МІНІСТЕРСТВО РОСІЙСЬКОЇ ФЕДЕРАЦІЇ

У СПРАВАХ ЦИВІЛЬНОГО ЗАХИСТУ, НАДЗВИЧАЙНИХ СИТУАЦІЙ ТА ЛІКВІДАЦІЇ НАСЛІДКІВ стихійних лих

Федеральне державне бюджетна установа Всеросійський ордена «Знак Пошани» науково-дослідний інститут протипожежної оборони МНС Росії

(ФГБУ ВНІЇПО МНС Росії)

ЗАТВЕРДЖУЮ

начальник

ФГБУ ВНІЇПО МНС Росії

Кандидат технічних наук

В.І. Клімкін

Методика

Випробувань по визначенню лінійної швидкості поширення полум'я

Твердих речовин і матеріалів

ПрофессорН.В. Смирнов

Москва 2013

Справжня методика призначена для використання фахівцями СЕУ ФПС ИПЛ МНС Росії, наглядових органів МНС Росії, випробувальних лабораторій, науково-дослідних організацій, підприємств - виробників речовин і матеріалів, а також організацій, що працюють в галузі забезпечення пожежної безпеки об'єктів.

Методика розроблена ФГБУ ВНІЇПО МНС Росії (заступник начальника науково-дослідного центру профілактики пожеж і попередження надзвичайних ситуацій з пожежами, доктор технічних наук, професор Н.В. Смирнов, головний науковий співробітник, доктор технічних наук, професор Н.І. Константинова; начальник сектора , кандидат технічних наук О.І. Молчадскій; начальник сектора А.А. Меркулов).

У методиці представлені принципові положення щодо визначення лінійної швидкості поширення полум'я по поверхні твердих речовин і матеріалів, а також опис установки, принцип дії та інші необхідні відомості.

У цій методиці використовується установка, основа конструкції якої відповідає ГОСТ 12.1.044-89 (п. 4.19) «Метод експериментального визначення індексу поширення полум'я».

Л. - 12, прилож. - 3

ВНІЇПО - 2013

Область прімененія4Норматівние ссилкі4Терміни і определенія4Оборудованіе для іспитаній4Образци для іспитаній5Калібровка установкі6Проведеніе іспитаній6Оценка результатів іспитаній7Оформленіе протоколу іспитаній7Требованія безопасності7Пріложеніе А (обов'язковий) Загальний вигляд установкі9

Додаток Б (обов'язковий) Взаємне розташування радіаційної панелі

І держателя з образцом10

Список виконавців работи12Область застосування

Справжня методика встановлює вимоги щодо методу визначення лінійної швидкості поширення полум'я (ЛСРП) по поверхні горизонтально розташованих зразків твердих речовин і матеріалів.

Справжня методика поширюється на горючі тверді речовини і матеріали, в т.ч. будівельні, а також на лакофарбові покриття.

Методика не поширюється на речовини в газоподібному і рідкому вигляді, а також сипучі матеріали і пилу.

Результати випробувань застосовні тільки для оцінки властивостей матеріалів в контрольованих лабораторних умовах і не завжди відображають поведінку матеріалів в реальних умовах пожежі.

У цій методиці використані нормативні посилання на такі нормативні документи:

ГОСТ 12.1.005-88 Система стандартів безпеки праці. Загальні санітарно-гігієнічні вимоги до повітря робочої зони.

ГОСТ12.1.019-79 (2001) Сістемастандартовбезопасностітруда.

Електробезпека. Загальні вимоги і номенклатура видів захисту.

ГОСТ12.1.044-89Пожаровзривоопасностьвеществіматеріалов.

Номенклатура показників і методи їх визначення.

ГОСТ 12766.1-90 Дріт з прецизійних сплавів з високим електричним опором.

ГОСТ 18124-95 Листи азбестоцементні плоскі. Технічні умови.

ГОСТ 20448-90 (з ізм. 1, 2) Гази вуглеводневі зріджені паливні для комунально-побутового споживання. Технічні умови.

терміни та визначення

У цій методиці використані такі терміни з відповідними визначеннями:

Лінійна швидкість поширення полум'я: Відстань, пройдена фронтом полум'я в одиницю часу. Це фізична величина, яка характеризується поступальним лінійним рухом фронту полум'я в заданому напрямку в одиницю часу.

Фронт полум'я: Зона поширюється відкритого полум'я, в якій відбувається горіння.

Устаткування для випробувань

Установка для визначення лінійної швидкості поширення полум'я (рисунок А.1) включає в себе наступні елементи: вертикальну стійку на опорі, електричну радіаційну панель, утримувач зразка, витяжний парасоль, газовий пальник і термоелектричний перетворювач.

Електрична радіаційна панель, складається з керамічної плитки, в пазах якої рівномірно закріплений нагрівальний елемент (спіраль) з дроту марки Х20Н80-Н (ГОСТ 12766.1). Параметри спіралі (діаметр, крок намотування, електричний опір) повинні бути такими, щоб сумарна споживана потужність не перевищувала 8 кВт. Керамічна плита поміщена в теплоелектроізолірованний корпус, закріплений на вертикальній стійці і

Підключена до електричної мережі за допомогою блоку живлення. Для збільшення потужності інфрачервоного випромінювання і зменшення впливу потоків повітря перед керамічної плитою встановлена \u200b\u200bсітка з жаростійкої стали. Радіаційна панель встановлюється під кутом 600 до поверхні горизонтально розташованого зразка.

Тримач зразка складається з підставки і рамки. Рамку закріплюють на підставці горизонтально так, щоб нижня кромка електричної радіаційної панелі перебувала від верхньої площини рамки зі зразком на відстані 30 мм по вертикалі і 60 мм по горизонталі (рисунок Б.1).

На бічній поверхні рамки нанесені контрольні поділу через кожні (30 ± 1) мм.

Витяжний парасоль розмірами (360 × 360 × 700) мм, встановлений над власником зразка, служить для збору і видалення продуктів горіння.

4.5. Газовий пальник являє собою трубку діаметром 3,5 мм з жаростійкої сталі з запаяним кінцем і п'ятьма отворами, розташованими на відстані 20 мм один від одного. Пальник в робочому положенні встановлена \u200b\u200bперед радіаційної панеллю паралельно поверхні зразка по довжині середини нульового ділянки. Відстань від пальника до поверхні зразка становить (8 ± 1) мм, а осі п'яти отворів орієнтовані під кутом 450 до поверхні зразка. Для стабілізації запального полум'я пальник поміщена в одношаровий чохол з металевої сітки. Газовий пальник приєднується гнучким шлангом через вентиль, що регулює витрату газу, до балона з пропан - бутанової фракцією. Тиск газу має перебувати в діапазоні (10 ÷ 50) кПа. У положенні "контроль" пальник виводять за край рамки.

Блок живлення складається з регулятора напруги з максимальним струмом навантаження не менше 20 А і регульованим вихідним напругою від 0 до 240 В.

Пристрій для вимірювання часу (секундомір) з діапазоном вимірювання (0-60) хв і похибкою не більше 1 с.

Термоанемометр - призначений для вимірювання швидкості повітряного потоку з діапазоном вимірювання (0,2-5,0) м / с і точністю ± 0,1 м / с.

Для вимірювання температури (довідковий показник) при випробуванні матеріалів використовують термоелектричний перетворювач типу ТХА з діаметром термоелектрода не більше 0,5 мм, спай ізольований, з діапазоном вимірювання (0-500) оС, не більше 2 класу точності. Термоелектричний перетворювач повинен мати захисний кожух з нержавіючої сталі діаметром (1,6 ± 0,1) мм, і закріплюватися таким чином, щоб ізольований спай знаходився в центрі перетину звуженої частини витяжного накриття.

Прилад для реєстрації температури з діапазоном вимірювання (0-500) оС, не більше 0,5 класу точності.

Для вимірювання лінійних розмірів використовують лінійку металеву або рулетку з діапазоном вимірювання (0-1000) мм і ц.п. 1 мм.

Для вимірювання атмосферного тиску використовують барометр з діапазоном вимірювання (600-800) мм.рт.ст. і ц.п. 1 мм.рт.ст.

Для вимірювання вологості повітря використовують гигрометр з діапазоном вимірювання (20-93)%, (15-40) оС і ц.п. 0,2.

Зразки для випробувань

5.1. Для випробування одного виду матеріалу виготовляють п'ять зразків довжиною (320 ± 2) мм, шириною (140 ± 2) мм, фактичною товщиною, але не більше 20 мм. Якщо товщина матеріалу становить понад 20 мм, необхідно зрізати частину

Матеріалу з не лицьового боку, що б товщина становила 20 мм. При виготовленні зразків експонована поверхня не повинна піддаватися обробці.

Для анізотропних матеріалів виготовляють два комплекти зразків (наприклад, по качку і по основі). При класифікації матеріалу приймається найгірший результат випробування.

Для шаруватих матеріалів з різними поверхневими шарами виготовляють два комплекти зразків з метою експонування обох поверхонь. При класифікації матеріалу приймається найгірший результат випробування.

Покрівельні мастики, мастичні покриття і лакофарбові покриття відчувають нанесеними на ту ж основу, яка прийнята в реальному конструкції. При цьому лакофарбові покриття слід наносити не менше чотирьох шарів, з витратою кожного шару, відповідно до технічної документації на матеріал.

Матеріали товщиною менше 10 мм відчувають в поєднанні з негорючою основою. Спосіб кріплення повинен забезпечувати щільний контакт поверхонь матеріалу і основи.

У негорючей основи слід використовувати азбестоцементні листи розмірами (320 × 140) мм, товщиною 10 або 12 мм, виготовлені за ГОСТ 18124.

Зразки кондиціонують в лабораторних умовах не менше 48 год.

калібрування установки

Калібрування установки повинна проводитися в приміщенні при температурі (23 ± 5) C і відносній вологості повітря (50 ± 20)%.

Виміряти швидкість повітряного потоку в центрі перетину звуженої частини витяжного накриття. Вона повинна перебувати в діапазоні (0,25 ÷ 0,35) м / с.

Відрегулювати витрату газу через запальний газовий пальник таким чином, щоб висота язичків полум'я становила (11 ± 2) мм. Після чого запальний пальник вимикають і переводять в положення "контроль".

Включити електричну радіаційну панель і встановити тримач зразка з тарировочной асбестоцементной плитою, в якій розташовані отвори з датчиками теплового потоку в трьох контрольних точках. Центри отворів (контрольні точки) розташовані по центральній поздовжній осі від краю рамки держателя зразка на відстані, відповідно, 15, 150 і 280 мм.

Нагріти радіаційну панель, забезпечуючи щільність теплового потоку в стаціонарному режимі для першої контрольної точки (13,5 ± 1,5) кВтм2, для другої і третьої точки, відповідно, (9 ± 1) кВтм2 і (4,6 ± 1) кВтм2. Щільність теплового потоку контролюють датчиком типу Гордона з похибкою не більше

Радіаційна панель вийшла на стаціонарний режим, якщо показники датчиків теплового потоку досягають значень заданих діапазонів і залишаються незмінними протягом 15 хв.

Проведення випробувань

Випробування повинні проводитися в приміщенні при температурі (23 ± 5) C і відносній вологості повітря (50 ± 20)%.

Налаштувати швидкість повітряного потоку в витяжному парасолі згідно 6.2.

Нагріти радіаційну панель і проконтролювати щільність теплового потоку в трьох контрольних точках згідно 6.5.

Закріпити випробуваний зразок в тримачі, нанести на лицьовій поверхні ризики з кроком (30 ± 1) мм, запалити запальний пальник, перевести її в робоче положення і відрегулювати витрату газу згідно 6.3.

Помістити держатель з досліджуваним зразком в установку (згідно малюнка Б.1) і включити секундомір в момент контакту полум'я запального пальника з поверхнею зразка. Часом займання зразка вважається момент проходження фронтом полум'я нульового ділянки.

Випробування триває до моменту припинення поширення фронту полум'я по поверхні зразка.

У процесі випробування фіксують:

Час займання зразка, с;

Час i проходження фронтом полум'я кожного i-го ділянки поверхні зразка (i \u003d 1,2, ... 9), с;

Загальний час  проходження фронтом полум'я всіх ділянок, с;

Відстань L, на яке поширився фронт полум'я, мм;

Максимальну температуру Тmax димових газів, C;

Час досягнення максимальної температури димових газів, с.

Оцінка результатів випробувань

Для кожного зразка обчислюють лінійну швидкість поширення полум'я по поверхні (V, м / c) за формулою

V \u003d L /  × 10-3

Середнє арифметичне значення лінійної швидкості поширення полум'я по поверхні п'яти випробуваних зразків приймають за лінійну швидкість поширення полум'я по поверхні досліджуваного матеріалу.

8.2. Збіжність і відтворюваність методу при довірчій ймовірності 95% не повинна перевищувати 25%.

Оформлення протоколу випробувань

У протоколі випробування (додаток В) наводять такі відомості:

Найменування випробувальної лабораторії;

Назва та адреса замовника, виробника (постачальника) матеріалу;

Умови в приміщенні (температура, ОС; відносна вологість,%, атмосферний тиск, мм.рт.ст);

Опис матеріалу або виробу, технічну документацію, торгову марку;

Склад, товщину, щільність, масу і спосіб виготовлення зразків;

Для багатошарових матеріалів - товщину і характеристику матеріалу кожного шару;

Параметри, що реєструються при випробуваннях;

Середнє арифметичне значення лінійної швидкості поширення полум'я;

Додаткові спостереження (поведінка матеріалу при випробуваннях);

Виконавці.

Вимоги безпеки

Приміщення, в якому проводять випробування, повинно бути обладнане припливно-витяжнойвентіляціей.Рабочееместооператорадолжно

Задовольняти вимогам електробезпеки по ГОСТ 12.1.019 і санітарно- гігієнічним вимогам по ГОСТ 12.1.005. Особи, допущені в установленому порядку до випробувань, повинні бути ознайомлені з технічним описом та інструкцією по експлуатації випробувального та вимірювального обладнання.

Додаток А (обов'язковий)

Загальний вигляд установки

1 - вертикальна стійка на опорі; 2 - електрична радіаційна панель; 3 - тримач зразка; 4 - витяжний зонт; 5 - газовий пальник;

6 - термоелектричний перетворювач.

Рисунок А.1 - Загальний вигляд установки

Додаток Б (обов'язковий)

Взаємне розташування радіаційної панелі і утримувача з зразком

1 - електрична радіаційна панель; 2 - тримач із зразком; 3 - зразок.

Рисунок Б.1 - Взаємне розташування радіаційної панелі і утримувача з зразком

Форма протоколу випробувань

Найменування організації, що виконує випробування ПРОТОКОЛ №

Визначення лінійної швидкості поширення полум'я по поверхні

Від "" р

Замовник (Виробник):

Найменування матеріалу (марка, ГОСТ, ТУ і т.д.):

Характеристики матеріалу (щільність, товщина, склад, кількість шарів, колір):

Условіявпомещеніі (температура, ОС; относітельнаявлажность,%; атмосферний тиск, мм.рт.ст):

Найменування методики випробувань:

Випробувальний і вимірювальне обладнання (заводський номер, марка, свідоцтво про повірку, діапазон виміру, термін дії):

Експериментальні дані:

№ Час, с. Максим. темпера- туру ди мових газів Час проходження фронтом пламеніучастков поверхні №19 Показники распростра- нання полум'я

Вос- пламе- нання дости- вання Тmax1 2 3 4 5 6 7 8 9 Довжина L, мм Лінійна швидкість V, м / з1 2 3 4 5 Примітка: Висновок: Виконавці:

Список виконавців роботи:

Головний науковий співробітник, д.т.н., проф.Н.І. Константинова Начальник сектора, к.т.н.О.І. МолчадскійНачальнік сектораА.А. Меркулов

оригінальний документ?

Параметри пожежі: тривалість, площа, температура, теплота, лінійна швидкість поширення пожежі, швидкість вигоряння горючих речовин, інтенсивність газообміну, щільність задимлення. лекція 2

Відомо, що основне явище на пожежі- горіння, але самі пожежі все індивідуальні. Різноманітні види і режими горіння: кінетичне і дифузійне, гомогенне і гетерогенне, ламинарное і турбулентний, діфлаграціонное і детонационное, повне і неповне і т.д.). Різноманітні умови, в яких відбувається горіння; стан і розташування горючих речовин, тепло- і масообмін в зоні горіння і ін. Тому кожен пожежа необхідно реєструвати, описувати, досліджувати, порівнювати з іншими, тобто вивчати параметри пожежі.

Тривалість пожежі, τ п (Хв.). Тривалістю пожежі називається час з моменту його виникнення до повного припинення горіння.

Площа пожежі,F п (м 2). Площею пожежі називається площа проекції зони горіння на горизонтальну або вертикальну площину.

на мал. 1 показані характерні випадки визначення площі пожежі. На внутрішніх пожежах в багатоповерхових будівлях загальна площа пожежі знаходиться як сума площ пожеж всіх поверхів. У більшості випадків користуються проекцією на горизонтальну площину, порівняно рідко - на вертикальну (при горінні одиночній конструкції невеликої товщини, розташованої вертикально, під час пожежі на газовому фонтані).

Площа пожежі є основним параметром пожежі при оцінці його розмірів, при виборі методу гасіння, при розрахунку сил і засобів, необхідних для його локалізації та ліквідації.

Температура пожежі, Т п ( K). Під температурою внутрішнього пожежі розуміють среднеоб'емную температуру газового середовища в приміщенні, а під температурою відкритого пожежі- температуру полум'я. Температура внутрішніх пожеж нижче, ніж відкритих.

Лінійна швидкість поширення пожежі, V p (М / с). Під цим параметром розуміють швидкість поширення горіння по поверхні горючого матеріалу в одиницю часу. Лінійна швидкість поширення горіння визначає площу пожежі. Вона зависне від виду і природи горючих речовин і матеріалів, від здатності до займання та початкової температури, від інтенсивності газообміну на пожежі та спрямованості конвективних газових потоків, від ступеня подрібнення горючих матеріалів, їх просторового розташування та інших чинників.

Лінійна швидкість поширення горіння- величина непостійна в часі, тому в розрахунках користуються середніми значеннями, які є величинами наближеними.

Найбільшою лінійної швидкістю поширення горіння мають гази,так як в суміші з повітрям вони вже підготовлені до горіння, лише необхідно цю суміш нагріти до температури займання.

Лінійна швидкість поширення горіння рідинзалежить від їх початкової температури. Найбільша лінійна швидкість поширення горіння для горючих рідин спостерігається при температурі займання, і дорівнює швидкість розповсюдження горіння по пароповітряним сумішей.

Найменшою лінійної швидкістю поширення горіння мають тверді горючі матеріали, для підготовки до горіння яких потрібно більше тепла, ніж для рідин і газів. Лінійна швидкість поширення горіння твердих горючих матеріалів в значній мірі залежить від їх просторового розташування. Поширення полум'я по вертикальних і горизонтальних поверхнях відрізняється в 5- 6 раз, а при поширенні полум'я по вертикальній поверхні знизу вгору і зверху вниз- в 10 разів. Найчастіше використовується лінійна швидкість поширення горіння по горизонтальній поверхні.

Швидкість вигоряння горючих речовин і матеріалів. Вона є одним з найважливіших параметрів горіння на пожежі. Швидкість вигоряння горючих речовин і матеріалів визначає інтенсивність тепловиділення на пожежі, а, отже, температуру пожежі, інтенсивність його розвитку та інші параметри.

Масової швидкістю вигоряння називається маса речовини або матеріалу, вигоріла в одиницю часуV M (Кг / с). Масова швидкість вигоряння також, як і швидкість поширення горіння залежить від агрегатного стану горючої речовини або матеріалу.

горючі газидобре перемішуються з навколишнім повітрям, тому повністю згоряють в факелі полум'я. Масова швидкість вигоряння рідинвизначається швидкістю їх випаровування, надходження парів в зону горіння і умовами їх змішування з киснем повітря. Швидкість випаровування при рівноважному стані системи "рідина-пар" залежить від фізико-хімічних властивостей рідини, її температури, пружності парів. При нерівноважному стані інтенсивність випаровування рідини визначається температурою її поверхневого шару, яка в свою чергу залежить від інтенсивності теплових потоків від зони горіння, теплоти випаровування і умов теплообміну з нижніми шарами рідини.

Для багатокомпонентних горючих рідин склад їх парової фази визначається концентраційним складом розчину і залежить від інтенсивності випаровування і ступеня рівноваги. При інтенсивному випаровуванні в поверхневих шарах рідини відбувається процес розгону, і склад парової фази відрізняється від рівноважного, а масова швидкість вигоряння змінюється в міру вигоряння більш легколетких фракцій.

Процес вигоряння залежить від змішання парів рідини з киснем повітря. цейпроцес залежить від розмірів судини, від висоти борта над рівнем рідини (Довжини шляху змішування до зони горіння) і інтенсивності зовнішніх газових потоків. Чим більше діаметр судини (до 2- 2.5 м, подальше збільшеннядіаметра ніяк не впливає на розглянутий параметр) і висота борта над рівнем рідини, тим більше довжина шляху рідини до зони горіння, відповідно, тим менше швидкість вигоряння. Велика швидкість вітру і температура горючої рідини сприяють краще змішання парів рідини з киснем повітря і зростання швидкості вигоряння рідини.

Маса рідини, вигорілій в одиницю часу з одиниці площі поверхні, називається питомої масової швидкістю вигоряння V M, кг / (м 2 с).

Об'ємної швидкістю вигоряння називається обсяг рідини, вигорілій в одиницю часу з одиниці площі поверхні горіння,V Про. для газів - це обсяг газу, який згорів у одиницю часу м / с, для рідин і твердих речовин і матеріалів- це питома об'ємна швидкість вигоряння м / (м . c) або м / с, тобто це лінійна швидкість. Об'ємна швидкість висловлює швидкість зниження рівня рідини в міру її вигоряння або швидкість вигоряння товщини шару твердого горючого матеріалу.

Фактично об'ємна швидкість вигоряння- це швидкість зниження рівня рідини в міру її вигоряння або швидкість вигоряння товщини твердого горючого матеріалу. Переклад об'ємної (лінійної) швидкості в масову можна здійснити за формулою:V м = .

Швидкість вигоряння тонких (< 10 мм) слоев жидкости и пленок выше усредненной массовой или линейной скорости выгорания жидкости верхнего уровня резервуара при отсутствии ветра. Скорость выгорания твердых материалов зависит от вида горючего, его состояния (размеров, величины свободной поверхности, положения по отношению к зоне горения и т.д.), температуры пожара, интенсивности газообмена. Удельная массовая швидкість вигоряння твердих горючих матеріалів не перевищує 0.02 кг / (м 2 с) і рідко буває нижче 0.005 кг / (м 2 с).

Масова швидкість вигоряння твердих горючих матеріалів залежить від відношення площі прорізів (F np), Через які здійснюється газообмін, до площі пожежіF np/ F n . Наприклад, для деревини при зменшенні площі прорізів швидкість вигоряння знижується.

Швидкість вигоряння твердих горючих матеріалів приймаютьпропорційної площі прорізів, тобто

V М.Д. \u003d φ . V м.т. \u003d . V м .т ,

де V М.Д. - дійсна наведена масова швидкість вигоряння;V м .т - табличная наведена масова швидкість вигоряння; φ- коефіцієнт, що враховує умови газообміну. Цей вислів справедливо при φ \u003d 0.25- 0.085, а для відкритих пожеж беруть φ \u003d 1.

інтенсивність газообміну I т, кг / (м 2 ּ с) - це кількість повітря, яке надходить в одиницю часу до одиниці площі пожежі. Розрізняють необхідну інтенсивність газообміну і фактичну. Необхідна інтенсивність газообміну показує, яка кількість повітря необхідно для вступу в одиницю часу на одиницю площі для забезпечення повного згоряння матеріалу. Фактична інтенсивність газообміну характеризує фактичний приплив повітря. Інтенсивність газообміну відноситься до внутрішніх пожеж, де огороджувальні конструкції обмежують приплив повітря в приміщення, але отвори дозволяють визначити кількість повітря, що надходить в об'єм приміщення.

Інтенсивність або щільність задимленості, х.Цей параметр характеризує погіршення видимості і ступенем токсичності атмосфери в зоні задимленості. Погіршення видимості при задимленості визначається щільністю, яка оцінюється по товщині шару диму, через який не видно світло еталонної лампи, або за кількістю твердих частинок, що містяться в одиниці об'єму (г / м 3). Дані про щільність диму, що утворюється при горінні речовин, що містять вуглець наведені нижче.

Параметрів пожежі існує досить багато: теплота пожежі, розмір пожежі, периметр пожежі, фронт поширення полум'я, інтенсивність випромінювання полум'я і т.д.

Поняття пожежної навантаження.

Основним фактором, що визначає параметри пожежі, є вид і величина пожежного навантаження. під пожежної навантаженням об'єкта розуміють масу всіх горючих і важкогорючих матеріалів, що припадають на 1 м 2площі підлоги приміщення або площі, займаної цими матеріалами на відкритому майданчику: Р г .н\u003d, Де Р г.н.- пожарнаянагрузка; Р - маса горючих і важкогорючих матеріалів, кг;F- площа підлоги приміщення або відкритого майданчика, м 2.

У пожежну навантаження приміщень, будівель, споруд входять не тільки обладнання, меблі, продукція, сировина і т.д., але і конструктивні елементи будівель, виготовлених з горючих і важкогорючих матеріалів (стіни, підлога, стеля, віконні рами, двері, стелажі, перекриття, перегородки і т.д.). (Горючі і важкогорючі матеріали, технологічне обладнання) і тимчасову (сировина, готова продукція).

Пожежне навантаження кожного поверху, горища, підвалу визначається окремо. Величина пожежної навантаження приймається такою:

- для житлових, адміністративних і промислових не перевищує 50 кг / м 2, якщо основні елементи будівель негорючі;

- середня величина в житловому секторі становить для 1-кімнатних квартир 27

кг / м 2, 2-кімнатних- 30 кг / м 2, 3-кімнатних- 40 кг / м 2 ;

- в будівлях III ступеня вогнестійкості- 100 кг / м 2 ;

- в виробничих приміщеннях, пов'язаних з виробництвом і обробкою

горючих речовин і матеріалів- 250 - 500 кг / м 2 ;

- в приміщеннях, де розташовані лінії сучасних технологічнихпроцесів і високостеллажних складах- 2000 - 3000 кг / м 2 .

Для твердих горючих матеріалів важливе значення має структура пожежного навантаження, тобто її дисперсність і характер її просторового розміщення (щільно упаковані ряди; окремі штабелі і пачки; суцільне розташування або з розривом; горизонтальне або вертикальне). Наприклад, картонні коробки з взуттям або рулони тканини, розташовані:

1.горізонтально на підлозі складу підвального типу;

2. на стелажах складу висотою 8- 16 м,

дають різну динаміку пожежі. У другому випадку пожежа буде поширюватися в 5- 10 разів швидше.

Ступінь достатньою "відкритості" для горіння залежить від розмірів поверхні горючого матеріалу, інтенсивності газообміну і ін. Для сірників зазор в 3 мм достатній, щоб кожна сірник горіла з усіх боків, а для дерев'яної плити розміром 2000 × 2000 мм зазор в 10- 15 мм недостатній для вільного горіння.

На практиці вільної вважають поверхню, відстаючу від іншої прилеглої поверхні на відстані 20- 50 мм. Для обліку вільної поверхні пожежної навантаження введений коефіцієнт поверхні горіння К п.

Коефіцієнтом поверхні горіння називають відношення площі поверхні горінняF n .р. до площі пожежіF n .р.: До п \u003dF п.р. / F n.

При горінні рідини в резервуарах До п \u003d 1, твердих речовин До п\u003e 1. З цієї причини для одного і того ж виду твердого горючого матеріалу, наприклад, деревини майже всі параметри пожежі будуть різними в залежності від коефіцієнта поверхні горіння (горіння колод, дощок , стружки, тирси). Для меблевих фабрик (I і II ступенів вогнестійкості) величина К п коливається від 0.92 до 4.44. Для більшості видів пожежної навантаження величина К п не перевищує 2-3, рідко досягаючи 4-5.

Коефіцієнт поверхні горіннявизначає фактичну величину площі горіння, масову швидкість вигоряння, інтенсивність тепловиділення на пожежі, теплонапряженность зони горіння, температуру пожежі, швидкість розповсюдження даного вірусу і інші параметри пожежі.

Класифікація пожеж і їх особливості

Різні види пожеж можна класифікувати за різними відмінних рис, до яких можна віднести закритість або відкритість вогнища горіння, вид агрегатного стану палаючого речовини, використовуваних засобів пожежогасіння. Всі вони мають свої особливості виникнення і розвитку, або місце пожежі і т.д. Єдиної універсальної класифікації пожеж не існує. Наведемо кілька класифікацій пожеж, що зустрічаються в спеціальній літературі:

I. За перебігом пожежі у відкритому або обмеженому просторі.

I a . відкриті пожежі- це пожежі, що розвиваються на відкритому просторі. До них відносяться пожежі на технологічних установках (ректифікаційних колонах, сорбційних вежах, установках нафтової, газової, хімічної промисловості), в резервуарах з горючими рідинами, пожежі складів горючих речовин (деревини, твердого палива), лісові та степові пожежі, пожежі хлібних масивів. У відкриті пожежі можуть перейти внутрішні пожежі в будівлях і спорудах.

До особливостей відкритих пожеж можна віднести умови тепло- і газообміну:

1.Не відбувається накопичення тепла в зоні горіння, оскільки вона не обмежена будівельними конструкціями;

2. За температуру таких пожеж беруть температуру полум'я, яка вища за температуру внутрішнього пожежі, так як за неї приймають температуру газового середовища в приміщенні;

3.газообмен не обмежений конструктивними елементами будівель, тому більш інтенсивний, і залежить від інтенсивності і напрямку вітру;

4.Зона теплового впливу визначається променистим тепловим потоком, так як конвективні потоки йдуть вгору, створюючи біля основи пожежі зону розрідження і забезпечуючи інтенсивний обдув свіжим повітрям, що знижує тепловий вплив;

5. зона задимлення, за винятком горіння торфу, на великих площах і в лісі не створює труднощів по боротьбі з відкритими пожежами.

Ці особливості відкритих пожеж визначають специфіку методів боротьби з ними, застосовуваних прийомів і способів гасіння.

До відкритого типу відносять пожежі, звані вогневим штормом, що представляють собою теплової високотемпературний вихор

16. внутрішні пожежі відбуваються в закритих "замкнутих" просторах: в будівлях, салонах літаків, в трюмах кораблів, всередині будь-яких агрегатів. Тут іноді окремо виділяють, так звані, анаеробні пожежі, тобто без доступу повітря. Справа в тому, що існує ряд речовин (нітровані целюлоза, нітрат амонію, деякі ракетні палива), які при підвищенні температури зазнають хімічне розкладання, що приводить до світіння газу, ледь відрізняється від полум'я.

Внутрішні пожежі в свою чергу поділяються на два класи за способом розподілу пожежного навантаження:

- пожежне навантаження розподілено нерівномірно в приміщенні великого обсягу;

- пожежне навантаження розподілено рівномірно на всій площі.

II. По агрегатному стані горючої речовини.Розрізняють пожежі, викликані горінням газу, рідини, твердого речовини. Їх горіння може бути гомогенним або гетерогенним, тобто коли пальне і окислювач знаходяться в однаковому, або різних агрегатних станах.

III. За швидкістю поширення зони горіння напожаре: дефлаграційне (Повільне) поширення зони горіння (швидкість від 0.5 до 50 м / с) і детонационное (вибуховий) поширення зони горіння зі швидкістю ударної хвилі від декількох сотень м / с до декількох км / с.

IV. По виду початкової стадії пожежі:самозаймання (самозаймання) горючих речовин і вимушене (примусове) запалювання. На практиці частіше буває другий тип виникнення пожежі.

V. За характером горючого середовища і рекомендованим засобів гасіння. В відповідно до Міжнародного стандарту встановлено розподіл пожеж на 4 класи: А, В, С,D , Всередині яких виділяють підкласиAl, A 2 і т.д. Зручно представити це в табличній формі.

VI. За ступенем складності і небезпеки пожежі йому присвоюється номер (або ранг). Номер або ранг- умовне цифрове вираження кількості сил і засобів, яка притягається на гасіння пожежі відповідно до розкладу виїзду або планом залучення сил і засобів.

Кількість номерів виклику залежить від кількості підрозділів в гарнізоні. Розклад має передбачати швидке сосредоточеніенеобходімого (розрахункового) кількості сил і засобів на пожежі при мінімальній кількості номера.

при пожежі № 1 виїжджає черговий караул в повному складі в район обслуговування пожежної частини, а також на об'єкти, що мають свої пожежні підрозділи, в усі місця аварій, стихійних лих, де створилася небезпека для життя людей, загроза вибуху або пожежі.

за пожежі № 2 додатково висилають три- чотири відділення (в залежності від того, скільки прибуло по № 1) на автоцистернах та автонасосами, а також відділення спецслужб. Як правило, чергові караули в район виїзду сусідніх пожежних частин виїжджають на пожежу в повному складі.

У гарнізонах, що мають по 10- 12 пожежних частин, передбачається не більше трьох рангів пожежі, де найбільш доцільним є такий порядок, при якому за кожним додатковим номером, починаючи з другого, на пожежу виїжджали по чотири- п'ять відділень на основних пожежних автомобілях. При визначенні кількості пожежних відділень, які виїжджають на пожежу за найбільшою номеру, повинен передбачатися в гарнізоні деякий резерв на випадок виникнення другої пожежі. У нечисленних гарнізонах цей резерв може створюватися за рахунок введення в бойовий розрахунок резервної пожежної техніки з особовим складом, вільним від несення служби.

Більша кількість кімнат ( 4 і 5) встановлюється у великих гарнізонах. При складанні розкладу виїзду частин за підвищеними номерами пожежі враховують стан доріг і проїздів в окремі райони виїзду. Наприклад, при поганих дорогах кількість сил, які виїжджають за № 2 або 3, збільшують і направляють з різних напрямків. У райони з недостатнім водопостачанням направляють додаткові автоцистерни і рукавні автомобілі. Для окремих найбільш важливих і пожежонебезпечних об'єктів, на яких можливий швидкий розвиток пожежі і створення загрози для життя людей, передбачається виїзд сил і засобів за підвищеним номером пожежі при першому повідомленні. До переліку таких об'єктів включаються важливі промислові підприємства або окремі корпуси, цехи з пожежонебезпечними процесами виробництва, склади горючих рідин і газів, матеріальних цінностей, дитячі і лікувальні установи, клуби, кінотеатри, висотні будівлі і окремі зданіяобщественних організацій на розсуд начальнікагарнізона пожежної охорони.

На деякі об'єкти підвищений номер може і не подаватися по першому повідомленню про пожежу, а до пожежі № 1 додатково можуть бути висланидва- три відділення з пожежних частин на основних або спеціальних автомобілях.

До розкладу виїздів складаються додатки, в яких перераховані:

- об'єкти, на які висилаються сили за підвищеними номерами пожежі;

- безводні ділянки міста, на які додатково спрямовуються автоцистерни і рукавні автомобілі;

- багатоповерхові будівлі, на які при першому повідомленні про пожежу додатково висилаються автодрабини, автопідйомники, автомобілі ГДЗС, димососним станції.

Кількість спеціальних автомобілів і їх тип визначаються в залежності від особливостей об'єкта. Наприклад, під час гасіння пожежі на нафтобазі передбачається виїзд автомобілів пінного або порошкового гасіння; в будівлях музеїв, бібліотек, книгосховищ- автомобілів вуглекислотного гасіння і ГДЗС; у висотних будівлях- автодрабин, автопідйомників, автомобілів ГДЗС, димососним станцій.

При дослідженні пожеж лінійна швидкість поширення фронту полум'я визначається у всіх випадках, так як вона використовується для отримання даних про усередненої швидкості поширення горіння на типових об'єктах. Поширення горіння від початкового місця виникнення в різних напрямках може відбуватися з неоднаковою швидкістю. Максимальна швидкість поширення горіння зазвичай спостерігається: при русі фронту полум'я в сторону прорізів, через які здійснюється газообмін; з пожежної навантаженні, що має високий коефіцієнт поверхні горіння; за напрямком вітру. Тому за швидкість поширення горіння в досліджуваному проміжку часу приймається швидкість поширення в тому напрямку, на якому вона є максимальною. Знаючи відстань від місця виникнення горіння до кордону фронту пожежі на будь-який момент часу, можна визначити швидкість його переміщення. З огляду на, що швидкість поширення горіння залежить від багатьох факторів, визначення її значення ведеться при дотриманні наступних умов (обмежень):

1) вогонь від вогнища займання поширюється в усіх напрямках з однаковою швидкістю. Тому спочатку пожежа має кругову форму і його площа можна визначити за формулою

S п \u003d · P · L 2; (2)

де k - коефіцієнт, що враховує величину кута, в напрямку якого відбувається поширення полум'я; k \u003d 1, якщо \u003d 360º (дод. 2.1.); k \u003d 0,5, якщо α \u003d 180º (дод. 2.3.); k \u003d 0,25, якщо α \u003d 90º (дод. 2.4.); L - шлях, пройдений полум'ям за час τ.

2) при досягненні полум'ям кордонів горючої навантаження або огороджувальних стін будівлі (приміщення), фронт горіння випрямляється і поширення полум'я йде уздовж кордону горючої навантаження або стін будівлі (приміщення);

3) лінійна швидкість поширення полум'я по твердим горючих матеріалів з розвитком пожежі змінюється:

в перші 10 хв вільного розвитку пожежі V л приймають рівною половині,

після 10 хв - нормативні значення,

з початку дії огнетушащими засобами на зону горіння до локалізації пожежі, яка використовується в розрахунку зменшують в два рази.

4) при горінні розпушених волокнистих матеріалів, пилу і рідин, лінійна швидкість поширення горіння визначається в інтервалах від моменту виникнення горіння до введення вогнегасних засобів на гасіння.

Рідше визначається швидкість поширення горіння під час локалізації пожежі. Ця швидкість залежить від обстановки на пожежі, інтенсивності подачі вогнегасних речовин (ОТВ) і т. Д.

Лінійна швидкість поширення горіння, як при вільному розвитку пожежі, так і при його локалізації, визначається зі співвідношення

де Δ L - шлях, пройдений полум'ям за час Δτ, м.

Середні значення V л при пожежах на різних об'єктах наведені в дод. 1.

При визначенні швидкості розповсюдження горіння в період локалізації пожежі вимірюється відстань, пройдену фронтом горіння за час з моменту введення першого стовбура (на шляхах поширення горіння) до локалізації пожежі, тобто коли приріст площі пожежі стає рівним нулю. Якщо лінійні розміри за схемами і опису встановити не вдається, то лінійну швидкість поширення горіння можна визначити за формулами кругової площі пожежі, а для прямокутного розвитку пожежі - за швидкістю зростання площі пожежі, з урахуванням того що, то площа пожежі збільшується по лінійної залежності, і S п \u003d n. a. L (n- число напрямків розвитку пожежі, a - ширина площі пожежі приміщення.

На підставі отриманих даних значень лінійної швидкості поширення горіння V л (Табл. 2.) будується графік V л = f(Τ) і робляться висновки про характер розвитку пожежі і вплив на нього фактора гасіння, (рис. 3.).

Мал. 3. Зміна лінійної швидкості поширення горіння в часі

З графіка (рис. 3.) видно, що на початку розвитку пожежі лінійна швидкість поширення горіння була незначною, і пожежа могла бути ліквідована силами добровільних пожежних формувань. Через 10 хв. після виникнення пожежі інтенсивність поширення горіння різко збільшилася і в 15 ч. 25 хв. лінійна швидкість поширення горіння досягла свого максимального значення. Після введення стовбурів на гасіння, розвиток пожежі сповільнилося і до моменту локалізації швидкість поширення фронту полум'я стала дорівнює нулю. Отже, були виконані необхідні і достатні умови для припинення поширення пожежі:

I ф ≥ I норм

V л, V s п \u003d 0, сил і засобів досить.

Над поверхнею рідкого або твердого речовини при будь-якій температурі існує паровоздушная суміш, тиск якої в стані рівноваги визначається тиском насичених парів або їх концентрацією. Зі збільшенням температури тиск насичених парів зросте але експоненційної залежності (рівняння Клапейрона - Клаузиса):

де Р н "- тиск насиченої пари, Па; Q "C11 - теплота випаровування, кДж / моль; Т - температура рідини, К.

Для будь-якої рідини існує інтервал температур, в якому концентрація насичених парів над дзеркалом (поверхню рідини) буде знаходиться в області запалення, тобто НКМЗ

Для створення НКМЗ парів досить нагріти до температури, яка дорівнює НТПВ, не всю рідину, а лише тільки її поверхневий шар.

При наявності джерела запалювання така суміш буде здатна до займання. Па практиці частіше використовують поняття «температура спалаху» і «температура займання».

Температура спалаху - мінімальна температура рідини, при якій над її поверхнею утворюється концентрація парів, здатна до займання від джерела запалювання, але швидкість утворення парів недостатня для підтримки горіння.

Таким чином, як при температурі спалаху, так і при нижньому температурному межі займання над поверхнею рідини утворюється нижній концентраційний межа запалення, проте в останньому випадку НКМЗ створюється насиченими парами. Тому температура спалаху завжди трохи вище, ніж НТПВ. Хоча при температурі спалаху спостерігається короткочасне займання парів, не здатне перейти в стійке горіння рідини, тим не менш, за певних умов спалах може стати причиною виникнення пожежі.

Температура спалаху прийнята за основу класифікації рідин на легкозаймисті (ЛЗР) і горючі рідини (ГР). До ЛЗР відносяться рідини, що мають температуру спалаху в закритому посуді 61 ° С і нижче, до горючих - з температурою спалаху більше 61 ° С.

Експериментально температуру спалаху визначають в приладах відкритого і закритого типу. В судинах закритого типу значення температури спалаху завжди нижче, ніж у відкритому, оскільки в цьому випадку пари рідини мають можливість дифундувати в атмосферу і для створення горючої концентрації над поверхнею потрібна вища температура.

У табл. 2.4 приведена температура спалаху деяких рідин, визначених приладами відкритого і закритого типу.

Таблиця 2.4

Температура спалаху різних видів рідини при різних методах визначення

Температура займання - мінімальна температура рідини, при якій після займання парів від джерела запалювання встановлюється стаціонарне горіння.

У легкозаймистих рідин температура займання вище, ніж температура спалаху, на 1-5 °, при цьому, чим нижче температура спалаху, тим менше різниця між температурами займання і спалаху.

У горючих рідин, що мають високу температуру спалаху, різниця між цими температурами доходить до 25-35 °. Між температурою спалаху в закритому тиглі і нижнім температурним межею займання є кореляційний зв'язок, описувана формулою

Це співвідношення справедливо при Р О (.

Істотна залежність температур спалаху і займання від умов експерименту викликає певні труднощі при створенні розрахункового методу оцінки їх величини. Одним з найбільш поширених з них є напівемпіричний метод, запропонований В. І. Блінова:

де Г нд - температура спалаху (запалення), К; Р нп - парціальний тиск насиченої пари рідини при температурі спалаху (запалення), Па; D () - коефіцієнт дифузії парів рідини, с / м 2; b - кількість молекул кисню, необхідне для повного окислення однієї молекули пального; В - константа методу визначення.

При розрахунку температури спалаху в замкнутому посудині рекомендується приймати В \u003d 28, у відкритому посуді В \u003d 45; для розрахунку температури займання приймають В = 53.

Температурні межі запалення можуть бути розраховані:

За відомими значеннями температури кипіння

де ^ н (в) '7 / ип - відповідно нижній (верхній) температурний межа займання і температура кипіння, ° С; k, I - параметри, значення яких залежать від виду горючої рідини;

За відомими значеннями концентраційних меж. Для цього спочатку визначається концентрація насичених парів над поверхнею рідини

де (р "п - концентрація насичених парів, %; Р н п - тиск насичених парів, Па; Р 0 - зовнішнє (атмосферний) тиск, Па.

З формули (2.41) слід

Опеределить за значенням нижнього (верхнього) межі займання тиск насиченої пари, знаходимо температуру, при якій це тиск досягається. Вона і є нижнім (верхнім) температурним межею займання.

За формулою (2.41) можна вирішувати і зворотну задачу: розраховувати концентраційні межі запалення за відомими значеннями температурних меж.

Властивість полум'я до мимовільного поширенню спостерігається не тільки при горінні сумішей горючих газів з окислювачем, а й при горінні рідині твердих речовин. При локальному впливі тепловим джерелом, наприклад відкритим полум'ям, рідина буде прогріватися, зросте швидкість випаровування і при досягненні поверхнею рідини температури займання в місці впливу теплового джерела станеться запалювання пароповітряної суміші, встановиться стійке полум'я, яке потім з певною швидкістю буде поширюватися по поверхні і холодної частини рідини.

Що ж є рушійною силою поширення процесу горіння, який його механізм?

Поширення полум'я по поверхні рідини протікає в результаті теплопередачі за рахунок випромінювання, конвекції і молекулярної теплопровідності від зони полум'я до поверхні дзеркала рідини.

За сучасними уявленнями основною рушійною силою поширення процесу горіння є тепловипромінювання від полум'я. Полум'я, володіючи високою температурою (понад 1000 ° С), здатне, як відомо, випромінювати теплову енергію. Відповідно до закону Стефана - Больцмана інтенсивність променистого теплового потоку, що віддається нагрітим тілом, визначається співвідношенням

де ц я - інтенсивність променистого теплового потоку, кВт / м 2; 8 0 - ступінь чорноти тіла (полум'я) (е 0 \u003d 0,75-Н, 0); а \u003d \u003d 5,7 10 11 кДж / (м 2 з До 4) - постійна Стефана - Больцмана; Г г - температура тіла (полум'я), К; Г 0 - температура середовища, К.

Тепло, випромінюючи на всі боки, частково надходить і на ще не зажевріли ділянки поверхні рідини, прогріваючи їх. При підвищенні температури поверхневого шару над прогрітим ділянкою процес випаровування рідини інтенсифікується і утворюється паровоздушная суміш. Як тільки концентрація парів рідини перевищить НКВП, відбудеться її запалювання від полум'я. Потім вже цю ділянку поверхні рідини починає інтенсивно прогрівати сусідню ділянку поверхні рідини і т.д. Швидкість розповсюдження полум'я по рідини залежить від швидкості прогріву поверхні рідини променистим тепловим потоком від полум'я, тобто від швидкості утворення горючої пароповітряної суміші над поверхнею рідини, яка, в свою чергу, залежить від природи рідини і початкової температури.

Кожен вид рідини імєєют свою теплоту випаровування і температуру спалаху. Чим вище їх значення, тим більш тривалий час необхідно для її прогріву до утворення горючої пароповітряної суміші, тим, отже, нижче швидкість поширення полум'я. Зі збільшенням молекулярної маси речовини в межах одного гомологічного ряду знижується тиск парів пружності, зростають теплота випаровування і температура спалаху, відповідно знижується швидкість поширення полум'я.

Збільшення температури рідини підвищує швидкість поширення полум'я, так як час, необхідний для прогріву рідини до температури спалаху перед зоною горіння, зменшується.

При спалаху швидкість поширення полум'я по дзеркалу рідини буде (по фізичному змісту) дорівнює швидкості поширення полум'я по пароповітряної суміші складу, близького до НКМЗ, тобто 4-5 см / с. При збільшенні початкової температури рідини вище температури спалаху швидкість поширення полум'я буде залежати (аналогічно швидкості поширення полум'я) від складу горючої суміші. Дійсно, при збільшенні температури рідини вище температури її спалаху концентрація пароповітряної суміші над поверхнею дзеркала буде рости від НКВП до 100% (температура кипіння).

Отже, спочатку при підвищенні температури рідини від температури спалаху до температури, при якій над поверхнею утворюються насичені пари, з концентрацією, що дорівнює стехиометрической (точніше, трохи вище, ніж стехіометрична), швидкість поширення полум'я буде наростати. У закритих судинах у міру подальшого підвищення температури рідини швидкість поширення полум'я починає знижуватися, аж до швидкості, що відповідає верхній температурному межі займання, при якому поширення полум'я але пароповітряної суміші стане вже неможливим через нестачу кисню в пароповітряної суміші над поверхнею рідини. Над поверхнею же відкритого резервуара концентрація парів на різних рівнях буде різною: у поверхні вона буде максимальною і відповідати концентрації насиченого пара при даній температурі, у міру збільшення відстані від поверхні концентрація поступово буде знижуватися через конвективного і молекулярної дифузії.

При температурі рідини, близької до температури спалаху, швидкість поширення полум'я по поверхні рідини буде дорівнює швидкості його поширення по суміші парів в повітрі на НКМЗ, тобто 3-4 см / с. При цьому фронт полум'я буде розташований біля поверхні рідини. При подальшому збільшенні початкової температури рідини швидкість поширення полум'я буде рости аналогічно росту нормальної швидкості поширення полум'я по пароповітряної суміші зі збільшенням її концентрації. З максимальною швидкістю полум'я буде поширюватися по суміші з концентрацією, близькою до стехиометрической. Отже, зі збільшенням початкової температури рідини вище Г СТХ швидкість поширення полум'я буде залишатися постійної, рівної максимальному значенню швидкості поширення горіння по стехиометрической суміші або трохи більше її (рис. 2.5). Таким чином,

Мал. 25.

1 - горіння рідини в закритій ємності; 2 - горіння рідини у відкритій ємності при зміні початкової температури рідини у відкритій ємності в широкому діапазоні температур (аж до температури кипіння) швидкість поширення полум'я буде змінюватися від декількох міліметрів до 3-4 м / с.

З максимальною швидкістю полум'я буде поширюватися по суміші з концентрацією, близькою до стехиометрической. Зі збільшенням температури рідини вище Г СТХ збільшиться відстань над рідиною, на якому сформується стехіометрична концентрація, а швидкість поширення полум'я залишиться колишньою (див. Рис. 2.5). Ця обставина завжди треба пам'ятати, що при організації профілактичної роботи, так і при гасінні пожеж, коли, наприклад, може виникнути небезпека підсосу повітря в закриту ємність - її розгерметизація.

Після загоряння рідини і поширення полум'я але її поверхні встановлюється дифузний режим її вигоряння, Який характеризується питомою масової W rM і лінійної W V Jl швидкостями.

Питома масова швидкість - маса речовини, що вигоряє з одиниці площі дзеркала рідини в одиницю часу (кг / (м 2 * с)).

Лінійна швидкість - відстань, на яке переміщається рівень дзеркала рідини в одиницю часу за рахунок її вигоряння (м / с).

Масова і лінійна швидкості вигоряння взаємопов'язані через щільність рідини р:

Після займання рідини температура її поверхні підвищується від температури займання до кипіння, відбувається формування прогрітого шару. У цей період швидкість вигоряння рідини поступово підвищується, зростає висота факела полум'я в залежності від діаметра резервуара і виду горючої рідини. Після 1-10 хв горіння настає стабілізація процесу: швидкість вигоряння і розміри полум'я залишаються надалі незмінними.

Висота і форма полум'я при дифузійному горінні рідини і газу підкоряються одним і тим же закономірностям, оскільки в обох випадках процес горіння визначається взаємної дифузією пального і окислювача. Однак якщо при дифузійному горінні газів швидкість струменя газу не залежить від процесів, що протікають в полум'я, то при горінні рідини встановлюється певна швидкість вигоряння, яка залежить як від термодинамічних параметрів рідини, так і від умов дифузії кисню повітря і парів рідини.

Між зоною горіння і поверхнею рідини встановлюється певний тепло- і масообмін (рис. 2.6). Частина теплового потоку, що надходить до поверхні рідини q 0y витрачається на її нагрівання до температури кипіння q ucn. Крім того, тепло q CT на нагрів рідини надходить від факела полум'я через стінки резервуара за рахунок теплопровідності. При досить великому його діаметрі величиною q CT можна прене- Бреч, тоді q () \u003d K "n +

Очевидно, що

де с - теплоємність рідини, кДжДкг-К); р - щільність рідини, кг / м 3; W nc - швидкість зростання прогрітого шару, м / с; W Jl - лінійна швидкість вигоряння, м / с; 0і СП - теплота пароутворення, кДж / кг; Г кип - температура кипіння рідини, К.

Мал. 2.6.

Г () - початкова температура; Г кип - температура кипіння;

Т г - температура горіння; q KUW q Jl - відповідно конвективний і променистий теплові потоки; q 0 - тепловий потік, що надходить на поверхню рідини

З формули (2.45) випливає, що інтенсивність теплового потоку із зони полум'я обумовлює певну швидкість поставки пального в цю зону, хімічну взаємодію якого з окислювачем, в свою чергу, впливає на величину # 0. В цьому і полягає взаємозв'язок масоі теплообміну зони полум'я і конденсованої фази при горінні рідин і твердих речовин.

Оцінку частки тепла від загального тепловиділення при горінні рідини, яка витрачається на її підготовку до горіння q 0, можна провести в такій послідовності.

Беручи для простоти W rjl \u003d W nx, отримаємо

Швидкість тепловиділення з одиниці поверхні дзеркала рідини (питому теплоту пожежі q ll7K) можна визначити за формулою

де Q H - нижча теплота згоряння речовини, кДж / кг; Р п - коефіцієнт повноти згоряння.

Тоді, враховуючи стан (2.44) і розділивши вираз (2.45) на формулу (2.46), отримаємо

Розрахунки показують, що близько 2% від загального тепловиділення при горінні рідини витрачається на освіту та доставку парів рідини в зону горіння. При встановленні процесу вигоряння температура поверхні рідини збільшується до температури кипіння, яка в подальшому залишається незмінною. Дане твердження відноситься до індивідуальної рідини. Якщо ж розглядати суміші рідин, що мають різну температуру кипіння, то спочатку відбувається вихід легкокипящих фракцій, потім - все більш висококиплячих.

На швидкість вигоряння сильно впливає прогрів рідини по глибині в результаті передачі тепла від нагрітої променистим потоком q 0 поверхні рідини в її глиб. Цей теплоперенос здійснюється за рахунок теплопровідності і конвенції.

Прогрів рідини за рахунок теплопровідності може бути представлений експоненційної залежністю виду

де Т х - температура шару рідини на глибині х, До; Г кип - температура поверхні (температура кипіння), К; k - коефіцієнт пропорційності, м -1.

Такий тип температурного поля називається розподілом температури першого роду (Рис. 2.7).

Ламінарний конвенція виникає в результаті різної температури рідини під стінами резервуара і в його центрі, а також внаслідок фракційної розгонки в верхньому шарі при горінні суміші.

Додаткова передача тепла від нагрітих стінок резервуара до рідини призводить до прогріванню її шарів під стінами до більш високої температури, ніж в центрі. Більш нагріта під стінами рідина (або навіть бульбашки пара в разі її прогріву під стінами вище температури кипіння) піднімається вгору, що сприяє інтенсивному промешіванія і швидкому прогріванню рідини на великій глибині. Утворюється так званий гомотерміческій шар, тобто шар з практично постійною температурою, товщина якого збільшується під час горіння. Таке температурне поле називають розподілом температури другого роду.

Мал. 2.7.

1 - розподіл температури першого роду; 2 - розподіл температури другого роду

Освіта гомотерміческого шару можливо також і в результаті фракційної перегонки приповерхневих шарів суміші рідин, що мають різну температуру кипіння. У міру вигоряння таких рідин приповерхневих шар збагачується більш щільними висококіпя- ські фракціями, які опускаються вниз, сприяючи гем самим конвективному прогріванню рідини.

Встановлено, що чим нижче температура кипіння рідини (дизельне паливо, трансформаторне масло), гем важче утворюється гомотерміческій шар. При їх горінні температура стінок резервуара рідко перевищує температуру кипіння. Однак при горінні вологих висококіпя- щих нафтопродуктів ймовірність утворення гомотерміческого шару достатня висока. При прогріванні стінок резервуара до 100 ° С і вище утворюються бульбашки водяної пари, які, прямуючи вгору, викликають інтенсивне переміщення всієї рідини і швидкий прогрів в глибині. Залежність товщини гомотерміческого шару від часу горіння описується співвідношенням

де х - товщина гомотерміческого шару на деякий момент часу горіння, м; г пр - гранична товщина гомотерміческого шару, м; т - час, що відраховується від моменту початку формування шару, с; р - коефіцієнт, с -1.

Можливість утворення досить товстого гомотерміческого шару при горінні вологих нафтопродуктів загрожує виникненням закипання і викиду рідини.

Швидкість вигоряння суттєво залежить від виду рідини, початкової температури, вологості і концентрації кисню в атмосфері.

З рівняння (2.45) з урахуванням виразу (2.44) можна визначити масову швидкість вигоряння:

З формули (2.50) очевидно, що на швидкість вигоряння впливають інтенсивність теплового потоку, що надходить від полум'я до дзеркала рідини, і теплофізичні параметри пального: температура кипіння, теплоємність і теплота випаровування.

З табл. 2.5 очевидно, що існує певна відповідність між швидкістю вигоряння і витратами тепла на прогрів і випаровування рідини. Так, в ряду бен- золксілолгліцерінов зі збільшенням витрат тепла на прогрів і випаровування швидкість вигоряння знижується. Однак при переході від бензолу до діетилового ефіру витрати тепла зменшуються. Це удаване невідповідність обумовлено розходженням у інтенсивності теплових потоків, що надходять від факела до поверхні рідини. Променистий потік досить великий для коптить полум'я бензолу і малий для щодо прозорого полум'я діетилового ефіру. Як правило, співвідношення швидкостей вигорання найбільш швидко палаючих рідин і найбільш повільно палаючих досить невелика і складає 3,0-4,5.

Таблиця 25

Залежність швидкості вигоряння від витрат тепла на прогрів і випаровування

З виразу (2.50) випливає, що зі збільшенням Г 0 швидкість вигоряння зростає, оскільки знижуються витрати тепла на прогрів рідини до температури кипіння.

Зміст вологи в суміші знижує швидкість вигоряння рідини, по-перше, внаслідок додаткових витрат тепла на її випаровування, а по-друге, в результаті флегматі- зірующего впливу парів води в газовій зоні. Останнє призводить до зниження температури полум'я, а отже, відповідно до формули (2.43), зменшується і його випромінююча здатність. Строго кажучи, швидкість вигоряння вологою рідини (рідини, що містить воду) не постійна, вона збільшується або зменшується в процесі горіння в залежності від температури кипіння рідини.

Вологе пальне може бути представлено як суміш двох рідин: пальне + вода, в процесі горіння яких відбувається їх фракційна разгонка. Якщо температура кипіння горючої рідини менше температури кипіння води (100 ° С), то відбувається переважне вигоряння пального, суміш збагачується водою, швидкість вигоряння знижується і, нарешті, горіння припиняється. Якщо температура кипіння рідини більше 100 ° С, то, навпаки, спочатку переважно випаровується волога і концентрація її знижується. В результаті швидкість вигоряння рідини зростає, аж до швидкості горіння чистого продукту.

Як правило, з підвищенням швидкості вітру швидкість вигоряння рідини збільшується. Вітер інтенсифікує процес змішування пального з окислювачем, тим самим підвищуючи температуру полум'я (табл. 2.6) і наближаючи полум'я до поверхні горіння.

Таблиця 2.6

Вплив швидкості вітру на температуру полум'я

Все це підвищує інтенсивність теплового потоку, що надходить на нагрівання і випаровування рідини, отже, призводить до збільшення швидкості вигоряння. При більшій швидкості вітру полум'я може зірватися, що призведе до припинення горіння. Так, наприклад, при горінні тракторного гасу в резервуарі діаметром 3 м наступав зрив полум'я при швидкості вітру 22 м / с.

Більшість рідин не можуть горіти в атмосфері з вмістом кисню менше 15%. Зі збільшенням концентрації кисню вище цієї межі швидкість вигоряння зростає. В атмосфері, значно збагаченої киснем, горіння рідини протікає з виділенням великої кількості сажі в полум'я і спостерігається інтенсивне кипіння рідкої фази. Для багатокомпонентних рідин (бензин, гас і т.зв.) температура поверхні зі збільшенням вмісту кисню в навколишньому середовищі зростає.

Підвищення швидкості вигоряння і температури поверхні рідини з ростом концентрації кисню в атмосфері зумовлено збільшенням випромінюючої здатності полум'я в результаті зростання температури горіння і високий вміст сажі в ньому.

Швидкість вигоряння також значно змінюється зі зниженням рівня горючої рідини в резервуарі: відбувається зниження швидкості вигоряння, аж до припинення горіння. Оскільки підвід кисню повітря з навколишнього середовища всередину резервуара утруднений, то при зниженні рівня рідини збільшується відстань h np між зоною полум'я і поверхнею горіння (рис. 2.8). Променистий потік до дзеркала рідини зменшується, а отже, зменшується і швидкість вигоряння, аж до загасання. При горінні рідин в резервуарах великого діаметру гранична глибина / г пр, при якій відбувається загасання горіння, дуже велика. Так, для резервуара з діаметром 5 м вона становить 11 м, а з діаметром Їм - близько 35 м.

Таблиця 1

Лінійна швидкість поширення полум'я по поверхні матеріалів

Таблиця 2

Середня швидкість вигоряння і нижча теплота згоряння речовин і матеріалів

Таблиця 3

Димоутворювальною здатністю речовин і матеріалів

Таблиця 4

Питома вихід (споживання) газів при горінні речовин і матеріалів