"Пожежна небезпека речовин та матерiалiв"

3.1. Умови процесу горiння

Пожежа - це неконтрольоване горiння, яке наносить великi матерiальнi збитки, а iнколи призводить до загибелi людей. Для ефективної боротьби з вогняною стихiєю необхiдно знати теоретичнi основи процесу горiння. Розглянемо цей процес детальніше.

Горiння - це фiзико-хiмiчний процес, для якого характернi наступнi ознаки:

• видiлення диму ;

• видiлення тепла;

• випромiнювання свiтла.

Цими ознаками процес горiння вiдрiзняється вiд iнших характерних явищ. Наприклад,"горiння" електричної лампочки неможна назвати горiнням, тому що в цьому явищi вiдсутнiй процес хiмiчного перетворення (видiлення диму), хоча й видiляються тепло i свiтло.

Для виникнення горiння необхiднi три основнi умови :

• наявнiсть горючої речовини;

• наявнiсть окислювача ;

• наявнiсть джерела запалювання.

Цi основнi умови виникнення горiння дiстали назву "Трикутник горiння".

Горючою речовиною може бути будь-яка речовина, в певному агрегатному станi (рiдкому, твердому, газоподiбному), спроможна горiти при наявностi окислювача i джерела запалення. Найбiльш поширеними горючими речовинами є вироби з дерева, паливно-мастильнi матерiали, горючi гази (пропан, бутан, метан i т. iнш.).

Окислювачем може бути кисень, який є складовою частиною повiтря.

Джерелом запалення, як правило, може бути: вiдкритий вогонь; нагрiтий метал; iскри при електрогазозварювальних роботах i т. iнш.

Вiдсутнiсть будь-якої складової умов горiння не дає можливостi процесу горiння виникати. Для виникнення процесу горiння необхiдно горючу речовину i окислювач нагрiти до певної температури джерелом запалення.

При горiннi речовин i матерiалiв постiйним джерелом запалення є зона горiння.

Зона горiння - це та область, де проходить фiзико-хiмiчна реакцiя з видiленням тепла i свiтла .

Для утворення i проходження процесу горiння горюча речовина i окислювач повиннi знаходитись в певному кiлькiсному спiввiдношеннi.

Так, при горiннi будь-якої речовини, концентрацiя кисню в повiтрi повинна бути не нижче необхiдної величини (16-18%), тому що процес горiння не буде проходити через вiдсутнiсть окислювача. Якщо, в процесi горiння, зменшити кiлькiсть окислювача (до 10%), горiння припиниться. На виробництвах, в пожежонебезпечних технологiчних процесах, встановлюють системи пожежогасiння, якi спроможнi витиснути окислювач i тим самим зупинити процес горiння.

Процеси горiння рiдин, твердих речовин заслуговують бiльш детального розгляду, тому цi процеси будуть розглянутi в наступному роздiлi.

3.2. Горiння речовин та матерiалiв

Вивчивши умови процесу горiння, розглянемо горiння твердих речовин та рiдин.

Серед найбiльш розповсюджених в будiвництвi та на виробництвi, твердих горючих матерiалiв перше мiсце займає деревина. За своєю структурою деревина є пористим матерiалом, з великою кiлькiстю вiчок, якi заповненi повiтрям. Стiнки вiчок складаються з целюлози i являють собою горючий матерiал.

При контактi деревини з джерелом запалення (Т - 250-260 С) вiдбувається швидке нагрiвання її тонкого поверхневого шару з видiленням речовин, якi спроможнi горiти (оксид вуглецю, газ метан). В подальшому горючi речовини, якi видiляються в процесi нагрiвання, горять самостiйно.

Найменша температура деревини, при якiй утворенi продукти горiння (оксид вуглецю, газ метан) здатнi спалахувати вiд джерела запалення, називається температурою запалення деревини.

Температура запалення деревини залежить вiд ступеня подрiбнення самої деревини. Наприклад, температура запалення соснової деревини становить 255 С, а соснової тирси – 230 С.

Пiсля запалення деревини температура її поверхневого шару пiдвищується за рахунок тепла, яке випромiнює полум'я, i досягає 290-300 С.

При цiй температурi вихiд горючих газоподiбних продуктiв найбiльший, i висота факелу полум'я найбiльша. При цьому поверхневий шар деревини перетворюється на вугiлля, температура якого складає 500-700 С.

В мiру вигоряння поверхневого шару деревини її нижнiй прошарок прогрiвається до температури 300 С i розкладається.

Iз збiльшенням шару вугiлля зменшується вихiд горючих продуктiв розкладу, що призводить до горiння вугiлля i частково продуктiв розпаду. Одночасне горiння вугiлля i продуктiв розпаду деревини продовжується до того часу, доки не перетвориться на вугiлля вся деревина. Пiсля цього вихiд газоподiбних продуктiв розпаду деревини призупиняється, продовжується тiльки горiння вугiлля.

Таким чином, процес горiння деревини складається з двох фаз:

• фаза полум'яного горiння;

• фаза горiння вугiлля.

В умовах пожежi основну роль вiдiграє перша фаза, тому що вона супроводжується великим видiленням нагрiтих до високої температури продуктiв горiння. Все це спонукає до швидкого розповсюдження горiння i збiльшення площi пожежi. У зв'язку з цим, при гасiннi пожеж, в першу чергу лiквiдують осередки, де проходить перша фаза горiння.

Неоднозначно проходить процес горiння i в горючих рiдинах (бензин, гас i т.iнш.). Над поверхнею горючої рiдини видiляється паро-повiтряна сумiш, яка здатна займатись (спалахувати) при певнiй концентрацiї з повiтрям, тиску i потужностi джерела запалення.

Коли джерело запалення наближається до поверхнi рiдини вiдбувається процес запалення горючої сумiшi парiв з повiтрям. Вiд джерела запалення полум'я по горючiй сумiшi швидко розповсюджується над поверхнею рiдини. Полум'я, яке виникло, прогрiває верхнi шари горючої рiдини, тим самим створюючи нову горючу пароповiтряну сумiш, яка в подальшому горить над поверхнею рiдини. Утворення пароповiтряних сумiшей продовжується до того часу, доки горюча рiдина повнiстю не вигорить.