Основные понятия и
определения (пожар, процесс горения, вспышка, возгорание, самовоспламенение)
Горение
— это химическая реакция окисления, сопровождающаяся выделением теплоты и
света. Для возникновения горения требуется наличие трех факторов: горючего
вещества, окислителя (обычно кислород воздуха) и источника загорания
(импульса). Окислителем может быть не только кислород, но и хлор, фтор, бром, йод,
окислы азота и т. д.
В зависимости от
свойств горючей смеси горение бывает гомогенным и гетерогенным. При гомогенном горении
исходные вещества имеют одинаковое агрегатное
состояние (например, горение газов). Горение твердых и жидких горючих веществ
является гетерогенным.
Горение дифференцируется
также по скорости распространения пламени и в зависимости от этого параметра
может быть дефлаграционным (порядка десятка метров в секунду), взрывным
(порядка сотни метров в секунду) и детонационным (порядка тысячи метров в секунду).
Пожарам свойственно дефлаграционное горение.
В зависимости от
соотношения горючего и окислителя различают процессы горения бедных и богатых горючих
смесей. Бедными называются смеси, содержащие в избытке окислитель. Их горение
лимитируется содержанием горючего компонента. К богатым относятся смеси с
содержанием горючего выше стехиометрического соотношения компонентов. Горение
таких смесей лимитируется содержанием окислителя.
Существуют три основных
вида самоускорения химической реакции при горении: тепловой, цепной и комбинированной—цепочно-тепловой.
Вспышка
— быстрое сгорание горючей смеси, не сопровождающееся образованием сжатых
газов.
Возгорание
— возникновение горения под воздействием источника зажигания.
Воспламенение
— возгорание, сопровождающееся появлением пламени.
Самовозгорание
— явление резкого увеличения скорости экзотермических реакций, приводящее к возникновению
горения вещества (материала, смеси) при отсутствии
источника зажигания.
Самовоспламенение
—
самовозгорание, сопровождающееся появлением пламени.
Взрыв
— чрезвычайно быстрое химическое (взрывчатое) превращение, сопровождающееся
выделением энергии и образованием сжатых газов, способных производить механическую работу.
Возникновение горения вещества или материала может произойти при температуре
окружающей среды ниже температуры самовоспламенения.
Основными показателями
пожарной опасности, определяющими критические условия возникновения и развития
процесса горения, являются температура самовоспламенения и концентрационные пределы
воспламенения.
Температура
самовоспламенения характеризует минимальную температуру
вещества или материала, при которой происходит резкое увеличение скорости экзотермических реакций, заканчивающееся возникновением
пламенного горения. Минимальная концентрация горючих газов и паров в воздухе,
при которой они способны загораться и распространять пламя, называется нижним концентрационным пределом
воспламенения; максимальная концентрация горючих газов и паров, при которой
еще возможно распространение пламени, называется верхним концентрационным пределом
воспламенения. Область составов и смесей горючих газов и паров с
воздухом, лежащих между нижним и верхним пределами воспламенения, называется областью
воспламенения.
Та минимальная концентрация
пыли в воздухе, при которой происходит ее
загорание, называется нижним
пределом воспламенения пыли. Поскольку достижение очень больших
концентраций пыли во взвешенном состоянии практически нереально, термин
«верхний предел воспламенения» к пылям не применяется.
Температурой вспышки
называется самая низкая (в условиях специальных испытаний) температура горючего
вещества, при которой над поверхностью образуются
пары, и газы, способные вспыхивать в воздухе от источника зажигания, но
скорость их образования еще недостаточна для последующего горения.
Все горючие жидкости по
пожарной опасности можно разделить на два класса: к
первому относятся жидкости с
температурой вспышки до 61° С (бензин, этиловый спирт, ацетон, серный эфир, нитроэмали
и т. д.), они называются легковоспламеняющимися жидкостями (ЛВЖ); ко второму —
жидкости с температурой вспышки выше 61° С (масло, мазут, формалин и др.), они называются
горючими жидкостями (ГЖ).
Температура
воспламенения — температура горючего вещества, при
которой оно выделяет горючие пары и газы с такой скоростью, что после
воспламенения их от источника зажигания возникает устойчивое горение.
Температурные
пределы воспламенения — температуры, при которых насыщенные
пары вещества образуют в данной окислительной среде концентрации, равные
соответственно нижнему и верхнему концентрационным пределам воспламенения
жидкостей.
Пожароопасность веществ
характеризуется линейной (выраженной в см/с) и массовой (г/с) скоростями горения (распространения пламени) и выгорания
(г/м2•с или см/с), а также предельным содержанием кислорода, при
котором еще возможно горение. Для обычных
горючих веществ (углеводородов и их производных) это предельное
содержание кислорода составляет 12—14%, для веществ с высоким значением
верхнего предела воспламенения (водород, сероуглерод, окись этилена и др.) предельное
содержание кислорода составляет 5% и ниже.