Теория самовоспламенения     

1.Уравнение реакции горения вещества в воздухе 2)Диффузионное и кинетическое горение
3)Температурные пределы воспламенения жидкости. Температура вспышки.
4)Современная теория окисления-восстановления.
5)Скорость выгорания жидкостей
6) Диффузионное пламя, его строение
7)Прогрев жидкости при горении. Вскипание. Выброс.
8)Расход воздуха на горение
9) Свойства, определяющие пожаровзрывоопасность пылей.
10) Продукты сгорания
11)Теория горения аэровзвесей
12)Горение газов, понятие теплоты сгорания
13)Пределы воспламенения аэровзвесей
14)Температура горения
15)Факторы, влияющие на взрывчатость аэровзвесей.
16. Классификация пожароопасных веществ.
17. Состав и свойства твёрдых горючих веществ.
18. Пожар. Пожарная опасность. Показатели пожарной опасности веществ.
19. Горение древесины.
20. Процесс горения. Условия, необходимые для возникновения горения.
21. Методы определения концентрационных пределов распространения пламени.
22. Скорость химической реакции. Зависимость Аррениуса. Энергия активации.
23. Горение металлов.
24. Факторы влияющие на скорость химической реакции.
25. Взрыв. Характерные особенности возникновения и развития.
26. Превращение твёрдых горючих веществ при нагревании.
27. Химический взрыв.
28. Цепная теория горения. Теория Н.Н. Семенова и его учеников.
29. Физический взрыв.
30. Теория самовоспламенения.
31) Дефлаграция (вспышка) при взрыве.
32Температура самовоспламенения

33. Детонация.
34. Закон Гесса.
35. 1й закон термодинамики (первое начало термодинамики).
36. Основные положения МКТГ.
37) Давление, температура, энтальпия и внутренняя энергия
38 Цель и задачи Дисциплины «теория горения и взрыва».
39. Основные физико-химические свойства горючих газов.
40. Основные газовые законы.
41. Реакции горения и их тепловой эффект. Тепловой механизм.
42. Расчет давления при взрыве газов.
43. Распространение пламени в ламинарном потоке.
44. Распространение пламени в турбулентном потоке.
45) Процесс возгорания и воспламенения
46)Ударная волна, ее параметры. Энергия и мощность взрыва.
47)Температура самонагревания.
48)Минимальная энергия зажигания.
49)Тепловое самовозгорание.
50)Конденсированные взрывчатые вещества.
51)Микробиологическое самовозгорание.
52)Параметры взрыва и его последствия.
53)Химическое самовозгорание.
54)Взрыв газо- и паро-воздушной смеси.
55) теория горения газовых смесей. Давление взрыва.
56)Конденсированный взрыв.
57)Концетрационные пределы распространения пламени.
58)Осколочное действие взрыва.
59)Факторы, влияющие на концетрационные пределы воспламенения.
60)Тепловое воздействие взрыва.

1.Уравнение реакции горения вещества в воздухе…..Горением называется сложный физико-химический процесс, представляющий собой окислительно-восстановительную реакцию между горючим веществом и окислителем, сопровождающийся выделением тепла и излучением света. Горючее вещество в процессе реакции окисляется, образуя продукты окисления. Окислителем называ-ется вещество, атомы (молекулы) которого способны присоединять валентные электроны в процессе реакции. Окислитель в ходе реакции восстанавливается. В условиях пожара горение чаще всего протекает в среде воздуха. При составлении уравнения материального баланса процессов горения принято учитывать не только кислород, принимающий участие в реакции окисления, но и азот, входящий в состав воздуха. Воздух состоит из азота, кислорода, водорода, углекислого газа и инертных газов. Поэтому можно принять, что воздух состоит из 21 % кислорода и 79 % азота. Таким образом, объёмное (и мольное) соотношение азота и кислорода в воздухе составит
где , - содержание азота и кислорода в объёмных процентах в окислительной среде. Следовательно, на 1 м3 (1 кмоль) кислорода, в воздухе приходится 3,76 м3 (3,76 кмоль) азота. При составлении уравнений реакций горения веществ на воздухе состав воздуха передают формулой (O2 + 3,76N2).
Запись уравнений горения веществ на воздухе
Обобщённая запись брутто-уравнения материального баланса реакции горения имеет вид:

При составлении уравнения материального баланса процессов горения принято учитывать не только кислород, принимающий участие в реакции окисления, но и азот, входящий в состав воздуха. В реакции горения принимает участие только кислород. Азот в реакцию не вступает и выделяется из зоны горения вместе с продуктами горения. Таким образом, уравнение горения вещества на воздухе принимает вид:
,
где . Азот, входивший в состав воздуха, учитывается отдельно от остальных продуктов реакции.
Пример:C3H8///Брутто уровнение реакции окисления.
C3H8+5O2+5*3,76N2=3Co2+4H2O+5*3,76N2
Объем воздуха:Vв=n(o2)+n(N2)/n(г), к.моль/к.моль
n(o2)-количество молей кислорода, n(N2)-азота, n(г)-горючего вещества.

2)Диффузионное и кинетическое горение
Диффузионное горение- горение не перемешанных газо-, паровоздушных смесей с воздухом. Оно свойственно конденсированным горючим веществам жидкостям и твёрдым материалам. Для диффузионного горения характерно наличие светящегося пламени. Различают диффузионное горение следующего вида:
Гомогенное горение-это такое горение когда и горючие вещества и окислители находятся в одном агрегатном состоянии.
Гетерогенное горение- когда компоненты смеси находятся в разных агрегатных состояниях например(тв.горючее вещество и газообразный распылитель)
Диффузионное горение сопровождается, как правило, саже образованием, что характерно для турбулентных факелов, образуемых при горении нефтепродуктов в резервуарах. К диффузионному горению относятся различные очаги пожаров.
Кинетическое горение - называется горение заранее перемешанных горючего газа, пара или пыли с окислителем. В этом случае скорость горения зависит только от физико-химических свойств горючей смеси (теплопроводности, теплоемкости, турбулентности, концентрации веществ, давления и т.п.). Поэтому скорость горения резко возрастает. Такой вид горения присущ взрывам.В данном случае при поджигании горючей смеси в какой-либо точке фронт пламени движется от продуктов сгорания в свежую смесь. Таким образом, пламя при кинетическом горении чаще всего не стационарно
Т(горения)+Т(кипения)=Тг
Т(горения)-меньше- Т(кипения)-кинетическое горение
Т(горения) -больше -Т(кипения)= диффузионное горение

3)Температурные пределы воспламенения жидкости. Температура вспышки.
Температурные пределы воспламенения жидкости:
Наименьшая температура жидкости, при которой она загорается и продолжает гореть при поднесении источника воспламенения, называется температурой воспламенения. За температуру воспламенения принимают температуру, при которой жидкость продолжает гореть в течение не менее 5 с после удаления пламени газовой горелки. Под горючей жидкостью (ГЖ) понимают жидкость, способную самостоятельно гореть после удаления
Легковоспламеняющаяся жидкость (ЛВЖ) - это жидкость, способная самостоятельно гореть после удаления источника зажигания и имеющая температуру вспышки не выше +61° С (в закрытом тигле) или +66° С (в открытом тигле).
Температура жидкости, при которой концентрация насыщенных паров в воздухе в замкнутом объеме способна воспламениться при воздействии источника зажигания, называется нижним температурным пределом воспламенения. Температура жидкости, при которой концентрация насыщенных паров в воздухе в замкнутом объеме еще может воспламениться при воздействии источника зажигания, называется верхним температурным пределом воспламенения.
Температура вспышки:
Все горючие жидкости способны испаряться, и горение их происходит только в паровой фазе, находящейся над поверхностью жидкости. Количество паров зависит от состава и температуры жидкости. Горение паров в воздухе возможно лишь при определенной их концентрации.
Наименьшая температура жидкости, при которой концентрация ее паров в смеси с воздухом обеспечивает воспламенение смеси от открытого источника зажигания без последующего устойчивого горения, называется температурой вспышки. При температуре вспышки не возникает стабильного горения, поскольку при этой температуре концентрация смеси паров жидкости с воздухом не является устойчивой, что необходимо для такого горения. Количество тепла, выделенного при вспышке, недостаточно для продолжения горения, а вещество еще недостаточно нагрето. Для того чтобы воспламенить жидкость, нужен не кратковременный, а длительно действующий источник зажигания, температура которого была бы выше температуры самовоспламенения смеси паров этой жидкости с воздухом.

4)Современная теория окисления-восстановления.
Механизм окислительно-восстановительного процесса раскрыт в перекисной теории А. Н. Баха и И. О. Энглера 1896 - 1897 гг(первичный процесс окисления заключается в прямом присоединении молекулы кислорода к молекуле окисляемого углеводорода с образованием перекисей с активной группой - О - О. В результате образуется активизированная перекись, служащая окислителем для других трудноокисляемых соединений) и теории разветвленных цепей Н.Н.Семенова. Согласно теории цепных реакций окисление развивается путем взаимодействия молекул исходного вещества со свободными радикалами, которые обращаются под влиянием инициирующих факторов. Свободный радикал начинает цепь окислительных превращений. Он реагирует с кислородом, образуя пероксидный радикал, с другими молекулами легкоокисляющихся веществ образующий промежуточный продукт гидропероксид и новый свободный радикал:
hv.T RH -> R’ + H’ R’ + O2 R–0-0′
пероксидный радикал R O-O’ + RH -» R-O-O H + R’
гидропероксид алкнльный радикал
Гидропероксид распадается с образованием свободных радикалов, продолжающих процесс окисления новых молекул лекарственного вещества. Процесс принимает характер цепных реакций.
В ходе окисления может произойти разветвление цепной реакции, в результате чего образуется сложная смесь продуктов окисления:
ROOH RO’ + ОН’ RO’ + RH -» ROH + R’ OH’ + RH H20 + R’.
Процесс окисления можно замедлить, если ввести:
— вещества, быстро реагирующие с алкильными радикалами;
— соединения, быстро реагирующие с пероксидными радикалами, что снизит скорость образования гидропероксидов и генерирование радикалов;
— вещества, разрушающие гидропероксиды с образованием молекулярных продуктов, не образующих свободных радикалов,
Таким образом, перекисная теория окисления поясняет химическую сторону механизма возникновения процесса окисления горючих веществ и получение первичных продуктов, которые при этом возникают. Она хорошо согласуется с экспериментальными наблюдениями и позволяет предусмотреть меры борьбы с рядом вредных явлений, протекающих при хранении и использовании горючих веществ.

5)Скорость выгорания жидкостей
Скорость выгорания- линейная скорость уменьшения высоты слоя жидкости при ее горении со свободной поверхности в единицу времени. Скорость выгорания зависит от температуры, диаметра резервуара, уровня жидкости в резервуаре, скорости ветра и т.п.
Для резервуаров малого диаметра скорость выгорания сравнительно велика. При увеличении диаметра она сначала уменьшается, потом снова возрастает, пока не достигнет постоянной величины. Такая сложная зависимость связана с влиянием разных факторов на скорость выгорания. В резервуарах малого диаметра горячие стенки нагревают жидкость и увеличивают скорость испарения и горения. При увеличении диаметра влияние нагретых стенок снижается, так как стенки контактируют с уменьшающейся частью жидкости. При увеличении диаметра наблюдается переход горения от ламинарного к турбулентному. При этом уменьшается полнота сгорания, увеличивается количество образующейся сажи. Возрастание степени черноты пламени способствует увеличению теплового потока от пламени. Поверхность жидкости нагревается сильнее, и происходит увеличение скорости испарения и горения.
В резервуарах диаметром более 2 метров скорость выгорания жидкостей практически одинакова (горение со свободной поверхности).
Сильный ветер способствует более эффективному смешиванию паров с воздухом, повышению температуры пламени и увеличению нагрева поверхности жидкости. В результате этого скорость выгорания увеличивается.
По мере снижения уровня жидкости в резервуаре увеличивается расстояние от пламени до поверхности жидкости, поэтому уменьшается приток тепла к жидкости. Скорость выгорания постепенно уменьшается, и при некотором критическом расстоянии поверхности жидкости от борта резервуара горение может прекратиться. Это расстояние называется критической высотой. Для больших резервуаров, в которых критическая высота всегда больше высоты резервуара, самотушение не происходит.

6) Диффузионное пламя, его строение
Диффузионным называется пламя, которое образуется при истечении топлива в среду окислителя. Скорость химической реакции в зоне горения в рассматриваемых видах горения зависти от скорости поступления реагирующих компонентов и поверхности пламени путем молекулярной или кинетической диффузии, этот вид горения и называют диффузионным.
Структура пламени диффузионного горения состоит из трех зон:
В 1 зоне находятся газы или пары. Горение в этой зоне не происходит. Температура не превышает 5000С. Происходит разложение, пиролиз летучих и нагрев до температуры самовоспламенения.
Во 2 зоне образуется смесь паров (газов) с кислородом воздуха и происходит неполное сгорание до СО с частичным восстановлением до углерода (мало кислорода):
CnHm + O2 → CO + CO2 + Н2О;
2CO = CO + C.
В 3 внешней зоне происходит полное сгорание продуктов второй зоны и наблюдается максимальная температура пламени:
2CO+O2=2CO2;
C+O2=CO2.
Высота пламени пропорциональна коэффициенту диффузии и скорости потока газов и обратно пропорциональна плотности газа.
Все виды диффузионного горения присущи пожарам.

7)Прогрев жидкости при горении. Вскипание. Выброс.
Прогрев жидкости при горении. Повышение поверхностного слоя жидкости до температуры кипения вызывает поток тепла вглубь жидкости. Теплопередача от поверхностного к нижележащим слоям реализуется в основном по механизму теплопроводности и ламинарной конвекцией. Прогрев жидкости за счет теплопроводности осуществляется на глубину в несколько сантиметров. Ламинарная конвекция возникает при горении жидкостей в резервуарах с металлическими стенками. Стенки при горении нагреваются быстрее жидкости. Поэтому и жидкость у стенок резервуара имеет более высокую температуру, чем в центре. В случае горения легкокипящих жидкостей возможно даже закипание жидкости вблизи стенки резервуара. Обра-зующиеся при этом пузырьки пара способствуют интенсивному переме-шиванию жидкости и быстрому ее прогреву на большую глубину. В подобных случаях возможно образование гомотермического слоя, то есть слоя жидкости с постоянной температурой. С течением времени толщина гомотермического слоя увеличивается…Образование гомотермического слоя возможно также при горении смесей жидкостей с разными температурами кипения, например, нефтепродуктов. При нагреве поверхностного слоя до температур, близких к температуре кипения, из него преимущественно испаряются легкокипящие компоненты, а оставшаяся жидкость обогащается более высококипящими, которые имеют соответственно, и большую плотность. Перемещение более плотных слоев вниз интенсифицирует процесс прогрева.
Установлено, что чем выше температура кипения горящей жидкости, тем труднее образуется гомотермический слой.
Знание условий образования гомотермического слоя особенно важно для обеспечения безопасности при тушении пожаров резервуаров с нефтью и нефтепродуктами. В процессе длительной эксплуатации резервуаров в придонном пространстве скапливается вода, содержащаяся в нефти. При возникновении горения образующийся гомотермический слой с температурой выше 100 °С достигает воды и вызывает ее вскипание. Возникающие при этом пузырьки пара устремляются вверх. Массовое вскипание воды сопровождается выбросом горящей жидкости из резервуара.

8)Расход воздуха на горение
Для оценки расхода воздуха при горении и вычисления состава продуктов горения используются понятия стехиометрическая смесь, стехиометрический коэффициент, коэффициент избытка окислителя.
Стехиометрической называется горючая смесь, которая не содержит в избытке ни горючий компонент, ни окислитель. При избытке горючего смесь называют богатой, а при избытке окислителя — бедной
Пример:C3H8///Брутто уровнение реакции окисления.
C3H8+5O2+5*3,76N2=3Co2+4H2O+5*3,76N2
Объем воздуха:Vв=n(o2)+n(N2)/n(г), к.моль/к.моль
n(o2)-количество молей кислорода, n(N2)-азота, n(г)-горючего вещества.
Если сложная смесь химических соединений то объем воздуха:
Vв=0,269*(C/3+H+S/8*O/8),где c,h,s,o-массовая доля веществ
Если смесь газов то объем воздухаLсамые разные газы)
Vв=а(CH4)+в(H2)+d(Co)+e(H2S)/21
Где:a,b,c,d,e-коэффициенты, которые численно равны коэффициенту при кислороде в уравнении реакции данного газа
Может пригодиться
Теоретический расход воздуха. Необходимое количество воздуха для горения определяется по теоретическому количеству кислорода, вступающего в реакцию окисления с учетом некоторого избытка, обеспечивающего полное сгорание топлива. Учитывают, что кислород, имеющийся в топливе, участвует в реакциях горения.
В расчетах принимают следующий состав воздуха: азот - 79.0%, и кислород - 21% по объему. Теоретически необходимый для горения расход воздуха L0 определяют по формулам :
Lмин. = 100%
21% • O2, мин. = 4,762 • O2, мин.,
По соотношению объемной доли кислорода в объеме воздуха можно получить следующее равенство:

то есть для получения 1 м3 кислорода необходимо 4,762 м3 воздуха.

Теоретический расход воздуха Lмин. определяется на основании долей отдельных газов в горючей смеси:

Lмин. = ∑ri • Li, мин.

На практике всегда воздуха требуется больше, чем показывает теоретический расчет.

Действительный расход воздуха для горения.
Действительный расход воздуха определяется по формуле:

L = λ • Lмин.,
где λ — коэффициент избытка воздуха.

9) Свойства, определяющие пожаровзрывоопасность пылей.
Из свойств горючих пылей, наиболее важными являются: дисперсность, химическая активность, адсорбционная способность, склонность к электризации.
Дисперсность – степень измельчённости частиц оценивается удельной поверхностью (суммарная площадь поверхности единицы массы пыли). С увеличением дисперсности повышается химическая активность пыли, ее адсорбционная способность, склонность к электризации, снижается tсв и НКПВ, то есть повышается ее пожаро- и взрывоопасность.
Химическая активность – способность пыли вступать в реакции с различными веществами (в том числе реакции окисления и горения). Химическая активность пыли определяется природой вещества и в большей
степени зависит от ее дисперсности (так как химические реакции протекают в основном на поверхности) скорость реакции с увеличением дисперсности возрастает. Металлы (Fe, Al, Zn), обычно не горящие при нормальных условиях, в состоянии пудры мгновенно самовозгораются при контакте с воздухом. Таким образом, пыли по пожаровзрывоопасности во много раз превосходят продукт, из которого они получены.
Адсорбционная способность – способность поверхности твердых частиц пыли поглощать пары и газы из окружающей среды. Различают физическую (за счет сил межмолекулярного взаимодействия – сил Ван-дер-
Ваальса) и химическую (за счет валентных связей) адсорбцию .Физическая и химическая адсорбция сопровождаются выделением тепла. Поэтому пыли в состоянии геля могут самонагреваться и самовозгораться. Адсорбированные на поверхности пыли молекулы горючих газов и паров повышают устойчивость аэровзвесей, ускоряют подготовку пыли к горению. И наоборот, адсорбция негорючих газов (СО2, N2) понижают склонность пыли к самовозгоранию. Это явление находит практическое применение в различных отраслях промышленности.
Склонность пыли к электризации – способность пыли приобретать заряды статического электричества. Электризация пыли происходит в результате адсорбции ионов газов из воздуха, где пыль находится во взвешенном состоянии.
Потенциал заряда пыли зависит от скорости движения пыли и ее дисперсности. Чем они выше – тем больше заряд статического электричества. Основная опасность, создаваемая электризацией пылей, состоит в возможности искрового разряда. Разряд С.Э. возникает тогда, когда напряженность электростатического поля над поверхностью диэлектрика или проводника достигает критической (пробивной) величины. Для воздуха эта величина равна 30 кВ/м. Воспламенение горючих пылей искровыми разрядами С.Э. произойдет, если выделяющаяся энергия будет больше Wmin энергии зажигания для данной смеси. Эффективным способом борьбы с накапливанием зарядов С.Э. является повышение влажности воздуха. Например, при относительной влажности воздуха 70% электризация пыли опасности уже не представляет (но иногда
поддерживать такую влажность трудно). Поэтому основным и достаточно эффективным мероприятием безопасности в этих случаях является надежное заземление подвижных и неподвижных частей оборудования.

10) Продукты сгорания
Газы, получающиеся в результате сгорания топлива с воздухом. Основные части продуктов сгорания: углекислота (СО2), азот воздуха, пошедшего на сгорание (N2), кислород (О2), если сгорание происходило с избытком воздуха, водяной пар (Н2О). Горение бывает полным и неполным. При полном горении образуются продукты полного сгорания, которые в дальнейшем не горят(Co2, P2O5, So2,H2O).При неполном горении наряду с продуктами полного сгорания образуются и продукты не полного сгорания(Co2-Co, H2O-HO, NH3-NH).

11)Теория горения аэровзвесей
Аэровзвесь топлива — комплекс взвешенных в воздухе мелких частиц топлива — по своим свойствам приближается к гомогенной горючей смеси.
Динамика горения аэровзвеси определяется закономерностями горения отдельных частиц и так же, как и при горении газовых систем, закономерностями тепло- и массообмена. Механизм распространения пламени в пылевоздушных смесях точно еще не выяснен.
Опыт показывает, что горение аэровзвеси распространяется на весь объем подобно горению газовых смесей, т. е. от источника зажигания образуется фронт пламени, который распространяется в сторону несгоревшей смеси. Однако при горении газов сгорание заканчивается во фронте пламени, а при горении пылевоздушных смесей горение частиц продолжается еще некоторое время после прохождения фронта пламени. Длительность первой и второй стадий составляет общее время горения и зависит от конкретных свойств пыли и механизма горения отдельных частиц. Вследствие значительно меньшей прозрачности запыленной среды в процессе воспламенения аэровзвесей значительную роль играет лучистый теплообмен. Этим обусловлена значительно большая скорость распространения пламени в аэровзвеси, чем в гомогенной газовой смеси.

12)Горение газов, понятие теплоты сгорания
Основным условием для горения газа является наличие кислорода (а следовательно, воздуха). Без присутствия воздуха горение газа невозможно. В процессе горения газа происходит химическая реакция соединения кислорода воздуха с углеродом и водородом топлива. Реакция происходит с выделением тепла, света, а также углекислого газа и водяных паров.
В зависимости от количества воздуха, участвующего в процессе горения газа, происходит полное или неполное его сгорание.
При достаточном поступлении воздуха происходит полное сгорание газа, в результате которого продукты его горения содержат негорючие газы: углекислый газ С02, азот N2, водяные пары Н20. Больше всего (по объему) в продуктах горения азота — 69,3—74%.
Для полного сгорания газа также необходимо, чтобы он смешивался с воздухом в определенных (для каждого газа) количествах. Чем выше калорийность газа, тем требуется большее количество воздуха. Так, для сжигания 1 м3 природного газа требуется около 10 м3 воздуха, искусственного — около 5 м3, смешанного — около 8,5 м3.
При недостаточном поступлении воздуха происходит неполное сгорание газа или химический недожог горючих составных частей; в продуктах сгорания появляются горючие газы—окись углерода СО, метан СН4 и водород Н2
При неполном сгорании газа наблюдается длинный, коптящий, светящийся, непрозрачный, желтого цвета факел.
Таким образом, недостаток воздуха приводит к неполному сгоранию газа, а избыток — к чрезмерному охлаждению температуры пламени. Температура воспламенения природного газа 530 °С, коксового — 640 °С, смешанного — 600 °С. Кроме того, при значительном избытке воздуха также происходит неполное сгорание газа. При этом наблюдается конец факела желтоватого цвета, не вполне прозрачный, с расплывчатым голубовато-зеленым ядром; пламя неустойчиво и отрывается от горелки
Теплота сгорания - количество теплоты, выделяющееся при полном сгорании определенного объема или массы газа. Минимальное количество кислорода или воздуха, необходимого для полного сгорания, а также теоретический состав продуктов сгорания (СО , Н О, N ). Измеряется в джоулях или калориях. Теплота сгорания, отнесённая к единице массы или объёма топлива, называется удельной теплотой сгорания (дж или кал на 1 кг, м³ или моль)
Различают высшую ( ) и низшую ( ) теплоту сгорания.
Под высшей теплотой сгорания понимают то количество теплоты, которое выделяется при полном сгорании вещества, включая теплоту конденсации водяных паров при охлаждении продуктов сгорания.
Низшая теплота сгорания соответствует тому количеству теплоты, которое выделяется при полном сгорании, без учёта теплоты конденсации водяного пара. Теплоту конденсации водяных паров также называют скрытой теплотой сгорания.
Низшая и высшая теплота сгорания связаны соотношением: ,
где k — коэффициент, равный 25 кДж/кг (6 ккал/кг); W — количество воды в горючем веществе, % (по массе); Н — количество водорода в горючем веществе, % (по массе).

13)Пределы воспламенения аэровзвесей
Нижним пределом воспламенения -аэровзвеси называется наименьшая концентрация вещества в воздухе, при которой смесь способна воспламеняться с последующим распространением пламени на весь объем смеси. Этот параметр характеризует степень пожаро- и взрывоопасности горючих пылей. Нижний предел воспламенения аэровзвеси учитывают при классификации производств по пожарной опасности в соответствии со СНиП и ПУЭ. Аэровзвесь твердого вещества считается взрывоопасной, если нижний предел воспламенения ее не превышает 65 г/м3. Особо взрывоопасными считаются аэровзвеси, нижний предел воспламенения которых не выше 15 г/м3.
Нижний предел воспламенения аэровзвеси твердых веществ применяют также при расчете безопасных режимов работы установок пневмотранспорта, пылеосаждения и др.
Верхний концентрационный - предел воспламенения аэровзвеси не нормируется, так как для большинства пылей он чрезвычайно велик (несколько килограммов вещества в 1 м3 воздуха) и практически недостижим.
Концентрационные пределы воспламенения аэрозолей.
Под концентрационными пределами воспламенения аэрозолей понимают область концентраций диспергированного в газовой среде вещества, в которой смесь способна воспламеняться от источника зажигания с последующим распространением горения на весь объем смеси. Граничные концентрации этой области называются нижним и верхним концентрационными пределами воспламенения аэрозолей.
Верхний концентрационный предел воспламенения аэрозолей особенно нестабилен вследствие высоких концентраций пылей. Он изменяется в широких пределах при повторении опыта в одних и тех же условиях. Практическое значение верхнего предела весьма незначительно, так как постоянное существование концентраций аэрозолей выше верхнего предела, когда исключается воспламенение, невозможно и всегда может образоваться пыль взрывоопасной концентрации.
Процесс горения пыли при концентрации, соответствующей нижнему пределу воспламенения, характеризуется наиболее низкими температурой, давлением и скоростью распространения пламени. При определении нижнего концентрационного предела воспламенения аэрозолей следует всегда учитывать, что на этот и другие показатели пожарной опасности оказывают существенное влияние дисперсность порошков, содержание в них влаги, золы и других примесей, длительность и условия хранения до испытаний.

14)Температура горения
Температура горения - это температура газов, образующихся при горении . Она может достигать 1500-2400 С и определяется соотношением между кислородом и топливом в зоне горения…..Температура горения вещества определяется как теоретическая, так и действительная.
Температура горения (Тгор.) – температура, до которой нагреваются при горении продукты сгорания без учета потерь тепла (теоретическая температура горения) или с учетом потерь тепла (действительная температура горения).
Максимальную температуру горения можно вычислить по формуле

Тгор=(Q-∆Q )/(∑▒Cр),к

Где Q – количество тепла, выделяющееся при горении, Дж;
ΔQ – потери тепла, Дж;
ΣСр – сумма теплоемкости продуктов сгорания, Дж/к.
Температуры горения некоторых газов в смесях с воздухом и кислородом достаточно высоки (до 3000 ºС), что вызывает тепловое само-ускорение реакции (т. е. происходит само-разогрев системы «горюче- окислитель»).

Действительная температура горения на 30-50% ниже теоретической, так как значительная часть тепла, выделяющегося при горении, рассеивается в окружающую среду.
Высокая температура горения способствует распространению пожара, при ней большое количество тепла излучается в окружающую среду, и идет интенсивная подготовка горючих веществ к горению. Тушение пожара при высокой температуре горения затрудняется.

Скорость горения. Нормальная скорость горения – скорость перемещения фронта реакции относительно несгоревшего газа в направлении нормали к поверхности фронта пламени (см/с; м/с).
Массовая скорость горения смеси – количество вещества, воспламеняющееся на единице поверхности

15)Факторы, влияющие на взрывчатость аэровзвесей.
Взрывоопасная аэровзвесь – облако взвешенной в воздухе пыли, по которой возможно распространение пламени. Основными параметрами, определяющими взрывоопасную аэровзвесь являются: горючесть, влажность материала, распределение частиц взвеси по размерам (дисперсность) и среднеобъемная концентрация частиц в пылевоздушном облаке, скорость распространения пламени по аэровзвеси.
1. мощность ИЗ;
2. влажность пыли;
3. зольность материала;
4. содержание летучих компонентов;
5. содержание негорючих газов;
6. дисперсность пыли.
Факторами, способствующими развитию и распространению первоначального взрыва к серии взрывов пылевоздушной смеси, являются: повышенная запыленность помещений; наличие связи между отдельными технологическими аппаратами, помещениями и зданиями; присутствие мелкодисперсного продукта в магистралях

16. Классификация пожароопасных веществ.
По способности к горению (горючести) пожароопасные вещества подразделяют на горючие, трудно горючие и негорючие.
1. Горючие – способные самостоятельно гореть после удаления источника зажигания. По воспламеняемости горючие вещества подразделяются на легковоспламеняющиеся и трудновоспламеняющиеся.
Легковоспламеняющиеся – это горючие вещества (материалы, смеси), способные воспламеняться от кратковременного воздействия пламени спички, искры. Наколенного электропровода и тому подобных источников зажигания с низкой энергией. К ним относятся практически все горючие газы (например, водороды, метан, окись углерода и т.п.), горючие жидкости (ГЖ) с температурой вспышки не более 61°С в закрытом тигле или 66°С в открытом тигле (например, ацетон, бензин, бензол, толуол, этиловый спирт, керосин, скипидар и др.), а также все твердые вещества (материалы), которые возгораются от пламени спички или горелки, прем горение распространяется по поверхности горизонтально расположенного испытуемого образца (например, сухая древесная стружка, полистирол и д).Трудновоспламеняющиеся - это горючие вещества (материалы, смеси), способные воспламенятся только под воздействия мощного источника зажигания (например, поливинилхлоридная конвейерная лента, карбамидный пенопласт для герметизации поверхности горного массива в подземных выработках, гибкие электрические кабели с изоляцией из поливинилхлорида, вентиляционные трубы из виниле кожи и др.).
2. Трудногорючие – способные гореть под воздействием источника зажигания, но не способные к самостоятельному горению после его удаления. К ним относятся: древесина, подвергнутая эффективной огнезащитной обработке путем нанесения покрытия или пропитки (бешефит); войлок, пропитанных глинистым раствором, некоторые полимеры и другие материалы.
3. Негорючие – неспособные к горению в атмосфере воздуха нормального состава. Достаточным критерием для отнесения к этой группе является неспособность материала гореть при температуре среды 900°С, к этой группе относятся естественные и искусственные органические материалы и применяемые в строительстве металлы.

17. Состав и свойства твёрдых горючих веществ.
Твердые горючие вещества, в зависимости от состава и строения, ведут себя при нагревании различно. Некоторые из них, например, каучук, сера, стеарин плавятся и испаряются. Другие же, например, древесина, бумага, каменный уголь, торф при нагревании разлагаются с образованием газообразных продуктов и твердого остатка – угля. Третьи вещества при нагревании не плавятся и не разлагаются. К ним относится антрацит, древесный уголь и кокс.
Пожароопасные свойства твердых материалов и веществ характеризуются склонностью к горению (возгоранию), особенностями горения, свойством поддаваться тушению теми или другими способами.
Разные по химическим составам твердые материалы и вещества горят неодинаково. Горение твердых веществ имеет многостадийный характер. Простые твердые вещества (антрацит, кокс, сажа и т.п.), которые представляют собой химически чистый углерод, разогреваются или тлеют без образования искр, пламени и дыма, поскольку нет необходимости разлагаться перед тем, как вступить в реакцию с кислородом воздуха.
Горение сложных по химическому составу твердых горючих веществ (дерево, каучук, пластмассы и т.п.) происходит в две стадии: разложение, которое не сопровождается пламенем и излучением света; горение, которое характеризуется наличием пламени или тления.
Температура вспышки твердых веществ составляет 50-580 °С, а для большинства пород древесины температура вспышки составляет 270-300 °С.
Взрывчатые вещества и порох имеют наибольшую скорость горения среди твердых горючих веществ, поскольку они содержат достаточное количество кислорода для полного их сгорания. Они горят под водою, под землею и в герметично закрытых емкостях.
При пожарах практически всегда содержатся продукты неполного сгорания, среди которых встречаются отравляющие и взрывоопасные вещества. При горении наиболее распространенных твердых материалов температура пожара, как правило, не превышает 1300 °С.

18. Пожар. Пожарная опасность. Показатели пожарной опасности веществ.
Пожар – не контролированное горение вне специального очага, которое распространяется во времени и пространстве и наносящее материальный ущерб. В зависимости от размеров материального ущерба пожары делятся на особенно большие (когда ущерб составляет от 10000 и больше размеров минимальной заработной платы) и большие (убытки достигают от 1000 до 10000 размеров минимальной заработной платы) и другие. Вместе с тем пожары не ограничиваются только материальным ущербом, связанным с уничтожением или повреждением основных производственных и непроизводственных фондов, товарно-материальных ценностей, личного имущества населения, затратами на ликвидацию пожара и его последствий, на компенсацию пострадавшим и т.д.
Пожарная опасность - состояние, при котором возможно возникновение и развитие пожара.
Оценку пожарной опасности горючих материалов проводят на основании исследования их свойств. При этом определяют следующие основные показатели:
- группу горючести;
- температуру воспламенения;
- температуру самовоспламенения;
- температуру вспышки;
- область воспламенения;
- температурные пределы воспламенения паров.

19. Горение древесины.
Процесс горения древесины – это изотермический процесс, который сопровождается выделением тепла. Чтобы дерево загорелось, сначала его нужно нагреть до температуры воспламенения.
Древесина является самым распространенным горючим материалом в условиях пожара. По структуре она представляет собой пористый материал с множеством ячеек, заполненных воздухом. Стенки ячеек состоят из целлюлозы и лигнина. Объем пустот в древесине превышает объем твердого вещества (пористость: дуба – 56,6%, березы –62,6%, сосны – 69,3%, ели – 72,0%).
Характер строения древесины определяет ее низкую теплопроводность, быструю воспламеняемость и медленный прогрев внутренних слоев. При контакте древесины с пламенем быстро нагревается тонкий поверхностный слой – испаряется влага и начинается разложение: до температуры ~ 250 С в продукта разложения содержатся, в основном, водяной пар, диоксид углерода и очень мало горючих газов практически неспособных гореть (ниже НКПВ). При температурах 250…600 С – в летучих продуктах содержится в основном диоксид углерода и метан, они воспламеняются от источника зажигания и древесина начинает самостоятельно гореть. Температура воспламенения древесины зависит также от степени ее измельчения (соответственно, ее поверхности):
ТНКПВсосны = 255 С; ТНКПВопилок = 230 С.

20. Процесс горения. Условия, необходимые для возникновения горения.
Горение – сложный физико-химический процесс, основой которого является быстро протекающая химическая реакция окисления, сопровождающаяся выделением значительного количества тепла и обычно ярким свечением (пламенем).
Химическая реакция горения в большинстве случаев является сложной и состоит из большого числа элементарных химических процессов окислительно-восстановительного типа, приводящих к перераспределению валентных электронов между атомами взаимодействующих веществ. Кроме того, химическое превращение при горении тесно связано с рядом физических явлений – переносом тепла и масс и, соответственно, с гидро- и газодинамическими закономерностями. Согласно современной физико-химической теории горения, процесс горения – это реакции, связанные с быстрым превращением и тепловым или диффузионным ускорением.
Различают три основных вида самоускорения химических реакций при горении: тепловое, цепное и цепочечно-тепловое (комбинированное). Другими словами, горение – это экзотермическая реакция, протекающая в условиях ее прогрессивного самоускорения.
Для возникновения и протекания процесса горения необходимы следующие условия:
1)наличие в определенный момент в данной точке пространства горю-
чего вещества, окислителя и источника зажигания;
2)горючее и окислитель должны находиться в определенном количественном отношении;
источник зажигания должен обладать достаточной энергией.
Все вещества и материалы по способности к горению (горючести) делятся на три группы :
горючие – способные самовозгораться, а также возгораться от источника зажигания и самостоятельно гореть после его удаления;
трудно горючие – способные возгораться в воздухе от источников зажигания, но не способные гореть после его удаления;
негорючие вещества – неспособные к горению в воздухе.

21. Методы определения концентрационных пределов распространения пламени.
Концентрационные пределы распространения пламени (воспламенения) – нижний (НКПР), верхний (ВКПР). НКПР, ВКПР – минимальное (максимальное) содержание горючего вещества в однородной смеси с окислительной средой, при котором возможно распространение пламени
по смеси на любое расстояние от источника зажигания.
Сущность метода экспериментального определения концентрационных пределов распространения пламени заключается в зажигания газо-воздушной смеси заданной концентрации в объеме реакционного сосуда и установления факта наличия или отсутствия распространения пламени. Изменяя конценрацию горючего в смеси, устанавливают её минимальное и максимальное значение, при которых происходит распространение пламени.
НКПРП – это минимальная конценрация горючего вещества в смеси, при котором возможно воспламенение и горение смеси.
ВКПРП называется максимальная конценрация горючего вещества в смеси при которой смесь может воспламеняться и гореть.
При концентрации вещества ниже нижнего предела и выше верхнего предела пламени смесь не горючая.
Например, для метана CH4 концентрационные пределы распространения пламени составляют НКПР – 5 об. %, а ВКПР – 15 об. % (см. табл. Х приложения), для аммиака NH3 НКПР – 15 об. %, а ВКПР – 28 об. %. Скорость распространения пламени и его температура минимальны в предельных смесях, т.е. при концентрациях горючего, равных НКПР и ВКПР.
КПРП могут быть вычислены по эмпирической зависимости:
Yг = 100/an+b
a и b – экспериментальные коэффициенты
n – количество молей кислорода в стехиометрическом уравнении реакции
a и b имеют след. значения:
для НКПРП:
a = 8,684
b = 4,679
для ВКПРП:
если n ≤ 7,5 то a = 1,550 b = 0,560
если n > 7,5 то a = 0,768 b = 6,554

22. Скорость химической реакции. Зависимость Аррениуса. Энергия активации.
Закон действующих масс выражает зависимость скорости реакции от концентрации реагирующих веществ. При P и T-const или при V и T-const скорость хим. р-ции в однородной среде пропорциональна произведению [ ] реагир-их в-в.
Скорость химической реакции – это изменение количества реагирующего вещества или продукта реакции за единицу времени в единице объема (для гомогенной реакции) или на единице поверхности раздела фаз (для гетерогенной реакции).
Зависимость скорости реакции от T
Скорость гомогенной так и гетерогенной при Р-const зависит от температуры и концентрации реагирующих веществ.
С ростом температуры – скорость химической р-ции очень быстро возрастает.
Константа скорости реакции- K- характериз. собой ск-ть хим. реакции при данной T.
След-но чтобы определить ск-ть ракции горения от Т достаточно опред. К- эта зав-ть устан-ся законом Аррениуса lnk = lnk0 – E/RT
Выражение Аррениуса.
Const скорости р-ции – k – характерез. соб-ной скорости хим.р-ции при данной тем-ры, => чтобы опред-ть завис-ть скорости р-ции горения от тем-ры достаточно определ. k – эта зависимость устанав-ся з-ом Аррениуса:
lnk = lnk0 – E/RT lnk~(1/T)
k = k0exp(E/RT) = k0e-(E/RT), где
k0 – предэкспонента; Для бимолекулярной реакций К0=полному числу двойных соударений
^ E – эн-ия активации;

R – универсальн. газовая пост.;

T – абсолютная тем-ра.

Чем выше Е актив-ции, тем ­ зав-ть ск-ти хим. реакции от Т. Чем ¯ Е актив. тем ¯ зав-ть.

Энергия активации
Скорость химической реакции зависит от энергии ее активации. Эта энергия необходима для эффективного соударения молекул (частиц), приводящего к их взаимодействию.
Энергия активации (Еа) - энергия, необходимая для достижения системой переходного состояния, называемого активированным (или переходным) комплексом, который превращается в продукты реакции уже самопроизвольно .
Энергия активации Еа равна разности энергий переходного и исходного состояний:
Еа = Еперех.сост. - Еисх.сост.
Чем меньше энергия активации реакции, тем выше ее скорость. Эта зависимость выражается уравнением Аррениуса, которое связывает константу скорости реакции k сЕа:

где A – предэкспоненциальныи множитель (размерность совпадает с размерностью к), Еа -энергия активации, обычно принимающая положит. значения, Т-абс. температура, k-постоянная Больцмана. Принято приводить Еа в расчете не на одну молекулу. а на число частиц NA = 6,02*1023 (постоянная Авогадро) и выражать в кДж/моль; в этих случаях в уравнении Аррениуса величину k заменяют газовой постоянной R. График зависимости 1nк от 1/kT (аррениусов график) – прямая линия, отрицательный наклон которой определяется энергией активации Еа и характеризует положит. температурную зависимость к.

23. Горение металлов.
На поверхности металлов в процессе окисления образуются твердые оксиды, пленка которых препятствует прямому контакту с кислородом воздуха. На способность металлов возгораться и гореть большое влияние оказывают физико-химические свойства как самих металлов, так и их оксидов. Главными из этих свойств являются температуры плавления и кипения металлов и их оксидов. По этим физическим свойствам металлы подразделяются на летучие и нелетучие. Все летучие металлы (К, Na, Li, Mg, Ca) имеют низкую температуру
Плавления и при горении находятся в жидком состоянии. Температура кипения их (кроме калия) ниже температуры плавления оксидов. Поэтому на жидком металле могут находиться твердые оксиды. При контакте металла с пламенем – он нагревается и окисляется. Дальнейший нагрев металла приводит к его испарению. Пары металла диффундируют сквозь пористый твердый оксид в воздух. При достаточной кон- центрации паров начинается горение, и большая часть теплоты горения передается металлу, – в результате он вновь нагревается до температуры кипения, – происходит разрыв корки оксида и более интенсивное горение.
Пары оксидов конденсируются в воздухе и превращаются в мельчайшие твердые частицы – дым. Образование белого плотного дыма является одним из признаков горения металлов. Нелетучие металлы имеют свои особенности горения (температура плавления оксидов часто ниже температуры кипения металлов, поэтому они могут находиться на поверхности металлов в жидком состоянии) – Al, Si, Ti, Zr. Горение этих металлов происходит энергичнее в состоянии порошков, аэрозолей и стружки без образования дыма. Титан способен образовывать твердый раствор оксида в металле, поэтому у него отсутствует четкая поверхность раздела между оксидом и металлом. Кислород воздуха имеет возможность диффундировать через оксид, в результате горение может продолжаться, если титан покрыт слоем твердого оксида. Температура горения титана около 3000 °С, т. е. ниже, чем температура кипения его оксида. В связи с этим в зоне горения оксид титана находится в жидком состоянии и образования плотного белого дыма не происходит.

24. Факторы влияющие на скорость химической реакции.
Скорость химической реакции зависит от природы реагирующих веществ и условий протекания реакции: концентрации с, температуры t , присутствия катализаторов, а также от некоторых других факторов (например, от давления - для газовых реакций, от измельчения - для твердых веществ, от радиоактивного облучения).
Влияние концентраций реагирующих веществ. Чтобы осуществлялось химическое взаимодействие веществ А и В, их молекулы (частицы) должны столкнуться. Чем больше столкновений, тем быстрее протекает реакция. Число же столкновений тем больше, чем выше концентрация реагирующих веществ.
Влияние температуры. Зависимость скорости реакции от температуры определяется правилом Вант-Гоффа: При повышении температуры на каждые 10о скорость большинства реакций увеличивается в 2-4 раза.Математически эта зависимость выражается соотношением

vt 2 = vt 1 γ ,
где vt 1 , vt 2 - скорости реакции соответственно при начальной ( t 1 ) и конечной ( t 2 ) температурах, а γ - температурный коэффициент скорости реакции, который показывает, во сколько раз увеличивается скорость реакции с повышением температуры реагирующих веществ на 10°.
Правило Вант-Гоффа является приближенным и применимо лишь для ориентировочной оценки влияния температуры на скорость реакции. Температура влияет на скорость химической реакции, увеличивая константу скорости.

25. Взрыв. Характерные особенности возникновения и развития.
Взрыв – внезапное изменение физического или химического состояния вещества, сопровождающееся крайне быстрым превращением (выделением) энергии.
явление, сопровождающееся:
1) резким грохотом;
2) быстрой химической или ядерной реакцией с выделением тепла и
стремительным расширением газов;
3) разрушающим действием за счет повышенного давления в области
взрыва.
Быстрое выделение энергии, как правило, приводит к разогреву, движению и сжатию продуктов взрыва и окружающей среды, возникновению интенсивного скачка давления, разрушению и разбрасыванию. В окружающей среде образуется и распространяется особого рода возмущение – ударная волна.
Основные виды исходной энергии и взрыва:
1) химическая энергия;
2) атомная энергия (ядерная энергия) – удельная энергия (энергия на единицу веса) при ядерных взрывах в 107–108 раз выше удельной химической энергии;
3) электрическая энергия – взрыв может возникнуть при искровом разряде или быстром разряде через тонкую проволоку; молния является примером подобного рода взрыва в природе;
4) кинетическая энергия движущихся тел – при соударениях тел, движущихся с большими скоростями, может внезапно выделиться тепловая энергия, достаточная для превращения части вещества в нагретый сжатый газ, что приводит к взрыву. Подобного рода взрывы возникают припадении крупных метеоритов;
5) энергия сжатых газов – взрывы баллонов со сжатыми газами, паровых котлов – примерами являются вулканические взрывы;
6) внезапный переход потенциальной энергии упругих деформаций в энергию движения среды представляет собой своеобразный взрыв, протекающий без какого-либо участия сжатых газов. Большинство землетрясений являются взрывами такого типа. Наиболее изученными и имеющими важнейшее практическое значение являются взрывы, связанные с внезапным выделением химической энергии, возникающие при весьма быстром химическом превращении с выделением теплоты и образованием нагретых сжатых газов.
Возникновение взрыва.
В химических системах взрыв может возникнуть цепным или тепловым путем, от удара и трения, от взрыва другого заряда (в частности, от капсюля-детонатора).
При поджигании взрывчатого вещества сначала возникает медленное горение взрывчатого вещества. На открытом воздухе процесс может полностью пройти в виде медленного горения, без развития местного повышения давления, без развития взрыва. Если же горение происходит в условиях замкнутого или полузамкнутого объема, то возникшее повышение давления может привести к существенному ускорению горения и развитию взрыва. Кроме повышения давления, являющегося основным фактором перехода горения во взрыв, существенным также является предварительный разогрев горящей системы. При сильном ударе по взрывчатому веществу одновременно возникают очаги разогрева и весьма высокое давление, что способствует возникновению взрыва. Если местное повышение давления станет большим, то образуется ударная волна, способная передавать разложение от слоя к слою, возникает детонация – явление распространения по взрывчатому веществу экзотермической химической реакции, возбуждаемой ударной волной. Скорость распространения детонационной волны (скорость детонации) составляет несколько тысяч метров в
секунду.
Взрыв может быть вызван:
- детонацией конденсированных взрывчатых веществ (ВВ);
- быстрым сгоранием воспламеняющего облака газа или пыли; внезапным разрушением сосуда со сжатым газом или с перегретой жидкостью; - смешиванием перегретых твердых веществ (расплава) с холодными жидкостями и т.д.

26. Превращение твёрдых горючих веществ при нагревании.
Горючее вещество-твердое-разложение, плавление, испарение-смешивание с воздухом-окисление-самовоспламенение-горение-теплота.
При этом часть теплоты идет на нагревание образовавшихся газов,а некоторая часть этой теплоты затрачивается на подготовку к горению свежих порций горючего вещества.Т.о. горение является самоподдеоживающей реакцией,т.е после первоначального самовоспламенения горючее вещество ,сгорая,выделяет теплоту,которая идет на поддержание самого процесса горения.

27. Химический взрыв.
Химический взрыв - взрыв, возникающий за счет протекания химической реакции веществ или разложения вещества. Обычно характеризуется значительной разрушительной мощностью и поражающей способностью. Может приводить к пожару в лаборатории.
Из этого условия с необходимостью следует, что при химическом взрыве, сопровождаемом окислительно-восстановительной реакцией (сгоранием), сгорающее вещество и окислитель должны быть перемешаны, иначе скорость реакции будет ограничена скоростью процесса доставки окислителя, а этот процесс, как правило, имеет диффузионный характер. Например, природный газ медленно горит
в горелках домашних кухонных плит, поскольку кислород медленно попадает в область горения путем диффузии. Однако если перемешать газ с воздухом, он взорвется от небольшой искры – объемный взрыв.
Индивидуальные взрывчатые вещества, как правило, содержат кислород в составе своих собственных молекул, притом, их молекулы, по сути, метастабильные образования. При сообщении такой молекуле достаточной энергии (энергии активации) она самопроизвольно диссоциирует на составляющие атомы, из которых образуются продукты взрыва, с выделением энергии, превышающей энергию активации. Подобными свойствами обладают молекулы нитроглицерина, тринитротолуола и др. Нитраты целлюлозы (бездымный порох), черный порох, который состоит из механической смеси горючего вещества (древесный уголь) и окислителя (различные селитры), в обычных условиях не склонны к детонации, но их по традиции относят к взрывчатым веществам
Ситуации, которые могут привести к химическому взрыву:
1. Сушка любых галогеналканов (в том числе и фреонов) натрием может привести к взрыву. Состав взрывчатых веществ не известен, но иногда взрыв происходит после некоторого индукционного периода.
2. Работа с хлорной кислотой в присутствии органических веществ должна вестись с осторожностью, так как многие смеси с хлорной кислотой и органические перхлораты взрывчаты. Смешивание хлорной кислоты с диметилсульфоксидом дает немедленный взрыв.
3. Смеси любых восстанавливающих веществ с сухими окислителями, такими как перманганат калия, хлораты, перхлораты, броматы, иодаты, периодаты потенциально взрывоопасны и обращатся с ними нужно с осторожностью.
4. Работа со взрывчатыми веществами.

28. Цепная теория горения. Теория Н.Н. Семенова и его учеников.
Цепная теория горения Н.Н.Семенов и его ученики установили, что большинство химических превращений веществ представляют собой сложную последовательность элементарных химических реакций, в ходе которых образуются и реагируют активные промежуточные частицы - свободные атомы, радикалы, активные комплексы и т.д.: так, взаимодействие хлора и водорода на свету идет по так называемому неразветвленному цепному механизму с участием свободных атомов водорода и хлора. Главная заслуга Н.Н.Семенова состоит в создании теории разветвленных цепных реакций - реакций в которых происходит резкий переход от практического ее отсутствуя, к взрывному протеканию при очень малых изменениях температуры, давления и размеров реакционного сосуда. Его книга "Цепные реакции" (1934 г.) оказала большое влияние на овладение человеком атомной энергией. Теория Н.Н.Семенова помогла объяснить процессы горения в топках печей, в двигателях внутреннего сгорания и в ракетных двигателях.

29. Физический взрыв.
− взрывы емкостей под давлением (баллоны, паровые котлы);
− взрывы при сбросе давления в перегретых жидкостях;
− взрывы при смешивании двух жидкостей, температура одной из которых намного превышает температуру кипения другой;
− кинетические (падение метеоритов);
− ядерные;
− электрические (например, при грозе).
Физический взрыв - взрыв, возникающий за счет быстрого разрушения емкостей или из-за быстрого выделения тепла в какой-либо точке. Обычно (но не всегда) имеет меньшую мощность, чем химический и меньшие разрушительные последствия.
Ситуации, которые могут привести к физическому взрыву:
1. Кипячение реакционной смеси или реакции с выделением газа в герметичной системе. Эта ситуация возникает когда процесс проводится в намеренно замкнутой системе или когда происходит забивание/закоксовывание отводных трубок.
2. Приливание легкокипящей жидкости в систему с температурой выше ее точки кипения. При этом жидкость моментально превращается в пар и установку может разорвать давлением паров.
3. Работа со сжиженными газами в полностью герметичной системе не расчитанной на высокое давление.
4. Работа с солями плутония должна проводится так, чтоб не произошло накопление критической массы (500 г) в любой емкости.

явление быстрого нарастания скорости химической реакции,приводящее при определённых внешних условиях к воспламенению горючей смеси без соприкосновения спламенем или раскалённым телом.

Природа С. может быть тепловой или цепной. Представления о причинах теплового С. в качественнойформе даны Я. Вант-Гоффом (1883). Теорию теплового С. разработал Н. Н. Семенов (См. Семёнов) (1928).Теплота, выделяющаяся при медленном протекании экзотермической реакции, рассеивается в окружающеепространство. При некоторых условиях температуры, давления и теплоотвода теплота не успеваетпередаться в окружающее пространство, вследствие чего температура в зоне реакции прогрессивноповышается. С ростом температуры скорость реакции и скорость теплообразования увеличиваются,увеличивается также и скорость теплоотвода, однако медленнее, чем скорость реакции. Температура,начиная с которой выделяющаяся теплота больше отводимой, называется температурой С.; она зависит,очевидно, как от химического состава смеси, так и от условий теплоотдачи. Начиная с температуры С.происходит прогрессивное саморазогревание смеси и самоускорение реакции, приводящее к тепловому С.или взрыву. Теория теплового С. позволяет вычислить температуру С., если известны тепловыехарактеристики горючей газовой смеси (тепловой эффект, теплопроводность) и кинетика реакций горения(константа скорости, энергия активации). Теория цепного С. также создана Семеновым (1928). Приопределённых внешних условиях скорость разветвления цепей становится больше скорости обрыва цепей.Вследствие этого медленно идущая реакция может перейти в самоускоряющуюся. При этом температурасмеси не имеет существенного значения и реакция будет идти самоускоряясь из-за разветвления цепей,если даже температура смеси будет поддерживаться постоянной. Наиболее распространённым типом С.является комбинированное цепочно-тепловое С. Количественные выводы теории теплового и цепного С.имеют большое практическое значение для расчёта производств, связанных с процессами окисления, вчастности горения

26. Превращение твёрдых горючих веществ при нагревании
Условия возникновения горения.
1.Для горения любых веществ необходимо выполнение 3-х условий:
2.Наличие горючего вещества любого агрегатного состояния
3.Наличие окислителя
4.Наличие источников зажигания
Процесс горения самовоспламенения и горения вещества можно представить в виде следующей таблицы:
Твёрдые жидкое газообразное
-размножение
-плавление
-испарение испарение
смешение с воздухом
окисление
самовоспламенение
горение
теплота

Для того чтобы произошла реакция необходимо твёрдое вещество путём разложения и испарения превратить в пар, а жидкость путём испарения превратить в пар.
Горение является самоподдерживающей реакцией т. е. после первоначального самовоспламенения горючее вещество сгорая выделяет теплоту которая идёт на поддержание самого процесса горения.
Согласно современным представлениям по химической кинетики реакции горения являются результатом соударения двух молекул реагирующих веществ, однако не всякое столкновение двух реагирующих веществ приводит к реакции и горению.
В бесконечно большём количестве молекул находятся молекулы, обладающие различной энергией, приводящие к возникновению химической реакции, приводят столкновение только тех молекул, энергия которых равна или больше некоторой энергии, которая называется энергией активации – Е
При рассмотрении адиабатического режима пренебрегалось потерей тепла из зоны химических реакций. В этом режиме при соблюдении условий малости параметров Td и Ar, всегда происходит тепловой взрыв, вне зависимости от температуры системы, концентрации реагентов, размеров системы и т.д.
Данный адиабатический режим возможен при условии, что tх.р.«tт.р.

31) Дефлаграция (вспышка) при взрыве.
Дефлагра́ция — процесс дозвукового горения, при котором образуется быстро перемещающаяся зона (фронт) химических превращений. Передача энергии от зоны реакции в направлении движения фронта происходит за счет теплопередачи. Отличается от детонации, при которой зона превращений распространяется со сверхзвуковой скоростью и передача энергии происходит за счет ударного сжатия.
Дефлаграция происходит при горении газо-воздушных смесей, при горении смесей типа воздух — бензин, горении порохов или пиротехнических составов.
В некоторых взрывчатых веществах детонация может не развиваться или затухать, при этом может наблюдаться дефлаграция. Переходные процессы обычно называют переход горение — детонация (ПГД)

32Температура самовоспламенения
Температура воспламенения — наиболее низкая температура, при которой жидкость выделяет горючие пары со скоростью, достаточной для продолжения устойчивого горения после воспламенения.
Температура самовоспламенения — наименьшая температура паров жидкости, при которой резко увеличивается скорость экзотермических реакций, приводящая к горению пламенем без постороннего источника теплоты.
По температуре самовоспламенения определяется группа взрывоопасной смеси, исходя из которой выбирается взрывозащищенное электрооборудование, температурные условия безопасного применения вещества; максимально допустимые температуры нагрева не теплоизолированных поверхностей технологического, электрического и другого оборудования.

33. Детонация.
Детонация - одна из основных форм взрывного превращения. Она может распространяться в газах, твердых и жидких веществах, в смесях твердых и жидких веществ друг с другом и с газами, в последнем случае газ и конденсированное вещество могут быть предварительно смешаны друг с другом (пены, аэрозоли, туманы). Возможна и так называемая гетерогенная детонация, при которой слой жидкости или порошка, способных реагировать с газом, находится на стенках заполненной этим газом трубы. Ударная волна срывает капли жидкости или частицы порошка со стенок, смешивает их с газом, образовавшаяся взвесь сгорает за фронтом волны в турбулентном режиме, а выделяющаяся при этом энергия поддерживает распространение процесса. Наименьшее содержание горючего, при котором возможна детонация, наз. ниж. пределом ее распространения, наибольшее - верхним. Пределы распространения детонация обычно уже, чем в случае горения.
Бывает.
Низкоскоростная детонация
возбуждается и поддерживается слабыми волнами сжатия, генерирующими реакцию в локальных областях (очагах), физико-механическая структура заряда является определяющим фак-тором, наличие оболочки способствует, а в ряде случаев и определяет возможность распространения процесса.
Нормальная детонация
ведется совместным энерговыделением за счет локального и гомогенного разогрева за фронтом сильной ударной волны.

34. Закон Гесса.
Закон Гесса — основной закон термохимии, который формулируется следующим образом:
Тепловой эффект химической реакции, проводимой в изобарно-изотермических или изохорно-изотермических условиях, зависит только от вида и состояния исходных веществ и продуктов реакции и не зависит от пути её протекания.
Иными словами, количество теплоты, выделяющееся или поглощающееся при каком-либо процессе, всегда одно и то же, независимо от того, протекает ли данное химическое превращение в одну или в несколько стадий (при условии, что температура, давление и агрегатные состояния веществ одинаковы).
Закон открыт русским химиком Г. И. Гессом в 1840 г.; он является частным случаем первого начала термодинамики применительно к химическим реакциям. Практическое значение закона Гесса состоит в том, что он позволяет рассчитывать тепловые эффекты самых разнообразных химических процессов; для этого обычно используют ряд следствий из него. Следствия из закона Гесса
Тепловой эффект прямой реакции равен по величине и противоположен по знаку тепловому эффекту обратной реакции (закон Лавуазье — Лапласа).
Тепловой эффект химической реакции равен разности сумм теплот образования (ΔHf) продуктов реакции и исходных веществ, умноженных на стехиометрические коэффициенты (ν):

Тепловой эффект химической реакции равен разности сумм теплот сгорания (ΔHc) исходных веществ и продуктов реакции, умноженных на стехиометрические коэффициенты (ν):
Таким образом, пользуясь табличными значениями теплот образования или сгорания веществ, можно рассчитать теплоту реакции, не прибегая к эксперименту. Табличные величины теплот образования и сгорания веществ обычно относятся к т. н. стандартным условиям. Для расчёта теплоты процесса, протекающего при иных условиях, необходимо использовать и другие законы термохимии, например, закон Кирхгофа, описывающий зависимость теплового эффекта реакции от температуры.

35. 1й закон термодинамики (первое начало термодинамики).
Представляет собой формулировку обобщённого закона сохранения энергии для термодинамических процессов. В наиболее простой форме его можно записать как

Где dU есть полный дифференциал внутренней энергии системы, а ᵟA и ᵟQ есть элементарное количество теплоты, переданное системе, и элементарная работа, совершенная системой соответственно. Нужно учитывать, что ᵟA и ᵟQ нельзя считать дифференциалами в обычном смысле этого понятия, поскольку эти величины существенно зависят от типа процесса, в результате которого состояние системы изменилось.
Выше использовано «теплотехническое правило знаков для работы» (положительной считают работу, совершаемую системой, когда она отдаёт энергию, а отрицательной — работу, совершаемую над системой, когда она получает энергию) и «термодинамическое правило знаков для теплоты» (положительной считают теплоту, получаемую системой, а отрицательной — теплоту, отдаваемую системой). В «термодинамическом правиле знаков для работы» положительной считают работу, совершаемую над системой, а отрицательной — работу, совершаемую системой. Наконец, в «термохимическом правиле знаков для теплоты» положительной считают теплоту, отдаваемую системой, а отрицательной — теплоту, получаемую системой. Иногда в рассматриваемое выражение для первого начала наряду с работой и теплотой включают ещё и работу переноса массы (химическую работу), выделяя её из общего выражения для работы в отдельное слагаемое.

36. Основные положения МКТГ.
Молекулярно-кинетическая теория (сокращённо МКТ) — теория, возникшая в XIX веке и рассматривающая строение вещества, в основном газов, с точки зрения трёх основных приближенно верных положений:
1.все тела состоят из частиц: атомов, молекул и ионов;
2.частицы находятся в непрерывном хаотическом движении (тепловом);
3.частицы взаимодействуют друг с другом путём абсолютно упругих столкновений.
Основными доказательствами положений МКТ стали:
В основе молекулярно-кинетической теории лежат три основных положения:
1.Все вещества – жидкие, твердые и газообразные – образованы из мельчайших частиц – молекул, которые сами состоят из атомов («элементарных молекул»). Молекулы химического вещества могут быть простыми и сложными, т.е. состоять из одного или нескольких атомов. Молекулы и атомы представляют собой электрически нейтральные частицы. При определенных условиях молекулы и атомы могут приобретать дополнительный электрический заряд и превращаться в положительные или отрицательные ионы.
2.Атомы и молекулы находятся в непрерывном хаотическом движении.
3.Частицы взаимодействуют друг с другом силами, имеющими электрическую природу. Гравитационное взаимодействие между частицами пренебрежимо

37) Давление, температура, энтальпия и внутренняя энергия
энтальпия и внутренняя энергия
С точки зрения молекулярно-кинетической теории внутренняя энергия составляется из кинетической энергии всех частиц (молекул, атомов), потенциальной энергии взаимодействия молекул и энергии колебательного движения атомов (т. н. нулевой энергии). Внутренняя энергия есть функция состояния, зависящая от температуры и давления, а для идеального газа — только от температуры (в этом случае потенциальной энергией взаимодействия пренебрегают).
На практике значение имеет не сама величина внутренней энергии, и ее изменение ΔU:
ΔU = cVM (t2 – t1)
где сVM — средняя удельная массовая теплоемкость при постоянном объеме в пределах от t1 до t2, кДж/(кг•°С). Таким образом, изменение внутренней энергии идеального газа равно произведению средней теплоемкости при постоянном объеме на разность температур газа.
Единицы удельной внутренней энергии — джоуль на килограмм (Дж/кг), джоуль на киломоль (Дж/кмоль) и джоуль на метр кубический (Дж/м3).
Энтальпия (теплосодержание насыщенного газа) — количество теплоты, необходимое для повышения температуры 1 кг вещества от абсолютного нуля до пара заданной температуры. В общем случае энтальпия является функцией температуры и давления.
Как и в случае с внутренней энергией, чаще надо знать изменение энтальпии ΔI, а не ее абсолютное значение:
ΔI = срМ (t2 – t1)
где срМ — средняя удельная массовая темплоемкость при постоянном давлении в пределах от t1 до t2, кДж/(кг.°С).
Следовательно, изменение энтальпии идеального газа равно произведению средней теплоемкости при постоянном давлении на разность температур газа.
Энтальпию реального газа можно рассматривать как сумму энтальпии в идеальном состоянии и соответствующего корректирующего члена:
I = Iид + ΔI
Корректирующий член ΔI может быть определен по графику зависимости энтальпии газов от приведенных температуры и давления
Температура
Температура – один из основных термодинамических параметров, определяющих тепловое состояние вещества, тела, системы тел. Согласно молекулярно-кинетической теории, температура системы прямо пропорциональна средней кинетической энергии теплового движения частиц. Передача тепла от одного тела к другому может происходить только при наличии разности температур (от более нагретого к менее нагретому).
Для измерения температуры применяют следующие температурные шкалы:
• абсолютную термодинамическую;
• международную практическую.
Единицей измерения по абсолютной термодинамической шкале является кельвин (К), а по международной практической – градус Цельсия (єС).
Соотношение в градусах: T = t + 273, К; t = Т – 273, єС.
• Порядок определения температуры продуктов взрыва:
• 1) составить уравнение реакции взрывчатого разложения;
• 2) определить теплоту взрыва;
• 3) вычислить теплоемкость продуктов взрыва;
• 4) подсчитать суммарную молярную теплоемкость;
• 5) определить температуру продуктов взрыва.
Давление
Давление – физическая величина, характеризующая интенсивность сил, действующих на элемент поверхности тела нормально к этой поверхности.
Давлением р называют величину, равную отношению модуля силы давления F, действующей перпендикулярно поверхности, к площади 5 этой поверхности:
p=F/S.
При равномерном распределении сил давления давление на всех участках поверхности одинаково и численно равно силе давления, действующей на поверхность единичной площади.
Единицу давления устанавливают из формулы . В СИ за единицу давления принято давление, вызываемое силой 1 Н, равномерно распределенной по перпендикулярной к ней поверхности площадью 1 м2. Эту единицу давления называют паскаль (Па): 1 Па=1 Н/м2.
Часто используют и следующие внесистемные единицы давления:
1.техническая атмосфера (ат): 1 ат=9,8•104 Па;
2.физическая атмосфера (атм), равная давлению, производимому столбом ртути высотой 760 мм. атм = 1,033 ат = 1,013•105 Па;
3.миллиметр ртутного столба (мм рт. ст.): 1 мм рт. ст. » 133,3 Па;
4.бар (в метеорологии используют миллибар); 1 бар=105 Па, 1 мбар=102 Па.

38 Цель и задачи Дисциплины «теория горения и взрыва».
Целью дисциплины «Теория горения и взрыва» является изучение физико-химических основ горения в свете современных представлений теории горения и взрыва, а также оценка взрывобезопасности на различных объектах железнодорожного транспорта.
Задачи дисциплины:
Изучение основных понятий, терминов и определений в рассматриваемой области знаний.
Анализ физико-химических свойств горючих газов.
Теория горения газов, реакции горения и их тепловой эффект, изучение цепного механизма реакций горения.
пределы воспламенения и температуры горения.
Расчет давления, развиваемого при взрыве газов.
Классификация методов сжигания.
Основы теории диффузионного горения.
Горение и токсичные продукты сгорания, механизмы их образования.
Взрывы, пожары и оценка взрывобезопасности.

39. Основные физико-химические свойства горючих газов.
Ацетилен – согласно ГОСТ 5191-79 обозначается буквой А
Ацетилен – один из основных горючих газов, применяемых при газовой резке и сварке металлов, химическая формула С2Н2.
Технический ацетилен (с примесями) обладает специфичным резким неприятным запа-хом, вызванный содержащимися в нем примесями сернистого водорода, фосфористого водо-рода, аммиака и т.д. Длительное вдыхание его вызывает тошноту, головокружение и даже отравление. Ацетилен обладает наркотическим действием.
Газообразный ацетилен легче воздуха и накапливается в высших точках слабо проветри-ваемых помещений, где возможно образование ацетилено-воздушной смеси. С воздухом и кислородом ацетилен образует взрывоопасные смеси.
Ацетилен обладает способностью самовоспламеняться в чистом виде (термический рас-пад ацетилена) и в смеси с воздухом, температура самовоспламенения – 335 оС. При длительном соприкосновении ацетилена с медью и серебром образуются взрывоопасные соединения.
Пропан-бутановая смесь – согласно ГОСТ 5191-79 обозначается буквой П
Пропан-бутан – смеси искусственных газов пропана С3Н8 – до 30% и бутана С4Н10 – до 70%, присутствуют, кроме того, в небольших количествах некоторые другие газы. Легко сжижаем, хранится в баллонах в сжиженном состоянии.
Пропан-бутановые смеси значительно тяжелее воздуха, поэтому при утечке они скапли-ваются внизу над полом помещения и во всевозможных углублениях, что может привести к образованию взрывоопасных концентраций.
Природный газ (метан) – в соответствии с ИСО 5175-87 обозначается буквой М
Природный газ представляет собой смесь различных углеводородов с преимуществен-ным содержанием метана СН4 (до 90 – 98 % по объему), не имеет цвета, обладает легким за-пахом чеснока и токсичными удушающими свойствами, в два раза легче воздуха, поэтому при утечках скапливается в верхней части помещения.
Транспортировка природных газов к месту потребления производится по трубопроводам под небольшим избыточным давлением или, реже, в баллонах под давлением до 15 МПа.

40. Основные газовые законы.
Закон Бойля-Мариотта
Изотермический процесс (T = const, m = const):

где
p1, p2 и p3– давления газа в состоянии 1, 2 и 3 (Па); V1, V2 и V3– объемы газа в состоянии 1, 2 и 3 (м3).
При увеличении объема газа его давление во столько же раз уменьшается и наоборот. Этим можно воспользоваться для проверки результата.
Закон Шарля
Изобарический закон в российских учебниках называется законом Гей-Люссака.
Процессы можно считать изобарными, если они проходят:
в цилиндре с незакрепленным поршнем (без учета трения);
в воздушных шариках при небольших растяжениях или сжатиях.
Изобарный процесс (p = const; m = const):
P/Т=const
где V1 и V2 – объемы газа в состоянии 1 и 2 (м3 ); T1 и T2 – температуры газа в состоянии 1 и 2 (К).
В уравнении задана абсолютная термодинамическая температура (по шкале Кельвина), причем T = (t + 273) К.
Нет обязательного условия, чтобы начальный параметр был задан при 0 ºС.
При увеличении объема газа его абсолютная температура во столько же раз увеличивается и наоборот. Этим можно воспользоваться для проверки результата.
Закон Гей-Люссака
газовый закон: для данной массы данного газа при постоянном давлении отношение объема к абсолютной температуре есть величина постоянная ,где =1/273К -1 - температурный коэффициент объемного расширения.

Закон Дальтона
один из основных газовых законов: давление смеси химически не взаимодействующих идеальных газов равно сумме парциальных давлений этих газов.
Закон Паскаля
основной закон гидростатики: давление, производимое внешними силами на поверхность жидкости или газа, передается одинаково по всем направлениям.
ВТОРОЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ
один из основных законов термодинамики, согласно которому невозможен периодический процесс единственным результатом которого является совершение работы, эквивалентной количеству теплоты, полученному от нагревателя. Другая формулировка: невозможен процесс, единственным результатом которого является передача энергии в форме теплоты от менее нагретого тела к более нагретому. В.з.т. выражает стремление системы, состоящей из большого количества хаотически движущихся частиц, к самопроизвольному переходу из состояний менее вероятных в состояния более вероятные. Запрещает создание вечного двигателя второго рода.

41. Реакции горения и их тепловой эффект. Тепловой механизм.
Горение – сложный физико-химический процесс, основу которого составляют химические реакции окислительно-восстановительного типа, приводящие к перераспределению валентных электронов между атомами взаимодействующих молекул.
Примеры реакций горения
метана: СН4 + 2О2 = СО2 + 2Н2О;
ацетилена: С2Н2 + 2,5О2 = 2СО2 + Н2О;
натрия: 2Na + Cl2 = 2NaCl;
водорода: Н2 + Cl2 = 2НCl, 2Н2 + О2 = 2Н2О;
тротила: С6Н2(NO2)3CH3 = 2,5H2O + 3,5CO + 3,5C +1,5N2.
Сущность окисления – отдача окисляющимся веществом валентных электронов окислителю, который, принимая электроны, восстанавливается. Сущность восстановления – присоединение восстанавливающимся веществом электронов восстановителя, который, отдавая электроны, окисляется. В результате передачи электронов изменяется структура внешнего (валентного) электронного уровня атома. Каждый атом при этом переходит в наиболее устойчивое в данных условиях состояние. В химических процессах электроны могут полностью переходить из электронной оболочки атомов одного вещества (элемента) в оболочку атомов другого. Так, при горении металлического натрия в хлоре атомы натрия отдают по одному электрону атомам хлора. При этом на внешнем электронном уровне атома натрия оказывается восемь электронов (устойчивая структура), а атом, лишившийся одного электрона, превращается в положительно заряженный ион. У атома хлора, получившего один электрон, внешний
уровень заполняется восемью электронами, и атом превращается в отрицательно заряженный ион. В результате действия кулоновских электростатических сил происходит сближение разноименно заряженных ионов и образуется молекула хлорида натрия (ионная связь):
Na+ + Cl– = Na+Cl– или 2Na + Cl2 = 2Na+Cl–.
Атом магния имеет в наружном слое два электрона. При взаимодействии с кислородом два атома магния отдают четыре электрона молекуле (двум атомам) кислорода и превращаются в положительные двухзарядные ионы. Последние связываются с образовавшимися отрицательно заряженными ионами кислорода в кристаллы оксида магния MgO:

45) Процесс возгорания и воспламенения
Горение может начаться самопроизвольно в результате самовоспламенения либо быть инициированным зажиганием(возгорание). Вспышка — процесс мгновенного сгорания паров легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, вызванный непосредственным воздействием источника воспламенения. Возгорание — явление возникновения горения под действием источника зажигания. Воспламенение — возгорание, сопровождающееся появлением пламени. При этом вся остальная масса горючего вещества остается относительно холодной. Самовозгорание — явление резкого увеличения скорости экзотермических реакций в веществе, приводящее к возникновению горения при отсутствии источника зажигания. Самовоспламенение — это самовозгорание, сопровождающееся появлением пламени. В производственных условиях могут самовозгораться древесные опилки, промасленная ветошь. Самовоспламеняться может бензин, керосин. Взрыв — быстрое химическое превращение вещества (взрывное горение), сопровождающееся выделением энергии и образованием сжатых газов, способных производить механическую работу.

46)Ударная волна, ее параметры. Энергия и мощность взрыва.
УДАРНАЯ ВОЛНА – это распространяющийся по среде фронт резкого, почти мгновенного, изменения параметров среды: плотности, давления, температуры, скорости. Ударные волны называют также сильными разрывами или скачками. Причины возникновения ударных волн в газах – полеты со сверхзвуковыми скоростями (звуковой удар), истечения с большими скоростями через сопла, мощные взрывы, электрические разряды, интенсивное горение.
Ударные волны в воде носят название гидравлического удара. С этим явлением пришлось столкнуться при устройстве первых водопроводов: первоначально водопроводные задвижки перекрывали воду слишком быстро. Резкое прекращение тока воды вызывало ударную волну (гидравлический удар), распространявшуюся в трубе водопровода и часто вызывавшую разрыв такой трубы.
Ударные волны являются частью детонационных волн, волн конденсации (хорошо известным примером этого явления служат шлейфы тумана, остающиеся за самолетом при пролете через участки атмосферы с повышенной влажностью), могут возникать при взаимодействии лазерного излучения с веществом (светодетонационные волны). Сход снежной лавины также может рассматриваться как ударная волна.
В твердых телах ударные волны возникают при высокоскоростном соударении тел, в астрофизических условиях – при взрывах звезд.
Большая мощность характерна для ВВ и в случае применения их для целей метания снарядов. Мощность порохового заряда артиллерийского выстрела крупного калибра составляет 15 млн.л.с

47)Температура самонагревания.
Температура самонагревания — самая низкая температура твердого несублимирующегося материала (вещества), при которой возникает его самонагревание.
Все горючие вещества на воздухе при определенных температурах окисляются, выделяя при этом тепло, п н зависимости от их структуры и свойства, от скорости процесса выделения и отвода тепла способны самонагреваться.
Самонагревание некоторых веществ может происходить не только в результате окисления, а также и вследствие ряда физических и биологических явлений. Температурой самонагревания называется самая низкая температура, при которой в веществе или материале возникают практически различные экзотермические процессы окисления, разложения и т. п.
Температура самонагревания потенциально может представлять пожарную опасность. Величину ее используют при определении условий безопасного длительного (или постоянного) нагревания вещества. Безопасной температурой постоянного нагревания данного вещества или материала ВНИИПО считает температуру, не превышающую 90% величины температуры самонагревания. Процесс самонагревания при определенных условиях может перейти в горение. Эти условия создаются при температуре самовоспламенения вещества.

48)Минимальная энергия зажигания.
МИНИМАЛЬНАЯ ЭНЕРГИЯ ЗАЖИГАНИЯ (МЭЗ) — наименьшая энергия источника зажигания, способная инициировать горение легковоспламеняемой (стехиометрической) смеси горючего вещества (газа, пара, пыли) с воздухом, т. е. взрывоопасной смеси. Значение МЭЗ применяют в целях обеспечения электростатической искробезопасности аппаратов и производственного оборудования, пожаровзрывобезопасности процессов переработки горючих веществ. Условия пожаровзрывобезопасности (исключение искрового зажигания взрывоопасных смесей) можно выразить соотношением
Wбез = 0,4 •Wmin,
где Wбез — безопасная энергия искровых разрядов, Дж;
0,4 — коэффициент безопасности;
Wmin — МЭЗ взрывоопасной смеси, Дж.
Экспериментальное определение МЭЗ заключается в зажигании с заданной вероятностью взрывоопасной смеси различной концентрации электрическим разрядом различной энергии.

49)Тепловое самовозгорание.
Самовозгорание, возникновение горения в результате самонагревания горючих твердых материалов, вызванного самоускорением в них экзотермич. реакций. Самовозгорание происходит из-за того, что тепловыделение в ходе реакций больше теплоотвода в окружающую среду.
Начало самовозгорания характеризуется температурой самонагревания (Tсн), представляющей собой минимальную в условиях опыта температуру, при которой обнаруживается тепловыделение.
При достижении в процессе самонагревания определенной температуры, называемой температурой самовозгорания (Tсвоз), возникает горение материала, проявляющееся либо тлением, либо пламенным горением. В последнем случае Tсвоз адекватна температуре самовоспламенения (Tсв), под которым в пожарном деле понимают возникновение горения газов и жидкостей при нагревании до некоторой критической температуры. (см. Воспламенение в пожарном деле). В принципе самовозгорание и самовоспламенение по физической сущности сходны и различаются лишь видом горения, самовоспламенение возникает только в виде пламенного горения.

50)Конденсированные взрывчатые вещества.
Под конденсированными взрывчатыми веществами (КВВ) понимаются химические соединения или смеси, находящиеся в твердом или жидком состоянии, которые под влиянием определенных внешних условий способны к быстрому самораспространяющемуся химическому превращению с образованием сильно нагретых и обладающих большим давлением газов, которые, расширяясь, производят механическую работу. Такое химическое превращение ВВ принято называть взрывчатым превращением.
Взрывчатое превращение в зависимости от свойств взрывчатого вещества и вида воздействия на него может протекать в форме взрыва или горения.
Горение КВВ — процесс взрывчатого превращения, обусловленный передачей энергии от одного слоя взрывчатого вещества к другому путем теплопроводности и излучения тепла газообразными продуктами. Процесс горения ВВ (за исключением инициирующих веществ) протекает сравнительно медленно, со скоростями, не превышающими нескольких метров в секунду. Скорость горения в значительной степени зависит от внешних условий и в первую очередь от давления в окружающем пространстве. С увеличением давления скорость горения возрастает; при этом горение может в некоторых случаях переходить во взрыв или в детонацию. Горение бризантных ВВ в замкнутом объеме, как правило, переходит в детонацию.

51)Микробиологическое самовозгорание.
Этот вид самовозгорания характерен для органических дисперсных и волокнистых материалов, внутри которых возможна жизнедеятельность микроорганизмов. Начальное самонагревание органического материала происходит за счет тепла, выделяемого микроорганизмами. Вызванное этим процессом повышение температуры обеспечивает ускорение экзотермической реакции, которая может закончиться возникновением тления (а затем и пламенного горения) в самой нагретой части объема.
Причиной выделения тепла при хранении продуктов растительного происхождения (зерна, сена, семян масленичных культур) является поглощение кислорода воздуха грибками и бактериями, которые присутствуют в этих материалах и интенсивно размножаются во влажной среде.
Повышение температуры, связанное с биологической активностью микроорганизмов, обусловлено разностью между скоростью вьщеления тепла и теплоотводом.

52)Параметры взрыва и его последствия.
Взрыв – это происходящее внезапно (стремительно, мгновенно) событие, при котором возникает кратковременный процесс превращения вещества с выделением большого количества энергии в ограниченном объеме.
Масштабы последствий взрывов зависят от их мощности детонационной и среды, в которой они происходят. Радиусы зон поражения могут доходить до нескольких километров. Различают три
зоны действия взрыва.
Зона -1 действие детонационной волны . Для нее характерно интенсивное дробящее действие, в результате которого конструкции разрушаются на отдельные фрагменты, разлетающиеся с большими скоростями от центра взрыва.
Зона II-действие продуктов взрыва. В ней происходит полное разрушение зданий и сооружений под действием расширяющихся продуктов взрыва. На внешней границе этой зоны образующаяся ударная волна отрывается от продуктов взрыва и движется самостоятельно от центра взрыва. Исчерпав свою энергию, продукты взрыва, расширившись до плотности, соответствующей атмосферному давлению, не производят больше разрушительного действия.
Зона III -действие воздушной ударной волны. Эта зона включает три подзоны: III а - сильных разрушений, IIIб- средних разрушений, IIIв - слабых разрушений. На внешней границе зоны III ударная волна вырождается в звуковую, слышимую на значительных расстояниях.
Причины взрывов. На взрывоопасных предприятиях чаще всего к причинам взрывов относят: разрушения и повреждения производственных емкостей, аппаратуры и трубопроводов; отступление от установленного технологического режима (превышение давления и температуры внутри производственной аппаратуры и др.); отсутствие постоянного контроля за исправностью производственной аппаратуры и оборудования и своевременностью проведения плановых ремонтных работ.
Об опасности взрыва можно судить по следующим признакам: наличие неизвестного свертка или какой-либо детали в машине, на лестнице, в квартире и т.д.; натянутая проволока, шнур; провода или изолирующая лента, свисающие из-под машины; чужая сумка, портфель, коробка, какой-либо предмет, обнаруженный в машине, у дверей квартиры, в метро. Поэтому, заметив взрывоопасный предмет (самодельное взрывное устройство, гранату, снаряд, бомбу и т.п.), не подходите к нему близко, немедленно сообщите о находке в милицию, не позволяйте случайным людям прикасаться к опасному предмету и обезвреживать его.

52)Параметры взрыва и его последствия.
Взрыв – это происходящее внезапно (стремительно, мгновенно) событие, при котором возникает кратковременный процесс превращения вещества с выделением большого количества энергии в ограниченном объеме.
Масштабы последствий взрывов зависят от их мощности детонационной и среды, в которой они происходят. Радиусы зон поражения могут доходить до нескольких километров. Различают три
зоны действия взрыва.
Зона -1 действие детонационной волны . Для нее характерно интенсивное дробящее действие, в результате которого конструкции разрушаются на отдельные фрагменты, разлетающиеся с большими скоростями от центра взрыва.
Зона II-действие продуктов взрыва. В ней происходит полное разрушение зданий и сооружений под действием расширяющихся продуктов взрыва. На внешней границе этой зоны образующаяся ударная волна отрывается от продуктов взрыва и движется самостоятельно от центра взрыва. Исчерпав свою энергию, продукты взрыва, расширившись до плотности, соответствующей атмосферному давлению, не производят больше разрушительного действия.
Зона III -действие воздушной ударной волны. Эта зона включает три подзоны: III а - сильных разрушений, IIIб- средних разрушений, IIIв - слабых разрушений. На внешней границе зоны III ударная волна вырождается в звуковую, слышимую на значительных расстояниях.
Причины взрывов. На взрывоопасных предприятиях чаще всего к причинам взрывов относят: разрушения и повреждения производственных емкостей, аппаратуры и трубопроводов; отступление от установленного технологического режима (превышение давления и температуры внутри производственной аппаратуры и др.); отсутствие постоянного контроля за исправностью производственной аппаратуры и оборудования и своевременностью проведения плановых ремонтных работ.
Об опасности взрыва можно судить по следующим признакам: наличие неизвестного свертка или какой-либо детали в машине, на лестнице, в квартире и т.д.; натянутая проволока, шнур; провода или изолирующая лента, свисающие из-под машины; чужая сумка, портфель, коробка, какой-либо предмет, обнаруженный в машине, у дверей квартиры, в метро. Поэтому, заметив взрывоопасный предмет (самодельное взрывное устройство, гранату, снаряд, бомбу и т.п.), не подходите к нему близко, немедленно сообщите о находке в милицию, не позволяйте случайным людям прикасаться к опасному предмету и обезвреживать его.

53)Химическое самовозгорание.
Химическое самовозгорание может возникать тогда, когда на вещество действует кислород воздуха, вода или они смешиваются между собой.
Самовозгораются при соприкосновении с воздухом растительные или животные жиры, и продукты, изготовленные на их основе. Самовозгораются промасленные тряпки, пакля, вата и даже металлические стружки. Опасные в этом отношении натуральные льняные, конопляные и другие олифы.
Многие вещества, имеющие низкую температуру самовоспламенения, легко воспламеняются на воздухе, это алюминий, цинк, белый, желтый и красный фосфор. Эти вещества активно окисляются кислородом и в условиях аккумуляции теплоты происходит их саморозигривання до температуры самовоспламенения.
К веществам, занимающихся под действием воды, относятся натрий, калий, карбид кальция, щелочные металлы, негашеную известь и т.д. Бывали случаи возникновения пожаров вследствие теплоты, выделяемую при реакции погашенного извести с водой.
Самовозгорание может происходить при смешивании сжатого кислорода и азотной кислоты настолько быстро, что его практически невозможно остановить, так как реакция имеет характер взрыва.
Микробиологическое самовозгорание бывает в среде, где бурно могут развиваться микроорганизмы, которые за счет своей жизнедеятельности выделяют тепловую энергию. Это природные органические материалы растительного происхождения (торф, стружка, опилки и др.)..
Природные органические материалы являются многокомпонентными системами. Из растительных продуктов в микробиологического самовозгорания способно свижозаскирдоване в сыром виде сено, клевер, кормовые травы, солома, хмель, солод, силосная масса и т.д.
Существенное влияние на процессы самовозгорания органических веществ имеет их увлажнения. Влага стимулирует процессы бурного развития термофильных организмов. Влажный материал спонтанно нагревается до температуры около 80 ° С, а затем начинается процесс самопроизвольного охлаждения или стремительного самонагревания с последующим переходом к тления или устойчивого горения.

54)Взрыв газо- и паро-воздушной смеси.
Взрыв паровоздушной смеси в ограниченном объеме (резервуаре или производственном помещении) - процесс сгорания образовавшейся в ограниченном объеме горючей паровоздушной смеси с повышением давления в этом объеме.
Горючие газы могут воспламеняться или взрываться, если они смешаны в определенных соотношениях с воздухом и нагреты не ниже температуры их воспламенения. Воспламенение и дальнейшее самопроизвольное горение газовоздушной смеси при определенных соотношениях газа и воздуха возможно при наличии источника огня (даже искры).
Различают нижний и верхний пределы взрываемости — минимальное и максимальное процентное содержание газа в смеси, при которых может произойти воспламенение ее и взрыв.
По химической сущности взрыв газовоздушной смеси — процесс очень быстрого (мгновенного) горения, приводящий к образованию продуктов горения, имеющих высокую температуру) и резкому возрастанию их давления.
Расчетное избыточное давление при взрыве таких смесей следующее: природный газ — 0,75 МПа, пропана и бутана — 0,86, водорода — 0,74, ацетилена — 1,03 МПа. В практических условиях температура взрыва не достигает максимальных значений и возникающие давления ниже указанных, однако они вполне достаточны для разрушения не только обмуровки котлов, зданий, но и металлических емкостей, если в них произойдет взрыв.
Пределы взрываемости смесей горючих газов с воздухом различны и зависят от химического свойства газов.
Основной причиной образования взрывных газовоздушных смесей является утечка газа из систем газоснабжения и отдельных ее элементов (неплотность закрытия арматуры, износ сальниковых уплотнений, разрывы швов газопроводов, негерметичность резьбовых соединений и т. д.), а также несовершенная вентиляция помещений, топки и газоходов котлов и печей, подвальных помещений и различных колодцев подземных коммуникаций.

55) теория горения газовых смесей. Давление взрыва.
Теория горения.
При адиабатич. сжигании горючей смеси, т.е. в отсутствие теплообмена между реагирующей системой и окружающей средой, м. б. рассчитаны кол-во выделившегося при горении тепла, т-ра ТГ, к-рая была бы достигнута при полном сгорании (т. наз. адиабатич. т-ра горения), и состав продуктов, если известны состав исходной смеси и термодинамич. ф-ции исходной смеси и продуктов. Если состав продуктов заранее известен, ТГ м. б. рассчитана из условия равенства внутр. энергии системы (при пост. объеме) или ее энтальпии (при пост. давлении) в исходном и конечном состояниях с помощью соотношения: ТГ = Т0 + Qr/C, где Т0-начальная т-ра смеси, С-средняя в интервале т-р от Т0 до ТГ уд. теплоемкость исходной смеси (с учетом ее изменения при возможных фазовых переходах), (QГ-УД- теплота сгорания смеси при т-ре ТГ. При относительном содержании а0 в смеси компоненты, полностью расходуемой в р-ции (напр., горючего), QГ = Q*а0 где Q-тепловой эффект р-ции горения. Значение Тр при пост, объеме больше, чем при пост. давлении, поскольку в последнем случае часть внутр. энергии системы расходуется на работу расширения. На практике условия адиабатич. горения обеспечиваются в тех случаях, когда р-ция успевает завершиться прежде, чем станет существенным теплообмен между реакц. объемом и окружающей средой, напр. в камерах сгорания крупных реактивных двигателей, в больших реакторах, при быстро распространяющихся волнах горения.
Термодинамич. расчет дает лишь частичную информацию о процессе - равновесный состав и т-ру продуктов. Полное описание горения, включающее также определение скорости процесса и критич. условий при наличии тепло-и массообмена с окружающей средой, можно провести только в рамках макрокинетич. подхода, рассматривающего хим. р-цию во взаимосвязи с процессами переноса энергии и в-ва (см. Макрокинетика). В случае заранее перемешанной смеси горючего и окислителя р-ция горения может происходить во всем пространстве, занятом горючей смесью (объемное горение), или в сравнительно узком слое, разделяющем исходную смесь и продукты и распространяющемся по горючей смеси в виде т. наз. волны горения. В неперемешанных системах возможно диффузионное горение, при к-ром р-ция локализуется в относительно тонкой зоне, отделяющей горючее от окислителя, и определяется скоростью диффузии реагентов в эту зону.
ДАВЛЕНИЕ ВЗРЫВА — давление, развивающееся при взрыве в замкнутом объеме горючих смесей оптимального состава. Учитывается при расчетах взрывозащищенности промышленных установок, корпусов защищенного электрооборудования, а также предохранительных клапанов и разрывных мембран.

56)Конденсированный взрыв.
ВЗРЫВ КОНДЕНСИРОВАННЫХ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ
Параметры взрыва конденсированных взрывчатых веществ (ВВ) определяются в зависимости от вида ВВ, эффективной массы, характера подстилающей поверхности и расстояния до центра взрыва. Расчет проводят в два этапа. Вначале определяют
приведенный радиус R , для рассматриваемых расстояний, а затем избыточное давление DРф. Приведенный радиус зоны взрыва R может быть определен по формуле:

где: r - расстояние до центра взрыва ВВ, м;
h - коэффициент, учитывающий характер подстилающей поверхности, принимаемый равным:
для металла - 1;
для бетона - 0,95;
для грунта и дерева - 0,6 - 0,8;
Q - масса ВВ, кг.
Кэфф - коэффициент приведения рассматриваемого вида ВВ к тротилу, принимаемый по таблице.
В зависимости от величины приведенного радиуса избыточное давление может быть определено по одной из следующих формул:

57)Концетрационные пределы распространения пламени.
Нижний (верхний) концентрационный предел распространения пламени (НКПРП и ВКПРП) — минимальная (максимальная) концентрация горючего вещества (газа, паров горючей жидкости) в однородной смеси с окислителем (воздух, кислород и др.) при котором возможно распространение пламени по смеси на любое расстояние от источника зажигания (открытое внешнее пламя, искровой разряд).
Область значений графика зависимости КПРП в системе «горючий газ — окислитель», соответствующая способности смеси к воспламенению образует область воспламенения.
На значения НКПРП и ВКПРП оказывают влияние следующие факторы:
Свойства реагирующих веществ;
Давление (обычно повышение давления не сказывается на НКПРП, но ВКПРП может сильно возрастать);
Температура (повышение температуры расширяет КПРП за счёт увеличения энергии активации);
Негорючие добавки — флегматизаторы;
Размерность КПРП может выражаться в объёмных процентах или в г/м³.
Внесение в смесь флегматизатора понижает значение ВКПРП практически пропорционально его концентрации вплоть до точки флегматизации, где верхний и нижний пределы совпадают. НКПРП при этом повышается незначительно. Для оценки способности к воспламенению системы «Горючее+Окислитель+Флегматизатор» строят так называемый пожарный треугольник — диаграмму, где каждой вершине треугольника соответствует стопроцентное содержание одного из веществ, убывающее к противолежащей стороне. Внутри треугольника выделяют область воспламенения системы. В пожарном треугольнике отмечают линию минимальной концентрации кислорода (МКК), соответствующей такому значению содержания окислителя в системе, ниже которого смесь не воспламеняется. Оценка и контроль МКК важна для систем, работающих под вакуумом, где возможен подсос атмосферного воздуха через неплотности технологического оборудования.
В отношении жидких сред применимы также температурные пределы распространения пламени (ТПРП) — такие температуры жидкости и её паров в среде окислителя, при которых её насыщенные пары образуют концентрации, соответствующие КПРП.
КПРП определяют расчётным путём или находят экспериментально.
Применяется при категорировании помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности, для анализа риска аварии и оценки возможного ущерба, при разработке мер по предотвращению пожаров и взрывов в технологическом оборудовании.

58)Осколочное действие взрыва.
Следы взрыва – материальное отображение взрывного воздействия на предметы вещной обстановки, людей и животных, находившихся в зоне действия взрыва. Следы взрыва отображают воздействие продуктов взрыва – бризантное и термическое действие, разлетающихся осколков конструкции взорванного боеприпаса или взрывного устройства (корпуса или оболочки заряда, предохранительно-исполнительного механизма, готовых поражающих элементов) и вторичных осколков, образующихся от удара осколками взорванного изделия по предметам вещной обстановки – осколочное действие, и воздушной ударной волны, образовавшейся в результате взрыва – фугасное действие.
Следы бризантного действия являются результатом действия продуктов взрыва и выражаются в высокой степени деформации, перемещении и разбрасывании предметов, находившихся в близкой зоне действия взрыва – зоне радиусом 2,5 – 3 метра от центра взрыва, образовании воронки на поверхности грунта. Термическое действие выражается в образовании прожогов, оплавлений, окопчения на поверхности предметов, верхней одежде и незакрытых участках тела человека.
Зона бризантного действия взрыва – зона максимальных разрушений позволяет установить центр (очаг) взрыва – местоположение взорванного изделия в момент взрыва. На поверхности объектов, находящихся в этой зоне, происходит отложение конденсированных продуктов взрыва, т.к. основная часть продуктов взрыва ВВ разлагается до газообразного состояния и диффундирует в воздух. Конденсированные продукты взрыва содержат, наряду с продуктами полуразложения, микроколичества непродетонировавшего исходного вещества заряда, что позволит впоследствии при проведении экспертизы установить вид взрывчатого вещества заряда взорванного изделия (иногда вплоть до установления марки ВВ).
Следы осколочного действия являются результатом действия разлетающихся осколков в ряде случаев нагретых до высокой температуры.

59)Факторы, влияющие на концетрационные пределы воспламенения.
На значения НКПРП и ВКПРП оказывают влияние следующие факторы:
Свойства реагирующих веществ;
Давление (обычно повышение давления не сказывается на НКПРП, но ВКПРП может сильно возрастать);
Температура (повышение температуры расширяет КПРП за счёт увеличения энергии активации);
Негорючие добавки — флегматизаторы;
Размерность КПРП может выражаться в объёмных процентах или в г/м³.

60)Тепловое воздействие взрыва.
Последствия взрыва. Ударная волна и тепловой эффект. Прямое (первичное) воздействие взрыва супербомбы носит тройственный характер. Наиболее очевидное из прямых воздействий – это ударная волна огромной интенсивности. Сила ее воздействия, зависящая от мощности бомбы, высоты взрыва над поверхностью земли и характера местности, уменьшается с удалением от эпицентра взрыва. Тепловое воздействие взрыва определяется теми же факторами, но, кроме того, зависит и от прозрачности воздуха – туман резко уменьшает расстояние, на котором тепловая вспышка может вызвать серьезные ожоги.

Познавательные статьи:



Психологические особенности спортивного соревнования

Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации

Занятость населения и рынок труда

Социальный статус семьи и её типология