2015-05-13
512
Горение определяется как сложный физико-химический процесс, характеризующийся самоускоряющимся химическим превращением компонентов горючей смеси с сильным экзотермическим эффектом и, как правило, наличием зоны светящихся продуктов, называемых пламенем.
Пламя – это видимая зона горения в газовой фазе, в которой наблюдается свечение и излучение тепла, представляет собой плазменное состояние вещества.
Плазма – это любой объект, в котором хаотически движутся электрически заряженные частицы (электроны, ядра или ионы). Плазму можно рассматривать как ионизированный газ, который подчиняется законам идеального газа (Бойля-Мариотта, Гей-Люсака, Шарля, Авогадро, уравнению Клапейрона-Менделеева).
Пожар – это неконтролируемое горение вне специально предназначенного для этого места, приводящее к социальному и (или) материальному ущербу.
Взрыв – это быстрое сгорание взрывоопасной смеси, сопровождающееся выделением энергии и образованием сжатых газов, способных производить работу.
Таким образом, следует понимать, что пожар и взрыв – это явления, в основе которых лежит процесс горения, различающийся только своей скоростью. В окружающей среде всегда возможен взрыв, предшествующий пожару, или пожар, в результате которого могут взрываться взрывоопасные смеси или взрывчатые вещества.
Механизм химических и физических превращений при горении весьма специфичен. Рассматриваемые процессы отличаются многообразием, сложной взаимосвязью и последовательностью явлений. Современная научно-популярная литература беспредельно широко и неоднозначно интерпретирует терминалогическую часть процессов горения, что обусловлено ограниченностью попыток последовательного описания всего комплекса явлений горения, пожара и взрыва. В данном пособии используются термины и определения, методики исследования процессов горения соответствующие действующим на 1.01.2006 г. нормативным правовым актам, нормативным документам по пожарной безопасности, государственным стандартам, строительным нормам и правилам.
Общим во всех определениях является то, что в основе процессов горения лежат быстротекущие обратимые (с химической точки зрения) окислительно-восстановительные реакции. Считается, что в этих обратимых процессах равновесие сдвинуто в сторону образования продуктов сгорания. Горение и взрывы подчиняются законам химической кинетики, химической термодинамики и другим фундаментальным законам природы.
Окислителями в природе и на производстве могут быть самые различные вещества: хлор, бром, сера, кислород и кислородсодержащие вещества. Однако специалистам пожарной безопасности чаще всего приходится иметь дело с процессами горения веществ и материалов в воздухе, где окислителем является кислород.
Известно, что воздух – это смесь газов, состоящая из следующих компонентов (см. табл. 1.1):
Таблица 1.1.
Состав воздуха
| Составные части | Содержание газов (в %) | |
| по объему | по массе | |
| Азот (N2) | 78,08 | 75,50 |
| Кислород (О2) | 20,95 | 23,10 |
| Благородные газы (в основном аргон) | 0,94 | 1,30 |
| Углекислый газ (СО2) | 0,03 | 0,046 |
Поскольку азот, аргон и углекислый газ, содержащиеся в воздухе, в процессе горения участия не принимают, будем считать, что по объему воздух состоит из 79 % азота и 21 % кислорода, т. е. на единицу объёма кислорода в воздухе приходится 79:21=3,76 объема азота, химически не участвующего в реакциях горения, или на один моль кислорода приходится 3,76 моля азота. Данное условие будет необходимо при рассмотрении возможности возникновения процессов горения, их прекращения, при определении состава и количества продуктов сгорания.
Для возникновения горения необходимо образование горючей смеси, т. е. определённое сочетание горючего вещества и окислителя (в нашем случае, кислорода воздуха). Кроме этого для возникновения реакции окисления между компонентами горючей среды нужен инициатор процесса. Таким инициатором в большинстве случаев является тепло, которое носит название источника зажигания. Источником зажигания может выступать тепловой импульс, обладающий запасом энергии и температуры, достаточной для возбуждения реакции окисления в горючей среде (смеси), а также воздействующий на неё в течение необходимого времени до начала процесса.
Схематично этот процесс можно изобразить так
где ГВ – горючее вещество; ИЗ – источник зажигания; Ок – окислитель (чаще всего, кислород воздуха).
На процессы горения влияет большое число различных факторов. Горение может характеризоваться режимами возникновения и видами процесса. Существует два режима возникновения горения: самовоспламенение или самовозгорание и воспламенение (возгорание) или зажигание. Пожары и взрывы – это наиболее часто второй режим горения, однако возможность их возникновения в результате самовоспламенения или самовозгорания достаточно реальна.
