ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Склонность к возгоранию из "Пожаро и взрывоопасность пылевидных материалов и технологических процессов их переработки" При воздействии на зажигаемый материал открытого пламени или теплоизлучателя поверхность материала получает определенное количество тепла Ql. За счет этого тепла, поглощение которого зависит от физических свойств материала и условий, благоприятствующих его накоплению или рассеиванию, обогреваемый участок нагревается до температуры, при которой начинается активный процесс разложения материала. При этом выделяется тепло Q2 и появляются воспламеняющиеся газы, которые загораются. При сгорании газов выделяется тепло Qз, которое активизирует процесс горения. Сказанное можно представить схемой источник возгоранияРь твердый материал продукты реакции С г летучие продукты реакции + Оз- СО2 + Н2О + Qz твердые продукты реакции + О2 СО2 + Н2О + Q . [c.35] Объективным показателем оценки горючести материалов служит количество тепла тэо, выделяемого материалом в условиях горения, приближающихся к естественным. Величина тэо всегда меньше суммы Сг + рз + р4, что объясняется неполным сгоранием продуктов реакции. Это обстоятельство позволяет различать материалы по их горючести. Исследования показали, что чем больше отношение й = 7тэо/ и, тем более горючим является материал. [c.36] В идеальном случае, когда все тепло, выделяемое источником зажигания передается полностью материалу, самостоятельное горение материала может происходить лишь при соотношении Отэо/ 7и 1. В практических же условиях для такого процесса это соотношение должно быть меньше единицы, так как необходимо применение больших тепловых импульсов для компенсации тепло-потерь. На основе экспериментальных данных критическая величина соотношения установлена равной 0,5 [21]. Описание методики приведено в ГОСТ 17088—71. [c.36] Решающее значение для возгорания материала имеют интенсивность и количество подводимого тепла. Зажигающая способность источника возгорания в известной мере характеризуется той массой материала, которая может быть одновременно нагрета до температуры воснламенения. Следует учитывать при этом, что любая нагретая до указанной температуры часть материала может способствовать горению лишь при условии выделения тепла в количествах, компенсирующих тепловые ио ери. [c.36] Поскольку нагрев массы материала зависит от величины поверхности, воспринимающей тепло, можно считать, что чем меньше по сравнению с общей площадью зажигаемого элемента размеры обогреваемой поверхности 5, при которой материал возгорается, тем, очевидно, он более горюч. [c.36] От искры, например, имеющей небольшую сферу теплового воздействия, легко возгораются кипа хлопка, стог сена, многие пылевидные материалы. В определенных условиях, способствующих накоплению тепла, возгораются материалы с объемной плотностью более 300 кг/м . Более эффективными источниками зажигания являются нагретая до высокой температуры поверхность и газовое пламя, причем с увеличением размеров одновременно обогреваемой ими поверхности материала увеличивается их воспламеняющее действие. Однако некоторые виды металлических порошков (например, алюминий крупностью 40—50 мкм) плохо воспламеняются от нагретых тел, так как имеют прочную окисную пленку, и довольно легко воспламеняются от электроискрового разряда с энергией менее 0,1 мДж [26]. По-видимому, в этом случае существенную роль играет высокая концентрация энергии (вследствие малого объема разрядного плазменного канала), приводящая к значительному местному перегреву частицы. [c.37] На процесс горения материалов оказывают влияние их физические свойства и в частности объемная плотность, порозность, теплопроводность, теплоемкость, влажность, удельная поверхность, а также ряд других факторов геометрическая форма и положение материала в тепловом потоке, скорость воздуха, степень концентрации тепла при горении. [c.37] Более легкая возгораемость материала с меньшей объемной плотностью может обусловливаться его небольшой теплопроводностью. Концентрирование тепла на начальной стадии горения при дальнейшем нагревании материала приводит к перегревам, способствующим более быстрому, хотя и локальному, нагреву материала до температуры воспламенения. На стадии развития горения и обугливания материала небольшая теплопроводность образующегося угля оказывает защитное действие, поскольку тормозится передача тепла его внутренним слоям. Повышение воспламеняемости с уменьшением объемной плотности объясняется также и тем, что порозность материала возрастает, и его масса имеет более развитую внутреннюю поверхность. Увеличение же поверхности способствует активизации процесса окисления. Такие плотные материалы, как железное дерево, бокаут, самшит не могут удовлетворительно гореть без дутья. [c.37] На основании этих данных, например, можно заключить, что для достижения одинаковой температуры хлопку требуется примерно в 170 раз меньше тепла, чем древесине дуба при равных объемах. Это различие восприятий тепла имеет значение только для условий возникновения горения, когда импульсом служит малокалорийный источник зажигания (окурок папиросы, пламя спички, накал провода и др.). В условиях развившегося пожара, когда действуют мощные источники нагрева, поведение более и менее плотных материалов определяется главным образом влиянием других, разбираемых ниже, факторов. [c.38] Хлопковые волокна сгорают в одинаковых условиях испытаний быстрее, чем вискозные. Это объясняется тем, что хлопок, выдерживаемый в условиях относительной влажности воздуха (принимаемой в качестве стандартной), оказывается значительно суше вискозного шелка и содержит примерно в два раза меньше влаги, чем вискозное волокно. Понижение воспламеняемости материала в этом случае объясняется трудностью нагрева его поверхности до критической температуры, так как требуется дополнительное количество тепла для испарения воды. Кроме того, для загорания сухого материала нужно нагреть лишь сравнительно тонкий поверхностный слой до температуры воспламенения, что связано с затратой минимального количества тепла. [c.38] При ЭТОМ 1 Г смеси реагирующих веществ выделяет 530 см газа. Сравнение характеристик взрываемости порошка магния с данными для тротила показывает, что магниевая смесь выделяет в 1,82 раза больше энергии, чем тротил, но количество образующихся газов в два раза меньше [26]. [c.39] Химическая реакция взаимодействия алюминия с водой тоже сопровождается выделением большого количества тепла и газов. Для порошков, не реагирующих с водой, увлажнение позволяет снизить склонность к возгоранию, что обусловливается не только влиянием указанных выше факторов, но и содействием в ряде случаев комкованию порошков, уменьшающему их удельную поверхность. [c.39] Состав атмосферы, как отмечалось, существенно влияет на процессы горения веществ. Одни вещества теряют способность к возгоранию уже в атмосфере с пониженным, по сравнению с воздухом, содержанием кислорода. Другие (торий, титан, уран, церий) возгораются в двуокиси углерода или водяном паре в отсутствие кислорода, а цирконий и магний, например, воспламеняются и горят даже в азоте (вследствие экзотермической реакции образования нитридов) [24, 26]. Порошки алюминия и магния воспламеняются в фреоне, что приводит к сильным взрывам [27]. Лучшими флегматизаторами горения для большинства металлических порошков являются аргон и гелий. [c.39] Как отмечалось выше, процесс горения большинства твердых материалов носит ярко выраженный гетерогенный характер. Поэтому на условия возгорания оказывает влиние геометрическая форма частиц материала. При удлиненной форме этот процесс начинается с острух концов. Чем острее угол, тем легче возгорание. Развитая поверхность горючего материала, обусловливаемая и его формой, имеет немаловажное значение как фактор, способствующий ускорению этого процесса. [c.39] Если в неподвижном воздухе длина факела пламени сгорающих газов определяется малой скоростью конвекционного потока, то при движении воздуха с определенной скоростью длина факела увеличивается. Поэтому большая поверхность тела будет подвергнута одновременному нагреву и зажиганию, что обусловит более интенсивный процесс горения. Однако это положение не всегда справедливо. При слишком сильной тяге к месту горения поступает избыточное количество воздуха, который охлаждает продукты сгорания и тем самым замедляет прогрев смежных участков материала до критической температуры. [c.40] Особенно важную роль играет скорость воздушного потока в период тления угля. В этом случае обеспечиваются лучший контакт воздуха с поверхностью угля и дополнительная генерация тепла, так как тление происходит более интенсивно, что приводит к повышению температуры обуглившихся частиц материала и интенсификации горения. [c.40] Интенсивность горения в значительной степени зависит от потерь тепла горящей поверхностью. Поэтому в закрытом помещении при доступе достаточного количества воздуха горение развивается особенно энергично. При скоплении материала в больших массах создаются условия для аккумуляции тепла и активизации горения. [c.41] Следует подчеркнуть, что большинство органических твердых веществ само по себе не способно гореть, горят лишь продукты их распада, образующиеся при нагреве материалов. Горение продуктов распада, начавшееся иод влиянием теплового импульса, будет продолжаться до тех пор, пока будет достаточный приток воздуха и тепло сгорания (при условии его выделения в достаточном количестве) не будет рассеиваться, а пойдет на нагрев новых участков материала до температуры воспламенения. [c.41] Трудность нагрева материала до соответствующей температуры служит иногда причиной для неправильных выводов о его негорючести. Так, этилцеллюлозная пленка не распространяет пламя, если источник зажигания удален. Это обусловлено относительно низкой температурой плавления этилцеллюлозы, что благоприятствует отрыву горящих капель от пленки и тем самым предотвращению распространения огня. Возгораемость этилцеллюлозы возрастает при совмещении с какой-либо негорючей тканью (например, стеклянной). Последняя служит как бы поддерживающей основой для расплавляемой этилцеллюлозы и не дает ей свободно стекать. Аналогичное явление характерно и для пенополистирола, что приводило к неправильной оценке его горючих свойств. Исиользование и в этом случае стеклоткани для задержания плава пеноиолистирола, аккумулирующего большую часть тепловой энергии у места действия источника зажигания, приводило к активному горению материала. [c.41] При нагреве до температуры воспламенения большинство органических твердых веществ подвергается термическому разложению, носящему отчетливо выраженный ступенчатый характер. Так, целлюлозные материалы высыхают при 110°С, после чего начинают выделяться летучие вещества, имеющие запах. При ПО— 150 °С наблюдается пожелтение этих материалов и происходит более сильное выделение летучих. При 150—210 °С наступает обугливание, о чем свидетельствует коричневая окраска. При 210—280 °С целлюлозные материалы выделяют большое количество газообразных продуктов, воспламеняющихся на воздухе. [c.41] Вернуться к основной статье