Второй закон термодинамики. “Самостоятельно теплота переходит только от тел с более высокой температурой к телам с меньшей температурой

“Самостоятельно теплота переходит только от тел с более высокой температурой к телам с меньшей температурой, но не наоборот.”

Он указывает на однонаправленность и, следовательно, необратимость явлений теплообмена.

 

43.Виды теплообмена при пожаре:

− конвективный теплообмен - перенос теплоты (точнее, передача энергии в форме теплоты) в неравномерно нагретой жидкой, газообразной или сыпучей среде, обусловленный конвективным движением среды и ее теплопроводностью. В невесомости конвективный теплообмен отсутствует.

конвективный теплообмен - перенос теплоты с поверхности (на поверхность) ограждающей конструкции омывающим ее воздухом или жидкостью;

− лучистый теплообмен - процесс переноса энергии от одного тела к другому с помощью электромагнитного излучения. Характер излучения существенно зависит от температуры тела;

− теплопроводность. При внутренних пожарах тепло передается из горящего помещения в соседние через ограждающие строительные конструкции, металлические трубы, балки и т. п.

 

44. Стадии пожара в помещениях:

  • Первые 10-20 минут пожар распространяется линейно вдоль горючего материала. В это время помещение заполняется дымом рассмотреть в это время пламя невозможно. Температуру воздуха поднимается в помещении до 250—300 градусов. Это температура воспламенения всех горючих материалов.
  • Через 20 минут начинается объемное распространение пожара.
  • Спустя еще 10 минут наступает разрушение остекления. Увеличивается приток свежего воздуха, резко увеличивается развитие пожара. Температура достигает 900 градусов.
  • Фаза выгорания. В течение 10 минут максимальная скорость пожара.
  • После того, как выгорают основные вещества происходит фаза стабилизации пожара (от 20 минут до 5 часов). Если огонь не может перекинуться на другие помещения пожар идет на улицу. В это время происходит обрушение выгоревших конструкций.

1)Начальная стадия характеризуется развитием пожара от источника зажигания до момента, когда помещение будет полностью охвачено огнем. Обусловлена нарастанием температуры, снижение плотности газов. Воздух уменьшается, а продукты горения увеличиваются, что создает избыточное давление. Горение замедляется, т.к. снижается концентрация О2.

Основная (развитая);

2)Основной стадии развития пожара в помещении соответствует повышение среднеобъемной температуры до максимума. На этой стадии сгорает 80-90% объемной массы горючих веществ. Режим развития пожара называется квазистационарным (установившимся). τ>10 мин, .

3) Конечная. Завершается процесс горения и снижается температура. Количество газов уходящих газов меньше, чем количество поступающего воздуха.

4) Ликвидация пожара (при тушение пожара).

 

Конвективный теплообмен

Конвективный теплообмен - перенос теплоты (точнее, передача энергии в форме теплоты) в неравномерно нагретой жидкой, газообразной или сыпучей среде, обусловленный конвективным движением среды и ее теплопроводностью. В невесомости конвективный теплообмен отсутствует.

конвективный теплообмен - перенос теплоты с поверхности (на поверхность) ограждающей конструкции омывающим ее воздухом или жидкостью;

Большая часть тепла на пожарах передается конвекцией.

При слабом ветре большая часть тепла отдается верхним слоям атмосферы. При наличии сильного ветра обстановка усложняется, так как восходящий поток нагретых газов значительно отклоняется от вертикали.

При внутренних пожарах (т.е. пожарах в ограждениях) конвекцией будет передаваться еще большая часть тепла, чем при наружных пожарах. При пожарах внутри зданийпродукты сгорания, двигаясь по коридорам,лестничным клеткам, шахтам лифтов, вентканалам и т. п., передают тепло встречающимся на их пути материалам, конструкциям и т. д., вызывая их загорание, деформацию, обрушение и пр. Необходимо помнить, чем выше скорость движения конвекционных потоков и чем выше температура нагрева продуктов сгорания, тем больше тепла передается в окружающую среду.

Лучистый теплообмен

Лучистый теплообмен - процесс переноса энергии от одного тела к другому с помощью электромагнитного излучения. Характер излучения существенно зависит от температуры тела. Темные тела лучше нагреваются излучением, чем блестящие. Мощность излучения зависит не только от температуры излучающего тела, но и от его цвета. Сильнее всего излучают при данной температуре черные тела, гораздо слабее — белые или зеркальные.

В отличие от теплопроводности и конвекции, лучистый теплообмен не требует наличия промежуточной среды между источником и приемником тепла. Перенос энергии в этом случае осуществляется посредством электромагнитных волн, которые, подобно видимому свету, могут поглощаться, пропускаться или отражаться поверхностью тела и отбрасывать тени при блокировании излучения непрозрачным объектом. Он становится господствующим видом теплопереноса, если диаметр очага пожара превышает 0,3 м, и определяет рост и распространение пожара в помещениях. Именно благодаря лучистому теплообмену происходит нагрев удаленных от пожара объектов до температуры воспламенения, а также развитие пожара в открытых очагах (например, в лесу) и его распространение на соседние здания. Благодаря излучению окружающим предметам передается значительная часть тепла, выделяющегося при горении. Большая часть излучения испускается мельчайшими частицами сажи, образующимися почти во всех диффузионных пламенах. Это является причиной их характерного желтого свечения. Влияние теплового излучения пламени или любого нагретого объекта на близлежащие поверхности может быть оценено лишь путем тщательного анализа процессов теплообмена. Такой анализ необходим для оценки времени нагрева горючих материалов, на которые воздействует тепловое излучение, до состояния, при котором они могут воспламеняться и гореть.

Начальная стадия пожара

Начальная стадия развивающегося пожара представляет наибольший интерес с точки зрения оценки опасных факторов, возникающих на этой стадии для людей

Как показали исследования, в начальной стадии развивающегося пожара, характерного сравнительно небольшим очагом горения, выделяется такое количество продуктов горения, которое за короткое время может вызвать задымление больших объемов здания с массовым пребыванием людей (в несколько сотен и тысяч человек) с угрозой для их здоровья и даже жизни.

Опасность начальной стадии развивающегося пожара для человека характеризуется временем, по истечении которого возникают опасные для его здоровья и жизни ситуации. Время, по истечении которого возникают опасные для жизни человека ситуации, может быть определено по формулам, полученным на основании уравнения теплового баланса с учетом того, что в начальной стадии развивающегося пожара некоторое время все проемы работают на выброс продуктов горения, а приток свежего воздуха отсутствует

Начальной стадии соответствует развитие пожара от источника зажигания; до момента, когда помещение будет полностью охвачено пламенем. На этой стадии происходит нарастание температуры в помещении и снижение плотности газов в нем. При этом количество удаляемых газов через проемы больше, чем количество поступающего воздуха вместе с перешедшими в газообразное состояние горючими материалами и веществами.

На начальной стадии пожара воздух и продукты горения в помещении увеличиваются в объеме, создается избыточное давление до нескольких десятков паскалей, в результате чего газовая смесь выходит из него через неплотности в стыках строительных конструкций, зазоры в притворах дверей, окон, воздуховоды и другие отверстия. Горение поддерживается кислородом воздуха, находящимся в помещении, концентрация которого постепенно снижается. Если помещение достаточно изолировано от окружающей среды, например не нарушено остекление оконных проемов или они вообще отсутствуют, плотно закрыты двери и перекрыты заслонки на воздуховодах, развитие процесса горения в нем может замедлиться или прекратиться вообще. В противном случае на начальной стадии пожара горение распространяется на значительную площадь помещения, прогреваются конструкции и материалы, среднеобъемная температура в помещении поднимается до 200–300 °С, в дыму возрастает содержание оксида и диоксида углерода, происходит интенсивное дымовыделение и снижается видимость.

Эта стадия пожара, как правило, не оказывает существенного влияния на огнестойкость строительных конструкций, поскольку температуры пока еще сравнительно невелики.

 

Стадия развитого пожара

Основной стадии развития пожара в помещении соответствует повышение среднеобъемной температуры до максимума. На этой стадии сгорает 80–90 % объемной массы горючих веществ и материалов, температура и плотность газов в помещении изменяются во времени незначительно. Данный режим развития пожара называется установившимся, при этом расход удаляемых газов из помещения приблизительно равен притоку поступающего воздуха и продуктов пиролиза.

В проведенных опытах : На стадии развитого пожара отмечалось резкое возрастание температуры воздушной среды и концентраций анализируемых продуктов горения. Несмотря на высокие уровни содержания CO в атмосфере, содержание COHb в крови животных колебалось в пределе 30%. В это же время в крови животных обнаруживались токсические и летальные концентрации цианидов. Таким образом, наиболее опасной следует признать стадию развитого пожара, когда образуются максимальные концентрации CO и HCN. Гибель экспериментальных животных в этом периоде наступала от комбинированного воздействия CO и HCN. В дальнейшем снижение содержания CO в среде пожара приводило к повышению токсического эффекта HCN, который может в подобных условиях обладать самостоятельным независимым действием, приводящим к гибели животных. ВЫВОД: Наиболее высокие концентрации цианидов в атмосфере определяются в стадии развитого пожара. В подобных случаях цианиды могут обладать независимым действием, приводящим к наступлению смерти.