Лекция №3: Тепловой баланс процесса горения

Цель лекции: Научить студентов понимать и рассчитывать основные энергетические характеристики процессов горения, происходящих при пожарах.

План лекции

1. Уравнение теплового баланса процесса горения

2. Расчет теплоты горения

3. Расчет температуры горения

4. Энергетика пожара

5. Динамика развития пожара

Тепловое воздействие - один из наиболее опасных факторов пожара, который вызывает основные разрушения, уничтожает материальные ценности, вызывает гибель людей, определяет обстановку на пожаре, создает огромные трудности при его ликвидации. Расчет тепловых явлений, сопровождающих горение, позволяет принять правильные и своевременные меры противопожарной защиты.

Уравнение теплового баланса процесса горения

Рассмотрим тепловые процессы, протекающие при горении. На рис.1 представлена схема процесса горения, на которой темными стрелками обозначен приход, а светлыми - расход теплоты. Указанные статьи баланса складываются из следующих составляющих.

Приход: Q_гop - теплота горения. Это основная статья приходной части

теплового баланса.

Q_иcx - энтальпия исходных продуктов, т.е. внутренняя теплота

горючего и окислителя, приходит вместе с ними в зону

горения. Зависит от агрегатного состояния и химической

природы горючего.

Расход: Q_пг - теплота, уходящая с продуктами горения. Так как продукты

горения создают конвективный поток над пламенем, то Q_пг

называют также Q_конв - теплотой конвекции или

конвективной теплотой. Q_пг колеблется в пределах 35-95 %

от Q_гop.

Q_недож - это часть потенциальной химической энергии исходного

горючего вещества, заключенная в продуктах неполного

горения, уходящих из пламени. В зависимости от условий

газообмена и вида горючего Q_недож составляет 5-25 % от

Q_гop.

Q_и - теплота излучения пламени. Небольшая часть ее уходит с

конвективным потоком, а также падает на горящую

поверхность, основная часть излучается в окружающую

среду. Величина Q_и достигает до 40 % от Q_гop.

С учетом перечисленных составляющих уравнение теплового баланса процесса горения будет выглядеть следующим образом:

Q_исх + Q_гор =Q_гор + Q_и + Q_недож.

Анализ этого уравнения показывает, что практически единственным источником тепловой энергии любого процесса горения, а значит, и любого пожара, является тепловой эффект химических реакций окисления в пламени, т.е. теплота горения, которая относится к важнейшим характеристикам пожарной опасности веществ и материалов.