Документ. 1 История возникновения и достижения науки в области изучения огня

• Название: 1 История возникновения и достижения науки в области изучения огня
• Анкор: Документ
• Дата: 18.12.2021
• Размер: 340.84 Kb.
• Имя файла: 1.docx
• Тип: Документы; #307610
• страница: 4 из 5

Горение металлов

По характеру горения металлов их делят на две группы: летучие и нелетучие. Летучие металлы обладают относительна низкими температурами фазового перехода — температура плавления менее 1000 К, температура кипения не превышает 1500 К. К этой группе относятся щелочные металлы (литий, натрий, калий и др.) и щелочноземельные (магний, кальций). Температуры фазового перехода нелетучих металлов значительно выше. Температура плавления, как правило, выше 1000 К, а температура кипения — больше 2500 К (табл. 7).Механизм горения металлов во многом определяется состоянием их окисла. Температура плавления летучих металлов значительно ниже температуры плавления их окислов. При этом последние представляют собой достаточно пористые образования.При поднесении источника зажигания к поверхности металла* происходит его испарение и окисление. При достижении концентрации паров, равной нижнему концентрационному пределу, происходит их воспламенение. Зона диффузионного горения устанавливается у поверхности, большая доля тепла передается металлу и он нагревается до температуры кипения. Образующиеся пары, свободно диффундируя через пористую окисную пленку, посту­пают в зону горения. Кипение металла вызывает периодическое разрушение окисной пленки, что интенсифицирует горение. Продукты горения (окислы металлов) диффундируют не только к поверхности металла, способствуя образованию корки окисла, но и в окружающее пространство, где, конденсируясь, образуют твердые частички в виде белого дыма. Образование белого плотного дыма является визуальным признаком горения летучих металлов. У нелетучих металлов, обладающих высокими температурами фазового перехода, при горении на поверхности образуется весьма плотная окисная пленка, которая хорошо сцепляется с поверхностью металла. В результате этого скорость диффузии паров металла через пленку резко снижается и крупные частицы, например, алюминия и бериллия, гореть не способны. Как правило, пожары таких металлов имеют место в том случае, когда они находятся в виде стружки, порошков и аэрозолей. Их горение происходит без образования плотного дыма. Образование плотной окисной пленки на поверхности металла приводит к взрыву частицы. Это явление особенно часто наблюдается при движении частицы в высокотемпературной окислительной среде, связывают с накоплением паров металлов под окисной пленкой с последующим внезапным ее рызрывом. Это, естественно, приводит к резкой интенсификации горения.

Для нелетучих металлов характерны высокие температуры плавления (выше 1000 К) и кипения (выше 1500 К), образующиеся при высоких температурах оксиды находятся в жидком состоянии и не дают продолжаться горению. Поэтому они могут гореть в состоянии порошков, тонкой проволоки, стружки, или в условиях очень высоких температур, без образования дыма.Основными параметрами их горения являются время воспламенения и сгорания. Из теории диффузионного горения следует, что время сгорания частички металла т_г пропорционально квадрату ее диаметра d₀. Экспериментальные данные показывают, что фактическая зависимость несколько отличается от теоретической.

• Повышение концентрации кислорода в атмосфере интенсифицирует горение металла.

8).Горение металлов возможно не только в окислительной среде, но и в продуктах горения органических веществ. В этом случае горение протекает за счет экзотермической реакции восстановле­ния воды до водорода, а двуокиси углерода до его окисла по реакци Вода при температурах выше 1700 ^оС разлагается на водород и кислород, образуя гремучую смесь (возможен взрыв), поэтому её нельзя подавать на раскалённые поверхности.При тушении металлов не допускается использовать пену, воду и др. средства на её основе. СО₂, порошки общего назначения, хладоны не дают эффекта. Следует использовать специальные порошки: ПС, МГС, РС, ПГС-М, объёмное тушение аргоном, комбинированным составом (N₂ + CO₂).

38. .Особенности горения и тушения полимеров.

К полимерам относятся: пластмассы, каучуки, синтетические волокна и изделия из них. Это высокомолекулярные вещества с молекулярной массой от 10000 до нескольких миллионов, молекулы состоят из многократно повторяющихся одинаковых звеньев. Под воздействием кислорода воздуха, тепла, воды, кислот, щелочей и др. полимеры изменяют свои свойства и теряют прочность. Устойчивость полимеров зависит от их строения и состава. Различные добавки (наполнители, пластификаторы, стабилизаторы, отвердители, смазки, красители и пигменты) позволяют замедлить старение, придать полимерам необходимые свойства. Негорючие добавки снижают пожарную опасность полимеров.По отношению к нагреванию полимеры делятся на термопластичные (плавящиеся) и термореактивные (неплавкие и нерастворимые). Последние являются менее пожароопасными, выдерживают без изменения прочности достаточно высокие температуры, некоторые из них даже негорючие. При нагревании полимеры разлагаются либо сразу из твёрдого состояния, либо в процессе плавления (при 120-150 ^оС и выше). Большинство полимеров при нагревании плавится и в процессе горения образует на горизонтальной поверхности жидкий слой толщиной 6-8 мм. С вертикальных и наклонных поверхностей жидкость стекает, распространяя горение на значительное расстояние.Продукты разложения токсичны, могут образовывать взрывоопасные смеси. Полимеры отличаются высоким содержанием углерода (63-89%), большинство из них не содержит кислорода, поэтому при горении расходуется большой объём воздуха (10-12 м³/кг), образуется сажа и др. продукты неполного горения, часто токсичные: СО, H₂S, НСN, NН₃, др. соединения азота, HCl, альдегиды и др. В связи с этим при тушении личный состав должен использовать изолирующие противогазы. Пламя обычно светящее, часто сильно коптящее. Пыли часто взрывоопасны.Рекомендуемые средства тушения: вода, лучше со смачивателями, воздушно-механическая пена, порошок ПФ.Ниже приведены некоторые показатели пожарной опасности для отдельных полимеров.ПЛАСТМАССЫ Пластическими массами называют материалы на основе полимеров, содержащие различные добавки, и способные под влиянием температуры и давления формоваться, становиться пластичными. Пластмассы широко применяют в различных отраслях народного хозяйства и в быту.а) Термопластичные полимеры (полиэтилен, полистирол, оргстекло, поливинилхлорид и др.) получают полимеризацией, под действием источника зажигания они плавятся, разлагаются; продукты разложения образуют с воздухом горючие смеси. В составе продуктов разложения могут находиться синильная кислота НСN, оксид углерода СО, оксиды азота NО, NО₂, хлористый водород НСl и др. токсичные соединения.Температура воспл. пластмасс выше 200 ^оС, температура сам. - выше 400 ^оС, теплота сгорания - более 31500 кДж/кг, температура горения - до 1300 ^оС, пыли - взрывоопасны. Плохо смачиваются водой, поэтому при тушении желательно применять смачиватели.б) термореактивные полимеры на основе фенолформальдегидных и меламиноформальдегидных смол получают поликонденсацией. Они, как правило, более устойчивы к действию химических реактивов, воды, высоких температур. Температура воспламенения выше 350 ^оС, температура самовоспламенения - выше 490 ^оС, теплота сгорания - более 22400 кДж/кг, пыли - взрывоопасны. Прессованием с добавкой наполнителей получают облицовочные плиты, стеклопластики, текстолит, электроустановочные изделия,ДВП, ДСП и др. При горении выделятся большое количество токсичных продуктов разложения (оксиды углерода и азота).СИНТЕТИЧЕСКИЕ ВОЛОКНА Качество натуральных волокон (хлопка, льна, пеньки, шерсти, шёлка, асбеста) и объём их производства не всегда удовлетворяют предъявляемым к ним требованиям, поэтому в настоящее время в различных отраслях промышленности широко используются искусственные и синтетические волокна. Их производство более экономично, не зависит от природно-климатических условий, можно получать волокна с заданными свойствами.Синтетические волокна получают прядением из раствора или расплава полимера, продавливая его через мелкие отверстия – фильеры. При последующей обработке (вытягивании, скручивании, термофиксации) волокну придают определённые физико – механические свойства. Волокна и изделия из них при нагревании плавятся, могут растекаться.Капрон - наиболее распространён. Химически нестоек. Основное применение - шинная промышленность (корд), транспортёрные ленты, приводные ремни, рукава, верёвки, рыболовные снасти и т.д. (температуры плавления - 208-215 ^оС, разложения - 300 ^оС, воспламенения - 395 ^оС, Q _сгор - 31206 кДж/кг ), Лавсан - химически устойчив, высоко прочный, стоек термически, хороший диэлектрик, изделия не сминаемы. По свойствам близок к шерсти. Применяют для изготовления шлангов для нефтепродуктов, пожарных рукавов, корда, транспортёрных лент, ремней, как заменитель шерсти и добавки к ней в тканях. (температуры: воспл. - 390 ^оС, сам. - 440 ^оС, Q_сгор - 22638 кДж/кг ),.Нитрон - негигроскопичен, очень прочен, упруг и эластичен, светостоек, химическая стойкость - между капроном и лавсаном. Похож на шерсть. Применяют для изготовления тканей, верхнего трикотажа, спецодежды, технических изделий (шланги). (температура плав. - 220-230 ^оС, разлож. - 220-230 ^оС, воспл. - 200 ^оС, сам. - 505 ^оС, Q_сгор - 30828 кДж/кг ),Хлорин - стоек к действию кислот и щелочей, большинству растворителей, кроме ацетона, альдегидов и кетонов. Относится к трудно сгораемым материалам. Изготовляют фильтры, спецодежду, лечебное бельё, (температура плав. - выше 70 ^оС, разлож. - 180 ^оС, воспл. - 200 ^оС, сам. - 540 ^оС, Q_сгор - 12130 кДж/кг ),КАУЧУКИ :Натуральный - производят из сока тропического дерева гевея. По химическому составу - смесь высокомолекулярных непредельных углеводородов. Высокоэластичное смолоподобное вещество светло-коричневого цвета. Хорошо растворяется во многих органических растворителях: бензоле, толуоле, эфирах и др. Широко используется в автомобилестроении, авиастроении, в военной технике для производства шин самолётов, большегрузных автомобилей. (температуры: плав.- 120 ^оС, разлож.- 250 ^оС, воспл.- 129 ^оС, сам. - 275, горения- 1500-1700, Q_сгор- 44768 кДж/кг ). Пламя- яркое, коптящее, с большим тепловым излучением. При горении разбрызгиваются горящие капли, каучук плавится и растекается, образуя подвижную среду, увеличивая площадь пожара и сложность тушения. Синтетические каучуки получают из нефтяных газов, этилового спирта, ацетилена. Производство более экономично, не зависит от климатических условий, можно получать заранее заданные свойства.Натрий-бутадиеновый (СКБ). Близок к натуральному, но при окислении становится твёрдым и жёстким. Применяют в резиновой, обувной, кабельной и др. отраслях промышленности; каучук общего назначения. (температуры: воспл. - 220 ^оС, сам. - 352 ^оС, горения - 1550-1560 ^оС, Q _сгор - 45360 кДж/кг ).Хлоропреновый (наирит) Стоек к действию озона, света, масла, истирания, некоторые не горючи, изготовляют транспортёрные ленты, приводные ремни, рукава, оболочки кабелей (1 т каучука заменяет 6 т свинца) , формовые изделия.Бутадиен-стирольный (СКС, Буна S) по износостойкости, тепловому сопротивлению, озонному и естественному старению, пароводонепроницаемости превосходит натуральный, но уступает по морозостойкости. (температуры: воспл. - 285 ^оС, сам. - 336 ^оС, горения - 1500-1600 ^оС, Q_сгор - 43680-44100 кДж/кг ).

39. Условия потухания пламени

Д ля прекращения горения необходимо выполнение хотя бы одного из следующих условий: изоляция горящей поверхности от воздуха или снижение кон­центрации кислорода до величины, при которой горение невозможно; охлаждение очага горения ниже определенных температур; интенсивное замедление скорости химических реакций в пламе­ни (ингибирование горения); создание условий огнепреграждения (отвод тепла, выделяюще­гося в зоне горения) В общем случае, для прекращения горения неоходимо обеспечить условие: (5.1) где Q1- скорость тепловыделения в очаге пожара; Q2- скорость теплоот-вода от очага пожара в окружающую среду. (5-2)

(5.3) где q - тепловой эффект реакции горения: w - скорость реакции;- ко­эффициент теплообмена; F - поверхность очага пожара; Т - температура очага пожара; То - температура окружающей среды. Анализ соотношений (5.1-5.3) показывает, что существенное влия­ние на развитие процесса горения оказывает скорость реакции w, описы­ваемая уравнением Аррениуса:

40. Тепловая флегматизация.

Флегматизация горения различными добав-ками известна давно. Если ограничиться рассмотрением класса тепловых флегматизаторов, понижающих температуру горения, то этот класс следует в свою очередь разделить на две группы – инертных компонентов (СО2, Н2О, N2) и добавок сложных горючих веществ, флегматизирующих горение бога-тых смесей. Инертные добавки флегматизируют горение, воспринимая часть теплового эффекта реакции при сгорании; однако у этих флегматизаторов происходит только увеличение запаса физического тепла, но не химическое превращение.

Более сложную природу имеет действие добавок органических горючих флегматизаторов в пламенах богатых взрывчатых смесей 1 и распадающихся эндотермических соединений. Как и чисто инертные добавки, они не оказы-вают специфического химического влияния на кинетику реакции в пламени, а только понижают температуру горения. Однако такие добавки флегматизи-руют горение гораздо активнее, чем инертные компоненты. Это обусловлено не только (и даже не столько) их большей теплоемкостью, которая, действии-тельно, сильно возрастает с усложнением молекулы, сколько способностью этих веществ к эндотермическим превращениям при высоких температурах. Поэтому сложные соединения, распадающиеся в пламени, способны флегма-тизировать горение уже в значительно меньших концентрациях, чем инерт-ные добавки.

Наиболее активным флегматизатором значительной части технологиче-ских процессов оказывается само избыточное горючее. Использование избы-точного горючего для флегматизации к тому же наиболее просто в отношении требований технологии: отпадает необходимость введения в реакционную среду посторонних продуктов.

Распад избыточного горючего в пламенах богатых смесей является ре-шающим фактором, определяющим значения пределов распространения пла-мени

41. Ингибирование

ИНГИБИРОВАНИЕ ГОРЕНИЯ — замедление, снижение интенсивности горения вплоть до его прекращения посредством ингибиторов горения. Механизм И. г. состоит в связывании активных центров, что приводит к обрыву цепной реакции горения. Процессы горения, протекающие не по цепному характеру, не поддаются И. г. Многие вещества, оказывающие тормозящее действие на суммарную скорость цепных реакций, не являются ингибиторами, т. к. в ходе реакции расходуются.

И. г. может быть гомогенным, когда ингибитор находится в парообразном состоянии, или гетерогенным, когда ингибитор — в состоянии аэровзвеси. Из ингибиторов наиболее известны галоидоуглеводороды. Их ингибирующая способность убывает от соединений, содержащих йод, к соединениям, содержащим фтор, и увеличивается при увеличении количества галоида в молекуле ингибитора. Гетерогенными ингибиторами могут быть карбонаты, бикарбонаты, хлориды калия и натрия, фосфаты аммония и др. Наряду с ингибиторами горения существуют вещества, уменьшающие скорость горения за счет разбавления горючей смеси и увеличения теплоуноса из зоны горения. Их называют флегматизаторами. Флегматизаторы по эффективности существенно уступают ингибиторам.

42. Характеристика пожаровзрывоопасных параметров горючих веществ и материалов

Пожаровзрывоопасность веществ и материалов — совокупность свойств, характеризующих их способность к образованию горючей (пожароопасной или взрывоопасной) среды, характеризуемая их физико-химическими свойствами и (или) поведением в условиях пожара. Следствием горения, в зависимости от его скорости и условий протекания, могут быть пожар (диффузионное горение) или взрыв (дефлаграционное горение предварительно перемешанной смеси горючего с окислителем).

Показатели пожаровзрывоопасности веществ и материалов определяют с целью получения исходных данных для разработки систем по обеспечению пожарной безопасности и взрывобезопасности в соответствии с требованиями ГОСТ

Пожаровзрывоопасность веществ и материалов определяется показателями, выбор которых зависит от агрегатного состояния вещества (материала) и условий его применения.

При определении пожаровзрывоопасности веществ и материалов различают:

газы — вещества, давление насыщенных паров которых при температуре 25 °C и давлении 101,3 кПа превышает 101,3 кПа;
жидкости — вещества, давление насыщенных паров которых при температуре 25 °C и давлении 101,3 кПа меньше 101,3 кПа. К жидкостям относят также твердые плавящиеся вещества, температура плавления или каплепадения которых меньше 50 °C;
твердые вещества и материалы — индивидуальные вещества и иx смесевые композиции с температурой плавления или каплепадения больше 50 °C, а также вещества, не имеющие температуру плавления (например, древесина, ткани и т. п.);
пыли — диспергированные твердые вещества и материалы с размером частиц менее 850 мкм.