Распространение горения

Передача тепла из зоны горения происходит как внутрь зоны горения, так и в зону теплового воздействия. Тепло, передаваемое внутрь зоны горения, воспринимается горящими жидкостью или твердым материалом и затрачивается на их испарение и разложение. Вследствие этого поверхность горения постепенно перемещается по направлению в глубь горящего материала. Такое перемещение поверхности горения называется выгоранием (рис. 8.3).

Рис. 8.3. Схема выгорания и распространения горения

Рис. 8.4. Фронт горения на пожаре в здании

Тепло, передаваемое конвекцией и излучением в зону теплового воздействия, воспринимается поверхностью еще не горящих горючих веществ, вследствие чего они нагреваются, испаряются или разлагаются, а пары и газы, соприкасаясь с зоной горения, воспламеняются. При этом фронт горения перемещается по поверхности еще не горящего вещества. Такое перемещение фронта горения называется распространением горения. Под фронтем горения понимается периметр площади пожара. В пожарно-технической литературе периметр площади пожара называется периметром пожара. В частном случае при пламенном горении фронтом горения может являться периметр основания пламени (рис. 8.4).

Распространение горения может происходить не по всему фронту горения, а только по его части. В связи с этим введено понятие - фронт распространения горения, под которым понимается величина периметра пожара, где в данный момент происходит распространение горения.

Быстрота перемещения фронта горения по горючим материалам характеризуется линейной скоростью распространения горения, под которой понимается перемещение фронта горения (пламени) в данном направлении в единицу времени.

Исследования показывают, что фронт горения за одинаковые промежутки времени проходит неравные расстояния, т.е. перемещение сто является неравномерным. Следовательно, и линейная скорость распространения огня в каждый промежуток времени различна.

На практике чаще всего пользуются средними значениями линейкой скорости за отдельные промежутки времени или за все время перемещения фронта горения. Тем не менее, она вполне приемлема при различных практических расчетах.

Линейная скорость распространения горения зависит от свойств и состояния горючих материалов, интенсивности передачи тепла им и условий подвода воздуха.

Наибольшей линейной скоростью распространения горения обладают газы, так как они подготовлены к горению и для его продолжения затрачивается тепло только на нагрев их до температуры самовоспламенения. Линейная скорость распространения горения по газам практически равна скорости распространения горения по смеси их с воздухом.

Наименьшей линейной скоростью распространения горения обладают твердые горючие материалы, для подготовки к горению которых требуется больше тепла, чем для жидкостей и газов.

Твердые материалы в зависимости от их расположения имеют горизонтальную и вертикальную поверхности, по которым происходит распространение горения. Линейные скорости распространения горения по этим поверхностям различны. Наибольшая линейная скорость распространения горения наблюдается при движении пламени по вертикальной поверхности снизу вверх, а наименьшая – сверху вниз.

Твердые материалы в большинстве случаев располагаются с разрывами.

На пожарах в зданиях I и II степени огнестойкости путями распространения горения из одного этажа в другой чаще всею являются окопные, дверные, вентиляционные и другого рода проемы и отверстия в ограждающих конструкциях, а также сами конструкции, трубопроводы и балки.

Кроме того, в процессе развития и тушения пожара в результате взрывов, ударов, деформации конструкций и других причин в ограждающих конструкциях иногда возникают отверстия, достаточные для распространения горения.

В зданиях III, IV и V степени огнестойкости распространение горения, кроме того, происходит в результате прогорания ограждающих конструкций.

Распространение горения через проемы и отверстия происходит в результате выхода через них пламени, движения нагретых продуктов сгорания, передачи лучистой теплоты, распространения взрывной волны, смеси горючих паров, газов и пыли с воздухом, перелива горящей жидкости и т.д.

В зданиях с наличием большого числа сгораемых и трудносгораемых перегородок скорость распространения горения крайне неравномерна. Распространение горения внутри отдельного помещения происходит с определенной для его горючей загрузки скоростью, но при подходе фронта горения к перегородке распространение горения по горизонтальной поверхности прекращается и продолжается лишь по вертикальной наружной или внутренней поверхностям перегородки.

Скорость распространения горения по поверхности твердых материалов главным образом зависит от степени их возгораемости, которая характеризуется минимальным тепловым импульсом вызывающим устойчивое горение этих материалов.

Чем более возгораем материал, т.е. чем меньший тепловой импульс вызывает его воспламенение, тем выше при прочих равных условиях скорость распространения горения.

С увеличением времени воздействия источника воспламенения на горючий материал величина теплового импульса уменьшается.

При возрастании влажности горючих материалов скорость распространения горения уменьшается, так как много тепла затрачивается на удаление влаги.

Дисперсность материалов также связана с их поверхностью, воспринимающей тепло. Чем выше дисперсность материалов, тем больше удельная их воспринимающая тепло поверхность и, следовательно, быстрее происходит нагрев, испарение или разложение, т.е. подготовка к горению. Линейная скорость распространения горения у таких материалов очень велика и составляет несколько десятков метров в минуту.

Скорость распространения горения также во многом зависит от температуры горения, интенсивности газообмена и направленности нагретых газовых потоков, ветра, а также других факторов.

С ростом температуры горения (пламени) возрастают интенсивность излучения и температура продуктов сгорания, которые в свою очередь увеличивают скорость нагрева и воспламенения горючих материалов.

Ветер увеличивает интенсивность передачи тепла горючим материалам за счет приближения пламени к ним и омывания нагретыми продуктами сгорания. Если нагретые газовые потоки при газообмене на пожаре в здании направлены в сторону расположения горючих материалов, то интенсивность передачи тепла значительно возрастает по сравнению с интенсивностью передачи тепла только излучением пламени. Кроме того, при повышении скорости газовых потоков из зоны горения увлекаются горящие частицы, а при крупных пожарах – горящие головни. Падая на землю и соприкасаясь со сгораемыми материалами и конструкциями, они вызывают их воспламенение, образование новых очагов горения, ускоряя распространение пожара.

Значительное влияние на скорость распространения горения оказывают взрывы, происходящие чаще всего в зоне горения и теплового воздействия.

При взрыве создастся быстро распространяющаяся волна сжатых газов, так называемая ударная волна, давление во фронте которой больше атмосферного. Ударная волна разрушает аппараты и коммуникации с горючими газами и жидкостями, уничтожает защитные слон трудносгораемых элементов конструкций, разбрасывает горящие материалы, активизирует газообмен. Волной взрыва раскаленные газы и пламя могут проникнуть через неплотности и пустотелые конструкции в соседние помещения.