ТЕОРІЯ ГОРІННЯ ТА ВИБУХУ

пов'язані з пожежами та вибухами.
Серед основних причин виникнення НС

техногенного характеру є:
- недотримання правил пожежної безпеки;
- порушення вимог технологічних процесів;
- застарілість та зношеність обладнання, комунікацій.
За 7 місяців 2016 року в Україні зареєстровано 37 924 пожежі. Кількість людей, загиблих унаслідок пожеж, склала 1095, а травмованих - 774. Матеріальні збитки скали 5 млрд. 914 млн. 25 тис. грн., з яких прямі збитки 806 млн. 492 тис. грн., а побічні – 5 млрд. 107 млн.
У середньому в Україні щодня виникало 179 пожеж, унаслідок яких гинуло 5 і отримувало травми 4 людей, вогнем знищувалося або пошкоджувалася 70 будівель і 10 одиниць транспортних засобів; щоденні матеріальні втрати від пожеж становили 27,9 млн. грн.

на перевезеннях токсичних хімікатів, включаючи ціанід натрію й толуолдіізоціонат, сталася

надзвичайна ситуація з вибухом.
Потужність першого вибуху склала 3 тонни в тротиловому еквіваленті, а другого - 21 тонну.
Після двох потужних вибухів загинули щонайменше 50 чоловік, серед яких 12 пожежних, і постраждали понад 700 чоловік.

згасити загоряння.

будинки зруйновані,

та вибуху.
2. Виникнення процесів горіння та вибуху.
3. Розвиток

процесів горіння.
4. Запобігання процесів горіння.

/ Тарахно, Трегубов, Жернокльов
Тарахно, Жернокльов, “Лабораторний практикум з курсу

ТРтаПГ” / Тарахно, Жернокльов, Баланюк
Методичні вказівки до вивчення курсу ТРтаПГ.
Корольченко, Баратов. 'Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и способы их тушения’. Справочник в 2 томах;
Демидов, Саушев “Горение и свойства горючих веществ”.
Електронний підручник з дисципліни "Теорія розвитку та припинення горіння"/ Тарахно О.В., Жернокльов К.В., Трегубов Д.Г.

природу процесів горіння та вибуху
Лекція 1
Класифікація процесів
горіння та

вибуху

процесів горіння.

швидким переходом її енергії в енергію стиснення і руху вихідної

речовини чи продуктів її перетворення і навколишнього середовища.
Вибух може бути викликаний:
- детонацією конденсованих вибухових речовин (ВВ);
- швидким згорянням вибухонебезпечної хмари газу або пилу;
- швидким протіканням ядерних реакцій;
- раптовим руйнуванням посудини зі стисненим газом або з перегрітою рідиною;
- змішуванням перегрітих твердих речовин (розплаву) з холодними рідинами.

вивільнення енергії, перетворю-ється в сильно нагрітий газ (плазму) з дуже

високим тиском (до декількох сотень тисяч атмосфер).
Вибух у твердому середовищі супроводжується руйнуванням і дробленням, у водному середовищі - утворенням гідравлічної хвилі, а у повітряному - повітряної ударної хвилі, які впливають на об'єкти.
Вибухова хвиля - є рух середовища, породжене вибухом, при якому відбувається різке підвищення тиску, густини й температури середовища.
Фронт (передня границя) вибухової хвилі поширюється по середовищу з великою швидкістю, у результаті чого область, що охоплена рухом, швидко розширюється. У міру збільшення відстані від місця вибуху механічний вплив вибухової хвилі слабшає.

потенційної енергії того чи іншого виду в енергію нагрітих стиснутих

газів;
- розширення стиснутих газів, що переходить у механічну роботу (енергію руху, стиснення, розігріву середовища).
Частина енергії залишається у вигляді внутрішньої (теплової) енергії газів, що розширилися.

яка вивільняється з настільки великою швидкістю, що може генерувати повітряну

ударну хвилю, здатну викликати руйнування або ураження людей.
Більше 90 % вибухів пов'язано з процесом горіння певних речовин та матеріалів і подальшим виникненням пожежі.

реакція окислення, що супроводжується інтенсивним виділенням енергії у вигляді тепла

та світлового випромінювання.

Внутрішньомолекулярні реакції:
4С3Н5(NO3)3 = 12CO2 +10H2O + 6N2 + O2 + Q
C2Н2 = 2С + Н2 + Q
Міжмолекулярні реакції:
Н2 + Cl2 = 2 НCl + Q
2C2H4Cl2+ 5 O2 = 4CO2 + 2H2O + 4HCl + Q

кількості тепла;
здатність до самостійного підтримування процесу, тобто до самопоширення.

під час якого виникають чинники, небезпечні для живих істот і

довкілля.

Горіння – це реакція, при якій горючі речовини і матеріали під впливом високих температур вступають у хімічну взаємодію з киснем повітря, перетворюючись у продукти горіння з виділенням значної кількості тепла.

і умов енерговиділення вибухи можуть бути хімічними, фізичними і фізико-хімічними.

Ядерний вибух

або реакції термічного розкладання нестабільних сполук (ацетилен, етилен схильні до

розкладання за відсутності окисника).
Енергоносіями хімічних вибухів можуть бути тверді, рідкі, газоподібні горючі речовини, а також аерозолі горючих речовин (рідких і твердих) в окисному середовищі, у т.ч. і в повітрі.
Вибухи газопароповітряних і пилоповітряних сумішей утворюють клас об’ємних вибухів.
Вибухи газопароповітряних сумішей можуть виникати як в приміщеннях, так і в необмеженому просторі (атмосфері), а вибухи аерозолю пилу виникають в обмеженому просторі (приміщеннях, обладнані).

швидким виділенням енергії і утворенням стиснених газів, здатних виконувати механічну

роботу. Не супроводжуються хімічними перетвореннями з виділенням тепла та утворенням продуктів реакції.
Фізичні вибухи проходять за рахунок вивільнення
- внутрішньоядерної енергії (ядерні реакції синтезу легких ядер (дейтерію й тритію) або ділення важких ядер ізотопів урану й плутонію),
- електромагнітної енергії (іскровий розряд),
- енергії стиснених газів (при перевищенні тиску газу в посудині межі міцності цієї посудини),
- енергії фазового переходу під час контакту рідини з розжареними поверхнями. Випаровування у цьому випадку протікає вибуховим чином.

Тсеред (криогенні речовини –
метан, азот, кисень);

2 категорія – речовини із
Ткип < Тсеред< Ткр (перегріті рідини - зріджений нафтовий газ, С3Н8, С4Н10, NН3, С12);

3 категорія – речовини, у яких
Ркр > Ратм й Ткип > Тсер (рідини за
звичайних умов);

4 категорія – речовини, що
знаходяться за підвищених
тисків і температур, які
перевищують їх Ткип при Ратм.

Залежно від тиску Р и температури Т речовина може перебувати в різних агрегатних станах

1 – тверда фаза,
2 – рідина, 3 – газ, 4 – пара
АВ – лінія насиченої пари

їх викид в атмосферу, скипання зі швидким випаровуванням і утворенням

хмари газопароповітряних сумішей.
При розлитті рідин 3-ої категорії відбувається їх випаровування, швидкість якого залежить від летючості, температури зовнішнього середовища й швидкості вітру.

- BLEVE (Boiling Liquid Expanding Vapour Explosion - взрыв расширяющихся

паров вскипающей жидкости). Можливий для ємностей, що містять горючий зріджений газ або легкокиплячу рідину під тиском, які піддаються зовнішньому нагріванню.
При потраплянні замкнутого резервуара у вогнище пожежі відбувається нагрівання вмісту резервуара до Т >> Ткип з відповідним підвищенням тиску.
За рахунок нагрівання незмочених стінок посудини зменшується межа їх міцності, у результаті чого за певних умов відбувається розрив резервуара внаслідок фізичного вибуху і наступний за цим хімічний вибух горючої суміші, яка утворюється при виході у навколишнє середовище.

через запобіжний клапан або пошкодження в стінках резервуару, створюючи хвилю

тиску зовні посудини; тиск усередині посудини різко падає;
- рідка фаза, яка була стиснута та значно перегріта у попередній момент часу, активно об'ємно скипає, щоб компенсувати дане падіння тиску; кількість газу, що вивільняється, переповняє посудину, газ не встигає вийти через отвір, який утворився, відбувається повне руйнування посудини, створюється друга хвиля тиску потужніша, ніж перша, - ударна хвиля, що супроводжується розкиданням металевих осколків;
- газ вивільняється з посудини й змішується з повітрям; у випадку якщо газ горючий, виникає горіння, утворюється “вогнена куля”.

певному співвідношенні);

вплив на горючу систему теплового імпульсу достатньої потужності.

 гетерогенне
гомогенне - горіння, коли компоненти горючої суміші в

зоні горіння знаходяться в однаковій фазі,

гетерогенне - горіння, коли компоненти горючої суміші в зоні горіння знаходяться в різних агрегатних станах.

горіння спостерігається, якщо компоненти горючої суміші надходять до зони реакції

повільно за законами молекулярної або слабкої конвекційної дифузії;
турбулентне горіння спостерігається, якщо компоненти горючої суміші надходять в зону горіння інтенсивно, з завихреннями, перемішуванням продуктів горіння з вихідною сумішшю.

гор = фіз. + x.р.
дифузійним називається горіння, швидкість якого визначається

швидкістю дифузії компонентів горючої суміші в зону горіння.
диф  x.р. гор   фіз.(диф.)
 гор   фіз  фіз =  ок
кінетичним називається горіння, швидкість якого лімітується тільки швидкістю хімічної реакції (кінетикою) між горючою речовиною і окислювачем.
диф << x.р. гор  х.р.
гор  х.р.

горіння спостерігається, якщо процес поширюється за рахунок передачі тепла від

зони горіння до свіжої горючої суміші. При цьому швидкість поширення фронту полум'я менша, ніж швидкість звуку.
Детонаційне горіння спостерігається, якщо процес поширюється за рахунок різкого збільшення тиску в вихідній горючої суміші внаслідок проходження по горючій газовій суміші ударної хвилі. При цьому швидкість поширення фронту полум'я більша, ніж швидкість звуку.

моль ГР.
2. Через те, що повітря складається із 79 %

N2 і 21 % O2, тобто на 1 моль O2 припадає 79:21 = 3,76 молей N2 , в рівнянні склад повітря записується як (О2 + 3,76 N2).
3. Горюча речовина (ГР) та окисник (Ок) вступають у взаємодію у стехіометричному співвідношенні.
Загальний вигляд реакції горіння:
ГР + (О2 + 3,76 N2) =  niПГі

галоге-нів з атомами гідрогену, які входять до складу ГР:
C2H4Cl2 +

2,5(O2 + 3,76 N2) = 2CO2 + H2O + 2HCl + 2,5·3,76N2
Присутній в ГР оксиген вступає до реакції окислення подібно кисню повітря:
С3Н5(NО3)3 = 3СО2 + 2,5 Н2О + 0,5О2 + 1,5N2

силіціум, метал,
гідроген.
Останніми урівнюється число атомів оксигену та нітрогену.

и свойства горючих веществ, стор. 7-11, 47-52.
2. Скласти рівняння реакції

горіння речовин в повітрі:
(C2H5)3PO3, C10H2ON2S4, C10H8ON3Cl, CH3Cl.