Горючие и легковоспламеняющиеся жидкости. Концентрационные пределы воспламенения

Взрыво- и пожароопасность веществ зависит от их агрегат­ного состояния (газообразные, жидкие, твердые), физико-хими­ческих свойств, условий хранения и применения.

Основными показателями, характеризующими пожарную опасность горючих газов являются концентрационные пределы воспламенения, энергия зажигания, температура горения, нор­мальная скорость распространения пламени и др.

Горение смеси газа с воздухом возможно в определен­ных пределах, называемых концентрационными пределами воспламенения. Минимальные и максимальные концентрации горючих газов в воздухе, способные воспламеняться, называются соответственно нижним и верхним концентрационными предела­ми воспламенения.

Энергия зажигания определяется минимальной энергией искры электрического разряда, воспламеняющей данную газовоз­душную смесь. Величина энергии зажигания зависит от природы газа и концентрации. Энергия зажигания являет­ся одной из основных характеристик взрывоопасных сред при решении вопросов обеспечения взрывобезопасности электрообору­дования и разработке мероприятий по предупреждению образова­ния статического электричества.

Температура горения — это температура продукта химиче­ской реакции при горении смеси без тепловых потерь. Она зави­сит от природы горючего газа и концентрации его смеси. Наи­большая температура горения для большинства горючих газов составляет 1600-2000 °С.

Нормальной скоростью распространения пламени называет­ся скорость, с которой движется граничная поверхность между сгоревшей и несгоревшей частями смеси относительно несгорев­шей. Численно нормальная скорость пламени равна количеству (объему) горючей смеси, выгорающей на единице площади пламе­ни в единицу времени. Нормальная скорость пламени зависит от природы газа и концентрации его смеси. Для большинства горю­чих газов нормальная скорость пламени находится в пределах 0,3-0,8 м/с.

Нормальная скорость пламени является одной из основных физико-химических характеристик, определяющих свойства сме­си, и определяющих скорость сгорания и соответственно время взрыва. Чем больше нормальная скорость пламени, тем меньше время взрыва и тем более жесткие его параметры.

Горение легковоспламеняющихся и горючих жидкостей происходит только в паровой фазе. Горение паров в воздухе, также как и газов, возможно и в определенном диапазоне концентраций. Так как Максимально возможное содержание пара в воздухе не может быть больше, чем в состоянии насыщения, то концентрационные пределы воспламенения могут быть выражены через температуру. Значения температуры жидкости, при которых концентрация насыщенных паров в воздухе над жидкостью равна концентрацион­ным пределам воспламенения, называется температурными пре­делами воспламенения (нижним и верхним соответственно).

Таким образом, для воспламенения и горения жидкости не­обходимо, чтобы жидкость была нагрета до температуры, не меньшей, чем нижний температурный предел воспламенения. После воспламенения скорость испарения должна быть достаточной для поддержания постоянного горения. Эти особенности горения жидкостей характеризуются температурами вспышки и воспла­менения.

Температурой вспышки называется наименьшее значение температуры жидкости, при которой над ее поверхностью образу­ется паровоздушная смесь, способная вспыхивать от постороннего источника зажигания. При этом устойчивого горения жидкости не возникает.

По температуре вспышки жидкости делятся на легковос­пламеняющиеся (ЛВЖ),. температура вспышки которых не пре­вышает 45 °С (спирты, ацетон, бензин и др.) и горючие (ГЖ), температура вспышки которых более 45 °С (масла, мазуты, гли­церин и др.).

Температурой воспламенения называется наименьшее значение температуры жидкости, при которой интенсивность ис­парения ее такова, что после зажигания внешним источником возникает самостоятельное пламенное горение. Для ЛВЖ темпе­ратура воспламенения обычно на 1-5 °С выше температуры вспышки, а для ГЖ эта разница может достигать 30-35 °С.

Паровоздушные смеси, также как и газовоздушные, явля­ются взрывоопасными. Их взрывоопасность характеризуется па­раметрами, определяющими взрывоопасность газовоздушных сме­сей, — энергией зажигания, температурой горения, нормальной скоростью распространения пламени и др.

Пожарная опасность твердых горючих веществ и материа­лов характеризуется теплотворной способностью 1 кг вещества, температурами горения, самовоспламенения и воспламенения, скоростью выгорания и распространения горения по поверхности материалов.

Пожаро- и взрывоопасные свойства пылей определяются концентрациями пылевоздушной смеси, наличия источника за­жигания с достаточной тепловой энергией, размера пылинок и др.

Мелкие частицы твердых горючих веществ размеров 10~5-10~7 см могут долгое время находиться в воздухе во взвешен­ном состоянии, образуя дисперсную систему — аэровзвесь. Для воспламенения аэровзвеси необходимо, чтобы концентрация пыли в воздухе была не менее нижнего концентрационного предела воспламенения. Верхний концентрационный предел воспламене­ния пылевоздушной смеси в большинстве случаев является очень высоким и трудно достижимым (для торфяной пыли — 2200 г/м3, сахарной пудры — 1350 г/м3).

Тепловая энергия источника зажигания для воспламенения пылевоздушной смеси должна быть порядка нескольких МДж и более.

В зависимости от значения нижнего концентрационного предела воспламенения пыли подразделяются на взрывоопасные и пожароопасные. К взрывоопасным относятся пыли с нижним концентрационным пределом воспламенения до 65 г/м3 (пыль се­ры, сахара, муки), а пожароопасным — пыли с нижним пределом воспламенения выше 65 г/м3 (табачная и древесная пыль).

Пожарную опасность веществ и материалов характеризуют; и такие свойства как склонность некоторых веществ и материалов к электризации и самовозгоранию при соприкосновении с возду­хом (фосфор, сернистые металлы и др.). водой (натрий, калий, карбид кальция и др.) и друг с другом (метан + хлор, азотная ки­слота + древесные опилки и т.д.).

Пожарная опасность негорючих веществ и материалов опре­деляется температурой, при которой они обрабатываются, воз­можностью выделения искр, пламени, лучистого тепла, а также потерей несущей способности и разрушением.