Сущность процесса горения (физико-химический процесс горения) и его опасные факторы

Горение – это сложное, быстро протекающее химическое превращение (экзотермическая реакция окисления вещества), которое сопровождается интенсивным выделением энергии (обычно с ярким свечением – пламенем) и переносом тепла и масс, то есть тепло-массообменом с окружающей средой.

Химическое превращение при горении характеризуется соответствующими гидро- и газодинамическими закономерностями.

Оно может начаться самопроизвольно в результате самовоспламенения либо может быть инициировано зажиганием.

Горение в обычных условиях всегда сопровождаются, по крайней мере, одним из трех факторов: пламенем, свечением, выделением дыма

2. В большинстве случаев основу горения составляют экзотермические окислительные реакции вещества, способного к горению – это горючий материал с окислителем. Химическая реакция горения чаще всего является сложной, т. е. состоит из большого числа элементарных химических процессов. Наиболее обширный класс реакций – окисление углеводородов, водорода металлов.

3. Современная физико-химическая теория горения относит к нему:

 все химические процессы, связанные с быстрым превращением и тепловым или диффузионным их ускорением, в том числе разложение взрывчатых веществ, озона, и др.;

 соединение ряда веществ с хлором, фтором и т. д.;

 взаимодействие многих металлов с хлором, окисей натрия и бария с двуокисью углерода и т. д.

4. Наиболее общее свойство горения – возможность при известных условиях прогрессивного самоускорения химического превращения –воспламенения, связанного с накоплением в реагирующей системе тепла или активных продуктов цепной реакции.

5. Характерными чертами явлений горения являются:

 способность к пространственному распространению, вследствие передачи тепла или диффузии активных частиц; в первом случае говорят о тепловом, во втором – о диффузионном механизме распространения пламени;

 наличие критических условий, то есть определенных, характерных для данной горючей системы областей значений параметров (состав смеси, давление, содержание примесей, начальная температура смеси и т. д.), вне которых реакция горения протекает стационарно, а внутри области – самоускоряется.

6. Различают два способа воспламенения: самовоспламенение и вынужденное воспламенение, или зажигание (накалённым телом, пламенем, электрической искрой и др.).

Самовоспламенение – это явление быстрого нарастания скорости химической реакции, приводящее при определённых внешних условиях к воспламенению горючей смеси без соприкосновения с пламенем или раскалённым телом. Наиболее распространённым типом самовоспламенения является комбинированное цепочно-тепловое.

Самовоспламенение (тепловой взрыв) возникает при внутреннем подогреве горючего вещества в результате химических процессов.

Воспламенение вынужденное – это процесс возникновения горения, происходящий в результате нагрева горючего вещества источником зажигания.

7. Для любого вида горения характерны следующие процессы их возникновения:

• вспышка – быстрое сгорание горючей смеси, не сопровождающееся образованием сжатых газов;

• возгорание – возникновение горения под действием источника зажигания;

• воспламенение – возгорание, сопровождающееся появлением пламени;

• самовозгорание – явление резкого увеличения скорости экзотермических реакций, приводящее к возникновению горения вещества при отсутствии источника зажигания;

• самовоспламенение – самовозгорание, сопровождающееся появлением пламени.

8. Основные показатели пожарной опасности – температура самовоспламенения и концентрационные пределы воспламенения.

Температура самовоспламенения – минимальная температура вещества или материала, при которой происходит резкое увеличение скорости экзотермических реакций, заканчивающееся пламенным горением. Отличие этого процесса от процесса загорания заключается в том, что при последнем процессе загорается только поверхность вещества или материала, а при самовоспламенении горение происходит во всём объёме. Процесс самовоспламенения происходит только в том случае, если количество теплоты, выделяемое в процессе окисления, превысит её отдачу в окружающую среду.

Температура самовоспламенения большинства жидких горючих материалов лежит в пределах 250-400 оС.

Смеси горючих газов, паров и пыли с окислителем способны гореть только при определённом соотношении в них горючего вещества.

Нижний концентрационный предел воспламенения – это минимальная концентрация горючего вещества, при котором оно способно загореться и распространять пламя.

Верхний концентрационный предел воспламенения – это наибольшая концентрация горючего вещества, при котором ещё возможно горение.

Область воспламенения – это область концентрации между нижним и верхним концентрационными пределами воспламенения горючего материала.

9. Температурные пределы (нижний и верхний) воспламенения – температуры вещества или материала, при которых его насыщенные пары образуют в окислительной среде концентрации, равные соответственно нижнему и верхнему концентрационным пределам распространения пламени.

Температура воспламенения – это минимальная температура вещества или материала, при которой они выделяют горючие пары и газы с такой скоростью, что при наличии источника зажигания возникает устойчивое горение. После удаления этого источника вещество продолжает гореть. Эта температура характеризует способность вещества к самостоятельному горению.

Температура воспламенения зависит от состава горючей смеси, её объёма, давления и др. Большинство жидкостей и газов воспламеняются при температуре 400-700˚С, а твёрдых тел (дерево, уголь, торф и пр.) – при температуре 250-450˚С.

Поиск по сайту: