Физические основы процесса горения
Пожар— неконтролируемое горение, приводящее к ущербу, под которым понимается жертвы пожара и материальные потери, являющиеся следствием пожара. Неконтролируемость связана с тем, что процесс не управляется как, например, в камере сгорания двигателя, топке и даже в костре. Поэтому прекращение горения, уменьшение масштабов пожара и ущерба требует организации специальных условий, которые реализуются при использовании тех или иных профилактических мероприятий и средств пожаротушения. Они прежде всего связаны с критическими условиями инициирования процесса горения и закономерностями развития пожара.
Исходным условием возникновения процесса горения является одновременное наличие в некоторой зоне окислителя О, горючего вещества Г и теплового импульса И
ОÇГÇИÞ процесс горения
Далее процесс переходит в устойчивую стационарную фазу, когда тепло непрерывно поступает из зоны горения. Дополнительным условием возникновения и развития пожара является наличие путей П распространения процесса горения, т.е. увеличение масштаба
ОÇГÇИÇПÞ пожар
Рассмотрим составляющие этого процесса:
1. Окислителями могут быть хлор Сl, бром Br, фтор F, сера S и в большинстве случаев кислород воздуха О.
2. Горючими являются любые вещества, способные гореть самостоятельно. По агрегатному состоянию они делятся на твердые Т, жидкие Ж, газообразные Г, пыли и волокна П. Независимо от этого горение происходит в газовой фазе. Твердые вещества под воздействием тепла или разлагаются, или сублимируются, жидкости— испаряются, газы непосредственно смешиваются с воздухом и образуют горючую смесь. Поэтому в дальнейшем изложении постоянно упоминается газообразная смесь, а не исходные горючие вещества
3. Тепловой импульс может иметь разную физическую природу. Инициирование процесса горения может осуществляться, во-первых, вынужденно от внешнего теплового источника, во-вторых, путем самовоспламенения:
· вынужденное зажигание от внешнего источника происходит при контакте горючего с поверхностью источника, нагретой до температуры зажигания;
· самовоспламенение— это явление резкого увеличения скорости экзотермической реакции окисления, приводящей к нагреву горючей смеси и возникновению горения при отсутствии внешнего источника зажигания.
К внешним источникам относятся открытое пламя, искры, раскаленная спираль и т.д. Источниками, приводящими к самовоспламенению, могут быть биологический нагрев при разложении или окислении, нагрев при воздействии влаги, например на щелочные металлы, или светового излучения и т.д.
Ущерб от пожара зависит от многих причин и прежде всего от продолжительности пожара, которая в свою очередь связана с характером и величиной пожарной нагрузки mПН— массы горючих материалов к площади пола помещения или площади, занимаемой этими материалами в открытом пространстве. Свойства и величина нагрузки определяет динамику и ущерб от пожара.
Пространство, занимаемое пожаром, делится на три зоны:
· зона горения, в которой собственно протекают процессы разложения, испарения (газообразования горючего) и реакция окисления кислородом воздуха;
· зона теплового воздействия с одной стороны примыкает к зоне горения, а внешняя граница проходит там, где тепловое воздействие приводит к изменению состояния материалов, конструкций;
· зона задымления, нахождение в которой людей без средств защиты невозможно.