Повна версія

Головна arrow БЖД arrow Безпека в галузі та надзвичайних ситуаціях

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   ЗМІСТ   >>

Загальні відомості про горіння та пожежі

Пожежна безпека – це такий стан об'єкту, при якому виключається можливість виникнення пожежі, а у випадку її виникнення забезпечується захист людей від небезпечних та шкідливих факторів пожежі та максимально зберігаються матеріальні цінності.

Пожежею називають неконтрольований процес горіння, який супроводжується знищенням матеріальних цінностей і створює загрозу для життя і здоров'я людей.

Горіння – це екзотермічна (англ. exothermal – той, що віддає тепло) реакція окислення горючої речовини, що супроводжується виділенням диму, теплової та променевої енергії. Для виникнення горіння необхідна наявність трьох складових:

  • • горючої речовини у відповідному стані (початковою температурою, вологістю);
  • • окислювача (в достатній кількості);
  • • джерела запалювання (іскра, полум'я, нагріті предмети). Процес горіння має три основні стадії – окислювання, самозаймання та горіння. Розвиток процесу горіння показаний на рис. 5.1. При накопиченні у речовині теплоти швидкість реакції зростає, виникає самозаймання і з'являється полум'я. Від початкової температури Тп до температури окислення Т0 теплота витрачається на плавлення, випаровування або розкладення горючої речовини. На проміжку від Т0 до Тсз температура підвищується швидше за рахунок теплоти реакції окислення до тих пір, поки тепловиділення не стануть рівними тепловіддачі у навколишнє середовище. Цей момент на графіку позначений температурою самозаймання Тст Далі реакція розвивається самостійно без надходження теплоти ззовні і характеризується температурою полум'я Тпол, яка переходить у температуру горіння Тг. В подальшому процес характеризується відносно постійною температурою горіння.

Розвиток процесу горіння

Рис. 5.1. Розвиток процесу горіння

ТПпочаткова температура (починається розкладання речовини, зміна агрегатного стану); Тo – температура окислення; ТСЗ – температура самозаймання (порушується баланс теплоти); ТП0Л – температура полум'я; Тр – температура горіння.

Розрізняють два випадки виникнення горіння:

  • • запалення горючої суміші при її локальному розігріванні до температури займання з послідуючим стійким горінням із полум'ям;
  • • одночасне нагрівання до високої температури всього об'єму горючої суміші, яка знаходиться всередині деякого об'єму.

Розрізняють також гомогенне й гетерогенне горіння. Гомогенне горіння відбувається у випадку, коли речовини, що вступають у реакцію окислення, мають одинакові агрегатні стани. Якщо при цьому горюча рідина та окисник не перемішані, то швидкість горіння залежить від дифузії (лат. diffusio – поширення, проникнення) окисника (кисню) в зону реакції. Таке горіння називають дифузійним (приміром, горіння газу у кухонній плиті).

Гетерогенне горіння відбувається у випадку, якщо речовини знаходяться в різних агрегатних станах і наявна межа розділу фаз у горючій системі (приміром, горіння сірника або дров).

Якщо реакція горіння відбувається майже одночасно по всьому об'єму речовини, горіння поширюється з надзвичайною великою швидкістю, котра сягає кількох тисяч метрів за секунду. Таке горіння називають детонаційним. Детонаційне горіння, як відомо, супроводжується вибухом – надзвичайно швидким хімічним перетворенням, з виділенням значної енергії й утворенням стиснених газів, здатних виконувати механічну роботу.

Залежно від розміру матеріальних втрат пожежі бувають:

  • особливо великі – збитки становлять від 10000 і більше розмірів мінімальної заробітної плати;
  • великі – збитки становлять від 1000 до 10000 розмірів мінімальної заробітної плати;
  • інші – збитки становлять до 1000 розмірів мінімальної заробітної плати.

Під час пожежі на людину можуть впливати такі уражаючі фактори:

  • токсичні продукти горіння (при горінні синтетичних матеріалів – синильна кислота (пінополіуретан, капрон), хлористий водень і оксид вуглецю (пінопласт, вініпласт), сірководень і сірчистий газ (лінолеум));
  • вогонь – теплове випромінювання полум'я може викликати опіки та больові відчуття, вдихання розігрітого повітря може викликати ураження органів дихання. Під час пожежі температура полум'я може сягати 1200... 1400°. Мінімальна відстань у метрах, на якій людина ще може знаходитися від полум'я, приблизно становить R=1,6Н, де Н- середня висота полум'я в метрах.
  • дим – аерозоль з великою кількістю найдрібніших твердих частинок незгорілої речовини, що утворилися у результаті об'ємної конденсації перенасичених парів і при хімічних реакціях деяких речовин, що знаходяться у газоподібному стані. Дим викликає подразнення органів дихання та слизових оболонок, крім того, у запилених приміщеннях внаслідок погіршення видимості сповільнюється евакуація людей, а іноді її провести зовсім неможливо.
  • • недостатня кількість кисню. Норма кисню в атмосферному повітрі – 21%, зменшення концентрації кисню до 14% призводить до порушення координації рухів, запаморочення, слабкості, гальмування свідомості, при концентрації кисню 9... 11% смерть настає через кілька хвилин;
  • • вибухи, витікання небезпечних речовин. Це утворює вибухову хвилю, що викликає руйнування, сприяє утворенню нових осередків пожежі, збільшенню площі пожеж;
  • руйнування будівельних конструкцій – відбувається при втраті несучої здатності конструкцій під час вибуху та при дії високих температур (механічні травми, люди можуть опинитися під уламками тощо);
  • психофізичні чинники – паніка, стрес.

Термічний вплив пожежі на людину визначається інтенсивністю потоку теплового випромінювання, що поглинається q, кВт/м2, часом теплової дії т, с, та їхнім добутком – тепловим імпульсом І або дозою теплового випромінювання Q, кДж/м2.

Інтенсивність теплового випромінювання, що достатня для ураження живих організмів і запалювання (займання) речовини, становить 1,1... 1,4 кВт/м2. Інтенсивність теплового випромінювання величиною 4... 10,5 кВт/м2 викликає опіки шкіри, теплові удари, смерть людини, інтенсивність 10 кВт/м2 спричиняє загоряння лінолеуму, 13,9 кВт/м2 – загоряння деревини, 17,4 кВт/м2 – загоряння рулонної покрівлі.

Людина відчуває сильний (ледь стерпний) біль, коли температура верхнього шару шкіри перевищує 45°С. Час досягнення больового порогу розраховують за формулою:

ПРИКЛАД. Інтенсивність теплового випромінювання від гарячої поверхні паливного котла становить 4 кВт/м2. Скільки часу може простояти людина з незахищеним обличчям поблизу котла, не відчуваючи болю від теплового впливу?

Розв'язання.

Скористаємося формулою (5.1):

Отже, людина з незахищеним обличчям може знаходитися поблизу котла не більше 18 секунд.

Стосовно уражень людини зазвичай розрізняють чотири ступені опіків (табл. 5.2).

Опік першого ступеня являє собою поверхневе ураження шкірних покривів, зовні виражається в почервонінні (гіперемії) і набряклості. Опікова рана, як правило, не утворюється. Загоєння зазвичай настає протягом 2...4 днів.

Опік другого ступеня характеризується утворенням пухирів на тлі набряклих шкірних покривів. Через 3...4 дні серозний вміст пухирців розсмоктується, а в разі інфікування утворюються рани, котрі гнояться та повільно загоюються.

Для опіку третього ступеня характерно омертвіння (некроз) глибоких шарів шкіри. Загоєння ділянок некрозу відбувається повільно і становить за часом до декількох місяців.

Опік четвертого ступеня призводить до обвуглювання і незворотних змін усіх м'яких тканин, а іноді й кісток. На місці опіків утворюються глибокі рани, які як правило, не здатні до самостійного загоєння. Якщо такий опік охоплює більше 10% шкірної поверхні, виникає важка опікова хвороба, несумісна з життям.

Таблиця 5.2

Приблизні значення теплових імпульсів, що викликають опіки шкіри різного ступеня, (кДж/м2)

Чотири ступеня опіку

І ступінь (легкий)

II ступінь (середній)

III ступінь (тяжкий)

IV ступінь (смертельний)

80...100

100...400

400...600

> 600

Підпалююча здатність теплового імпульсу є зрозумілою з табл. 5.3.

Таблиця 5.3

Тепловий імпульс, потрібний для спалахування (займання) деяких матеріалів

Матеріал, що може спалахнути

Тепловий імпульс І, кДж/м2

Газетний аркуш, сіно

120...240

Деревостружкова плита

150...200

Суха деревина

160...360

Соснові стружки, сухе опале листя

240...480

Дошки темні, гума

250...400

Бавовняна тканина сіра

320...640

Опалі голки сосни та ялини

320-720

Хліб не скошений, ліс хвойний

400...800

Брезент

420...500

Крони дерев

500...750

Брезент прогумований сірий

600... 1120

М'яка покрівля (толь, руберойд)

580...810

Бавовняна тканина біла

600... 1200

Вовняний цупкий килим (сірий)

640... 1400

Кам'яне вугілля у буртах

2000...2400

Інтенсивність теплового випромінювання від різних джерел вимірюють спеціальними приладами – актинометрами. Час, потрібний для спалахування горючих матеріалів τ, с, внаслідок впливу на них теплового потоку інтенсивністю д, кВт/м2, розраховують за формулою:

(5.2)

де дкр – критична інтенсивність теплового випромінювання, кВпг/м2 (табл. 5.4);

А, п – емпірично визначені константи для конкретних матеріалів (наприклад, для деревини А = 4300; n = 1,61).

Таблиця 5.4

Критичні інтенсивності теплового випромінювання qкр для деяких матеріалів

Речовина,

матеріал

солома

пінопласт

бавовна (волокно)

торф

кусковий

картон сірий

деревина соснова

7,0

7,4

7,5

9,8

10,8

12,8

Речовина,

матеріал

бен

зин

гума

бітумна

покрів

ля

фанера

деревина фарбована

деревина обвуглена

12,6

7,0

7,0

7,0

7,0

7,0

ПРИКЛАД.

Чи достатньо 1 хвилини на гасіння пожежі, аби від палаючого розлитого бензину не зайнявся пофарбований дерев'яний складський навіс, що знаходиться неподалік, якщо інтенсивність теплового випромінювання бензину 20кВт/м2?

Розв'язання.

  • 1. За табл. 5.4 знаходимо критичну інтенсивність теплового випромінювання для фарбованої деревини: = 7,0 кВт/м2.
  • 2. За формулою 5.2 визначаємо час, необхідний для спалахування дерев'яного навісу:

3. Порівнюючи одержане значення з часом (60 с), упродовж якого можна загасити дану пожежу, робимо висновок, що 1 хвилини для гасіння цієї пожежі цілком достатньо.

Пожежі в містах залежно від масштабів поділяються на:

  • окремі, що виникли в окремих будинках і будівлях;
  • масові, що охопили понад 25% будівель;
  • суцільні (вогняні смерчі), що мають стійкий характер і охопили близько 90% будівель.

При окремих пожежах люди можуть переміщуватися між окремими осередками пожеж без захисту від теплового впливу. Як правило, окрему пожежу можна загасити у перші 10...20 хвилин після появи вогню.

При суцільних пожежах відбувається одночасне горіння переважної більшості будинків і споруд на невеликій ділянці забудови. Вони характеризуються потоками дуже нагрітих газів, що піднімаються вгору, а також надходженням з периферії повітряних мас з ураганною швидкістю (до 100 км/год); при цьому руйнуються будинки і споруди, вириваються з корінням дерева, гинуть і отримують ушкодження люди. Поряд з цим у зоні вогняного смерчу в повітрі виникає дефіцит кисню. Без засобів захисту від теплового впливу пересуватися на ділянці пожежі неможливо.

Масові пожежі являють собою сукупність окремих і суцільних пожеж. Масові пожежі можуть бути такими, що поширюються (при наявності приземного вітру швидкістю понад 5...7 м/с) і такі, що не поширюються (швидкість вітру до 5 м/с, розриви між будинками понад 20...25 метрів, одночасне спалахування більшості будівель).

 
<<   ЗМІСТ   >>