Динамика развития пожаров на открытом пространстве

Открытые пожары и их отличительные

Особенности

К открытым пожарам относятся пожары газовых и нефтяных фонтанов; пожары складов древесины, хлопка, караванов торфа и других горючих веществ и материалов; пожары горючих жидкостей в резервуарах, сжиженных газов в газгольдерах; пожары на технологических установках, таких, как ректификационные колонны, сорбционные башни, этажерки и технологические установки на объектах нефтяной, химической, нефтехимической, газовой промышленности. К открытым пожарам относятся также лесные и степные пожары, пожары на торфополях, открытых складах каменного угля, сланца и других горючих материалов. В открытые пожары могут перейти и обычные внутренние пожары в зданиях и сооружениях V степени огнестойкости.

Особенностью всех этих пожаров являются условия тепло- и газообмена. На этих пожарах не происходит «накопления» тепла в газовом пространстве зоны горения. Горение происходит в более естественных условиях, не ограниченных строительными конструкциями. Теплообмен осуществляется практически с неограниченным окружающим пространством. Поэтому за температуру таких пожаров, как правило, принимают температуру пламени, так как она несколько выше температуры внутренних пожаров, где за температуру пожара принимают среднюю температуру газовой среды в помещении.

Газообмен на открытых пожарах также отличается от газообмена на внутренних пожарах. На открытых пожарах он не ограничен конструктивными элементами зданий и сооружений и, следовательно, более интенсивен. Поэтому он в большей степени зависит от естественных внешних газовых потоков: интенсивности и направления ветра. Интенсивность и направление ветра оказывают большое влияние на процесс горения на открытых пожарах и на зоны пожара.

Зона горения определяется, главным образом, распределением горючих веществ в пространстве, и формирующими ее конвективными газовыми потоками. Зона теплового воздействия определяется преимущественно лучистым тепловым потоком, так как конвективные тепловые потоки уходят вверх в неограниченное пространство и почти не влияют на зону теплового воздействия на поверхности земли; поэтому они чаще всего не препятствуют ведению тактико-технических действий на пожаре. Мощные восходящие конвективные газовые потоки у основания очага горения создают разрежение. Например, у основания газового фонтана горящего резервуара эти потоки создают столь интенсивный обдув свежим воздухом, что намного снижают тепловое воздействие.

Соответственно изменяется и характер зоны задымления. За исключением горения торфа на больших площадях и леса в безветренную влажную (сырую) погоду, зона задымления, как правило, не создает затруднений по борьбе с открытыми пожарами, как на внутренних пожарах. Эти особенности открытых пожаров в значительной степени определяют и специфику методов борьбы с ними, особенности применяемых приемов и способов и характер тактико-технических действий подразделений пожарной охраны.

При открытом пожаре скорость его распространения (возгорание смежных с горящим зданием объектов) зависит от условий теплообмена излучением т. е. площади, теплофизических свойств излучающей и облучаемой поверхностей, а также их взаимного расположения в пространстве.

В процессе развития открытого пожара лучистый тепловой поток от факела пламени падает на окружающие строения или горючие материалы.

Необходимое и достаточное условие возгорания какой-либо поверхности горючего материала выражается соотношением ( - падающий поток на поверхность облучаемого материала, Вт/м²; - критический тепловой поток, вызывающий возгорание поверхности данного вида горючего материала, Вт/м²). Согласно законам лучистого теплообмена, возгорание может произойти, если коэффициент облученности и расстояние между излучающей и тепловоспринимающей поверхностями будут такими, при которых падающий тепловой поток станет не менее критического. Излучение факела ослабляется атмосферой в зависимости от степени ее прозрачности (тумана, дождя, дымки и т. п.) и скорости ветра.

При открытом пожаре огонь может распространиться на окружающие строения под действием теплового излучении пламени.

Высота пламени при открытых пожарах изменяется пропорционально скорости выгорания материалов и характерному линейному размеру (диаметру, протяженности или ширине) площади пожара. При пожарах прямоугольной формы характерный линейный размер ранен корню квадратному из площади пожара, а при круговой или близкой к ней форме - диаметру окружности. С увеличением этих параметров высота пламени и площадь излучающей его поверхности растут. С увеличением площади основания пламени над ее центральной частью, где происходит тепловая газификация топлива при недостатке кислорода, высота пламени будет максимальной.

На практике пользуются формулой для определения геометрических размеров факела пламени пожара:

L_ф = 16,4 (V_м* d_ф)^2/3 где:

средняя величина длины факела пожара, м

массовая скорость выгорания материала, кг/м²с

характерный линейный размер основания факела пламени пожара, м.