§ 2. Механизм процесса горения. Тепловое и цепное самовоспламенение. Воспламенение. Самовозгорание.

Возникновение горения чаще всего связано с нагреванием горючей системы тем или иным источником воспламенения.

В основе механизма горения лежит теория академика Н.Н. Семенова – нобелевского лауреата, о цепных реакциях. Согласно этой теории процесс окисления сопровождается выделением тепла и при определенных условиях может самоускоряться.

Процесс самоускорения реакции окисления с переходом ее в горение называется самовоспламенением.

Самовоспламенение может быть тепловое и цепное. Тепловое самовоспламенение возникает вследствие превышения скорости тепловыделения над скоростью теплоотвода. При цепном самовоспламенении причиной ускорения реакции является превышение скорости разветвления цепей над их обрывом. При распространении пламени реакция, как правило, протекает по цепному механизму

Если согласно тепловой теории, причиной и следствием самовоспламенения является тепло, то по цепной теории тепло – только следствие процесса. В реальных условиях процессы самовоспламенения и горения имеют одновременно цепной и тепловой характер. Большинство газовых химических реакций протекает по цепному механизму. Цепные реакции, как и тепловые, ускоряются с повышением температуры. Разогрев смеси и накопление активных центров приводят к такому ускорению реакции, что смесь самовоспламеняется.

Рис. 2. Схема цепной реакции: – неразветвленная, б – разветвленная

Температурой самовоспламенения называется минимальная температура горючего вещества, при которой происходит резкое увеличение скорости экзотермических реакций, заканчивающихся возникновением пламенного горения.

Воспламенением называют процесс возникновения горения, происходящий в результате нагрева части горючего вещества источником воспламенения, при этом вся остальная масса горючего вещества остается холодной.

Физическая сущность возникновения горения при воспламенении такая же, как и при самовоспламенении. Основное отличие между ними состоит в том, что

процесс воспламенения происходит во всем рассматриваемом объекте.

Температурой воспламенения является наименьшее значение температуры источника воспламенения, при котором происходит самовоспламенение в локальном объеме и горение.

Температура воспламенения обычно несколько выше температуры самовоспламенения.

Самовозгорание – явление резкого увеличения скорости экзотермических реакций, приводящих к возникновению горения вещества (материала, смеси) в отсутствие источника зажигания.

Процессы окисления происходят только на поверхности соприкосновения окисляющегося вещества и кислорода. Вместе с тем твердые вещества, особенно угли, торф, опилки и т.д., способны на своей поверхности абсорбировать газы, в том числе воздух. В твердых горючих пористых веществах при сильно развитой поверхности с абсорбированным слоем воздуха, обогащенного кислородом, скорость окислительных реакций резко возрастает. Если теплоотдача во внешнюю среду сравнительно мала, то в пористом малотеплопроводном веществе повышается температура, поэтому окислительные процессы ускоряются.

Чем ниже температура, при которой происходит процесс самовозгорания, тем вещество более опасно.

Вещества, имеющие температуру самовоспламенения ниже 50 ^оС, называются самовозгорающимися.

При горении в помещении выделяющееся тепло вызывает нагрев ограждающих конструкций и предметов, находящихся внутри помещения. При горении вне зданий и сооружений тепло, уносимое нагретым воздухом и горючими продуктами сгорания, мало влияет на окружающие здания и сооружения, так как конвективные потоки с большой скоростью поднимаются вверх и рассеиваются.

Основную опасность во время пожара при любых условиях оказывает лучистая энергия, которая как мощный поток зажигания способна вызвать горение других конструкций, материалов и веществ.

Процесс развития горения твердых, жидких и газообразных веществ примерно аналогичен и состоит из следующих фаз: окисления, самовоспламенения и собственно горения.