Что называется температурой потухания простой выбор

Тепловая теория потухания пламени

Общеизвестно, что в ос­нове горения лежит химическая реакция окисления, сопровождающаяся вы­делением тепла и света. Следовательно, чтобы потушить пожар, основным процессом которого является горение, необходимо каким-либо образом воздействовать на реакцию горения, уменьшить её скорость или прекратить реакцию вообще. Ранее были рассмотрены некоторые предельные параметры, при которых наступает прекращение горения. Механизм прекращения горения объясняется тепловой теорией потухания пламени.

Тепловая теория потухания пламени разработана Я. Б. Зельдовичем, Д. А. Франк-Каменским, Л. А. Вулисом, В. И. Блиновым и другими отечественными исследователями. Сущностьтепловой теории потухания пламени: если температуру в зоне протекания химических реакций горения (пламени) снизить до 1000 0 С любым способом, то процесс самопроизвольного горения станет невозможным, т. е. температура потухания пламени составляет t пот. _пл. = 1000 0 С.

Необходимо отличать понятие потухание пламени от понятия прекращение горения. Потухание пламени не всегда означает прекращение горения, которое, как известно, может продолжаться в беспламенном режиме (ге­терогенное горение или тление).

Задача достижения потухания пламени сводится к снижению температуры пламени до температуры потухания путем нарушения теплового ба­ланса процесса горения, что должно привести к тому, что энергии (тепла), выделяющейся в результате горения, не хватит для поддержания дальнейшего самопроизвольного горения (для подготовки горючего вещества к горению – разложению, испарению, а также для активации молекул). В общем случае для нарушения теплового баланса необходимо снизить скорость теп­ловыделения и/или увеличить скорость теплоотвода.

Другими словами, существуют два путинарушения теплового баланса процесса горения (снижения температуры пламени):

1) снижение скорости тепловыделения (например, путем торможения химической реакции окисления с помощью изменения концентрации реаген­тов, введения химически активных ингибиторов и т. д.);

2) увеличение скорости теплоотвода из зоны горения (например, путем введения тонко распыленной воды в зону горения).

Снизить скорость тепловыделения можно физическим или химическим торможением реакции горения. Физическое торможение реакции горения достигают следующими способами: разбавлением воздуха, горящего веще­ства или его паров в зоне горения водой, порошками или негорючими газами; изоляцией зоны горения от горючих паров или кислорода воздуха; охлажде­нием горящего вещества огнетушащими веществами или перемешиванием (см. рис. 6.1).

Способ тушения перемешиванием применяют для жидкостей, хранящихся в ем­костях большим слоем и имеющих температуру вспышки несколько выше темпера­туры окружающей среды. Так, при температуре воздуха 20 0 С таким способом можно тушить жидкости, имеющие температуру вспышки 25 0 С и выше. К ним от­носятся осветительный и тракторный керосины, мазуты, дизельные топлива, нефти, скипидары, минеральные и растительные масла.

Рис. 6.1. Принципиаль­ная схема тушения пере­мешиванием с помощью: а) струй той же жидкости; б) воздуха

При перемешивании струей той же жидко­сти (рис. 6.1.а) насос А забирает холодную (не нагретую пламенем) жидкость и по­дает ее в тот же резервуар через трубу Б. Конец трубы направлен вверх, поэтому струя, вытекающая из нее, вызывает движение жидкости во всем резервуаре. Это движение приводит к тому, что холодные слои, перемешиваясь с нагретым верхним слоем, резко охлаждают его. Скорость испарения паров снижается и через 10-15 минут паров не хватает для продолжения горения, а следовательно, пожар ликвидирован. Для пода­чи воздуха (рис. 6.1.б) используется компрессор или баллонная установка, от кото­рой воздух по воздуховоду поступает к насадке, расположенной на дне резервуа­ра. Большое количество образовавшихся пузырьков поднимаются вверх, перемеши­вают холодные и нагретые слои, что приводит к резкому охлаждению последнего и прекращению горения.

К увеличению скорости теплоотвода приводит повышение коэффициента теплопередачи, увеличение поверхности теплоотвода и снижение температуры окружающей среды. Повышения коэффициента теплопередачи добиваются, например, введением теплоемких и теплопроводных компонентов повышением черноты пламени и т. д. Снижения температуры окружающей среды можно достичь охлаждением зоны горения, изъятием источников зажигания (срывом пламени), перемешиванием и т. д. (см. рис. 6.2).

Нарушения теплового баланса и снижения температуры пламени до тем­пературы потухания на практике достигают чаще всего с помощью огнетушащих веществ (средств). Причем, практически все огнетушащие вещества реализуют сразу несколько способов снижения температуры пламени. Так, при тушении пожара распыленной водойпроисходит:

· отъем тепла из зоны горения на испарение воды (т. е. увеличивается скорость теплоотвода);

· разбавление горючих паров и кислорода воздуха (реагентов) водяным паром, что приводит к уменьшению скорости реакции (т. е. уменьша­ется скорость тепловыделения);

· охлаждается горючее вещество, что приводит к уменьшению скорости разложения (испарения) горючего вещества и уменьшению поступле­ния горючих паров в зону горения и уменьшению скорости реакции (т. е. уменьшается скорость тепловыделения вследствие физическо­го торможения реакции горения);

· изоляция водяной пленкой горючего вещества от зоны горения, что за­трудняет подвод горючих газов в зону горения и доступ кислорода в зону тления (т. е. уменьшается скорость тепловыделения вследст­вие физического торможения реакции горения).

Таким образом, главную роль в снижении температуры пламени играют не химические способы прекращения горения (химическая кинетика высокотемпературного окисления), а физические способы прекращения горения (внешние термодинамические условия, которые влияют на химическую кинетику).

Как отмечалось выше, необходимо различать понятия потухания пламени и прекращение горения. На пожаре недостаточно просто потушить пламя, необходимо прекратить горение во всех видах(в том числе и беспламенном) и создать условия, не допускающие возобновления горения.Различают условия прекращения горения,в зависимости от которых выбираются эффективные способы прекращения горения и огнетушащие средства.

Для прекращения горения газовтаким условием будет снижение температуры ГВ ниже температуры потухания пламени t_пл£t пот. _пл. (т. е. в данном случае потухание пламени обеспечит и прекращение горения).

Для прекращения горения жидкостейтаким условием будет снижение температуры поверхности жидкости ниже температуры вспышки t_{пов гж} £ t_всп (для жидкостей с температурой вспышки более 28 0 С). Снижения температуры до температуры потухания пламени недостаточно, так как при такой температуре (1000 0 С)пары немедленно самовоспламенятся.

Рис. 6.2. Пути и некоторые способы снижения температуры пламени до температуры потухания

Для прекращения горения твердых горючих веществнужно учитывать необходимость прекращения не только пламенного, но и беспламенного горения, что значительно труднее. Считается, что условием прекращения горения ТГВ является снижение температуры образца ниже температуры начала пиролиза (термического разложения – 200-250 0 С для разных веществ): t_{пов тгв} £ t_{нач. пир}.

Выражение для критерия процесса тушенияможно записать в следующем виде:

где q_отв кр – интенсивность теплоотвода, требуемая для прекращения го­рения;

q_выд – интенсивность тепловыделения при горении.

Расчеты показывают, что для случаев тушения пожаров, связанных с диффузи­онным горением газов и паров фонтанирующих жидкостей, методом охлаждения зоны горения = 0,1. Для тушения пожаров, связанных с диффузионным горением ЛВЖ, ГЖ и ТГМ, методом охлаждения горючего материала или вещества = 0,2-0,4 и = 0,3 соответственно.

Зная численное значение для всех видов горючих веществ и материалов можно рассчитать нормативные параметры пожаротушения – требуемый расход ог­нетушащих веществ, интенсивность их подачи, удельные расходы на единицу пло­щади тушения пожара и необходимые запасы огнетушащих веществ и т. д.

6.7. Классификация пожаров

Пожары в соответствии с международным стандартом ИСО 3941-77 и отечественным ГОСТ 27331-81 классифицируют в зависимости от природы горючего вещества. В России различают 5 классов пожаров: класс А – твердые горючие вещества, класс В – горючие жидкости, класс С – газы, класс D – металлы (табл. 6.2).

Классы А, В, D пожаров в свою очередь делятся на подклассы. Так, при горении твердых веществ выделяют два подкласса пожаров: А₁ – если горят вещества, способные к тлению(древесина, текстиль, бумага) и А₂ – если горят вещества, не способные тлеть (например, пластмассы). При горении жидкостей также выделяют два подкласса: В₁ – не растворимыев воде жидкости(нефтепродукты) и В₂ – растворимыев воде жидкости (спирты, ацетон, полярные растворители). При горении металлов выделяют три подкласса: D₁ – легкие металлы (алюминий, магний); D₂ – щелочные металлы (натрий, калий) и D₃ – металлорганические соединения.

Классификация пожаров в зависимости от вида горючего вещества связана с тем, что для тушения пожаров разных классов эффективными будут разные огнетушащие средства.

Источник

1.1 Тепловая теория прекращения горения

Согласно тепловой теории потухания прекращение горения наступает в результате понижения температуры пламени до некоторой критической величины, называемой температурой потухания Тпот. Это достигается путем увеличения интенсивности теплоотвода из зоны горения и (или) уменьшением интенсивности тепловыделения за счет снижения скорости реакции горения.

В результате введения воды в зону горения часть тепла химической реакции начинает затрачиваться на нагрев, испарение воды и нагрев образующегося пара. Учитывая высокие теплоёмкости воды и водяного пара, а также теплоту парообразования, всё это приводит к снижению температуры зоны горения. В то же время появление водяного пара уменьшает концентрацию молекул горючего и окислителя в зоне горения, т.е. приводит к ее разбавлению и снижению скорости реакции горения, а значит и тепловыделения. Согласно тепловой теории, адиабатическая температура потухания кинетического пламени может быть легко найдена, если известна адиабатическая температура пламени. Для углеводородных горючих Тпот, как правило, составляет около 1000 оС.

Все способы прекращения горения по принципу, на котором основано условие прекращения горения, можно разделить на четыре группы:

— способы охлаждения зоны горения или горящего вещества;

— способы разбавления реагирующих веществ;

— способы изоляции реагирующих веществ от зоны горения;

— способы химического торможения реакции горения.

Вид огнетушащего средства, применяемого для прекращения горения, зависит от обстановки на пожаре и, в основном, определяется:

— свойствами и состоянием горящего материала;

— наличием на пожаре огнетушащих средств и их количества;

— группой пожара (в открытом пространстве, в ограждениях);

— условиями газообмена в помещении;

— параметрами пожара, определяющими способ прекращения горения (объемом помещения);

— трудоемкостью и безопасностью работ подразделений по прекращению горения;

— эффективностью огнетушащего средства.

Следует отметить, что огнетушащие средства, поступая в зону горения, действуют комплексно, а не избирательно, т. е. одновременно производят, например, охлаждение горящего материала и разбавление его паров или газов. Однако в зависимости от свойств огнетушащего средства, его физического состояния и свойств горящего материала к прекращению горения может привести только один из этих процессов, другой же только способствует прекращению горения.

Например, ВМП средней кратности при тушении бензина охлаждает верхний слой его и одновременно изолирует от зоны горения. Основным процессом, приводящим к прекращению горения бензина, является изоляция, так как пена, имеющая температуру 5-15°С, не может охладить бензин ниже его температуры вспышки минус 35°С.

В зависимости от основного процесса, приводящего к прекращению горения, все наиболее распространенные способы можно отнести к группам.

Источник

Что называется температурой потухания простой выбор

Горение происходит при балансе тепловыделения химической реакции в горючей системе и теплоотдачи в окружающую среду. В соответствии с этим согласно тепловой теорией потухания задача прекращение горения сводится к снижению температуры в зоне химической реакции ниже критического значения. Понижение температуры приводит к нарушению теплового равновесия в зоне горения.

Температура, ниже которой горение становится невозможным принято называть температурой потухания.

Изменить тепловое равновесие в зоне горения можно или снижением интенсивности тепловыделения в зоне реакции ниже предельного значения, или повышением интенсивности теплоотдачи, или одновременным снижением интенсивности тепловыделение и повышением интенсивности теплоотдачи пока температура в зоне реакции не снизится до критического значения – температуры потухания.

Нарушение термодинамического равновесия системы происходит при снижении температуры в зоне горения Т_пг на некоторую критическую величину D Т.

В работах Я.Б. Зельдовича определено максимально возможное снижение температуры диффузионного пламени, при превышении которого происходит потухание:

Учитывая среднее значение теоретической температуры горения, около 2000-2500 К и среднее значение энергии активации органических веществ 125000 Дж/моль можно рассчитать, что для достижения температуры потухания нужно снизить температуру в зоне горения примерно на 20 %.

Для прекращения горения на пожаре необходимо применять средства, снижающие интенсивность тепловыделения в зоне реакции горения или увеличивающие теплоотдачу из этой зоны.

2.1 СНИЖЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ

Одним из наиболее доступных способов прекращения горения является снижение температуры в зоне реакции и в окружающем пространстве.

2.2 ИЗМЕНЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ РЕАГИРУЮЩИХ КОМПОНЕНТОВ

При кинетическом горении газовоздушных систем концентрация горючего и окислителя в зоне реакции определяется условиями смесеобразования. Концентрация компонентов изменяется при изменении скорости поступления горючего, окислителя или инертных добавок в зону, в которой непосредственно происходит образование смеси.

При диффузионном горении концентрация компонентов горючей смеси в зоне реакции горения зависит от ряда условий таких как, содержание кислорода в воздухе, который поступает в зону реакции горения, и скорости поступления горючих паров или газов в эту зону. В связи с этим для снижения концентрации компонентов горючей смеси в зоне реакции можно применить два способа.

Такой метод прекращения горение получил название флегматизации или разбавления.

Такой метод прекращения горения называется изоляцией.

Прекращение горения может быть достигнуто при увеличении интенсивности теплоотдачи из зоны реакции горения.

Увеличить теплоотдачу пламени можно путем введения в зону горения веществ, изменяющих цвет пламени делая его более ярким. (При условии одинаковой температуры в зоне горения, лучистый поток больше от пламени которое имеет цвет (в частности содержит продукты неполного сгорания). При этом возрастают теплозатраты на излучение. Соответствующая плотность теплового потока имеет величину

Увеличение лучистого потока приведет к нагреванию горючего и соответствующему увеличению испарения или выхода газообразных продуктов разложения. Последнее обстоятельство обычно приводит к росту тепловыделения, поэтому такой путь нарушения теплового баланса можно считать сугубо теоретическим. Существуют другие приемы увеличения теплоотдачи.

Увеличить теплоотдачу из зоны горения можно чисто механическим путем, например, внеся во фронт пламени огнетушащее вещество с большой теплоемкостью и (или) с развитой поверхностью теплопоглощения (это могут быть металлическая стружка, сетка и т.д.). Данный принцип прекращения горения используется в специальных устройствах – огнепреградителях, которые предотвращают распространение горения, например, в дыхательных устройствах резервуаров и газовых магистралях.

Теплоотдачу можно увеличить путем введения в пламя теплоемкого продукта с высокой степенью дисперсности, например огнетушащего порошка или обычного песка. Отметим, что при гашении пожаров порошками, механизм увеличения теплоотдачи работает, но не является доминирующим.

Увеличение энергии активации системы, до величин, при которых процесс горения прекращается, возможно при введении в систему веществ, связывающих инициирующие реакцию горения активные центры. В результате связывания активных центров увеличивается энергия активации и горение прекращается.

Вещества, которые способны связывать активные центры и тормозить реакцию горения называются ингибиторами горения, а прекращение горения путем введения ингибиторов называется химическим торможением реакции горение или ингибированием.

Таким образом, прекращение горения на пожаре может осуществляться следующими методами:

Методы прекращения горения на пожаре

Изменение концентрации реагентов в зоне реакции

Химическое торможение скорости реакции (повышение Е_акт)

Повышение коэффициента теплопередачи

Снижение температуры окружающей среды

Разведение системы одним из компонентов или прекращения доступа другого компонента

Введение в зону реакции химически активных ингибиторов

Повышение степени черноты пламени в зоне реакции (увеличение излучающей способности)

Введение веществ с высокой теплотой фазовых переходов (протекание эндотермических процессов)

— введение инертных веществ

— введение в зону реакции теплоемких компонентов Охлаждение зоны горения до температуры потухания и последующее охлаждение поверхности горючего вещества до безопасных температур

Источник

Способы прекращения горения

В основе процесса горения лежат реакции окисления, т.е. соединения исходных горючих веществ с кислородом. Чтобы прекратить горение, надо остановить химическую реакцию в его зоне. Реакция происходит при определенной температуре, зависящей от тепловыделения и теплоотдачи. При свободном установившемся горении тепловыделение равно теплоотдаче. Такое равновесие называется тепловым. Температура, при которой создалось тепловое равновесие, называется температурой зоны горения. Температура горения вещества не постоянна и изменяется в зависимости от скоростей выделения и отдачи теплоты в зоне реакции. С увеличением тепловыделения повышается температура горения и увеличивается тепло­отдача до нового теплового равновесия. С уменьшением тепловыделения понижается температура горения и уменьшается теплоотдача.

Температура самовоспламенения значительно выше температуры потухания, следовательно, для прекращения горения достаточно понизить температуру зоны реакции ниже температуры потухания, увеличивая интенсивность теплоотвода или уменьшая скорость тепловыделения. Этого можно достигнуть следующими способами:

— охлаждением зоны реакции или горящих веществ

— разбавлением веществ в зоне реакции горения

— изоляцией горящего вещества от зоны горения или зоны горения от окислителя (кислорода воздуха)

— химическим торможением реакции горения.

Все существующие огнетушащие средства оказывают комбинированное воздействие на процесс горения вещества, (Вода может охлаждать и изолировать или разбавлять источник горения; пенные средства действуют изолирующе и охлаждающе; порошковые составы изолируют и тормозят реакцию горения; наиболее эффективные газовые средства действуют одновременно как разбавители и как тормозящие реакцию горения). Однако любое огнетушащее вещество обладает каким-либо одним доминирующим свойством.

Быстро ликвидировать пожар можно при правильном выборе средств и способов пожаротушения.

В первую очередь используются те огнетушащие средства, которые отвечают следующим основным требованиям:

а) обладают высоким эффектом тушения, т.е. при малом расходе на единицу площади или объёма пожара сравнительно быстро прекращают горение;

б) доступны для широкого применения и дешевы;

в) безвредны для человека при их использовании и хранении;

г) не наносят существенного вреда материалам и предметам, подвергающимся их воздействию.

Сущность прекращения горения способом охлаждения

Приёмы охлаждения: охлаждение поверхности и перемешиванием.

Механизм прекращения горения заключается в уменьшении скорости разложения твердых веществ или испарения жидкостей и, в результате приближения зоны горения к горючему веществу, увеличения скорости теплоотвода и понижения температуры горения.

При способе охлаждения в зону горения вводят вещества с низкой температурой и высокой теплоемкостью, что отнимает часть тепла, идущего на продолжение горения, и нарушает устойчивое тепловое равновесие.

Такими огнетушащими веществами являются вода и твердая углекислота.

ВОДА t _замерз.= 0° С t _кип. = 100 °0

поверхност.напряжение(20 о С)=72,75эрг/см 2

(4°С)= I г/см 3 (100°С)=0,958 г/см 3

из 1кг воды образ. 1750 л пара

вода электропроводная, несжимаемая маловязкая, химически нейтральная, не ядовитая, не реагирует со многими веществами.

Высокая теплоёмкость, высокая термическая стойкость (разлагается на кислород и водород при =1700 о С и выше) низкая теплопроводность,

высокая паро-образовательная способность, неслеживаемость, воду можно подавать компактными и распыленными струями.

Недостатки: плохая смачиваемость, электропроводна, нельзя применять для тушения веществ, которые вступают в реакцию с водой.

Преимущества: высокая скорость охлаждения, можно тушить дорогостоящие вещества, неэлектропроводна.

Недостатки: сравнительно дорого стоит, при больших концентрациях опасна для жизни, при взаимодействии с К, Са, Мg горение усиливается с разложением углекислоты на С и О₂.

Механизм прекращения горения способом изоляции

Заключается в том, что происходит полное или частичное прекращение доступа в зону горения воздуха или горючих продуктов, при этом выделение тепла в зоне горения уменьшается, скорость реакции замедляется, а температура горения понижается до температуры потухания и горение прекращается. Изоляция может создаваться следующими способами:

— закрытием оконных и дверных проемов, люков, шахт и других отверстий, через которые в зону горения поступает воздух и удаляются продукты сгорания.

— закрытием задвижек, постановкой заглушек, взрывом заряда вв.

— создание изолирующего слоя из огнетушащего средства по поверхности горящего вещества

— созданием изолирующего слоя в виде разрывов в горючем материале при помощи разборки, выжигания и т.д.

Огнетушащие средства: жидкие, сыпучие, газообразные, твердые листовые, создание п/п разрывов.

По кратности: низкой кратности (до 10),средней кратности (до 200) высокой кратности (200 и выше)

Положительные свойства: хорошая проникающая способность, растекается под давлением выше лежащих слоев.

(I м 3 пены низк.кр. 4л ПО + 96 л Н₂О + 900 л возд.),

(I м 3 пены ср.кр. 0,6л ПО +9.4 л Н₂О + 990 л возд.)

Огнетушащие порошки: мелко дисперсные системы, состоящие из твёрдых частиц со сложным химическим составом.

Огнетушащая эффективность зависит от хим. природы компонентов порошка, гранулометрического состава, влажности, текучести, распыляемости.

Положительные свойства: нетоксичны, неэлектропроводны, корозийно неактивны.

Недостатки: высокая экономическая стоимость, слёживаемость.

Применяются в огнетушителях, стационарных системах и из ручных и лафетных стволов АП.

Механизм прекращения горения способом разбавление

состоит в понижении концентрации реагирующих веществ ниже пределов, необходимых для горения, в результате чего уменьшается скорость реакции, уменьшается количество выделяющегося тепла, снижается t_гор и горение прекращается.

Область применения: разбавление воздуха в сравнительно небольших объёмах (сушильных камер, трюмов судов и т.д.) за исключением тушения щелочных металлов, металлоорганических соединений, материалов способных к длительному тлению.

Огнетушащими средствами являются: инертные газы, углекислый газ, водяной пар, продукты взрыва и сгорания, тонко распыленная вода, газо-водяные составы.

Углекислый газ; применяется для тушения пожара в закрытых помещениях или труднодоступных местах (самолёты, эл.установки и т.д.) При введении 15-25% по объему в закрытое помещение горение прекращается.

Положительные свойства; не портит материалы, неэлектропроводен.

Недостатки; экономически дорог, огнетушащие концентрации недопустимы для организма человека.

Положительные свойства: не вступают в реакцию, понижают содержание кислорода.

Применяются в стационарных системах защиты.

Получается из специальных стволов под давлением Р=40-60 атм. по бронированным шлангам.

Механизм прекращения горения способом химического торможения

основан на торможении реакции горения за счет нейтрализации активных центров цепной реакции при применении особо активных веществ, термически нестойких, с низкой температурой кипения, легко переходящих в газообразное состояние.

Это порошковые составы и галоидированные углеводороды. Галоидированные углеводороды – специальные составы, основными компонентрми которых являются: бромистый этил, двуокись углерода(жидкая ), бромистый метилен.

Т_кип =38°С, замерзания =-119°С. Из I кг жидкости образуется 400л пара; пары в 5,5 раза тяжелее воздуха; огнетушащая концентрация 5,4% по объему (0,242 кг/м 3 ); практически не электропроводен. В чистом виде, как правило, не применяется, а используется в качестве компонента в огнетушащих составах 3,5; 7; 4НД,БФ-2, совместно с флегматизирующими средствами.

БМ – жидкостная смесь, состоящая из бромистого этила(70%) и бромистого метилена(30%) t_кип=38°С, t_замерз =-70°С. Огнетушащая концентрация 4,6% по объему (0,184 кг/м 3 )

Огнетушащие эмульсии: водные растворы галоидоуглеводородов. Наиболее применима водобромэтиловая эмульсия(90% вода и 10% бромистого этила). Применяется для тушения бензина, метилового спирта, толуола, для тушения в самолётах. Эффективнее распыленной воды в 7-10 раз.

Источник