Главная Случайная страница


Полезное:

Как сделать разговор полезным и приятным Как сделать объемную звезду своими руками Как сделать то, что делать не хочется? Как сделать погремушку Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами Как сделать идею коммерческой Как сделать хорошую растяжку ног? Как сделать наш разум здоровым? Как сделать, чтобы люди обманывали меньше Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили? Как сделать лучше себе и другим людям Как сделать свидание интересным?


Категории:

АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника






Физико-химические механизмы прекращения горения





Пожар является не только опасным явлением, но и физико-химическим процессом, зная механизм которого, можно сделать так, чтобы прекращение горения наступило максимально быстро.
Физико- химическийпроцессгорения состоит в том, что происходит взаимодействие горючего вещества с окислителем, в результате чего выделяется тепловое излучение, свет и тепловая энергия с превращением горючей смеси в продукты сгорания. Химическийпроцессгорения протекает при наличии горючего вещества, кислорода и источника воспламенения. Горючую систему составляют горючее вещество и кислород, а источник горения вызывает реакцию системы. Химическийпроцессгорения может протекать и без участия кислорода: вызывать реакцию окисления может хлор, бром, азотная кислота, бертолетовая соль, перекись натрия и другие вещества. Система горения может быть химически однородной и неоднородной. Химически однородная система отличается тем, что молекулы горючего вещества равномерно распределяется в воздушной среде, а в химически неоднородных системах это распределение является неоднородным. Физико- химическийпроцессгорения может быть тепловым и цепным. В основе теплового горения лежит химическая реакция, способная протекать с прогрессирующим самоускорением вследствие накопления выделяющегося тепла. Цепное горение встречается в случаях некоторых газофазных реакций при низком давлении. Процессгорения обоих типов может быть осложнён возникновением термического самоускорения. Условия термического самоускорения могут быть обеспечены для всех реакций с достаточно большими тепловыми эффектами и энергиями активации. Горение может начаться самопроизвольно в результате самовоспламенения либо быть инициированным зажиганием.


Прекращениегорения любого вещества достигается путём физического или химического воздействия на реакцию горения, в результате чего происходит уменьшение количества выделяющегося тепла, снижение температуры горения и в конечном счете прекращение реакции. Прекращениегорения достигается по нескольким механизмам. Исходя из этого различают следующие механизмы прекращения горения: разбавление концентраций реагирующих веществ; изоляция реагирующих веществ; охлаждение реагирующих веществ; химическое торможение реакции горения.
На практике, часто совмещают одновременно несколько методов прекращения горения. Прекращениегорения путём разбавления концентрации реагирующих веществ основано на разбавлении воздуха или горючего вещества, поступающего в зону горения, негорючими веществами до тех пор, пока образующаяся в зоне реакции смесь станет негорючей. Условияпрекращениягорения в таком случае требуют, чтобы используемые для этой цели вещества были негорючими, низкотеплопроводными, обладать большой теплоемкостью и не поддерживать горения. К таким веществам относятся: азот, продукты сгорания, двуокись углерода, водяной пар.
Их можно вводить непосредственно в факел пламени, а также в объем помещения, где происходит горение. Прекращениегорения путём изоляции реагирующих веществ. В этом случае горючее вещество или зону горения отделяют от воздуха. Огнетушащие средства: твердые листовые материалы (войлок, асбест, металлические крышки и др.), негорючие сыпучие материалы (песок, тальк и др.), жидкие вещества (химическую и воздушно-механическую пену, воду в чистом виде и с добавками, повышающими ее вязкость и смачивающую способность), газообразные вещества (продукты сгорания, азот, двуокись углерода).
Тушение методом охлаждения реагирующих веществ - до такого состояния, когда выделяющиеся пары не в состоянии будут воспламениться. Условияпрекращениягорения, которое осуществляется огнетушащими средствами, состоят в их высокой теплоёмкости, величиной удельной теплоты плавления и парообразования, способности равномерно распределяться на поверхности горящего вещества.


Пути прекращения горения

1. Снижение интенсивности тепловыделения в зоне реакции

1.1. Изменение концентрации реагентов в зоне реакции Са и Св:

- разбавление смеси одним из ее компонентов или прекращение доступа второго компонента

- разбавление смеси введением нейтральных (инертных) разбавителей (НГ)

1.2. Снижение давления в зоне реакции

1.3. Химическое торможение скорости реакции с понижением Кр и повышением Е, т.е. введение в зону реакции химически активных ингибиторов (ХАИ)

2. Повышение интенсивности теплоотвода от зоны реакции

2.1. Повышение коэффициента теплопередачи из зоны реакции

- введение в зону реакции компонентов с большим С и S

- введение в зону реакции компонентов с высокой теплопроводностью l

2.2. Повышение коэффициента черноты зоны реакции

2.3. Снижение температуры окружающего пространства:

- введение в зону реакции и окружающее пространство компонентов с высоким значением теплоты фазовых превращений (т.е. веществ, изменяющих свое агрегатное состояние)

- внезапным изъятием, физическим отделением всех источников зажигания горючей смеси и отделением ее от фронта пламени.

Наиболее естественный способ прекращения горения – это снижение интенсивности тепловыделения. Этого можно добиться двумя путями: изменением концентрационного состава реагирующей смеси СА и СВ или изменением химических констант скорости реакции К и Е.

Простейший и наиболее естественный способ изменения состава смеси в зоне протекания химических реакций горения прекращение доступа в зону реакции одного из компонентов: горючего или окислителя. Но и этот способ применяется только тогда, когда это достижимо одними техническими или механическими средствами. Закрытие вентилей на трубопроводах горючего газа или покрытие емкостей небольших размеров металлическим листом и другими способами прекращения доступа горючего в зону горения. Частным способом прекращения доступа горючего в зону реакции горения без применения огнетушащих средств (составов) является тушение пожаров в резервуарах с горючей жидкостью методом ее перемешивания.

Зависимость механизма прекращения горения от режима горения и
агрегатного состояния горючих веществ

Механизм прекращения процессов горения на пожаре в значительной степени зависит от вида и режима горения, окружающих условий, исходного состояния горючего вещества и многих других факторов.

От предполагаемого механизма и способа прекращения процессов горения зависит выбор огнетушащего средства, способ его подачи в зону горения, требуемые количества огнетушащего средства и интенсивность его подачи и другие факторы, определяющие в конечном итоге эффективность и качество тушения того или иного вида пожаров.

рис 1.зоны горения фонтана

При тушении пожаров на фонтанах охлаждать горящее вещество практически бесполезно, так как горючие газы способны гореть при любой начальной температуре, а горючие жидкости в условиях фонтана распыляются так интенсивно, что охладить их ниже температуры вспышки почти невозможно. Поэтому охлаждать необходимо факел пламени, Т.е. отводить тепло непосредственно из зоны горения. Это оказывается технически осуществимо потому, что при горении фонтана факел пламени имеет форму конуса с вершиной внизу, а основанием вверху, область зажигающего кольца находится в вершине конуса, т.е. внизу, поэтому достаточно прекратить пламенное горение одновременно в области «зажигающего» кольца на непродолжительное время (на 1-2 с), чтобы горение прекратилось полностью и пожар был потушен.

Таким образом, для протекания процесса горения требуется наличие трех факторов: горючего вещества, окислителя и источника зажигания (импульса). Чаще всего окислителем является кислород воздуха, но его роль могут выполнять и некоторые другие вещества: хлор, фтор, бром, йод, оксиды азота и др. Некоторые вещества (например, сжатый ацетилен, хлористый азот, озон) могут взрываться с образованием тепла и пламени. Горение большинства веществ прекращается, когда концентрация кислорода понижается с 21 до 14–18%. Некоторые вещества, например, водород, этилен, ацетилен, могут гореть при содержании кислорода воздуха до 10% и менее.

Источниками зажигания могут служить случайные искры различного происхождения (электрические, возникшие в результате накопления статического электричества, искры от газо- и электросварки и т.д.), нагретые тела, перегрев электрических контактов и др.

Различают полное и неполное горение. Процессы полного горения протекают при избытке кислорода, а продуктами реакции являются вода, диоксиды серы и углерода, т. е. вещества, не способные к дальнейшему окислению. Неполное горение происходит при недостатке кислорода, продуктами реакции в этом случае являются токсичные и горючие (т. е. способные к дальнейшему окислению) вещества, например, оксид углерода, спирты, альдегиды, кетоны и др.

В зависимости от свойств горючей смеси горение бывает гомогенным и гетерогенным. При гомогенном горении горючее вещество и окислитель имеют одинаковое агрегатное состояние (например, смесь горючего газа и воздуха), а при гетерогенном – вещества при горении имеют границу раздела (например, горение твердых или жидких веществ в контакте с воздухом).

По скорости распространения пламени различают следующие виды горения: дефлаграционное (скорость распространения пламени – десятки метров в секунду), взрывное (сотни метров в секунду) и детонационное (тысячи метров в секунду). Для пожаров характерно дефлаграционное горение.

Принято различать бедные и богатые горючие смеси в зависимости от соотношения горючего и окислителя. Бедные смеси содержат в избытке окислитель, а богатые – горючее.

Процессы возникновения горения следующие:

§ вспышка – быстрое сгорание горючей смеси, не сопровождающееся образованием сжатых газов;

§ возгорание – возникновение горения под действием источника зажигания;

§ воспламенение – возгорание, сопровождающееся появлением пламени;

§ самовозгорание – явление резкого увеличения скорости экзотермических реакций, приводящее к возникновению горения вещества при отсутствии источника зажигания;

§ самовоспламенение – самовозгорание, сопровождающееся появлением пламени.

Взрыв – чрезвычайно быстрое химическое (взрывчатое) превращение, сопровождающееся выделением энергии и образованием сжатых газов, способных производить механическую работу.

При пожаре на людей воздействуют следующие опасные факторы: повышенная температура воздуха или отдельных предметов, открытый огонь и искры, токсичные продукты сгорания (например, угарный газ), дым, пониженное содержание кислорода в воздухе, взрывы и др.

Оценим пожарную опасность (пожароопасность) различных веществ и материалов, учитывая их агрегатное состояние (твердое, жидкое или газообразное). Основные показатели пожарной опасности – температура самовоспламенения и концентрационные пределы воспламенения.

Температурасамовоспламенения минимальная температура вещества или материала, при которой происходит резкое увеличение скорости экзотермических реакций, заканчивающееся пламенным горением. Отличие этого процесса от процесса возгорания заключается в том, что при последнем процессе загорается только поверхность вещества или материала, а при самовоспламенении горение происходит во всем объеме. Процесс самовоспламенения происходит только в том случае, если количество теплоты, выделяемое в процессе окисления, превысит ее отдачу в окружающую среду.

Смеси горючих газов, паров и пыли с окислителем способны гореть только при определенном соотношении в них горючего вещества. Минимальную концентрацию горючего вещества, при котором оно способно загораться и распространять пламя, называют нижнимконцентрационнымпределомвоспламенения. Наибольшую концентрацию, при которой еще возможно горение называют верхним концентрационным пределом воспламенения., Область концентрации между этими пределами представляет собой областьвоспламенения.

Значения нижнего и верхнего пределов воспламенения не являются постоянными, а зависят от мощности источника воспламенения, содержания в горючей смеси инертных компонентов, температуры и давления горючей смеси.

Кроме концентрационных различают и температурные пределы (нижний и верхний) воспламенения, под которыми понимают такие температуры вещества или материала, при которых его насыщенные горючие пары образуют в окислительной среде концентрации, равные соответственно нижнему и верхнему концентрационным пределам распространения пламени.

Температуравоспламенения это минимальная температура вещества или материала, при которой они выделяют горючие пары и газы с такой скоростью, что при наличии источника зажигания возникает устойчивое горение. После удаления этого источника вещество продолжает гореть. Таким образом, температура воспламенения характеризует способность вещества к самостоятельному устойчивому горению.

Температуравспышки (tвсп) – это минимальная температура горючего вещества, при которой над его поверхностью образуются пары или газы, способные вспыхнуть от источника. Скорость образования горючих газов при вспышке еще недостаточна для возникновения пламени.

Температура вспышки используется для характеристики всех горючих жидкостей по пожарной опасности. По этому показателю все горючие жидкости делятся на два класса: легковоспламеняющиеся (ЛВЖ), к которым относятся жидкости с температурой вспышки до 61°С (бензин, ацетон, этиловый спирт и др.) и горючие (ПК) с температурой вспышки выше 61°С (масло, мазут, формалин и др.).

Температура воспламенения, температура вспышки, а также температурные пределы воспламенения относятся к показателям пожарной опасности.представлены эти показатели для некоторых технических продуктов.

Пыли многих твердых горючих веществ, взвешенные в воздухе, образуют с ним воспламеняющиеся смеси. Минимальную концентрацию пыли в воздухе, при которой происходит ее загорание, называют нижним концентрационным пределом воспламенения пыли. Понятие верхнего концентрационного предела воспламенения для пыли не применяется, так как невозможно создавать очень большие концентрации пыли во взвешенном состоянии.

 

 

Date: 2015-07-27; view: 1129; Нарушение авторских прав; Помощь в написании работы --> СЮДА...



mydocx.ru - 2015-2024 year. (0.006 sec.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав - Пожаловаться на публикацию