Реферат натему:
«Свойства веществ, характеризующие их пожарнуюопасность»
Свойства веществ, характеризующие их пожарную опасность
Пожары –быстроразвивающиеся процессы горения, при которых пламя уничтожает всё, чтовстречается на его пути. Основными документами, регулирующими пожарнуюбезопасность, являются Закон Украины “О пожарной безопасности”, “Правилапожарной безопасности в Украине”, ГОСТ 12.1004-91, ГОСТ 12.1044-89, ГОСТ19433-88, СТ СЭВ 383-87 и др.
Причинами пожаров могутбыть нарушения регламентов технологических процессов, небрежное иневнимательное обращение с огнём и электронагревательными приборами,несоблюдение инструкций (норм) пожарной безопасности, самонагревание исамовозгорание легкоокисляемых веществ и материалов из-за неправильногохранения и размещения горючих веществ и материалов и т.д.
Возникший в 99% по винечеловека пожар является, своего рода, стихийным не контролируемым человекомпроцессом, развивающимся по геометрической прогрессии. Любое промедление в егоподавлении грозит непредсказуемыми последствиями.
Неорганизованные процессыгорения веществ, приводящие к потере материальных ценностей, травматизму игибели людей, называют пожарами. В огне пожара на открытом воздухе температурадостигает 700-9000С, в закрытых помещениях до 1200-13000С.
По происхождению пожарыделятся на: экзогенные, возникающие от внешнего теплового источника (открытоговзрыва, короткого замыкания); эндогенные, возникающие от самонагревания,самовозгорания (угля, зерновых).
Горение веществ можетпроисходить в твёрдом, жидком или газообразном (пароподобном) состоянии.
Пожары имеютсоциально-экономическое значение, так как, во- первых, приводят к гибели людей(социальный фактор); во-вторых, существенно влияют на экономические показатели(ущерб от пожаров настолько велик, что сказывается на бюджете страны);в-третьих, наносят ущерб природе, оказывая влияние на экологическое равновесиев природе.
Пожары сопровождаютсяопасными и вредными явлениями, которые необходимо учитывать при проектированиии строительстве зданий и сооружений. С точки зрения пожарной безопасности оченьважно принять правильное планировочное решение, предложить защиту строительныхконструкций, предусмотреть необходимые пути эвакуации и обеспечить ихбезопасность, спроектировать автоматические средства тушения пожаров.
Можно выделить несколькоосновных свойств пожаров:
Высокая температурапламени, достигающая в наиболее горячей части 1200-14000С, передачатепла теплоизлучением, конвекции. Например, при пожаре в помещении с закрытойдверью около 40% тепла передаётся посредством излучения пламени на стены, 5% — через проёмы наружу и 50-55% уносится конвективными потоками также наружу черезверхнюю часть окон.
Излучение пламенивызывает ожоги и болевые ощущения у людей, находящихся в зоне пожара.Минимальное расстояние от очага пожара, на котором может находиться человек, м:R=1,6H, где H –средняя высота факела пламени. Эту формулу нужно знать и в случае необходимостиуметь применить. Люди в возбуждённом состоянии могут не заметить, чтообожглись, или заметить это слишком поздно.
Наличие дыма резкоснижает видимость внутри зданий и сооружений. Задымление создаёт угрозу для жизнилюдей, затрудняет спасение пострадавших.
Наличие токсичных газов вдыме (оксид углерода, оксид азота, сернистый газ, фосген) может привести котравлению и смерти.
Температура дыма такжепредставляет собой большую опасность для жизни людей. Этот факт часто неучитывают. Так, при температуре вдыхаемого дыма 600С (при отсутствиитоксичных веществ) может наступить смерть.
Перенос огня на смежныездания и сооружения искрами, излучением, конвекцией.
Возможность взрываоборудования, аппаратуры на промышленных предприятиях.
Ориентировочнопродолжительность пожара можно определить из уравнения:
/> (4.2.1.)
где /> – удельное количествотеплоты пожара, Дж/м2 ∙ ч;
/> - продолжительность пожара, ч;
/> – площадь поверхностигорения, м2;
/> – количество теплоты сгорания,Дж/кг;
/> – объём горючих веществ, м3;
/> - плотность горючих веществ, кг/м3.
Если площадь пола равнаплощади поверхности горения, то:
/> (4.2.2.)
Разделив объём горючихматериалов на площадь пола, получим удельную загрузку помещения, кг/м2:
/> (4.2.3.)
Тогда
/> (4.2.4.)
На основании опытныхданных, а также с учётом того, что сгораемую нагрузку жилых и большей частиобщественных зданий в основном составляют изделия из дерева, удельную сгораемуюнагрузку для этих зданий принимают 56 кг/м2, для квартир,заполненных мебелью — 50 кг/м2, для кладовых, складов, книгохранилищ– 100…800 кг/м2.
Удельная теплота пожара:
/> (4.2.5.)
где z – коэффициент химического недожёга;
n – весовая скорость сгорания, кг/м2.
Коэффициент химическогонедожёга z для практических расчётов принимается0,9 при горении жидких углеродов; 0,95…0,99 – при горении твёрдых горючихвеществ.
По мере развития пожараскорость горения изменяется и зависит от площади проёмов Fок, которые обуславливают притоккислорода. Изменение скорости сгорания учитывается коэффициентом β.
Тогда формула (4.2.4)принимает вид:
/> (4.2.6.)
Коэффициент β можноустановить по таблицам или определить по эмпирическим формулам:
/>/> (4.2.7.)
где Fn – площадь пола.
Таким образом, на объектеможно оценить удельную загрузку каждого помещения, рассчитать время возможногогорения с учётом этого разработать меры по предупреждению пожаров. Эти мерызаключаются в обеспечении необходимым количеством средств тушения и правильномих расположении. В помещениях с высокой удельной загрузкой необходимо особоевнимание и контроль над соблюдением этих мер.
В случае пожара, доприбытия пожарных команд, руководитель производства обязан определитьминимальное расстояние от очага пожара, на котором могут находиться люди;выставить охрану, которая должна не пускать в опасную зону людей; организоватьправильное тушение (в основном с наветренной стороны); установить контроль надблизлежащими зданиями и оценить возможность их загорания от пожара с учётоминтенсивности горения и метеорологических условий; выявить места, где можетпроизойти взрыв, и принять соответствующие меры.
Горением называют сложныйфизико-химический процесс взаимодействия горючего вещества и окислителя,характеризующийся самоускоряющимся химическим превышением и сопровождающийсявыделением большого количества теплоты и лучистой энергии.
Для возникновения иразвития процесса горения необходимы горючее вещество, окислитель и источниквоспламенения, инициирующий реакцию между горючим и окислителем. Горениеотличается многообразием видов и особенностей. В зависимости от агрегатногосостояния горючих веществ горение может быть гомогенным и гетерогенным. Пригомогенном горении компоненты горючей смеси находятся в одинаковом агрегатномсостоянии (чаще в газообразном). Причём если реагирующие компоненты перемешаны,то происходит горение предварительно перемешанной смеси, которое иногданазывают кинетическим (поскольку скорость горения в этом случае зависит толькоот кинетики химических превращений). Если газообразные компоненты неперемешаны, то происходит диффузное горение (например, при поступлении потокагорючих паров в воздух). Процесс горения лимитируется диффузией окислителя. Горение,характеризующееся наличием раздела фаз в горючей системе (например, горениежидкости и твёрдых материалов), является гетерогенным. Горение дифференцируетсятакже по скорости распространения пламени, и в зависимости от этого фактора ономожет быть дефлаграционным (в пределах нескольких м/с), взрывным (десятки исотни м/с) и детонационным (тысячи м/с). Кроме того, горение бывает ламинарным(послойное распространение фронта пламени по свежей горючей смеси) итурбулентным (перемешивание слоёв потока с повышенной скоростью выгорания).
Как правило, пожарыхарактеризуются гетерогенным диффузным горением, а скорость горения зависит отдиффузии кислорода воздуха в среде. Возникновение и развитие пожаровсущественно зависит от степени пожарной опасности веществ. Одним из критериевпожарной опасности твёрдых, жидких и газообразных веществ является температурасамовоспламенения, т.е. способность вещества самовоспламеняться.
Для зарожденияэндогенного пожара необходимо наличие вещества, способного быстро окислятся принизких температурах, в результате чего может произойти самовозгорание. Этосвойство вещества получило название химической активности к самовозгоранию. Врезультате окисления и накопления тепла самонагревание переходит ввоспламенение.
Воспламенение – этокачественно новый и отличный от самонагревания процесс, отличающийся большимискоростями окисления, выделением теплоты и излучением света. Самонагревание исамовоспламенение зарождается отдельными небольшими гнёздами, в связи с чем,обнаружить его очень трудно.
Самовозгорание происходитвследствие накопления тепла внутри вещества и не зависит от воздействиявнешнего источника тепла.
Все вещества по ихопасности в отношении самовозгорания можно разделить на четыре группы:
вещества, способныесамовозгораться при контакте с воздухом при обычной температуре (растительныемасла, олифа, масляные краски, грунтовки, бурые и каменные угли, белый фосфор,алюминиевая и магниевая пудра, сажа и т.д.);
вещества, способныесамовозгораться при повышенных температурах окружающего воздуха (50°С и выше) ив результате внешнего нагрева до температур, близких к температурам ихвоспламенения и самовоспламенения (пленки нитролаков пироксилиновые инитроглицериновые пороха, растительные полувысыхающие масла и приготовленные изних олифы, скипидар и т.д.);
вещества, контакт которыхс водой вызывает процесс горения (щелочные металлы, карбиды щелочных металлов,карбид кальция, алюминия и т.д.);
вещества, вызывающиесамовозгорание горючих веществ при контакте с ними (азотная, магниевая,хлорноватистая, хлористая и другие кислоты, их ангидриды и соли; перекисинатрия, калия, водорода и др.; газы – окислители – кислород, хлор и др.).
Важнейшей характеристикойтвердых сыпучих материалов является степень их возгораемости.
Все материалы, независимоот области применения делятся на три группы:
Несгораемые материалы,которые под воздействием огня или высокой температуры не воспламеняются, нетлеют и не обугливаются.
Трудносгораемыематериалы, которые под воздействием огня или высокой температурывоспламеняются, тлеют или обугливаются и продолжают гореть или тлеть приналичии источника огня, а после удаления источника огня горение и тлениепрекращается.
Сгораемые материалы,которые под воздействием огня или высокой температуры воспламеняются или тлеюти продолжают гореть или тлеть после удаления источника огня.
Некоторые химическиевещества, горючие и смазочные материалы в определенных концентрациях и условияхспособны не только к возгоранию от источников тепла, но и к взрыву.
Пожарная опасностьвеществ (газообразных, жидких, твердых) определяется рядом показателей,характеристика и количество которых зависят от агрегатного состояния данноговещества.
Критериями пожарнойопасности твердых, жидких и газообразных веществ являются: температура вспышки,температура воспламенения и самовоспламенения, индекс распространения пламени,кислородный индекс, коэффициент дымообразования, показатель токсичностипродуктов горения и т.д.
Для отнесениястроительных материалов к группе негорючих или горючих, испытания проводятсогласно ДСТУ Б В.2.7.19-95 (ГОСТ 30244 – 94) «Материалы строительные. Методыиспытаний на горючесть».
Метод I. Для испытания готовят пять образцовцилиндрической формы: диаметр (45 ± 0,2) мм, высота (50 ± 3) мм. Испытанияпроводят в печи при 835°С в течение 30 мин.
Если выполняютсяследующие действия:
- прирост температуры впечи не превышает 50°С;
- потеря массы образцане более 50%;
- продолжительностьстойкого пламенного горения не более 10 с,
то материал относится кнегорючим. При невыполнении этого условия испытания продолжают по методу II данного стандарта для определениягруппы горючести материалов: Г1, Г2, Г3, Г4.
При определении группыгорючести оценку производят по четырем критериям (табл.4.2.1.).
Группу горючих итрудногорючих твёрдых материалов определяют по ГОСТ 12.1.044-98, п. 4.3. наприборе ОТМ – “Керамический короб”. Испытатели подвергают образцы 150 х 60 х 30в течение 5мин. Если выполняются условия (потеря массы ∆m
Таблица 4.2.1.
Группы горючестиматериаловГруппа горючести материалов Параметры горючести Температура дымовых газов, Т°С
Степень повреждения по длине, Sl,%
Степень повреждения по массе, Sm,%
Продолжительность самостоя-
тельного горения, tср, с Г 1 ≤ 135 ≤ 65 ≤ 20 Г 2 ≤ 235 ≤ 85 ≤ 50 ≤ 30 Г 3 ≤ 450 > 85 ≤ 50 ≤ 300 Г 4 > 450 > 85 > 50 > 300
Одним из критериевпожарной опасности горючих жидкостей является температура вспышки.
Температурой вспышкипаров горючей жидкости называется та минимальная температура жидкости, прикоторой в условиях нормального давления жидкость выделяет над своей свободнойповерхностью пары в количестве, достаточном для образования с окружающимвоздухом смеси, вспыхивающей при поднесении к ней открытого огня.
Группу воспламенениястроительных материалов определяют согласно ДСТУ Б.В.1.1. – 2 – 97 (ГОСТ 3042).Параметром воспламеняемости материалов является критическая поверхностнаяплотность теплового потока (КППТП).
В зависимости от КППТПматериалы подразделяются на три группы: В1, В2, В3 (табл.4.2.2.).
Таблица 4.2.2.
Классификациястроительных материалов по группам воспламеняемостиГруппа воспламеняемости материала
КППТП, кВт/м2 В 1 35 ≤ КППТП В 2 20 ≤ КППТП Распространение пламенипо материалам оценивают по ДСТУ Б В.2. 7-70-98 (ГОСТ 30444-97).
В зависимости от величиныКППТП строительные материалы подразделяют на четыре группы распространенияпламени: РП1, РП2, РП3, РП4 (табл. 4.2.3.).
Таблица. 4.2.3.
Классификациястроительных материалов по группам распространения пламениГруппа распространения пламени
Критическая поверхностная плотность теплового потока, кВт/м2 РП 1 11,0 и более РП 2 от 8,0, но не менее 11,0 РП 3 от 5,0, но не менее 8,0 РП 4 менее 5,0
К легковоспламеняющимсяжидкостям (ЛВЖ) относятся жидкости, способные самостоятельно гореть послеудаления источника зажигания и имеющие температуру вспышки не выше 61°С взакрытом тигле и 66°С в открытом тигле.
К горючим жидкостям (ГЖ)относятся жидкости, способные самостоятельно гореть после удаления источниказажигания и имеющие температуру вспышки выше 61°С в закрытом тигле и 66°С в открытом тигле.
Температуройвоспламенения называют ту минимальную температуру, при которой нагреваемая вопределённых условиях жидкость загорается при поднесении к ней пламени и горитв течение (не менее) 5с. Температура воспламенения опаснее, чем температуравспышки, так как пары и жидкость при воспламенении продолжают гореть послеудаления пламени.
При строительных работах,особенно при приготовлении мастик, покрасочных работах, необходимо чётко знатьстепень возгораемости находящихся поблизости материалов и конструкций,правильно организовать контроль по предупреждению пожаров и обеспечитьнеобходимым количеством средств тушения.
В зависимости от видагорючего материала пожары подразделяются на классы: А, В, С и Д (рис. 4.2.1.).
При горении твёрдых ижидких горючих веществ различают три стадии развития пожара.
Начальная стадия(загорание) характеризуется неустойчивостью, сравнительно низкой температурой взоне пожара, малой высотой факела пламени и небольшой площадью очага горения(длится обычно 5 – 20 мин). В этой стадии горение может быть быстро прекращенос применением простейших средств (1 – 2 огнетушителя и т. п.). Медленноеразвитие пожара объясняется тем, что приток свежего воздуха затруднён, так какзакрыты окна и двери, кроме того, много тепла тратится на прогрев и подготовкугорючих материалов к воспламенению.
Вторая стадияхарактеризуется тем, что выделяющееся при горении тепло усиливает процессразложения и испарения горючих веществ. Площадь горения и факел пламениувеличиваются, и горение переходит в устойчивую форму. Для ликвидации пожара вэтой стадии уже требуется применение водяных или пенных струй объёмноготушения.
Третья стадия отличаетсябольшой площадью горения, высокой температурой, большим размером излучающихповерхностей, конвективными потоками, деформацией и обрушением конструкций. Втретьей фазе по мере выгорания содержимого температура в помещении начинаетпадать.
При воспламенении горючихгазов горение развивается настолько быстро, что стадии развития пожара обычноне различаются (скорость распространения пламени не менее 1,0 м/с).
Пожары сопровождаютсяопасными и вредными явлениями, которые необходимо учитывать при проектированиии строительстве зданий и сооружений, ведении работ. С точки зрения пожарнойбезопасности очень важно принять правильное планировочное решение, предложитьзащиту строительных конструкций, предусмотреть необходимые пути эвакуации.
Взрыв – это разновидностьгорения и характеризуется чрезвычайно быстрыми процессами физико- химическихпревращений горючих веществ с образованием огромных количеств тепловой энергии,практически, без рассеивания тепла в окружающую среду.
Различают дваконцентрационных предела взрываемости веществ.
Минимальная концентрациягаза, пара или пыли в смеси с воздухом, способная к воспламенению или взрывуназывается нижним пределом воспламенения (НП).
Наибольшая концентрациягазов или паров в воздухе, при которой ещё возможно воспламенение или взрыв (вдальнейшем с повышением концентрации воспламенение или взрыв считаютсяневозможными) называется верхним пределом воспламенения (ВП).
Все концентрации смесигаза с воздухом, в пределах нижней и верхней границы взрыва, взрывоопасны.
Для обеспеченияпожаровзрывобезопасности производств в 1985г. ГОСТ 12.1.004-91 был введён новыйкритерий – ПДВК (предельно допустимая взрывобезопасная концентрация),обеспечивающий на каждом рабочем месте безопасность 10-6.
/>
где К´´б, э– коэффициент безопасности к нижнему концентрационному пределу воспламенения.Значения К´´б, э определены экспериментально и приведеныв табл. 1 и 2 ГОСТ 12.1.004-85.
/>,
где Сн — нижний концентрационный предел воспламенения газа или пара в воздухе приатмосферном давлении и температуре 25°С, % об;
t – температура пара или газа, °С.
В таблице 4.2.4.приведены показатели некоторых взрывопожароопасных ЛВЖ и ГЖ.
Взрыв от горенияотличается ещё большей скоростью распространения огня. Так, скоростьраспространения пламени во взрывчатой смеси, находящейся в закрытой трубе, 2000– 3000 м/с. Сгорание смеси с такой скоростью называется детонацией.Возникновение детонации объясняется сжатием, нагревом и движением несгоревшейсмеси перед фронтом пламени, что приводит к ускорению распространения пламени ивозникновению в смеси ударной волны. Образующиеся при взрыве газовоздушнойсмеси воздушные ударные волны обладают большим запасом энергии и распространяютсяна значительные расстояния. Во время движения они разрушают сооружения и могутстать причиной несчастных случаев. Оценка опасности воздушных ударных волн длялюдей и различных сооружений производится по двум основным параметрам –давлению во фронте ударной волны ∆Р и сжатию τ. Под фазой сжатияпонимается время действия избыточного давления в волне. При τ ≤ 11мс безопасным для людей считается давление 0,9-113 Па. Расчёты безопасныхрасстояний для людей при потенциальной угрозе взрыва ведутся только по давлениюво фронте ударной волны, так как при взрывах всегда τ во много раз больше11 мс
Таблица 4.2.4.
Показатели некоторыхвзрывоопасных ЛВЖ и ГЖп/п Название веществ Температура вспышки (t всп), °С
Температура самовоспла-менения (t св),
°С Концентрационные пределы распространения пламени, % объём Температурные границы распростране-ния пламени, °С НКП ВКП НТП ВТП 1 Ацетон -18 465 2,2 13 -20 6 2 Бензин автомобиль-ный А-76 -36 300 0,76 5,16 -36 -4 3 Бензол -11 562 1,4 7,1 -14 13 4 Бутилацетат 29 450 2,2 14,7 13 48 5 Ксилол 29 590 1,2 6,2 24 50 6 Спирт этиловый 13 404 3,6 19 11 41 7 Спирт метиловый? 8 464 6,0 34,7 7 39 8 Скипидар 34 300 0,8 - 32 53 9 Толуол 4 536 1,3 6,7 30 10 Уай-спирт 33-36 260 - - 33 68
При ведении взрывныхработ колебания грунта могут быть опасными для зданий и сооружений, а взрывнаяволна – опасной для человека и оконного остекления зданий. Разрушениеостекления происходит тогда, когда на фронте ударной волны импульс давлениядостигает критических величин с учётом того, что время положительной фазыτ ≤ 0,25 мс. Критический импульс, при действии которого отмечалисьначальные повреждения, — 2,9 Н ∙ с /м2 для стёкол, толщиной 2;3мм, закреплённых без замазки. Для стёкол толщиной 2; 3мм, закреплённыхзамазкой, критический импульс 4,5 Н ∙ с /м2. В Единыхправилах безопасности при взрывных работах даны расчёты по определениюбезопасных расстояний при взрывах с учётом колебания грунта для зданий обычноготипа с кирпичными и подобными несущими стенами малой этажности, находящимися вудовлетворительном техническом состоянии. При наличии повреждений в зданиях(например, трещин в стенах), а также при проведении многократных взрывов околоодних и тех же зданий рассчитанные расстояния должны быть увеличены не менеечем в два раза.