В плане-конспекте рассмотрены следующие вопросы:
- Основные понятия:
- горение;
- пожар.
- Виды горения и их краткая характеристика:
- диффузионное;
- гомогенное;
- гетерогенное;
- кинетическое.
- «Треугольник горения», его стороны и элементы.
- Тепловая теория потухания пламени.
- Способы прекращения горения:
- охлаждение;
- разбавление;
- изоляция;
- химическое торможение реакции.
- Огнетушащие вещества:
- охлаждения;
- разбавления;
- изоляции;
- химического торможения.
План-конспект: Основы прекращения горения на пожаре. Огнетушащие вещества (14 листов)
Основные понятия
Горение – это совокупность одновременно протекающих физических процессов (плавление, испарение, ионизация) и химических реакций окисления горючего вещества и материала, сопровождающееся, как правило, световым и тепловым излучением и выделением дыма. В основе горения лежит взаимодействие горючего вещества с окислителем, преимущественно с кислородом воздуха.
Пожар – это неконтролируемое горение, причиняющее материальный ущерб, вред жизни и здоровью граждан, интересам общества и государства.
Горение и его виды
В зависимости от способа подвода окислителя различают:
- диффузионное горение, когда реагенты (горючее и окислитель) перед началом горения не были перемешаны, а их смешение происходит в процессе горения за счет диффузии;
- гомогенное горение, когда реагенты перед началом горения были перемешаны без поверхности раздела фаз;
- гетерогенное горение, когда реагенты находятся в разных агрегатах состояния (твердое + газ, твердое + жидкость) или между ними имеется поверхность раздела (твердое + твердое, несмешивающиеся жидкость + жидкость). Гетерогенное горение часто относят к диффузионному горению;
- горение, скорость которого лимитирована скоростью химической реакции, называют кинетическим горением. Так как скорость химического взаимодействия, как правило, выше скорости диффузии, кинетическое горение протекает с максимальной для данной системы скоростью (дефлаграция, детонация).
Треугольник горения
Тушение пожаров – это действия, направленные на спасение людей, имущества и ликвидацию пожаров.
Исходя из этого, работа на пожаре всегда ведется сразу по нескольким направлениям: спасание людей, сохранение материальных ценностей, развертывание сил и средств, вскрытие и разборка конструкций и собственно прекращение горения. Важность понимания этих вопросов обусловлена тем, что на пожаре основным процессом является процесс горения. Нет процесса горения – нет и пожара. Поэтому прекращение горения во всех его видах означает ликвидацию пожара.
При рассмотрении вопросов, связанных с возникновением и прекращением горения, используют понятие классического «треугольника горения». Процесс горения возникает и развивается, когда во времени и пространстве сходятся: горючее вещество (топливо), источник зажигания (тепло) и окислитель (как правило, кислород).
Треугольник горения
Тепловая теория потухания пламени
Пламенное горение на пожаре является диффузионным и гомогенным. При этом газообразное горючее непрерывно поступает в зону горения, смешивается с газообразным окислителем и воспламеняется от источника зажигания. На пожаре таким непрерывно действующим источником зажигания является само пламя. Следовательно, ликвидация факела пламени означает исключение из «треугольника горения» одного угла – источника зажигания и является условием, необходимым для прекращения горения. Однако выполнения только этого условия не всегда достаточно для тушения пожара. Так, при горении многих твердых, склонных к тлению материалов (древесно-стружечные плиты, древесина, ткани, органические волокна и т.д.) температура поверхности составляет 600-700 °С, что вполне достаточно для зажигания выделяющихся газообразных продуктов пиролиза и при отсутствии пламени. В таких случаях достаточным условием для тушения пожара является прекращение поступления горючих газов в зону горения, т.е. ликвидация еще одного угла треугольника пожара – горючего вещества.
Наиболее распространенной и научно обоснованной теорией прекращения процессов горения является тепловая теория потухания пламени, разработанная советским ученым Я.Б. Зельдовичем. Суть ее в том, что в результате нарушения теплового равновесия в зоне химических реакций горения при определенных условиях самопроизвольное и непрерывное протекание этих реакций становится невозможным – процесс горения прекращается. Это происходит тогда, когда температура в зоне горения снижается до некоторого критического значения, которое мы будем в дальнейшем называть температурой потухания.
Температура потухания значительно выше температуры самовоспламенения, следовательно, для прекращения горения достаточно понизить температуру зоны реакции ниже температуры потухания, увеличивая интенсивность теплоотвода или уменьшая скорость тепловыделения. Так, если изменить концентрацию кислорода в воздухе, добавив к нему негорючий газ, то скорость выделения теплоты будет уменьшаться, и температура горения понизится. При определенной концентрации негорючего газа температура горения опустится ниже температуры потухания и горение прекратится.
Способы прекращения горения
Таким образом снизить температуру горения и прекратить горение можно как увеличением скорости теплоотвода, так и уменьшением скорости тепловыделения. Этого можно достигнуть:
- воздействием на поверхность горящих материалов охлаждающими огнетушащими веществами;
- созданием в зоне горения или вокруг нее негорючей газовой или паровой среды;
- созданием между зоной горения и горючим материалом или воздухом изолирующего слоя из ОТВ.
Схема прекращения горения
Классификация способов прекращения горения
Огнетушащие вещества
Огнетушащее вещество – это вещество, обладающее необходимыми свойствами, дающими возможность создания условий по прекращению процесса горения.
Огнетушащие вещества охлаждения
Вода – основное огнетушащее вещество охлаждения, наиболее доступное и универсальное. Хорошее охлаждающее свойство воды обусловлено ее высокой теплоемкостью при нормальных условиях. При попадании на горящее вещество вода частично испаряется и превращается в пар.
Тушение тонкораспыленной водой
Как огнетушащее вещество, вода плохо смачивает твердые материалы из-за высокого поверхностного натяжения, что препятствует быстрому распределению ее по поверхности, прониканию вглубь горящих твердых материалов и замедляет охлаждение.
Для уменьшения поверхностного натяжения и увеличения смачивающей способности в воду добавляют поверхностно-активные вещества (ПАВ). На практике используют растворы ПАВ (смачивателей), поверхностное натяжение которых в 2 раза меньше, чем у воды. Оптимальное время смачивания 7-9 с. Применение растворов смачивателей позволяет уменьшить расход воды на 35-50 %, что обеспечивает ликвидацию горения одним и тем же объемом огнетушащего вещества на большей площади, а также снизить продолжительность тушения пожара.
Огнетушащие вещества разбавления
Огнетушащие вещества разбавления понижают концентрацию реагирующих веществ ниже пределов, необходимых для горения.
В результате уменьшается скорость реакции горения, скорость выделения тепла, снижается температура горения. При тушении пожаров разбавляют воздух, поддерживающий горение, или горючее вещество, поступающее в зону горения. Воздух избавляют в относительно замкнутых помещениях (сушильных камерах, трюках судов и т.п.), а также при горении отдельных установок или жидкостей на небольшой площади при свободном доступе воздуха.
К огнетушащим веществам разбавления относятся: диоксид углерода, азот, тонкораспыленная вода, водяной пар, хладоны и др.
Тушение твердым диоксидом углерода
Огнетушащая концентрация – это объемная доля огнетушащего вещества в воздухе, прекращающая горение.
Наиболее распространенные средства разбавления – диоксид углерода, водяной пар, азот и тонкораспыленная вода, перегретая вода.
Огнетушащие вещества изоляции
К огнетушащим веществам, оказывающим изолирующее действие относятся пена, огнетушащие порошки, негорючие сыпучие вещества (песок, земля, флюсы, графит и др.), листовые материалы (войлочные, асбестовые, брезентовые покрывала, щиты). В некоторых случаях, например при тушении сероуглерода, в качестве изолирующего вещества может быть использована вода.
Пена – наиболее эффективное и широко применяемое огнетушащее вещество изолирующего действия, представляет собой коллоидную систему из жидких пузырьков, наполненных газом.
Применение воздушно-механической пены
Огнетушащие порошки. Порошки используются для тушения пожаров большинства классов, в том числе:
- класса А – горение твердых веществ, как сопровождаемое тлением (древесина, бумага, текстиль, уголь и др.), так и не сопровождаемое тлением (пластмасса, каучук);
- класса В – горение жидких веществ (бензин, нефтепродукты, спирты, растворители и др.);
- класса Д – горение газообразных веществ (бытовой газ, аммиак, пропан и др.);
- класса Е – горение материалов в электрических установках под напряжением.
Следовательно, порошками можно тушить любые известные на сегодняшний день вещества и материалы.
Огнетушащие вещества химического торможения
Сущность прекращения горения химическим торможением реакции горения заключается в том, что в воздух горящего помещения или непосредственно в зону горения вводятся такие огнетушащие вещества, которые вступают во взаимодействие с активными центрами реакции окисления, образуют с ними либо негорючие, либо менее активные соединения, обрывая тем самым цепную реакцию горения.
Газовые огнетушащие составы условно делятся на нейтральные (негорючие) газы и химически активные ингибиторы.
К нейтральным газам относятся инертные газы аргон, гелий, а также азот и двуокись углерода.
К химически активным, «хладонам» или «фреонам», относятся органические соединения с низкой теплотой испарения, в молекуле которых содержатся атомы галоидов, таких как бром или хлор.
Дополнительный материал по теме… Большая и познавательная статья: «Огнетушащие вещества: классификация и требования»