Министерство образования и науки РФ
ФГАОУ ВПО Северо-Восточный федеральный университет им. М.К. Амосова
Реферат
Характеристика проблем возникающих при осуществлении процессов горения
Выполнила:
Степанова И.И.
Проверил:
Габышев Н.П.
Якутск 2015 г
Содержание
Введение
1. Основные термины
2. Условия, при котором возникает процесс горения
3. Способы прекращения горения
4. Понятие и типы лесных пожаров
5. Классификация лесных пожаров по силе
6. Причины возникновения лесных пожаров
7. Последствия и профилактика лесных пожаров
Заключение
Список использованной литературы
Введение
Выделение света и тепла является признаком многих химических явлений. Реакция с такими признаками получили общее название - горение. Процесс горения во всем их многообразии приносят человечеству и пользу и беду. Наша задача увеличить «плюсы» и уменьшить «минусы». Если рассмотреть проблему горения в глобальном смысле, то один из важнейших фундаментальных проблем современной физики и горения взрыва - управление горением газообразных, жидких и твердых горючих и обеспечение максимальной высокой полноты и термодинамической эффективности сгорания при минимально низком выходе вредных веществ.
В нашей республике основная проблема горения - это пожары, лесные пожары, пожары в жилых зданиях ит. д. В данном реферате рассмотрены основные проблемы лесных пожаров.
1. Основные термины
Горением называется быстропротекающее химическое превращение веществ, сопровождающееся выделением большого количества теплоты и ярким свечением (пламенем). В обычных условиях горение представляет собой процесс интенсивного окисления или соединения горючего вещества с кислородом воздуха. Водород и некоторые металлы могут гореть в атмосфере хлора, медь - в парах серы, магний - в диоксиде углерода и т.д. Сжатый ацетилен, хлористый азот, озон и некоторые другие могут взрываться и без кислорода.
Горение бывает полное и неполное. Полное - протекает при достаточном количестве кислорода и заканчивается образованием веществ, не способных к дальнейшему горению. Если кислорода недостаточно, то происходит неполное горение, сопровождающееся образованием горючих и токсических продуктов - окиси углерода, спиртов, альдегидов и пр. В зависимости от скорости распространения пламени различают дефлаграционное (нормальное) горение, взрыв и детонацию. При дефлаграционном горении скорость распространения пламени составляет от нескольких сантиметров до нескольких метров в секунду.
Когда горение происходит в замкнутом пространстве или выход газа затруднен, последующие слои горючей смеси нагреваются не только путем теплопроводности, но и за счет, повышения давления вследствие их адиабатического сжатия. Это способствует увеличению скорости распространения пламени и может привести к взрыву. Взрыв - это быстрое превращение вещества, сопровождающееся выделением энергии и образованием сжатых газов, способных производить работу. Скорость пламени при взрыве достигает сотни метров в секунду. При дальнейшем ускорении распространения пламени весь объем горючей смеси за счет адиабатического сжатия может подвергаться нагреванию до температуры горения. Такое горение называется детонацией. Скорость распространения пламени при этом превышает скорость звука (тысячи метров в секунду). Если реагирующие вещества находятся в одинаковом агрегатном состоянии, то горение называют гомогенным, а если в различных и имеется граница раздела фаз в горючей системе, то - гетерогенным. Пожары обычно характеризуются гетерогенным диффузионным горением, которое ограничивается диффузией кислорода воздуха в очаг горения. При пожарах в замкнутых объемах могут возникать условия, приводящие к взрывам и детонации.
Пожаром называется неконтролируемое горение вне специального очага, наносящее материальный ущерб. Он характеризуется: образованием открытого огня и искр; повышенной температурой воздуха, предметов и т.п., токсичных продуктов горения и дыма; пониженной концентрацией кислорода; повреждением зданий, сооружений и установок; возникновением взрывов. Все это относится к опасным и вредным факторам, воздействующим на людей.
2. Условия, при котором возникает процесс горения
Для возникновения горения необходимо наличие в одном месте и в одно время трех компонентов: горючего вещества, окислителя и источника зажигания. Кроме того, нужно, чтобы горючее вещество было нагрета до необходимой температуры и находилась в соответствующем количественном соотношении с окислителем, а источник зажигания мало необходимую энергию для начального импульса (зажигания) Так, спичкой можно зажечь лист бумаги, а деревянную колоду - невозможно. Необходимость для горения одновременно трех компонентов, так называемый треугольник огня, обнаружил еще в XVIII в французский ученый Лавуазьвуазьє. После возникновения горения протекает тем интенсивнее, чем больше удельная площадь контакта горючего вещества с окислителем (бумажные обрезки горят интенсивнее, чем пачки бумаги) и чем выше концентрация я окислителя, температура и давление. На пожарах температура достигает 1000-1300 °С, а в отдельных случаях, например, при горении магниевых сплавов - 3000 °С.
Горючими веществами считаются вещества, которые при воздействии на них высоких температур, открытого пламени или другого источника зажигания могут заниматься и в дальнейшем гореть с образованием тепла и излучением света. Горючие вещества это - дерево, бумага, ткани, большинство пластмасс, природный газ, бензин, керосин и другие вещества в твердом, жидком, газообразном состоянии. Как правило, наиболее опасными в пожарном отношении являются горючие вещества в газообразном состоянии.
В состав подавляющего большинства горючих веществ входят углерод (Карбон) и водород (водород), которые являются основными горючими составляющими этих веществ. Поэтому и основными продуктами полного горения (при достаточном количестве кислорода) горючих веществ является С02 и Н20. Есть также целый ряд горючих веществ, которые представляют собой простые элементы, например, сера (Сера), фосфор (Фосфор), углерод (Карбонн). Горючие вещества имеют разную теплотворную способность, поэтому температура на пожарах зависит не только от количества вещества, горит, но и от ее качества (химического состава).
Окислителем при горении веществ чаще всего выступает кислород воздуха - О, однако с уменьшением содержания кислорода в воздухе замедляется скорость горения, а при содержании кислорода менее 14% (норма 21%) горение большинства веществ становится невозможным. Кроме кислорода, окислителями могут быть химические соединения, в состав которых входит кислород, например, селитра (KNO3), азотная кислота (HNO3), марганцовокислый калий (КМn2O4) а также отдельные химические элементы (фтор, хлор, бром). Некоторые вещества содержат в своем составе кислорода столько, что его достаточно для горения без доступа воздуха (пыль, взрывчатка). Источником зажигания, т.е. инициатором пожара может быть: открытое пламя, раскаленные предметы, электрические заряды, тепловые процессы химического, электрического и механического происхождения, искры от ударов т и трения, солнечная радиация, электромагнитные и другие излучения.
3. Способы прекращения горения
Чтобы достигнуть условия прекращения горения, т. е. понижение температуры горения ниже температуры потухания, можно различными способами. Под способом прекращения горения понимается выполнение в определенной последовательности действий, направленных на создание условий прекращения горения.
|
Способы прекращения горения |
Приемы прекращения горения |
|
|
Охлаждение зоны реакции или горящих веществ |
Охлаждение горящих материалов нанесением на их поверхность огнегасительных веществ Охлаждение горящих материалов перемешиванием их Разборка горящих материалов с последующим охлаждением их огнегасительными веществами |
|
|
Разбавление реагирующих веществ в зоне реакции негорючими веществами |
Разбавление воздуха введением в него негорючих паров и газов Разбавление горящих материалов нанесением на их поверхность легко испаряющихся или разлагающихся негорючих веществ |
|
|
Химическое торможение реакции горения |
Подача ингибиторов на поверхность горящих материалов Введение ингибиторов в воздух, поступающий в зону реакции |
|
|
Изолирование реагирующих веществ от зоны горения |
Создание изолирующего слоя в горючих материалах нанесением на их поверхность огнегасительных веществ Создание изолирующего слоя в горючих материалах при помощи взрыва ВВ Создание изолирующего слоя в горючих материалах разборкой, сжиганием, опашкой их Создание изолирующего слоя в проемах помещений, где происходит пожар |
Практически на большинстве пожаров применяются два способа прекращения горения: охлаждение и изолирование горящих материалов нанесением на их поверхность огнегасительного вещества. Другие способы прекращения горения подразделениями пожарной охраны применяются реже. Каждому способу прекращения горения соответствуют свои огнегасительные вещества, которые можно разделить на четыре группы:
* огнегасительные вещества для охлаждения горящих материалов (вода в виде сплошных и распыленных струй, твердая углекислота, различные жидкости);
* огнегасительные вещества для разбавления воздуха или горящих материалов (углекислый газ, азот, водяной пар, тонкораспыленная вода);
* огнегасительные вещества для изолирования зоны горения от реагирующих веществ (химическая и воздушно-механическая пены, продукты сгорания при взрыве ВВ, войлок, песок и др.);
* огнегасительные вещества для химического торможения реакции горения (бромистый этил, бромистый этилен, состав 3,5, состав 7 и др.).
Следует отметить, что огнегасительные вещества, попадая в зону горения, действуют комплексно, а не избирательно, т.е. одновременно производят, например, охлаждение горящего материала и разбавление его паров или газов. Все существующие огнетушащие средства оказывают комбинированное воздействие на процесс горения вещества. Вода, например, может охлаждать и изолировать (или разбавлять) источник горения; пенные средства действуют изолирующие 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 средство обладает каким-либо одним доминирующим свойством. Быстро ликвидировать пожар можно при правильном выборе средств и способов пожаротушения. Для этого надо знать свойства горючей системы и характер (вид) процесса горения; условия, при которых протекает горение, метеорологические условия; иметь в виду трудоёмкость и безопасность работ личного состава по тушению пожара и применять наиболее эффективное огнетушащее средство. При тушении пожара нельзя применять вещества, бурно реагирующие с горючим или окислителем: воду для тушения веществ, которые, взаимодействуя с ней, образуют горючие газы или выделяют теплоту; азот для тушения веществ, которые вступают с ним в реакцию с образованием нитридов, и т. д. При тушении пожаров в зданиях, отсеках, кабинах и т. п. Можно использовать средства объемного тушения.
4. Понятие и типы лесных пожаров
Лесной пожар - это стихийное, неуправляемое распространение огня по лесным площадям. Причины возникновения пожаров в лесу принято делить на естественные и антропогенные. Наиболее распространенными естественными причинами больших лесных пожаров на Земле обычно являются молнии. Размеры пожаров делают возможным их визуальное наблюдение даже из космоса. В молодых лесах, в которых много зелени, вероятность загорания от молнии существенно ниже, чем в лесах возрастных, где много сухих и больных деревьев. Таким образом, в природе ещё задолго до человека существовало своеобразное равновесие. Экологическая роль лесных пожаров заключалась в естественном обновлении лесов.
На сегодняшний день доля естественных пожаров (от молний) составляет около 7%-8%, то есть возникновение большей части лесных пожаров связано с деятельностью человека. Таким образом, существует острая необходимость работы противопожарных служб, контроля за соблюдением пожарной техники безопасности. Иногда пожары специально вызывают искусственно. Такие пожары принято называть управляемыми. Целью управляемых пожаров является: уничтожение пожароопасных горючих материалов, удаление отходов лесозаготовок, подготовка участков для посадки саженцев, борьба с насекомыми и болезнями леса и т.д., а также намеренный поджог леса с целью последующей его вырубки (к примеру, в приграничных с Китаем областях Дальневосточного региона России). В зависимости от того, где распространяется огонь, пожары делятся на низовые, верховые и подземные:
При низовом пожаре сгорает лесная подстилка, лишайники, мхи, травы, опавшие на землю ветки и т.п. Скорость движения пожара по ветру 0,25-5 км/ч. Высота пламени до 2,5 м. Температура горения около 700 °C (иногда выше).
Низовые пожары бывают беглые и устойчивые:
* При беглом низовом пожаре сгорает верхняя часть напочвенного покрова, подрост и подлесок. Такой пожар распространяется с большой скоростью, обходя места с повышенной влажностью, поэтому часть площади остается незатронутой огнем. Беглые пожары в основном происходят весной, когда просыхает лишь самый верхний слой мелких горючих материалов.
* Устойчивые низовые пожары распространяются медленно, при этом полностью выгорает живой и мертвый напочвенный покров, сильно обгорают корни и кора деревьев, полностью сгорают подрост и подлесок. Устойчивые пожары возникают преимущественно с середины лета.
Верховой лесной пожар охватывает листья, хвою, ветви, и всю крону, может охватить (в случае повального пожара) травяно-моховой покров почвы и подрост. Скорость распространения от 5-30 км/ч. Температура от 900°C до 1200°C. Развиваются они обычно при засушливой ветреной погоде из низового пожара в насаждениях с низкоопущенными кронами, в разновозрастных насаждениях, а также при обильном хвойном подросте. Верховой пожар - это обычно завершающаяся стадия пожара. Область распространения яйцевидно-вытянутая.