Физико-химические основы процесса горения

РАЗДЕЛ IV. ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ.

ОСНОВЫ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ

План

1. Физико-химические основы процесса горения.

2. Основные пожароопасные свойства веществ и материалов.

3. Самовозгорание веществ.

4. Классификация помещений по взрывопожарной и пожарной опасности.

5. Первичные средства пожаротушения.

Литература

1. НАПБ Б.03.002-2007 Норми визначення категорій приміщень, будинків та зовнішніх установок за вибухопожежною та пожежною небезпекою

2. ГОСТ 12.1.004-91*. ССБТ. Пожарная безопасность. Общие требования. – Введ. 01. 07. 95.

Физико-химические основы процесса горения

Горение – это сложный физико-химический процесс взаимодействия окислителя и горючего вещества, сопровождающийся выделением тепла и свечением.

Горение возникает при наличии горючего вещества, окислителя и источника воспламенения (зажигания). В качестве окислителя в процессе горения является , , бертолетова соль (KClO₃), нитро соединения и др. В качестве горючего – многие органические соединения, сера, , колчедан, окись углерода, водород, большинство металлов в свободном виде.

Важнейшие процессы при горении – тепло и массоперенос. Наиболее общим свойством горения является способность возникшего очага пламени перемещаться по всей горючей смеси путем передачи тепла, и диффузии активных частиц из зоны горения в свежую смесь. В первом случае реализуется тепловой, а во втором – диффузный механизм распространения пламени. Однако, как правило, горение протекает по комбинированному тепловому диффузионному механизму.

В зависимости от агрегатного состояния горючего вещества и окислителя различают 3 вида горения:

1. Гомогенное горение –горение газов и парообразных горючих веществ в среде газообразного окислителя (одинаковые агрегатные состояния горючих веществ и продуктов горения: например, природный газ или водород с окислителем – воздуха). Горение протекает с большой скоростью и всегда заканчивается взрывом.

2. Гетерогенное горение – горение жидких и твердых горючих веществ в среде газообразного окислителя (горючее вещество и окислитель находятся в разных агрегатных состояниях: горение углей, металлов, сжигание жидких топлив в нефтяных топках, двигателях внутреннего сгорания).

3. Горение взрывчатых веществ и порохов – связано с переходом вещества из конденсированного состояния в газ.

В зависимости от скорости распространения пламени (движение пламени по газовой смеси) горение может быть:

1. Дефлаграционным (нормальное) =1÷ 10 м/с. Передача тепла от слоя к слою и такое же перемещение пламени.

2. Взрывным – = (от десятков до сотен м/с). Взрыв – быстрое превращение вещества, сопровождающееся выделением энергии и образованием сжатых газов, способных воспроизводить работу. Ударная волна обладает разрушительной силой при избыточном давлении во фронте свыше 15кПа.

3. Детонационным - = до 5000 м/с. – передача тепла от слоя к слою происходит за счет ударной волны. Другими словами – это совокупность ударной волны и зоны химических превращений исходных веществ. Выделяющаяся химическая энергия подпитывает ударную волну и не дает ей затухать (В основном в трубопроводах).

В основе современных представлений о механизме процесса горения лежат 2 теории:

а) теория перекисных окислений А.Н. Баха, сформулированная в 1897 г. (согласно этой теории механизм биологического окисления рассматривается следующим образом: при активации в молекуле кислорода разрывается одна из связей, удерживающих атомы. В результате образуется перекисная группа —О—О—, которая присоединяется к окисляющемуся соединению, образуя перекись.) Эта теория хорошо объясняет процессы окисления, происходящие в естественных условиях, что позволяет предотвратить вредные явления, протекающие при хранении и самовозгорании. Но не объясняет действие катализаторов.

б) цепная теория окисления (Н. Н. Семеновым в 1927 г.), согласно которой выделение тепла происходит в результате разветвления цепей реакционных и накопления химически активных частиц (свободные радикалы).

Согласно этой теории, окисление идет через последовательность промежуточных реакций образования промежуточных продуктов, осуществляющих переход реагирующей системы от исходного состояния к конечным продуктам. Такими промежуточными продуктами могут быть перекиси, молекулы и их “осколки” с группой ОН, атомы водорода и кислорода, свободные радикалы ОН, СН, СН₂.

Источники зажигания:

1) Открытые (пламя).

2) Скрытые (тепло-химические реакции, микробиологические процессы).

При зажигании горючая смесь сгорает постоянно. Зона горения перемещается по смеси, обеспечивая распространение пламени.