Гражданская оборона.
Проблема аварий на пожароопасных объектах
Распространение пламени происходит от каждой точки фронта пламени по нормали к его поверхности. Такое горение и скорость распространения пламени по неподвижной смеси вдоль нормали к его поверхности называют нормальным (ламинарным). Наибольшая скорость стационарного горения наблюдается в чистом кислороде, наименьшая — при содержании в воздухе 14−15% кислорода. При меньшем содержании кислорода… Читать ещё >
Гражданская оборона. Проблема аварий на пожароопасных объектах (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Физико-химические основы горения и взрыва
Горение — это химическая реакция окисления, сопровождающаяся выделением большого количества тепла и свечением.
В зависимости от скорости протекания процесса, горение может происходить в форме собственно горения и взрыва.
Взрыв — это частный случай горения, протекающего мгновенно с кратковременным выделением значительного количества тепла и света.
Для процесса горения необходимо:
- 1) наличие горючей среды, состоящей из горючего вещества и окислителя;
- 2) источник воспламенения.
Чтобы возник процесс горения, горючая среда должна быть нагрета до определенной температуры при помощи источника воспламенения (пламя, искра электрического или механического происхождения, накаленные тела, тепловое проявление химической, электрической или механической энергий).
После возникновения горения постоянным источником воспламенения является зона горения.
Возникновение и продолжение горения возможно при определенном количественном соотношении горючего вещества и кислорода, а также при определенных температурах и запасе тепловой энергии источника воспламенения.
Наибольшая скорость стационарного горения наблюдается в чистом кислороде, наименьшая — при содержании в воздухе 14−15% кислорода. При меньшем содержании кислорода в воздухе горение большей части веществ прекращается.
Различают следующие виды горения:
полное;
горение при достаточном количестве или избытке кислорода;
неполное;
горение при недостатке кислорода.
При полном горении продуктами сгорания являются двуокись углерода (CO2), вода (H2O), азот (N), сернистый ангидрид (SO2), фосфорный ангидрид. При неполном горении обычно образуются едкие, ядовитые горючие и взрывоопасные продукты: окись углерода, спирты, кислоты, альдегиды.
Горение веществ может протекать не только в среде кислорода, но также в среде некоторых веществ, не содержащих кислорода, хлора, паров брома, серы и т. д.
Горючие вещества могут быть в трех агрегатных состояниях:
жидком, твердом, газообразном. Отдельные твердые вещества при нагревании плавятся и испаряются, другие — разлагаются и выделяют газообразные продукты и твердый остаток в виде угля и шлака, третьи не разлагаются и не плавятся. Большинство горючих веществ независимо от агрегатного состояния при нагревании образуют газообразные продукты, которые при смешивании с кислородом воздуха образуют горючую среду.
По агрегатному состоянию горючего и окислителя различают:
гомогенное горение;
горение газов и горючих парообразующих веществ, в среде газообразного окислителя;
горение взрывчатых веществ и порохов;
гетерогенное горение;
горение жидких и твердых горючих веществ в среде газообразного окислителя;
горение в системе «жидкая горючая смесь жидкий окислитель» .
Важнейшим вопросом теории горения является распространение пламени (зоны резкого возрастания температуры и интенсивной реакции). Различают следующие режимы распространения пламени (горения):
нормальный режим горения;
дефлеграционное горение;
детонация.
Нормальный режим горения наблюдается при спокойном гетерогенном двухфазном диффузионном горении. Скорость горения будет определяться скоростью диффузии кислорода к горючему веществу в зону горения.
Распространение пламени происходит от каждой точки фронта пламени по нормали к его поверхности. Такое горение и скорость распространения пламени по неподвижной смеси вдоль нормали к его поверхности называют нормальным (ламинарным).
Нормальные скорости горения невелики. В этом случае повышения давления и образования ударной волны не происходит.
В реальных условиях вследствие протекания внутренних процессов и при внешних осложняющих факторах происходит искривление фронта пламени, что приводит к росту скорости горения. При достижении скоростей распространения пламени до десятков и сотен метров в секунду, но не превышающих скорости звука в данной среде (300 — 320м/сек) происходит взрывное (дефлеграционное) горение.
При взрывном горении продукты горения нагреваются до 1,5−3,0 тысяч°С, а давление в закрытых системах увеличивается до 0,6−0,9 МПа.
Продолжительность реакции горения до взрывного режима составляет приблизительно для газов — 0,1 сек, паров — 0,2−0,3 сек, пыли — 0,5 сек.
Применительно к случайным промышленным взрывам под дефлеграцией обычно понимают горение облака с видимой скоростью порядка 100−300 м/сек, при которой генерируются ударные волны с максимальным давлением 20−100 кПа.
В определенных условиях взрывное горение может перейти в детонационный процесс, при котором скорость распространения пламени превышает скорость распространения звука и достигает 1−5 км/сек. Это происходит при сильной турбулизации материальных потоков, вызывающей значительное искривление фронта пламени, большое увеличение его поверхности.
При этом возникает ударная волна, во фронте которой резко повышаются плотность, давление, температура смеси. При возрастании этих параметров смеси до самовоспламенения горячих веществ возникает детонационная волна, являющаяся результатом сложения ударной волны и образующейся зоны сжатой быстрореагирующей (самовоспламеняющейся) смеси.
Избыточное давление в пределах детонирующего облака смеси может достигать 2 МПа.
Процесс химического превращения горючих веществ, который вводится ударной волной и сопровождается быстрым выделением энергии, называется детонацией.
При детонационном режиме горения облака горючего вещества (ГВ) большая часть энергии взрыва переходит в воздушную ударную волну, при дефлеграционном горении со скоростью распространения пламени приблизительно 200 м/сек переход энергии в волну составляет от 30% до 40%.