1 до 4 м/мин, а в не которых случаях достигает 10 м/м ин и более. Скорость рас пространения огня зависит, во-первых, от размеров материалов и изделий, а во-вторых, от их влажности. Как известно, ассортим ент лесоматериалов, хранящихся на складах, достаточно ши рок: от щепы и др евесных отходов, имеющих минимальные, раз меры 1 мм, до круглого леса с наименьшим размером бревен 10 см и более. Горение распространяетс я по горючему материалу тогда, кор да температура материала достигает т емпературы воспламене ния, т.е. той температуры, при которой состав и коли чество выделяющихся продуктов разложения обеспечивают образование го рючей смеси их с воздухом. То есть время распространения пламени на данн ый участок поверхности, а следовательно, и ско рость распространения пл амени определяются временем прогрева поверхностного слоя материала до температуры воспламенения. Таким образом, уменьшени е линейных размеров пожарной нагрузки приводит к интенсификации тепло вого воздействия на подготавливаемые к горению участки материала, а сле дователь но, и к увеличению скорости распространения пламени. Рассмотрим, как линейные размеры элементов пожарной на грузки влияют на теплоотвод от поверхностных слоев материа ла. Чем больше, например, толщ ина досок, тем больше тепла теряется теплопроводностью на прогрев матер иала. Так как пламя распространяется преимущественно по поверхности ма те риала, то увеличение линейных размеров элементов пожарной нагрузки п риводит к возрастанию времени прогрева поверхностного слоя до темпера туры воспламенения, а следовательно, к снижению скорости распространен ия пламенного горения. В натурных условиях скорость распространения пламени по штабелям из до сок толщиной 25 мм в 2- 2,5 раза выше, чем по штабелям из досок толщ иной 50 мм. Большое влияние на скоро сть распространения пламени ока зывает влажность древесины. Во-первых, повышается теплоем кость влажного материала, следовательно, увеличива ются затраты тепла на его нагрев; во-вторых, требуются дополнительные за траты тепла на испарение влаги; в-третьих, увеличивается теплопроводнос ть материала, что вызывает дополнительные по тери тепла на прогрев мате риала, и т.п. Пожары на складах лесома териалов, особенно пиломатериа лов, характеризуются высокими скоростя ми выгорания. Это связано прежде всего с тем, что штабели, в которых хранят ся пиломатериалы, обладают сильно развитой поверхностью горе ния. Поэто му приведенная массовая скорость выгорания (с единицы площади пожара) мо жет составлять при горении шта белей несколько десятков килограммов с 1 м 2 пожара в минуту Лесные пожары. Вероятность возникновения и р аспростране ния лесных пожаров существенно возрастает в сухую жаркую п огоду, когда происходит не только подсушивание, но и пред варительный ра зогрев горючих материалов. Скорость распространения огня днем больше, ч ем ночью. В ночное время, кроме охлаждения материала за счет снижения тем пературы окружающей среды, происходит увеличение равновесной влажност и горю чих материалов. На распространение лесн ых пожаров влияет рельеф мест ности. Если пожар распространяется вверх по склону, его рас пространению способствует предварительный разогрев лесных горючих материалов конвективными потоками нагретых продуктов г орения. Скорость распространения пожара в этом случае больше, чем на горизонтальном участке ле са. При распростра нении пожара вниз по склону скорость уменьшается. В зависимости от вида горючих материалов, по которым про исходит распро странение пожара, различают низовые и верховые лесные пожары. При низовом пожаре сгорает и выделяет тепло лесная под стилка, состояща я из опавших листьев, хвои, сучьев и веток. При низовых пожарах сгорает так же живой покров: мох, кустар ник и трава. Особенностями этих пожаров являю тся сравнитель но невысокая скорость распространения (до 5 км/час) и небольшая высота пламени (до 2-2,5 м) . При низкой влажности горючих материалов подстилки и жи вого покрова, а также при их большом количестве низовой по жар может вид оизменяться в верховой, когда распространение пламенного горения прои сходит по кронам деревьев. Этот вид пожаров является наиболее губительн ым для лесных массивов. При благоприятных погодных и рельефных условиях скорость распростране ния верховых пожаров может достигать 25 км/час. Быстрому развитию лесных верховых пожаров способству ет ве тер, достигающий 6-12 м/с. Дру гим фактором, способствующим быстрому увеличению площади лесных пожар ов, является созда ние мощной конвекционной колонки (высотой до 5 км), за счет которой на высоту свыше 1 км поднимаются горящие угли. В ы падая на еще негорящие участки леса, они образуют новые оча ги пожаров, которые затем сливаются с основной зоной горения. Торфяные пожары. Торф в естественных услови ях не спосо бен к самостоятельному горению из-за значительной равновес ной влажности. Однако при длительном сохранении жаркой за сушливой пого ды создаются условия для возникновения торфя ных пожаров даже на неосуш енных полях. Залежи торфа, подго товленные к разработке (осушенные), спосо бны гореть даже весной. Особенно опасными с точки зрения возникновения и рас пространения пожара являются караваны, а также торфополя на предпр иятиях фрезерной добычи, где торфяная масса перера батывается в мелкую крошку, а затем высушивается. На скорость распростран ения пожара большое влияние ока зывает скорость ветра. Так, при скорости ветра 10 м/с и бо лее горящая крош ка легко поднимается воздушными потоками и переносится на значительны е расстояния (до 50м), образуя новые очаги пожара. Скорость распространения пожара достигает 20-2 5 м/мин. Форм а площади пожара на торфополях чаще всего бывает угловой с расширением е е по направлению ветра. Перено симая ветром горящая крошка представляет опасность для людей. Торфяная масса содержит в своем составе (в порах) доста точное количество воздуха, поэтому способ на гореть по гетерогенному механизму (тлеть) даже без доступа воздуха, об ра зуя подземные прогары, которые при тушении пожаров пред ставляют сер ьезную опасность для людей и техники. Скорость распространения подземн ого пожара невелика и, как правило, не превышает нескольких метров в сутк и. Степные пожары и пожары хлебных массивов, Эти пожары являются наи более опасными в периоды устойчивой засушливой погоды. Скорость распро странения пожара достигает 700 м /мин. Такая высокая скорость распространения пламени при горении растит ельного покрова обусловливается характеристи ками горючего материала . Трава и злаковые растения, по ко торым распространяется пожар (листья, в еточки), имеют очень незначительные размеры сечения. Стебли высохших рас тений представляют собой тонкостенные полые трубки и легко вос пламеня ются под воздействием фронта пламенного горения. Наличие ветра способс твует увеличению скорости распростране ния пламени вследствие наклон а факела пламени к еще негорящим материалам, а также из— за переноса иск р воздушными потоками. Другой особенностью так их пожаров является сравнительно небольшая ширина фронта пламенного г орения, что обусловлено малым запасом горючих материалов на единице пло щади по жара и высокой скоростью выгорания. Иногда при таких по жарах обр азуются так называемые смерчи, которые способст вуют переходу огня чере з естественные и искусственные препят ствия (реки, дороги, перепаханный полосы и т.д.) шириной до 12м. Степные пожары, пожары лугов, полей и хлебных массивов могут переходить в лесные, торфяные пожа ры и вызывать пожа ры населенных пунктов, сельскохозяйственных и промыш ленных предприятий, к которым прилегают территории, покрытые соответст вующими горючими материалами. Не отличаются по ме ханизму распростране ния и выгорания от рассмотренных видов пожаров пожары буртов хлопка, сто гов сена и соломы. В случаях загорания эти х объектов пламя быстро распрост раняется по их поверхности, а затем про исходит процесс отно сительно медленного выгорания. Выгорание резко ин тенсифици руется при наличии ветра, когда скорость подвода воздуха к тл еющей поверхности горючего увеличивается. В этом случае возможен перенос горящих частиц и увеличение площ ади. 2.2.2. Внутренние пожары. Возникновение пламенного горения. Зажигание горючих жидкос тей. Зажигание можно определить как такой процесс, с помощью кото рого возн икает быстрая экзотермическая реакция, распространяющаяся на материал , вызывая в нем изменения, приводящие к резкому повы шению температуры от носительно температуры окружающей среды. Так, зажигание стехиометриче ской пропано-воздушной смеси вызывает реакцию окисления. Эта реакция в в иде пламени распространяется по смеси, превращая углеводородные соеди нения в диоксид углерода и водяной пар характерной температуры, заключе нной в диапазоне 2000-2500 К . Удобно различать два характерных ви да возникновения процесса горения, а именно: вынужденное зажигание, при котором воспламенение возникает в горючей паровоздушной смеси с помощ ью некоторого источника зажигания, такого, как электрическая искра или п остороннее пламя; 2) самовоспла менение, при котором воспламене ние развивается спонтанно внутри горюч ей смеси. Для достижения пла менного горения жидких и твердых горючих ве ществ необходим внешний подвод тепла. Исключение составляет вынужденн ое зажигание воспламеняющихся жидкостей, температура воспламенения ко торых ниже температуры окружающей среды, таблица 2.5. Таблица 2.5 Температуры вспышки и воспла менения жидких горючих Горючая жидкость Температура всп ышки , полученная на установке закрытого типа, °С Температура вспышки , полученная на установке открытого типа, °С Температура воспламенения, °С Бензин (100 октан) -38 - - n -гексан -22 - - Циклогексан -20 - - n -октан 13 - - Изооктан -12 - - n -декан 46 52 61,5 n -додекан 74 - 103 Мет анол 11 1(13,5) 1(13,5) Этакол 13 6(18) 6(18) Про пакол 26 16,5(26) 16,5 (26) n -бутанол 35 36(40) 36(40) n -пентанол 41 - 57 n -ксилен 27 31 44 Жидкости с низкими температурами вспышки представляются пожароопасн ыми при обычных температурах, так как их пары могут загореться от искры и ли от пламенного источника. Если такую паровоздушную смесь поместить в з амкнутый сосуд, она может оказаться взрывоопасной , хотя возгорание может произойти лишь пр и условии, если температура жидкости превысит температуру само восплам енения. Температура вспышки, полученная в закрытой установ ке, всегда ис пользуется в качестве показателя пожароопасности, так как попускаемая при этом погрешность идет в сторону большей безопаснос ти, если степень риска связана лишь с возможностью возникновения пожара. В Великобритан ии жидкости, температура вспышки которых ниже 32С и определена на установ ке закрытого типа , классифи ци руются как легковоспламеняющиеся, и обращение с ними регламен тируется особыми правилами ("Правила обращения с легковоспламе няющимися жидкос тями и с сжиженными нефтяными газами", 1972). Жидкости с температурами вспышки, находящимися в диапазоне от 32 до 60С, относятся к воспламеняю щимся жидкостям, а жидкости с температурой вспышки выше 60°С классифицир уются как горючи. На открытом воздухе громадные хранилища легковоспламеняющихся жидко стей могут вызвать образование воспламеняющейся паровоздушной смеси з начительного объема, который может распространяться далеко за пределы границ хранилища. Введение в этот объем источ ника зажигания приведет к тому, что пламя перекинется на хранилище, выжигая пары у зеркала жидкого горючего, первоначальная темпе ратура которого была выше верхнего пред ела, - все это приведет к образо ванию сначала неустановившегося диффузионного пламени, а затем к устан овлению режима стационарного горения. При наличии ветра область воспла менения будет расширяться в подветренную сторо ну хранилища. Распредел ение пламени будет зависеть от давления жид кости, скорости ветра и степ ени турбулентности атмосферы. Жидкость с высокой температурой вспышки можно поджечь лишь при услови и, если ее нагреть выше температуры воспламенения. При стандартных испыт аниях, регламентируемых документом [262], масса жидкости подвергается равномерному прогреву, хотя для установления режима стационарного горения достаточно было подвергнут ь нагреву лишь поверхностные слои жидкости. Можно, конечно, достигнуть э того путем воздействия тепловым потоком на зеркале жидкости (например, х ранилище жидкого горючего подвергается лучистому воздействию возникш его поблизости пожара) , но чаще всего приходится сталкиваться с локальным тепловым воздействием. Прим ером такого воздействия может быть удар пламени по зеркалу жидкого горю чего в хранилище и близкое к зеркалу воспламенение. Распространение пла мени до пол ного охвата зеркала занимает некоторое время, так как тепло б ыстро рассеивается от области непосредственного теплового воздействи я пу тем конвекции. Зажигание твердых горючих материалов. Понятия "температура вспышки" и "температура воспламенения" можно отнест и и к твердым веществам при условии нагрева их поверхности , но эти понятия нельзя ввести исходя из с редней температуры массы вещества. Образование горючих летучих продук тов включа ет процесс химического разложения твердого вещества, которы й носит необратимый характер. В данной ситуации нечего поставить в соотв етствие понятию равновесного давления паров, которое используется для подсчета температуры вспышки жидкого горючего вещества. Можно предпол ожить, что температуру воспламенения твердого вещества определяют на о снове знания температуры поверхности. Если тепловой поток является неп рерывным, то условие, соответствующее температуре воспламенения, можно охарактеризовать минимумом температуры поверхности, при которой исход ящий с этой по верхности поток летучих продуктов будет достаточным для поддержания пламенного горения на поверхности. Можно выделить ряд факт оров, которые, по-видимому, существенны для достижения температуры воспл аменения. К этим факторам можно отнести эффекты, связанные с химической реакцией, проходящей на поверхности и под ней. Сюда же можно отнести и дви жение летучих продуктов сквозь поверхностные слои . Тем не менее влияние указанных факторов можно отнести ко вторичным эффектам, что позволяет выделить подлежащие изучению основные моменты, влияющие на процесс зажигания твердых вещес тв. Большинство теоретических и экспериментальных исследований концен трировались на зажигании, индуцированном лучистым тепловым потоком. Пе рвоначальным стимулом для проведения этих исследований было понимание того, что уровни теплового излучения при ядерном взрыве могут оказаться достаточными для зажигания горючих материалов на больших расстояниях от центра взрыва. Однако совсем недавно стало очевидным, что излучение и грает фундаментальную роль в развитии и распространении пожара во мног их случаях, таких как пожары открытых очагов (штабелей, сложенных из брев ен или брусьев и т.д.) и помещений . Существенным является процесс зажигания излучением, хотя нельзя при этом игнорировать и зажигание при конвективном теплообмене. Самовозгорание твердых горючих материалов. Может случиться так, что при отсутствии источника зажигания ле тучие продукты, исходящие из пов ерхности горючих твердых веществ, загорятся спонтанно. Это может произо йти при условии, если смесь воздуха с летучими продуктами в какой-либо зо не восходящей струи приобретет достаточно высокую температуру . При это м потребуется более мощный тепловой поток, чем это бывает при вынужденно м зажигании, потому что для этого необходимо более высокая температура п оверхности. Некоторые данные, связанные с этим явлением приведены в табл . 2 . 6 . Таблица 2.6 Ф орма теплообмена Температура поверхности древесины, С, при зажигании Температура поверхности древесины, С, при самовоспламенении Лучис тый 600 340 - 410 Конве ктивный 490 450 Механизм самовозгорани я был уже рассмотрен, но при лучистом тепловом потоке существует возможн ость того, что поглощение излучения летучими продукт ами распада может инициировать начало химической реакции. Известно, что летучих продукты могут довольно существенно усилить излучение, достиг ающее поверхности. Летучие продукты могут быть зажжены путем интенсивн ого облучения лазером, но насколько существенно влияние этого фактора в обстановке реального пожара еще неизвестно. В работе [206] сделано интересное наблюдение по темп ературам на поверхности, которые необходимы для вынужденного зажигани я и воспламенения древесины п ри лучистом и конвективном нагреве. Полученные результаты легко можно о бъяснить, если вспомнить, что вынужденный конвективный поток снижает ко нцентрацию летучих продуктов, а следовательно, требует более высокой те мпературы поверхности для образования сме си, которая будет обладать те мпературой выше нижнего предела воспла менения при наличии источника з ажигания. С одной стороны, для того чтобы произошло самовозгорание в рез ультате лучистого теплообмена, летучие продукты, исходящие из поверхно сти, должны обладать доста точно высокой температурой для образования г орючей смеси, которая в свою очередь имела бы температуру выше температу ры самовозгорания, когда она перемешивается с ненагретым воздухом. А, с д ругой стороны, при конвективном нагреве воздух уже обладает высокой тем пературой, и летучие продукты не нуждаются в более высокой температуре. Развитие внутренних пожаров Внутренние пож ары протекают в ограниченном объеме, огражден ном от окружающего прост ранства. Поэтому внутренний пожар слабее зависит от характеристик окру жающей среды, т.е. погоды, и в зна чительной степени определяется теплогаз ообменом зоны горения с внутренним объемом и окружающей средой. Эти процессы более сложные, чем в случае открытого пожара; они, главным образом, и определяют характер его развития или динамику пожара. Под дин амикой пожара понимается изменение его основных параметров в простран стве и времени. Значения этих параметров, а, следовательно, характеристики зон внутреннего пожара определяются те плообменом и газообменом с окру жающей средой. Скорость, с которой будет развиваться пожар, зависит от то го, наскольк о быстро может распространиться пламя от точки зажи гания, вовлекая в пр оцесс горения все возрастающие области горючего материала. Для установ ления процесса горения в закрытом прос транстве требуется, чтобы пожар вышел за определенные критические размеры, позволяющие резко повысить температуру на уровне потолка (типичное повышение > 600 С). Хотя усиленные ур овни излучения уве личивают локальную скорость горения, большее влияни е на увеличе ние размера пламени и скорость горения оказывает увеличив ающаяся площадь, охваченная пожаров. Вот почему необходимо проанали зир овать характеристики распространения пламени по горючим мате риалам. Распространение пламени можно рассматривать как процесс нас тупле ния фронта горения. Внутри этого фронта передняя кромка пламени действ ует как источник тепла (которое нагревает горючее перед фронтом пламени до температуры воспламенения) и как источ ник вынужденного зажигания. Р ассмотрение этого процесса требует рас смотрения стационарных задач т еплообмена, аналогичных, если не идентичных тем задачам, которые были ра ссмотрены в контексте вы нужденного зажигания твердых веществ. Следова тельно, скорость рас пространения пламени может зависеть как от физичес ких свойств ма териалов, так и от его химического состава. Различные изв естные факторы, которые играют существенную роль при определении скоро с ти распространения пламени горючих твердых веществ представлены в ви де табл.2.7 . Таблица 2.7. Факторы, влияющие на скорость распространения пламени по г орючим материалам Свойства материала химические Свойства материала физические Факторы окружающей среды Состав горючего Наличие замедлителей горения Начальная температура. Ориентация поверхности. Направление распространения. Толщина. Теплоем кость. Теплопроводность. Плотность. Геометрия. Однородность. Состав ат мосферы. Атмосферное давление. Температура. Действующий тепловой поток. Скорость ветра. В самом общем виде большинство внутренних пожаров может быть ус ловно разделено на три характерных периода. Первый период или начальная стадия пожара характеризуется сравнител ьно невысокой среднеобъемной температурой незначи тельным газообме ном с окружающей средой. Горение протекает за счет воздуха, содержащего ся в помещении. Считает ся, что под начальной стадией надо понимать перио д развития пожа ра, заканчивающийся т.н. объемным воспламенением горюче й нагруз ки. В этом есть определенный смысл: т.к. по мере развития пожара п овышается температура, прогревается горючая нагрузка и при дос тижении ее температуры поверхностного слоя, равной температуре вспышки, может произойти весьма быстрое (объемное ) распростране ние горения). Второй или основной пер иод начинается от начальной стадии до момента, когда среднеобъемная тем пература достигает максимальных значений. В этот период сгорает основн ая доля пожарной нагрузки ( ~ 80 % ). Заключительный (третий ) период характеризуется снижением теплоты пож ара, убыванием температуры пожара. Рост площади пожа ра замедляется или совсем прекращается. Исходя из сказанного мож но графически представит ь изменения во времени основных парамет ров пожара: площади и среднеобъ емной температуры. Т П температура пожара F п площадь пожара 0 Время Несмотря на низкую температур у на первом этапе пожара, внут ри и вокруг зоны горения местные температ уры достигают значи тельного уровня. В течение периода нарастания пожа р увеличивает свои размеры, сначала достигая, а затем проходя момент, при кото ром значительную роль начинает играть взаимодействие с границами помещения. Переход к полностью развитому пожару (этап 2) назван этапом по лного охвата помещения пламенем, при этом пламя быстро распространяетс я от области местного горения на все возгораемы поверхности внутри ком наты. В обычных условиях переход этот неп родолжителен по сравнению с дл ительностью основных этапов пожара, но он часто рассматривается как пов оротное событие, подобное то му явлению, каким является зажигание. На эта пе полностью развитого пожара интенсивность тепловыде ления достигае т максимума и угроза соседним помещениям и, вероят но, соседним зданиям н аибольшая. Пламена могут вырываться через окна, двери и т.д., что приводит к распространению пожара на ос тальную часть здания. Это распространен ие может носить внутренний (через открытые дверные проходы), либо внешни й характер (через ок на). Кроме очевидной угрозы жизни оставшихся в здани и людей на данном этапе может произойти разрушение конструкции, которо е мо жет вызвать либо частичное, либо полное обрушение здания. В пе риод охлаждения (этап 3) интенсивность горения уменьшается по ме ре того, как в составе горючих веществ все меньше и меньше будет оставаться летучих п родуктов. В конце концов, пламя прекратится, оставив за собой массу тлеющ их в золе углей, которые, хотя и медленно, будут продолжать гореть в течен ие некоторого времени, в ре зультате чего будут поддерживаться высокие местные температуры. Соотношение времен этих периодов (длительность) может быть самой разл ичной, т.к. оно зависит от многих факторов, например, от : 1. Величины пожарной нагрузки Т п Р пн1 > Р пн2 Р пн2 Р пн1 0 Время 2. Интенсивности газообмена, характеризуемого в данном случае от ношени ем площади проемов (F1) к площади пожара (Fп) Тп Пожары с высокотемпературным режимом 1 2 3 (F 1 /F п ) > (F 1 /F п ) > (F 1 /F п ) Пожары с низкотемпературным режимом 1 2 3 Время Большое влияние на динами ку пожара оказывает такой параметр F1/Fпола, оценка которого менее трудоем ка, чем (F1/Fп). В зависи мости от величины этого параметра динамику пожара мо жет опреде лять или значение пожарной нагрузки (F1/Fпола > 1/12) [ ПРН ] или же газо обмен (F1/Fпола < 1/12) [ ПРВ ]. Кроме этого на распространение пожара влияют такие факторы, как ориентация поверхности и толщина горючего материала, геоме трия и теплофизические характеристики образца, условия окружающей сре ды. Ориентация поверхности и направление распростран ения пламени Наибольшая скорость р аспространения пламени достигается если пламя распространяется вверх . С другой стороны, при распространении пламени вниз скорость распростра нения пламени менее чувствительна к изменению ориентации поверхности. По мере изменения угла ориентации от -90°(вертикально вниз) до -30°, скорость распространения пламени остается приблизительно постоянной, Но при из менении от -30 до 0° скорость может возрастать более чем в 3 раза . Причина такого поведения к роется в изменении характера физического взаимодействия между пламене м и зажженным материалом при изменении на ближнюю вертикальную поверхн ость, так как захват воздушных масс ограничен одним направлением. Следов ательно, при вертикальном горении установившееся пламя будет удлинять ся и запол нять пограничный слой на поверхности. Толщина горючего вещества Фронт пламени представл яет собой некоторую условную границу, в ра боте [433] называемую поверхност ью возникновения пожара, которая разделяет два экстремальных состояни я горючего: свежее и горящее горючее. Движение этой границы по горючему м ожно рассматривать как распространение фронта воспламенения. Интенсив ность теплооб мена путем теплопроводности от поверхности к внутренней области горючего существенно влияет на процесс распространения пламен и, как это имеет место при зажигании. Таким образом, если уровень горючего весьма незначителен, и горючее можно рассматривать как модель со средне й теплоемкостью, в которой отсутствует температурный градиент между по верхностями образца, можно теоретически показать, что скорость распрос транения будет обратно пропорциональна толщине т материала. В литературе имеется достаточ ное число сви детельств в пользу этого вывода. Воздухопроницаемость материала не ока зывает существенного влияния на скорость распространения пламени [271]. По мере увеличения толщин ы слоя горючего скорость распростра нения становится в конце концов нез ависимой от толщины. Это сопро вождается изменением преобладающей форм ы теплообмена, с помощью которой он осуществляется перед фронтом пламен и: от теплопровод ности через газовую фазу для материалов небольшой тол щины до теплопроводности через твердое тело для материалов боль шой тол щины. Плотность, теплоемкость и теплопроводность Различие между термичес ки толстыми и термически тонкими мате риалами было уже отмечено. Глубин а прогрева задается приблизительно значением (at) , где a — коэффициент температуропроводности (k/pc) , а t - время, с, в течение которог о поверхность твердого вещества подвергается воздействию теплового п отока. Для наступающего фронта пламени это время для свежего горючего со ставляет 1/V, где V - скорость расп ространения, а L - зона прогрева , т. е. длина образца в направлении, перпен дикулярном наступающему пламен и, над которым температура подни мается от То (температура окружающей ср еды) до температуры, соответствующей температуре воспламенения. Влияние условий окружающей среды а) Сос тав атмосферы. С увеличением в атмосфе ре концентрации кислорода горючие материалы легче зажигаются, пламя ра спространя ется быстрее, да и сам процесс горения проходит энергичнее. Э то сооб ражение имеет чисто практическое значение, так как следует счит аться со случайным появлением во многих местах обогащенной кислородом атмосферы. Сюда, например, относятся случаи утечки кислорода из системы кислородного снабжения оборудовани я больниц или случаи утечки кислорода из кислородных баллонов, использу емых при ацетиленовой сварке, а также в ряде других случаев, где появлени е обогащенной кислородом атмосферы может носить преднамеренный характ ер (на пример, в кислородных палатах отделений интенсивной терапии). Обо гащенная кислородом атмосфера представляет собой одну из возмож ных мо дификаций атмосферы, в которой парциальное давление кисло рода выше, че м парциальное давление кислорода в нормальной ат мосфере (160 мм рт. ст.) [275] . Т аким образом, необходимо считаться с потенциальной пожароопасностью т аких ситуаций, при которых имеет место искусственное повышение давлени я (например, при эксплуатации водолазного колокола или при проведении пр оходческих работ в тон нелестроении). Всякое увеличение концент рации кислорода в воздухе сопровождается увеличением скорости распрос транения пламени. Это происходит потому, что пламя будет иметь в этих усл овиях более высокую температуру, и теплоотвод от пламени к горючему буде т выше, чем при обычных условиях. Кроме того, пламя будет располагаться бл иже к поверхности горючего, таким образом увеличивая интенсивность теп лопередачи. В работе [195] было найдено, что скорость распространения пламе ни по деревянным поверхностям в смесях O 2 /N 2 и О 2 /Не зависит от соотношения ( О 2 ) / С g , где 0 2 - концентрация кислоро да, a С g - тепло емкость атмосферы. Следует также учесть и то, что изменение С g влияет и на температуру пламени. Таким образом, это позв о ляет продвигаться пламени ближе к поверхности при значениях С g , мень ших значений этой величины в во здухе. б). Температура горючего. Увеличение температуры горючего при водит к увеличению скорости распространения пламени. Можн о предположить, что чем выше перво начальная температура горючего, тем м еньше тепла потребуется для подъема температуры свежего горючего до те мпературы воспламенения. в). Воз действие лучистым тепловым потоком. Воздействие лучистого теплового потока вызывает увеличение скорости р аспространения пламени главным образом за счет предварительного нагре ва свежего горючего перед фронтом пламени. г). Воздействие воздушного потока (ветра). В общем случае воз душный поток, совпадающий по направлению с направлением распро странения плам ени, увеличивает скорость распространения пламени по горящей поверхно сти. Механизм этого яв ления, по-видимому, связан с отклонением пламени, к оторый в соче тании с усилением процесса горения за фронтом пламени выз овет увели чение скорости теплоотвода перед фронтом пламени. Если поток направ лен против распространения пламени, то чистый эффект зависит от ско рости ветра. При достаточно больших скоростях происходит уменьше н ие скорости распространения (и в конце концов пламя затухает), но при низк их скоростях ветра встречный воздушный поток может способ ствовать рас пространению пламени. Обычно "опасность" пожара оцен ивают путем пожарных испытаний в условиях т.н. "стандартного" пожара. Для него получена и введено понятие "стандартной" кривой по температуре пож ара. Хотя в доку ментах имеющих силу у нас в стране, в США и др. странах эта к ривая зафиксирована рядом промежуточных данных, более распростра ненн ой формой является кривая построенная по математической фор муле: Т = То + 345 * log(0.133 * t + 1) , где t - врем я развития пожара, мин. По этой формуле построена кривая, представленная на рисунке: стандартная кривая Т п 60 кг/м 2 600 400 30 кг/м 2 200 15 кг/м 2 0 10 20 30 40 50 время, мин В качестве важного показателя при определении потен циальной серьезности пожара выдвигалась пожарная нагрузка. Основываяс ь на этом предположении опасность пожара может быть оценена на основа н ии понятия, известного как " гипотеза равных площадей". В соот ветствии с э той гипотезой принимается, что два пожара будут оди наково серьезны, есл и площади под кривыми зависимости температу ры от времени этих двух пож аров (выше основной линии 150 С или 300 С) будут равны Таким образом, требование к огнестойкости элемента, находящегося в усл овиях реального пожара, приведенного на рисунке, соответ ствует 50 мин ог нестойкости воздействия при стандартном испытании. Однако фактически на пожарах распределение температуры неравномерно п о объему: и в плане, и по высоте. И это может быть сущес твенно для организац ии тушения пожара. В помещениях с большой интенсивностью газообмена, и высоким температ урным режимом, нейтральная зона располагается сравни тельно высоко. По ток холодного воздуха велик и в его нижней части возможно пребывание лю дей. В этих помещениях сравнительно быстро можно создать благоприятную для тушения обстановку: - вскрыть или закрыть проемы, - ввести в действие дымососы, - работать стволами через проемы. В помещениях с низкотемпературным режимом пожара из-за слабого газооб мена и низкого расположения нейтральной зоны, температура по высоте и в плане помещения становится почти одинаковой и близ ка с среднеобъемной . Минимально опасная для человека температура 60 С устанавливается в тече нии первых минут и к моменту прибытия подразделений проникнуть к очагу горения без КИП и теплозащитных костюмов невозможно. Поэтому в таких по мещениях надо принимать меры для снижения температуры. При подаче воды на горящую поверхность происходит ее испаре ние, вслед ствие чего приток воздуха уменьшается, возникающие кон вективные поток и выравнивают температуру в объеме помещения. Это приводит к необходимо сти применять теплозащитные средства. Как следует из приведенных примеров для прогнозирования развития пожа ров недостаточно иметь представление о величине среднеобъемной темпе ратуры; необходимо оценить ее изменение по высоте помещения и в плане. Газообмен на внутреннем пожаре. Описание любого пожара, а тем более внутреннего, не мы слимо без понимания явления газообмена между зоной горения и внутрен н им объемом помещения и окружающей средой. Зона горения является мощным побудителем движения воздушных масс в объ еме помещения. С уменьшением проемности помещения изменяются параметр ы пожа ра: - снижается скорость выгорания, - снижается температура пожара, - возрастает дымообразующая способность, т.е. снижается пол нота горения, - увеличивается продолжительность пожара. На начальной стадии пожара горение протекает за счет воздуха помещени я, нагретые продукты, объем которых невелик, поднимаются вверх, успевая о хладиться в объеме помещения. С ростом интенсивности горения растет среднеобъемная температура, уме ньшает ся плотность, под перекрытием помещения создается избыточное да в ление по сравнению с давлением на этой же высоте на открытом простран стве. Возникает движущаяся сила, приводящая к выходу про дуктов из помещ ения через проем в окружающую среду. Начинается процесс перемещения газ овых масс, горячие продукты (газы) выходят в окружающее пространство, хо лодный воздух посту пает в помещение: вверху создается избыточное давл ение, внизу разрежение. Если объем помещения мысленно рассечь по высот е горизон тальными линиями, то всегда найдется такая плоскость, в котор ой избыточное давление ровно равно нулю. Плоскость, на уровне кото рой да вление равно атмосферному, а перепад давлений - нулю, назы вается зоной ра вных давлений или нейтральной зоной (НЗ). Нейтральная зона может в различ ных помещениях находиться на разной высоте или менять свое значение в о дном и том же помеще нии в зависимости от пожара. Положение НЗ очень важн о для тех, кто тушит пожар и очень часто ее "регулируют" с целью снижения з адымленности и температуры в рабочей зоне при тушении. На скорость движения воздуха оказывает влияние соотношение площа дей приточных и вытяжных проемов и расстояние между их центрами по высоте. П оэтому увеличение высоты расположения вытяжных прое мов приводит к уве личению скорости газовых потоков, а, следова тельно, и скорости распрост ранения пламени и скорости выгорания. Известны случаи, когда при пожарах на сценах театров при открытии дымо вых люков скорость воздуха достигала более 15 м/с, а пламя распространяло сь на покрытие на высоте 30 м за 2 - 3 мин. (Из экспериментов известно, что при из менении скорости ветра в 3 раза (с 1 до 3 м/с) скорость распространения пламен и по гори зонтальной поверхности древесины возрастало в 2 раза - с 0.8 до 1.9 м/ с. В результате большого перепада давления в окнах выдавливались стекла . Поэтому чтобы ограничить развитие пожара надо, прежде всего до минимум а сократить площадь приточных проемов (F 1 ), затем для снижения скорости притока воздуха и увеличения вытяжк и дыма, F 2 , сле дует площадь вытяжных отверстий привести в соответствие с п ло щадью приточных, табл 2.8. Таблица 2.8 Высота помещения, м F 1 /F 2 до 3 0.4 - 0.5 более 3 0.7 - 1.0 В таких случаях обеспечивается минимальный приток во здуха при вы соте НЗ выше рабочей плоскости. Если газообмен осуществляется через один проем или несколько проемов, расположенных на одном уровне, высота НЗ определяется по формуле: 0,5 * Н пр h нз = ------------ 3 _____ 1+ Ц r в / r пг , где Н пр - высота проема, м; r в - плотность воздуха, кг/м 3 , r пг - плотность продуктов горения, кг/м 3 . Важным параметром, характеризующим газообмен на пожаре, является коэффициент воздуха: G в факт a = -------- G в 0 G в факт - количество воз духа, поступающего через проемы, кг/с, G в 0 - теоретически необходимое количество воздуха, кг/с. Запишем расчетные формулы для G в факт и G в 0 : G в факт = m * v в * F 1 * r в. G в 0 = v м ` * F п * V в 0 * r в, где m - коэ ффициент гидравлического сопротивления проемов, (0.5), v в - скорость притока воздуха через проемы, м/с, v м - при веденная скорость выгорания горючего материала, кг/(м 2 с). Следовательно m * v в * F 1 a = ---------- v м ` * F п * V в 0 Из формулы следует, что при уве личении теоретического количества воздуха ( V в 0 ), при прочих равных условиях, a понижается. a F 1 /F п = 1/3 a 1 a 2 F 1 /F п = 1/24 0 V в 0 Напротив, с ростом отношения F 1 /F п a растет. a 0 F 1 /F п Из формулы также следует, что п ри определенном соотношении входящих в нее величин, a может быть больше или меньше 1. Эксперим ентально, чаще всего a опреде ляют по процентному содержанию кислорода в про дуктах сгорания. В течении первых нескольких минут a резко уменьшается, в свя зи с расходованием кислорода воздуха , находящегося в помещении. Последующий период характеризуется сравни тельной стабильностью, т.к. устанавливается газообмен через проемы и не плотности. В пос ледующем возможен рост a или за счет уменьшения скорости выго рания материала, т.е. п ереход в режим тления, или в результате вскрытия дополнительных проемо в (лопнули стекла). Экспериментально установлено, что коэффициент избытка воздуха и скор ость притока воздуха в помещение в основном определяют ся площадью про емов и значительно меньше зависят от температуры в помещении. Приняв это во внимание, надо отметить, что для пос тоянной площади проемов скорост ь выгорания, v м, является величи ной относительно постоянной. Произведение v м ` * F п зависит от величины приведенной скорости выгорания и скорости распростране ни я пламени, т.к. последний, в конечном итоге определяет площадь пожара Fп. На основании исследований, проведенных Американским обществом ис след ования поведения материалов на пожаре, получена следующая за висимость (для древесины): v м / F п , кг/(м 2 с) 0,01 0 0,1 0,2 0,3 Ф , кг/(м 2 с) На графике имеют место следующие обозначения: F пг (= F п * К п ), м 2 , - поверхность горения, __ ___ r в * Ц g * F пг * Ц Н пр Ф = --------------------------- . F пг Для пожаров, регулируемых горюч им: Ф< 0.235 кг/(м 2 с), Для пожаров, регулируемых вентиляцией: Ф> 0.29 кг/(м 2 с). При установившемся режиме п ожара независимо от вида горючего горение протекает при некотором опре деленном коэффициенте избыт ка воздуха, постоянном для различных вещес тв ( в данном случае 3.5 - 4). Полезны, по-видимому, будут такие сведения: - газообмен через проемы оказывает влияние на развитие пожара в том случ ае, когда площадь пожара в 4 -6 раз превышает площадь приточ ной части проем ов ( F1/Fп < 5 ); - при достижении F1/Fп = 10 происходит резкое замедление процес са развития по жара. Из всего здесь сказанного следует, что газообмен является основ ным фа ктором в развитии пожаров внутри зданий, т.к. он опреде ляет скорость выг орания и скорость распространения горения (пло щадь пожара), скорость дв ижения газов и абсолютные значения температуры в помещении. В то же врем я газообмен зависит от площа ди проемов и их расположения, температуры п ожара. При тушении пожаров надо учитывать эту взаимную зависимость, чтобы не вызвать нежелательные последствия. Например, с прибы тием на пожар перв ого подразделения в целях удаления дыма и вво да стволов открывают все и меющиеся проемы. Это приводит к интен сивному развитию пожара, а сил и ср едств, чтобы его сдерживать оказывается недостаточно. Невозможностью развития пожара при отсутствии газообмена с окружающ ей средой пользуются иногда при пассивном методе тушения (пожар в трюме корабля). Сравнительным параметром газообмена на различных пожарах яв ляется и нтенсивность газообмена, под которой понимается количес тво воздуха, п оступающего в единицу времени к единице площади по жара. По параметрам газообмена помещения классифицируются на четыре группы . Группа помещений Наименование Высота Интенсивность газообмена кг/( кв.м с) F1/Fпола I Подвалы, туннели, трюмы менее 6 м до 1.5 менее 1/12 II К инотеатры, здания без естественного освещения, башни, вертикальные шахт ы. Более 6 м до 3.0 менее 1/12 III Жилье, общественные и производственные здания менее 6 м до 3.5 более 1/12 IV В ыставочные павильоны, цирки, вокзалы, ангары, сцены театров более 6 до 6 более 1/12 Особенностью горения в помещен иях с F1/Fпола менее 1/12 (I и II) является ограниченный приток воздуха, медленное выделение тепла с большим количеством продуктов неполного сгорания. Те мпература и концентрация дыма по высоте изменяются мало. Дым - опасный фактор на пожаре. Опасность дыма характеризуется тремя параметрами: с одержанием токсичных продуктов, наличием твердой фазы, снижающей видим ость, и высокой температурой. К токсичным продуктам относятся: окись угл ерода (СО), хлористый водород (НСl), окиси азота, сернистый газ, сероводород, си нильная кислота, фосген. В зависимости от состава пожарной наг рузки, условий горения, образуются те или иные продукты в различ ных количеств ах. Концентрация токсичных продуктов в дыме на пожаре зависит от интенсив ности газообмена и количества этих продуктов, выделяющих ся с 1 кв.м в еди ницу времени. О влиянии интенсивности газообмена на плотность дыма можно судить дан ным табл., где показана концентрация отдельных компо нентов при горении однородной пожарной нагрузки в зданиях различ ных групп, табл.2.9. Таблица 2.9 Группа Состав дыма, % объм. СО СО2 О2 I - II 0.15-1.5 0.8-8.5 10.6-19 III - IV 0.1-0.6 0.3-4.0 16-20.2 В помещениях с затрудненным газообменом (I-II) дым содержит зна чительно б ольшее количество токсичной окиси углерода и наи меньшее количество кислорода. Малый процент кислорода представ ляет опасность , поскольку при 14-16% наступает кислородное голо дание, а при 9% создается опасность для ж изни. В помещениях I-II групп часто содержание кислорода опускается ниже э того уровня. Наличие опасных для жизни продуктов и низкое содержание ки слоро да обуславливает необходимость защиты органов дыхания за счет п рименения кислородно-изолирующих противогазов. Высокая температура в сочетании с высокой влажностью особен но в нач альный момент тушения создают тяжелые условия для работы на пожаре. Большим препятствием для эффективной работы пожарных при спа сении людей и тушении являются твердые частицы, находящиеся в ви де аэровзвес и6 которые снижают видимость в зоне задымления. Осо бенно плотное задымл ение образуется при горении веществ с высоких коэффициентом химическо го недожога (нефть и ее тяжелые продукты, резина, хлопок, шерсть, большинс тво пластмасс) в помещениях с ог раниченным газообменом. Плотность дыма определяется по количеству твердых частиц, со держащ ихся в единице его объема (г/м 3 ) О плотн ости дыма судят по видимости в нем предметов, освещенных лампой в 21 свечу, табл. 2.10. Таблица 2.10 Вид дым а Плотность, г/м 3 Видимость, м Плотный ¦ > 1.5 до 3 Средней пло тности 0.6-1.5 3-6 Сла бой плотности 0.1-0.6 6-12 Для практических расчетов пол ьзуются понятием дымообразующей спо собности, под которым понимается о бъем дыма, образующийся с еди ницы площади пожара в единицу времени (м 3 /м 2 * с). Экспериментальные данные и опыт тушения пож аров показывают, что при слабой вентиляции опасные для жизни концентра ции токсичных газов и большая степень задымленности создаются в течени и первых минут. Огромное значение на процесс задымления зданий и сооруж е ний оказывает работа различных вытяжных установок. Надо отметить, что дверные проемы6 остекление, межэтажные пустоты, вентиляцион ные шахты н е обеспечивают защиту от задымления даже на мини мальный промежуток в ремени. Приточная вентиляция в помещение, где происходит горение значительно у скоряет его задымление, увеличивает интенсивность горе ния, повышает за дымленность соседних помещений. Наоборот, подача воздуха в смежные с го рящим помещение препят ствует их задымлению и может даже исключить воо бще проникновение дыма. Забор воздуха вытяжной вентиляцией из горящего помещения снижает задымленность , плотность дыма, но способствует разви тию пожара. Забор воздуха вытяжной вентиляцией из соседних с горящим по меще нием способствует его задымлению.
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
- Официант, какой ужас! Я проглотил таракана! Что теперь будет?!
- А в чём, собственно, проблема? Вы вегетарианец, что ли?
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, курсовая по военному делу, гражданской обороне "Физико-химические основы развития и тушения пожаров. Особенности возникновения и развития пожаров", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru