Условия возникновения горения жидкостей. Объясните физический смысл таких характеристик пожарной опасности жидких горючих, как Твсп, ТПВ.

Горят пары жидкости, а не сама жидкость. Количество паров зависит от скорости испарения.

Испарение – переход жидкости в пар со свободной поверхности при температуре ниже точки кипения.

Процесс испарения - эндотермический. Если не подводить тепло извне, то жидкость будет охлаждаться.

Насыщенный пар – пар, находящийся в динамическом равновесии с жидкостью. Количество испарившихся молекул равно количеству сконденсировавшихся молекул. Насыщенный пар образуется в закрытом объеме. Пар оказывает давление на стенки сосуда.

Давление насыщенного пара – давление пара, находящегося в равновесии с жидкостью при данной температуре. Оно зависит только от температуры жидкости.

Физический смысл пожарной опасности Твсп, ТПВ.

1. Температура вспышки – самая низкая температура горючей жидкости, при которой над его поверхностью образуются пары и газы, способные вспыхивать от источника зажигания, но скорость их образования еще недостаточна для устойчивого горения (ГОСТ).

Хотя при температуре вспышки имеет место кратковременное воспламенение паров в воздухе, которое не способно перейти в устойчивое горение жидкости, тем не менее при определенных условиях вспышка жидкости способна явиться источником возникновения пожара.

При горении жидкости происходит её испарение и сгорание паровоздушной смеси над поверхностью жидкости. Определяющим является процесс испарения жидкости, который зависит от ее физико-химических свойств: температуры воспламенения, диапазона воспламеняемости, скорости испарения, теплоты, плотности и скорости диффузии паров.

2. Для горючих жидкостей различают два температурных предела воспламенения, которые физически связаны с концентрацией их паров над поверхностью, -нижний и верхний. Температурные пределы воспламенения паров жидкостей- это температуры жидкости, при которых ее насыщенные пары образуют в воздухе концентрации, равные соответственно нижнему и верхнему концентрационным пределам воспламенения.

Химическое превращение при горении протекает одновременно с физическими процессами: переносом тепла и массы.

Каким образом происходит распространение пламени по поверхности жидкости. Какое принципиальное различие в механизме распространения пламени: в случаях, если температура жидкости ниже Твсп и если температура жидкости выше Твсп.

При горении поверхность жидкости нагревается и идет испарение. Когда концентрация паров станет равна нижнему концентрационному пределу распространения пламени, произойдет воспламенение жидкости. Даже если убрать источник зажигания, пламя будет нагревать близлежащую поверхность, т.е. пламя перемещается по поверхности жидкости.

Тепло передается в основном за счет теплопередачи лучистой энергии. Согласно закону Стефана-Больцмана интенсивность лучистого теплового потока, отдаваемого нагретым телом, определяется соотношением:

(джи) q_л = e_os(T_г⁴ – T_o⁴),

где q_л – интенсивность лучистого теплового потока, кВт/м²;

(эпсилон) e_o – степень черноты тела (пламени) (0,75-1,0);

(сигма) s - постоянная Стефана Больцмана (5,7× 10^-11кДж/(м² · с · К⁴);

Т_г – температура тела (пламени), К;

Т_о – температура среды, К.

Жидкости нагреваются до температуры кипения. Концентрация паров над жидкостью выше нижнего концентрационного предела.

Пламя обычно не соприкасается с поверхностью (отрыв пламени), т.к. вблизи поверхности концентрация выше ВКПВ и только на некотором расстоянии концентрация соответствует КПВ.

Скорость распространения пламени – путь, пройденный фронтом пламени по поверхности жидкости в единицу времени.

Скорость распространения пламени для жидкости при нормальных условиях – величина постоянная (справочная) и является показателем пожарной опасности жидкости.

Скорость почти прямо пропорционально зависит от начальной температуры жидкости. Она определяется скоростью прогрева поверхности жидкости под действием лучистого теплового потока от пламени.

Чем выше температура вспышки жидкости и теплота ее испарения, тем более длительное время необходимо, чтобы прогреть ее до образования горючей паро-воздушной смеси, тем, следовательно, ниже скорость распространения пламени.

Скорость зависит от направления воздушных потоков. Против ветра - скорость меньше, по направлению – скорость больше.

При изменении начальной температуры жидкости в открытой емкости в широком диапазоне вплоть до температуры кипения скорость распространения пламени будет изменяться от нескольких мм/с до 3-4 м/с. С максимальной скоростью пламя всегда будет распространяться по смеси, близкой к стехиометрической.

Какое принципиальное различие в механизме распространения пламени: в случаях, если температура жидкости ниже Твсп и если температура жидкости выше Твсп.

Температура вспышки (Твсп) - наименьшая температура конденсированного вещества, при которой в условиях специальных испытаний над его поверхностью образуются пары, способные вспыхнуть в воздухе при поднесении к ним внешнего источника зажигания (пламени или нагретого до высокой температуры тела). Устойчивое горение при этом не устанавливается вследствие малой скорости испарения горючей жидкости. Температура вспышки показывает, при какой температуре вещество подготовлено к воспламенению и становится огнеопасным в открытом сосуде.

Следовательно, температура вспышки характеризует потенциальную подготовленность жидкости или тела к горению. Она принята в основу классификации огнеопасных жидкостей. К легко воспламеняющимся жидкостям (ЛВЖ) отнесены жидкости с температурой вспышки до 45°С, в том числе к классу I - с температурой вспышки до 28°С (ацетон, бензин и др.), к классу II - с температурой вспышки 28 -45 °С (лигроин, легкие нефти, керосины и др.). К горючим жидкостям (ГЖ) отнесены жидкости с температурой вспышки более 45°С, в том числе к классу III - с температурой вспышки 48 -120°С (моторное топливо, зеленое масло и др.) и к классу IV - с температурой вспышки более 120°С (мазут, газойль, смазочное масло, парафин и др.).

Значение температуры вспышки следует применять для характеристики пожарной опасности жидкости, включая эти данные в стандарты и технические условия на вещества; при определении категории помещений по взрывопожарной и пожарной опасности в соответствии с требованиями норм технологического проектирования, при разработке мероприятий по обеспечению пожарной безопасности и взрывобезопасности в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.004 и ГОСТ 12.1.010.

Горение жидкости начинается только тогда, когда она нагреется до определенной температуры, называемой температурой воспламенения.

Температура воспламенения (Твоспл) - наименьшая температура вещества, при которой в условиях специальных испытаний оно выделяет горючие пары и газы с такой скоростью, что при воздействии на них источника зажигания наблюдается способность воспламениться при поднесении внешнего источника воспламенения.

Нагрева жидкостей до Твсп недостаточно для устойчивого горения жидкости. Для обеспечения требуемой интенсивности испарения для устойчивого горения необходим нагрев жидкости до более высокой температуры, называемой температурой воспламенения (Твоспл).

Поиск по сайту: