Скорость выгорания

Скорость выгорания определяет интенсивность тепловыделения на пожаре, а, следовательно, температуру пожара, интенсивность его развития и другие параметры.

Для твёрдых материалов различают:

1. Удельная массовая скорость выгорания - масса вещества, сгорающая в единицу времени с единицы площади горения. Она не зависит от величины поверхности вещества.

2. Приведенная массовая скорость выгорания - масса вещества, сгорающая в единицу времени с единицы площади пожара (т.е. проекции поверхности горения на горизонтальную или др. поверхность). Средние показатели скорости выгорания (в кг/м² мин): бумага разрыхлённая - 0,48; древесина (конструкции, мебель) - 0,84; пиломатериалы в штабеле - 7-8; резина - 0,67; текстолит – 0,4; хлопок разрыхлённый - 0,24.

3. Скорость распространения горения - перемещение фронта пламени по поверхности вещества за единицу времени. Различают: по вертикали вверх, вниз и по горизонтали.

4. Скорость распространения пожара - перемещение фронта пламени по поверхности вещества с учётом разрывов между скоплениями горючих материалов. Средние показатели скорости в м/мин: бумага в рулонах - 0,27 м/мин; резина - 1,1; каучук - 0,4; текстиль - 0,38; штабели досок - 4,0.

Время воспламенения влажного материала значительно выше, чем сухого, т. е. основные затраты тепла при воспламенении связаны с сушкой материала.

Одним из источников воспламенения, приводящим к возникновению пожара, является лучистый тепловой поток от тех или других высокотемпературных тел. С увеличением интенсивности излучения время' воспламенения снижается. На рис. 8.2 приведена зависимость времени воспламенения различных пород древесины (влажность менее 2%) от интенсивности теплового потока, поступающего к поверхности образца толщиной 30 мм.

Зависимость пламенного горения от интенсивности излучения для различных пород древесины:

-где т_в — время воспламенения, с;

q — интенсивность теплового потока, кВт-м ~²;

А и п — эмпирические константы.

Значения параметров А и п справочные данные.

В качестве источника зажигания выделяющихся продуктов пиролиза применялось диффузионное пламя бытового газа, находящееся на расстоянии 10—12 мм от поверхности образца.

С увеличением плотности древесины время воспламенения возрастает. Математическая обработка результатов, представленных на рис. 8.2, дает следующую зависимость времени появления

В отсутствие зажигающего пламени наступает гетерогенное воспламенение (тление) образующегося при пиролизе углистого слоя. Зависимость времени гетерогенного воспламенения сосны от интенсивности теплового потока может быть представлена в виде

где — время гетерогенного воспламенения древесины, с;

q — интенсивность теплового потока, под воздействием которого происходит нагрев поверхности, кВт-м^—2.

Температура гетерогенного воспламенения древесины непостоянна и зависит от интенсивности теплового потока. При воздей­ствии потока интенсивностью 13 кВт*м^—2 появление гетерогенно­го горения «а поверхности древесины сосны наступает при 380°С, при увеличении его значения до 20 кВт-м-² — при 430°С.

На рис. 8.3 приведена зависимость скорости разложения дре­весины при воздействии тепловых потоков различной, интенсивности. По мере разложения скорость пиролиза вначале возрастает, затем стабилизируется.

Появление гетерогенного горения вновь интенсифицирует процесс разложения материала, поскольку часть тепла, выделяющегося при гетерогенном горении угля, затрачивается на нагрев конденсированной фазы. Определено, что дополнительный тепловой поток от гетерогенного горения углистого слоя в среднем составляет 13 кВт* м-². При дальнейшем разложении скорость выделения летучих компонентов начинает снижаться, так как возрастает толщина углистого слоя и, следовательно, увеличивается его термическое сопротивление. Это приводит к снижению скорости прогрева более глубоких слоев твердой фазы, что и вызывает замедление скорости пиролиза.