САМОВОЗГОРАНИЕ
,
возникновение горения в результате самонагревания горючих твердых материалов,
вызванного самоускорением в них экзотермич. р-ций. С. происходит из-за того,
что тепловыделение в ходе р-ций больше тепло-отвода в окружающую среду.
Начало С. характеризуется
т-рой самонагревания (Tсн), представляющей собой минимальную
в условиях опыта т-ру, при к-рой обнаруживается тепловыделение.
При достижении в процессе
самонагревания определенной т-ры, наз. т-рой С. (Tсвоз), возникает
горение материала, проявляющееся либо тлением, либо пламенным горением. В последнем
случае Tсвоз адекватна т-ре самовоспламенения (Tсв),
под к-рым в пожарном деле понимают возникновение горения газов и жидкостей при
нагр. до нек-рой критич. т-ры. (см. Воспламенение в пожарном деле).
В принципе С. и самовоспламенение по физ. сущности сходны и различаются
лишь видом горения, самовоспламенение возникает только в виде пламенного горения.
В случае самовоспламенения
самонагревание (предвзрыв-ной разогрев; см. Воспламенение) развивается
в пределах всего неск. градусов и поэтому не учитывается при оценке пожаровзрывоопасности
газов и жидкостей. При С. область самонагревания может достигать неск. сотен
градусов (напр., для торфа от 70 до 225 °С). Вследствие этого явление самонагревания
всегда учитывается при определении склонности твердых в-в к С.
С. изучают путем термостатирования
исследуемого материала при заданной т-ре и установления зависимости между т-рой,
при к-рой возникает горение, размерами образца и временем его нагрева в термостате.
Процессы, происходящие
при С. образцов горючего материала, изображены на рисунке. При т-рах до Tсн
(напр., T1) материал нагревается без изменений (тепловыделение
отсутствует). При достижении Tсн в материале происходят экзотермич.
р-ции. Последние в зависимости от условий накопления теплоты (масса материала,
плотность упаковки его атомов и молекул, продолжительность процесса и т. д.)
могут после периода небольшого самонагревания по исчерпании способных саморазогреваться
компонентов материала завершиться охлаждением образца до начальной т-ры термостата
(кривая 1) либо продолжать самонагреваться вплоть до Tсвоз
(кривая 2). Область между Тсн и Tсвоз потенциально
пожароопасна, ниже Tсн-безопасна.
Изменение т-ры Т во
временя т в термостатированных образцах горючего материала.
Возможность С. материала,
находящегося в потенциально пожароопасной области, устанавливают с помощью ур-ний:
где Tокр-т-ра
окружающей среды, °С; l-определяющий размер (обычно толщина) материала;
т-время, в течение к-рого может произойти С.; A1, n1
и А2, n2-коэф., определяемые для каждого
материала по опытным данным (см. табл.).
По ур-нию (1) при заданном
l находят Tокр, при к-рой может возникнуть С. данного
материала, по ур-нию (2)-при известной Токр величину
т. При т-ре, ниже вычисленной Tокр , или при т,
меньшем, чем время, рассчитанное по ур-нию (2), С. не произойдет.
В зависимости от природы
первоначального процесса, вызвавшего самонагревание материала, и значений Tсн
различают хим., микробиол. и тепловое С.
К химическому С. относятся
экзотермич. взаимод. в-в (напр., при попадании конц. HNО3
на бумагу, древесные опилки и др.). Наиб. типичный и распространенный пример
такого процесса-С. промасленной ветоши или иных волокнистых материалов с развитой
пов-стью. Особенно опасны масла, содержащие соед. с ненасыщ. хим. связями и
характеризующиеся высоким йодным числом (хлопковое, подсолнечное, джутовое и
т.д.).
К явлениям химического
С. относится также загорание ряда в-в (напр., мелкораздробл. А1 и Fe, гидриды
Si, В и нек-рых металлов, металлоорг. соед.-алюминийорганичес-кие и др.) при
контакте их с воздухом в отсутствие нагрева. Способность в-в к С. в таких условиях
наз. пирофорностью. Особенность пирофорных в-в заключается в том, что их Tсвоз
(или Tсв) ниже комнатной т-ры: - 200°С для SiH4,
— 80 °С для А1(С2Н5)3. Для предупреждения
химического С. порядок совместного хранения горючих в-в и материалов строго
регламентирован.
Склонностью к микробиологическому
С. обладают горючие материалы, особенно увлажненные, служащие пи-тат. средой
для микроорганизмов, жизнедеятельность к-рых связана с выделением теплоты (торф,
древесные опилки и др.). По этой причине большое число пожаров и взрывов происходит
при хранении сельскохозяйств. продуктов (напр., силос, увлажненное сено) в элеваторах.
Для микробиологического и химического С. характерно то, что Tсн
не превышает-обычных значений Токр и м.б. отрицательной. Материалы,
имеющие Tсн выше комнатной т-ры, способны к тепловому
С.
Вообще склонностью ко всем
видам С. обладают мн. твердые материалы с развитой пов-стью (напр., волокнистые),
а также нек-рые жидкие и плавящиеся в-ва, содержащие в своем составе непредельные
соед., нанесенные на развитую (в т.ч. негорючую) пов-сть. Расчет критич. условий
для хим., микробиол. и теплового С. осуществляется по ур-ниям (1) и (2). Методы
эксперим. определения Тсн и Tсвоз и условий
С. изложены в спец. стандарте.
Лит.: Таубкин С.
М., Баратов А. Н., Никитина Н. С., Справочник по жароопасности твердых веществ
и материалов, М., 1961; Пожарная опасность строительных материалов, под ред.
А.Н. Баратова, М., 1988; Пожаровзрыво-опасность веществ и материалов и средства
их тушения. Справочник, под ред. А.Н. Баратова, А.Я. Королъченко, кн. 1-2, М.,
1990. А.Н. Баратов.
|