ВОСПЛАМЕНЕНИЕ В ПОЖАРНОМ ДЕЛЕ
, возникновение пламенного
горения при воздействии на горючую систему источника зажигания (это определение
отличается от принятого в научной литературе по горению - см. Воспламенение).
Воспламенение
(В.) твердых горючих материалов, склонных к тлению, наз. возгоранием. Источник
зажигания - нагретая пов-сть, открытое пламя, искры, электрич. дуга и т.
п. При В. в-во нагревается локально (с пов-сти). В. обусловливается выделением
из горючего материала (испарением в случае жидкости, газификацией при наличии
твердого в-ва) газообразной горючей среды, а также энергией источника зажигания
и характеризуется т-рой В. - наинизшей т-рой, при к-рой в-во выделяет горючие
пары или газообразные продукты разложения в кол-ве, достаточном для устойчивого
диффузионного горения. Для характеристики горючих газов термин "т-ра В."
не применяется; В. газов определяется составом газовой смеси и типом источника
зажигания. Т-ра В. обычно лишь на неск. градусов (для нек-рых в-в - на
десятки градусов) превышает вспышки температуру.
Методы и аппаратура для измерения т-ры В. стандартизованы. Для жидкостей
этот показатель определяется в открытом тигле, используемом также для измерения
т-ры вспышки. Т-ру В. следует отличать от т-ры самовоспламенения, характеризующей
возникновение горения в отсутствие источника зажигания (см. Самовозгорание).
Эти
т-ры различаются на сотни градусов (табл. 1).
Т-ра В. твердых материалов (табл. 2) определяется по миним. т-ре горючего
в-ва или окисляющей среды, при к-рой возникает пламенное горение. Для этого
нагретый воздух пропускают через термостатируемый цилиндр, снабженный внеш.
электрообогревом, в к-рый помещен образец с заданными размерами и плотностью
укладки.
Табл. 1.-ТЕМПЕРАТУРЫ ВОСПЛАМЕНЕНИЯ, САМОВОСПЛАМЕНЕНИЯ И ВСПЫШКИ НЕКОТОРЫХ ЖИДКОСТЕЙ
В-во
|
Т. воспл., °С
|
Т самовоспл., °С
|
Т. всп., °С
|
Ацетон
|
-9
|
465
|
- 18
|
Бензин "галоша"
|
- 17
|
350
|
- 17
|
Циклогексан
|
- 15
|
260
|
- 18
|
Толуол
|
7
|
536
|
4
|
Уайт-спирит
|
47
|
260
|
33
|
Бутиловый спирт
|
43
|
340
|
35
|
Этилцеллозольв
|
52
|
235
|
40
|
Табл. 2.-ТЕМПЕРАТУРЫ ВОСПЛАМЕНЕНИЯ И САМОВОСПЛАМЕНЕНИЯ НЕКОТОРЫХ ТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ
В-во
|
Т. воспл., °С
|
Т. самовоспл., °С
|
Древесина сосновая
|
236
|
405
|
Картон кровельный
|
227
|
365
|
Поливинилбутираль
|
315
|
395
|
Каучук бутадиен-стирольный
|
220
|
400
|
Миним. энергия зажигания для наиб. распространенных горючих в-в - углеводородов
составляет десятые доли МДж, для ряда иных в-в (Н2, бораны и
др.) - сотые и даже тысячные доли МДж.
Пределы В. (правильнее - концентрац. пределы распространения пламени)
- это предельные концентрации горючего в-ва в воздухе или др. окислит.
среде, при к-рых еще возможно распространение пламени по всей горючей смеси
от источника зажигания. Различают нижний (НКПВ) и верхний (ВКПВ) пределы,
характеризуемые соотв. миним. и макс. содержанием горючего в-ва в смеси,
к-рые выражаются в % по объему или в г/м3. Пределы В. - важнейший
показатель пожаровзрывоопасных св-в в-ва. По ним в соответствии с общесоюзными
нормами и стандартами категорируют объекты по пожаро- и взрывоопасности,
определяют миним. взрывоопасное содержание О2 в горючей смеси
(МВСК), флегматизирующие концентрации разбавителей и др.
Область В. - диапазон составов горючих смесей между НКПВ и ВКПВ. Смеси,
относящиеся к этой области, взрывоопасны. Способностью образовывать указанные
смеси с разл. окислителями обладают горючие газы и пары, а также взвеси
измельченных твердых горючих материалов. Последние характеризуются НКПВ,
поскольку смеси, отвечающие ВКПВ, практически никогда не образуются.
Согласно теории, разработанной Я. Б. Зельдовичем, пределы В. определяются
тепловыми потерями из пламени и характеризуются предельной скоростью его
распространения:
где и-скорость пламени без тепловых потерь; е-основание натуральных
логарифмов. Существенное влияние на распространение пламени в сравнительно
медленно горящих т. наз. околопредельных газовых смесях оказывают естеств.
конвекция и диффузия в зону р-ции недостающего компонента из свежей смеси.
Естеств. конвекция, сопровождающая развитие пламенного очага (т. наз. термика),
обусловливает искажение его первоначально сфе-рич. формы и трехстадийный
характер распространения, а также производит гасящее действие на пламя.
Избират. диффузия способствует расширению области В. Пределы В. зависят
от т-ры и давления. Область В. с повышением т-ры расширяется по линейному
закону. Увеличение давления приводит к повышению ВКПВ углеродсодержащих
соединений. Пределы В. в-в, не содержащих атомов углерода, а также НКПВ
разл. соединений при возрастании давления не изменяются. При разрежении
для любых горючих смесей характерно наличие предела распространения пламени
по давлению (103 Па - для углеводородов, 102 Па -
для водорода).
Пределы В. находят экспериментально, а НКПВ также расчетным путем. Пределы
В. газов определяют в стандартной стеклянной трубе диам. 50 мм и вые. 1500
мм при зажигании газов искрой у открытого ниж. конца по визуально наблюдаемому
распространению пламени. При установлении пределов В. медленно горящих
в-в и измерении флегматизирующих концентраций, когда значительно влияние
своб. конвекции, используют цилиндр диам. 300 мм и выс. 700 мм. НКПВ аэрозолей
определяют в стандартном приборе - стеклянном цилиндре, в к-ром навеска
в-ва распыляется и зажигается электроспиралью (или пиротехн. таблеткой).
Наиб. просто НКПВ рассчитывают по ф-ле: НКПВ = 0,5Сстех,
где Сстех-концентрация горючего в-ва в воздухе, соответствующая
стехиометрич. соотношению компонентов горючей смеси. Более точно НКПВ (а
также МВСК и флегматизирующие концентрации) углеводородов находят по спец.
ф-лам. В случаях аэрозолей применяют след. ф-лы: для мелкодисперсных аэрозолей
(частицы размером < 10 мкм) - НКПВ (г/м3) = 0,41 М*НКПВП,
для крупнодисперсных (>40 мкм) - НКПВ=0,164 М*НКПВП (где М -
мол. масса в-ва, НКПВП - НКПВ пара в-ва, % по объему).
Лит.: Зельдович Я. Б., "Ж. эксперим. и теорет. физики", 1941,
в. 1, с. 159-69; Пожарная опасность веществ и материалов, применяемых в
химической промышленности. Справочник, под ред. И. В. Рябова, М., 1970;
Монахов В.Т., Методы исследования пожарной опасности веществ, 2 изд., М.,
1979; Баратов А. Н. [и др.], "Пожарное дело", 1984, № 4 с. 24-26. А.
Н. Баратов.
|