ГОРЕНИЕ ТВЕРДЫХ ВЕЩЕСТВ И МАТЕРИАЛОВ
Твердые вещества и материалы чаще всего подвергаются возгоранию и представляют наибольшую пожароопасность. Рассмотрим некоторые методики расчета температуры воспламенения, скорости горения, тепловой нагрузки твердых материалов.
ТЕМПЕРАТУРНЫЕ ИНТЕРВАЛЫ ВОСПЛАМЕНЕНИЯ И ГОРЕНИЯ ТВЕРДЫХ ВЕЩЕСТВ И МАТЕРИАЛОВ
При попадании твердого образца в зону действия источника зажигания происходит интенсивный нагрев поверхностного слоя материала и его подсушивание (удаление адсорбционной влаги). Этот процесс протекает в интервале температур 120...130°С. При температуре 150°С начинается разложение древесины и выделение летучих веществ, в составе которых преобладают негорючие газы (С02, Н20), и их значительный выход наблюдается при температуре 180...200°С.
Процесс термического разложения (пиролиз) органической части древесины протекает через разрыв межмолекулярных и внутримолекулярных связей с образованием нестойких активных промежуточных комплексов, которые в результате быстрого реагирования между собой или кислородом воздуха образуют более устойчивые продукты пиролиза - смолы, кислоты, спирты, газы (метан СН4, угарный газ СО, этан С2Н(5, водород Н2 и др.).
При температуре 300°С- выход летучих веществ обеспечивает образование газовоздушной смеси, которая может воспламеняться под воздействием источника зажигания. Часть тепла, выделяющегося в зоне горения, поступает к поверхности древесины и способствует более интенсивному ее разложению, в результате чего происходит непрерывное пополнение зоны горения горючи м и парами и газам.
Время воспламенения будет зависеть от влажности материала и его плотности
где ?всп - время воспламенения, с; д - интенсивность теплового потока кВт/м2; А, п - эмпирические константы (зависят от природы материала).
Скорость распространения пламени зависит от следующих факторов:
- 1) вида материала - его физико-химических свойств: теплопроводности, теплоемкости, количества летучих веществ, критической температуры пиролиза и его теплового эффекта (так, например, при разложении 1 кг древесины выделяется 800 г летучих веществ и образуется 200 г древесного угля);
- 2) влажности материала;
- 3) пространственной ориентации образца (скорость выгорания максимальна, когда направление движения пламени совпадает с направлением движения конвективных потоков);
- 4) начальной температуры горючего материала.
Основным количественным параметром, характеризующим выгорание твердых материалов, является массовая скорость выгорания, которая определяет динамику пожара, тепловой режим пожара (величину и скорость изменения температуры пожара).
Различают массовую и линейную скорость выгорания. Однако для твердых материалов в практике пожарно-технических расчетов чаще используют приведенную массовую скорость выгорания
где к - глубина выгорания образца, м; А/ - время выгорания, с.
Приведенная массовая скорость выгорания - количество вещества, выгорающего в единицу времени с единицы площади пожара. Связь между действительной и приведенной скоростями выгорания выражается соотношением
где Упр - приведенная массовая скорость выгорания, кг/м2 • с; У - удельная массовая скорость выгорания (с единицы поверхности горения), кг/м2 • с; Кп - коэффициент поверхности горения, равный
где Бпг - поверхность горения, м2; 8пож- площадь пожара, м2.
