Основы профилактики пожаров

Современная теория горения  ведёт начало от работ Н. Н. Семёнова по тепловому взрыву[7] [8], выполненных  в 1920-е г. Основанный Н. Н. Семёновым  в 1931 г. Институт химической физики стал ведущим научным центром по химической физике и горению[9]. В 1938 году Д. А. Франк-Каменецкий развил теорию теплового взрыва[10], и, вместе с Я. Б. Зельдовичем, — теорию распространения ламинарного пламени в предварительно перемешанных смесях[11].

В том же 1938 г. в опытах А. Ф. Беляева было показано, что горение  летучих взрывчатых веществ происходит в газовой фазе[12]. Таким образом, вопрос о скорости горения таких веществ был сведён к вопросу о скорости горения в газовой фазе, и в 1942 г. Я. Б. Зельдович развил теорию горения конденсированных веществ, основанную на теории распространения пламени в газе[13].

В 1940-е г. Я. Б. Зельдович  развивает теорию детонации[14], которая  была названа моделью ZND[en] — по имени Зельдовича, Неймана и Дёринга, так как независимо от него к схожим результатам пришли фон Нейман[15] и Дёринг[16]. Эти работы стали классическими в теории горения.рение

Атмосфера, окружающая Землю, состоит из воздуха и водяных  паров. Воздух состоит в основном из кислорода О и азота N. Кислорода в воздухе содержится 21 %, азота около 79%.

Многие металлические  и неметаллические вещества, имеющиеся  на Земле, легко соединяются с  кислородом. Этот процесс называется окислением. Если окисление происходит быстро и сопровождается бурным выделением тепла, его называют горением.

Больше всего тепла  выделяется при сгорании различных  видов топлива. Вещества, входящие в  состав топлива, делятся на углеводороды, органические кислоты и спирты. Они  состоят из простых как горючих, так и негорючих элементов.

Горючие при горении соединяются  с кислородом, что сопровождается выделением тепла, а негорючие в  горении участия не принимают  и являются балластом топлива.

Горение —процесс химического взаимодействия одного элемента с другим. Если горит углерод, то соединение его с кислородом дает углекислый газ (С + О2 = СО2) или окись углерода (С + О = СО). Углекислый газ получается при полном сгорании углерода, когда кислорода достаточно.

Если кислорода не хватает  для горения, получается окись углерода. Но поскольку кислород берется из воздуха, то говорят, что в первом случае горение происходит с избытком, а во втором — с недостатком  воздуха. Подсчитано, что при сгорании 1 кг углерода с избытком воздуха  выделяется 8137 больших калорий, а  с недостатком — только 2497 больших  калорий, или килокалорий (сокращенно ккал) тепла. Из этого видно, как неэкономично сжигать углерод с недостатком  воздуха. При этом теряется 5640 ккал/кг тепла.

Водород горит только с  образованием водяных паров (Н2 + О = Н2О). При этом выделяется 28905 ккал/кг тепла. Сера горит с образованием сернистого газа (S + O2 = SO2) и с выделением 2600 ккал/кг тепла. Все эти газы — СО2, СО, SO2, Н2О (водяной пар) — вместе с азотом воздуха и представляют известный всем дым, или дымовые газы.

Если горение происходит с избытком воздуха, то в дымовых  газах окись углерода отсутствует, но будет остаток кислорода.

 ГОРЕНИЕ , физ.-хим. процесс, при к-ром превращение в-ва сопровождается интенсивным выделением энергии и тепло-и массообменом с окружающей средой. В отличие от взрыва и детонации протекает с более низкими скоростями и не связано с образованием ударной волны. В основе Г. лежит хим. р-ция, способная протекать с прогрессирующим самоускорением вследствие накопления выделяющегося тепла (тепловое Г.) или активных промежут. продуктов (цепное Г.). наиб. распространено тепловое Г.; цепное Г. в чистом виде встречается сравнительно редко, гл. обр. в случае нек-рых газофазных р-ций при низких давлениях.

Условия термич. самоускорения м. б. обеспечены для всех р-ций с достаточно большими тепловыми эффектами и энергиями активации. наиб. обширный класс р-ций Г.-окисление углеводородов, напр. при Г. прир. топлив, водорода, металлов и т.п.; окислители-кислород, галогены, нитросоединения, перхлораты. В режиме Г. могут происходить: разложение озона, ацетилена, гидразина, динитрогликоля, метилнитрата и др.; окислит.-восстановит. р-ции, в к-рых восстановители-элементы с высоким сродством к кислороду (Са, Al, Si, Mg и др.); синтез из элементов оксидов, галогенидов, халькогенидов, гидридов, интерметаллидов, тугоплавких нитридов и карбидов.

Г. может начаться самопроизвольно  в результате самовоспламенения  либо быть инициированным зажиганием (см. Воспламенение ). При фиксиров. внеш. условиях (давление, т-ра, размеры реактора, параметры тепло- и массопереноса и др.) непрерывное Г. может протекать в стационарном режиме, когда осн. характеристики процесса - скорость р-ции, кол-во тепла, выделяющегося в единицу времени (мощность тепловыделения), т-ра и состав продуктов - не изменяются во времени, либо в периодич. режиме, когда эти характеристики колеблются около своих средних значений. Вследствие сильной нелинейной зависимости скорости р-ции от т-ры Г. отличается высокой чувствительностью к внеш. условиям: при их незначит. изменении медленная р-ция может перейти в режим Г. или, наоборот, развитое Г. может прекратиться. Это же св-во Г. обусловливает существование неск. стационарных режимов при одних и тех же условиях (гистерезисный эффект).

Причины и виды пожаров

Причинами возникновения  пожаров чаще всего являются: неосторожное обращение с огнем, несоблюдение правил эксплуатации производственного  оборудования, самовозгорание веществ  и материалов, разряды статического электричества, грозовые разряды, поджоги. В зависимости от места возникновения  различают: пожары на транспортных средствах; степные и полевые пожары; подземные  пожары в шахтах и рудниках; торфяные и лесные пожары; пожары в зданиях  и сооружениях. Последние, в свою очередь, подразделяются на наружные (открытые), при которых хорошо просматриваются пламя и дым, и внутренние (закрытые), характеризующиеся скрытыми путями распространения пламени.

Пространство, охваченное пожарами, условно разделяют на 3 зоны —  активного горения (очаг пожара), теплового  воздействия и задымления. Внешними признаками зоны активного горения  является наличие пламени, а также  тлеющих или раскалённых материалов. Основной характеристикой разрушительного  действия пожара является температура, развивающаяся при горении. Для  жилых домов и общественных зданий температуры внутри помещения достигают 800—900 °С. Как правило, наиболее высокие температуры возникают при наружных пожарах и в среднем составляют для горючих газов 1200—1350 °C, для жидкостей 1100—1300 °C, для твёрдых веществ 1000—1250 °C. При горении термита, электрона, магния максимальная температура достигает 2000-3000 °C.

Пространство вокруг зоны горения, в котором температура  в результате теплообмена достигает  значений, вызывающих разрушающее воздействие  на окружающие предметы и опасных  для человека, называют зоной теплового  воздействия. Принято считать, что  в зону теплового воздействия, окружающую зону горения, входит территория, на которой  температура смеси воздуха и  газообразных продуктов сгорания не меньше 60-80 °С. Во время пожара происходят значительные перемещения воздуха  и продуктов сгорания. Нагретые газообразные продукты сгорания устремляются вверх, вызывая приток более плотного холодного  воздуха к зоне горения. При пожарах  внутри зданий интенсивность газового обмена зависит от размеров и расположения проёмов в стенах и перекрытиях, высоты помещений, а также от количества и свойств горящих материалов. Направление движения нагретых продуктов  обычно определяет и вероятные пути распространения пожара, так как  мощные восходящие тепловые потоки могут  переносить искры, горящие угли и головни на значительное расстояние, создавая новые очаги горения. Выделяющиеся при пожаре продукты сгорания (дым) образуют зону задымления. В состав дыма обычно входят азот, кислород, оксид углерода, углекислый газ, пары воды, а также пепел и др. вещества. Многие продукты полного и неполного сгорания, входящие в состав дыма, обладают повышенной токсичностью, особенно токсичны продукты, образующиеся при горении полимеров. В некоторых случаях продукты неполного сгорания, например, оксид углерода, могут образовывать с кислородом горючие и взрывоопасные смеси.

3 огнестойкость зданий.

Важнейшим из технических  противопожарных мероприятий является строительство зданий из негорючих  материалов, которые под действием  огня или высокой температуры  не воспламеняются (кирпич, бетон, черепица), однако нередко приходится использовать и горючие, способные гореть или  тлеть после удаления огня, вызвавшего воспламенение (дерево, рубероид, толь), а также трудногорючие, которые с трудом воспламеняются и продолжают гореть или тлеть только при действии на них открытого пламени или раскаленного предмета. Это материал из горючих волокон в негорючей связке: цементе, извести.

         Строительные  конструкции оцениваются двумя  пожарными показателями: максимальным  пределом распространения огня  по конструкции за 15 мин и минимальным  пределом огнестойкости (время,  в течение которого под воздействием  огня конструкция не обрушивается, в ней не появляются сквозные  трещины и температура на противоположной от огня стороне не достигает 220 °С).

         Различают  пять степеней огнестойкости  зданий в зависимости от значения  этих показателей у строительных  конструкций, применяемых для  основных элементов здания (несущие  стены, перегородки, перекрытия, покрытия).