Характеристика проблем возникающих при осуществлении процессов горения

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки РФ

ФГАОУ ВПО Северо-Восточный федеральный университет им. М.К. Амосова

Реферат

Характеристика проблем возникающих при осуществлении процессов горения

Выполнила:

Степанова И.И.

Проверил:

Габышев Н.П.

Якутск 2015 г

Содержание

Введение

1. Основные термины

2. Условия, при котором возникает процесс горения

3. Способы прекращения горения

4. Понятие и типы лесных пожаров

5. Классификация лесных пожаров по силе

6. Причины возникновения лесных пожаров

7. Последствия и профилактика лесных пожаров

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Выделение света и тепла является признаком многих химических явлений. Реакция с такими признаками получили общее название - горение. Процесс горения во всем их многообразии приносят человечеству и пользу и беду. Наша задача увеличить «плюсы» и уменьшить «минусы». Если рассмотреть проблему горения в глобальном смысле, то один из важнейших фундаментальных проблем современной физики и горения взрыва - управление горением газообразных, жидких и твердых горючих и обеспечение максимальной высокой полноты и термодинамической эффективности сгорания при минимально низком выходе вредных веществ.

В нашей республике основная проблема горения - это пожары, лесные пожары, пожары в жилых зданиях ит. д. В данном реферате рассмотрены основные проблемы лесных пожаров.

1. Основные термины

Горением называется быстропротекающее химическое превращение веществ, сопровождающееся выделением большого количества теплоты и ярким свечением (пламенем). В обычных условиях горение представляет собой процесс интенсивного окисления или соединения горючего вещества с кислородом воздуха. Водород и некоторые металлы могут гореть в атмосфере хлора, медь - в парах серы, магний - в диоксиде углерода и т.д. Сжатый ацетилен, хлористый азот, озон и некоторые другие могут взрываться и без кислорода.

Горение бывает полное и неполное. Полное - протекает при достаточном количестве кислорода и заканчивается образованием веществ, не способных к дальнейшему горению. Если кислорода недостаточно, то происходит неполное горение, сопровождающееся образованием горючих и токсических продуктов - окиси углерода, спиртов, альдегидов и пр. В зависимости от скорости распространения пламени различают дефлаграционное (нормальное) горение, взрыв и детонацию. При дефлаграционном горении скорость распространения пламени составляет от нескольких сантиметров до нескольких метров в секунду.

Когда горение происходит в замкнутом пространстве или выход газа затруднен, последующие слои горючей смеси нагреваются не только путем теплопроводности, но и за счет, повышения давления вследствие их адиабатического сжатия. Это способствует увеличению скорости распространения пламени и может привести к взрыву. Взрыв - это быстрое превращение вещества, сопровождающееся выделением энергии и образованием сжатых газов, способных производить работу. Скорость пламени при взрыве достигает сотни метров в секунду. При дальнейшем ускорении распространения пламени весь объем горючей смеси за счет адиабатического сжатия может подвергаться нагреванию до температуры горения. Такое горение называется детонацией. Скорость распространения пламени при этом превышает скорость звука (тысячи метров в секунду). Если реагирующие вещества находятся в одинаковом агрегатном состоянии, то горение называют гомогенным, а если в различных и имеется граница раздела фаз в горючей системе, то - гетерогенным. Пожары обычно характеризуются гетерогенным диффузионным горением, которое ограничивается диффузией кислорода воздуха в очаг горения. При пожарах в замкнутых объемах могут возникать условия, приводящие к взрывам и детонации.

Пожаром называется неконтролируемое горение вне специального очага, наносящее материальный ущерб. Он характеризуется: образованием открытого огня и искр; повышенной температурой воздуха, предметов и т.п., токсичных продуктов горения и дыма; пониженной концентрацией кислорода; повреждением зданий, сооружений и установок; возникновением взрывов. Все это относится к опасным и вредным факторам, воздействующим на людей.

2. Условия, при котором возникает процесс горения

Для возникновения горения необходимо наличие в одном месте и в одно время трех компонентов: горючего вещества, окислителя и источника зажигания. Кроме того, нужно, чтобы горючее вещество было нагрета до необходимой температуры и находилась в соответствующем количественном соотношении с окислителем, а источник зажигания мало необходимую энергию для начального импульса (зажигания) Так, спичкой можно зажечь лист бумаги, а деревянную колоду - невозможно. Необходимость для горения одновременно трех компонентов, так называемый треугольник огня, обнаружил еще в XVIII в французский ученый Лавуазьвуазьє. После возникновения горения протекает тем интенсивнее, чем больше удельная площадь контакта горючего вещества с окислителем (бумажные обрезки горят интенсивнее, чем пачки бумаги) и чем выше концентрация я окислителя, температура и давление. На пожарах температура достигает 1000-1300 °С, а в отдельных случаях, например, при горении магниевых сплавов - 3000 °С.

Горючими веществами считаются вещества, которые при воздействии на них высоких температур, открытого пламени или другого источника зажигания могут заниматься и в дальнейшем гореть с образованием тепла и излучением света. Горючие вещества это - дерево, бумага, ткани, большинство пластмасс, природный газ, бензин, керосин и другие вещества в твердом, жидком, газообразном состоянии. Как правило, наиболее опасными в пожарном отношении являются горючие вещества в газообразном состоянии.

В состав подавляющего большинства горючих веществ входят углерод (Карбон) и водород (водород), которые являются основными горючими составляющими этих веществ. Поэтому и основными продуктами полного горения (при достаточном количестве кислорода) горючих веществ является С02 и Н20. Есть также целый ряд горючих веществ, которые представляют собой простые элементы, например, сера (Сера), фосфор (Фосфор), углерод (Карбонн). Горючие вещества имеют разную теплотворную способность, поэтому температура на пожарах зависит не только от количества вещества, горит, но и от ее качества (химического состава).

Окислителем при горении веществ чаще всего выступает кислород воздуха - О, однако с уменьшением содержания кислорода в воздухе замедляется скорость горения, а при содержании кислорода менее 14% (норма 21%) горение большинства веществ становится невозможным. Кроме кислорода, окислителями могут быть химические соединения, в состав которых входит кислород, например, селитра (KNO3), азотная кислота (HNO3), марганцовокислый калий (КМn2O4) а также отдельные химические элементы (фтор, хлор, бром). Некоторые вещества содержат в своем составе кислорода столько, что его достаточно для горения без доступа воздуха (пыль, взрывчатка). Источником зажигания, т.е. инициатором пожара может быть: открытое пламя, раскаленные предметы, электрические заряды, тепловые процессы химического, электрического и механического происхождения, искры от ударов т и трения, солнечная радиация, электромагнитные и другие излучения.

3. Способы прекращения горения

Чтобы достигнуть условия прекращения горения, т. е. понижение температуры горения ниже температуры потухания, можно различными способами. Под способом прекращения горения понимается выполнение в определенной последовательности действий, направленных на создание условий прекращения горения.

Практически на большинстве пожаров применяются два способа прекращения горения: охлаждение и изолирование горящих материалов нанесением на их поверхность огнегасительного вещества. Другие способы прекращения горения подразделениями пожарной охраны применяются реже. Каждому способу прекращения горения соответствуют свои огнегасительные вещества, которые можно разделить на четыре группы:

* огнегасительные вещества для охлаждения горящих материалов (вода в виде сплошных и распыленных струй, твердая углекислота, различные жидкости);

* огнегасительные вещества для разбавления воздуха или горящих материалов (углекислый газ, азот, водяной пар, тонкораспыленная вода);

* огнегасительные вещества для изолирования зоны горения от реагирующих веществ (химическая и воздушно-механическая пены, продукты сгорания при взрыве ВВ, войлок, песок и др.);

* огнегасительные вещества для химического торможения реакции горения (бромистый этил, бромистый этилен, состав 3,5, состав 7 и др.).

Следует отметить, что огнегасительные вещества, попадая в зону горения, действуют комплексно, а не избирательно, т.е. одновременно производят, например, охлаждение горящего материала и разбавление его паров или газов. Все существующие огнетушащие средства оказывают комбинированное воздействие на процесс горения вещества. Вода, например, может охлаждать и изолировать (или разбавлять) источник горения; пенные средства действуют изолирующие и охлаждающе; порошковые составы изолируют и тормозят реакцию горения; наиболее эффективные газовые средства действуют одновременно как разбавители и как тормозящие реакцию горения.

Однако любое огнетушащее средство обладает каким-либо одним доминирующим свойством. Быстро ликвидировать пожар можно при правильном выборе средств и способов пожаротушения. Для этого надо знать свойства горючей системы и характер (вид) процесса горения; условия, при которых протекает горение, метеорологические условия; иметь в виду трудоёмкость и безопасность работ личного состава по тушению пожара и применять наиболее эффективное огнетушащее средство. При тушении пожара нельзя применять вещества, бурно реагирующие с горючим или окислителем: воду для тушения веществ, которые, взаимодействуя с ней, образуют горючие газы или выделяют теплоту; азот для тушения веществ, которые вступают с ним в реакцию с образованием нитридов, и т. д. При тушении пожаров в зданиях, отсеках, кабинах и т. п. Можно использовать средства объемного тушения.

4. Понятие и типы лесных пожаров

Лесной пожар - это стихийное, неуправляемое распространение огня по лесным площадям. Причины возникновения пожаров в лесу принято делить на естественные и антропогенные. Наиболее распространенными естественными причинами больших лесных пожаров на Земле обычно являются молнии. Размеры пожаров делают возможным их визуальное наблюдение даже из космоса. В молодых лесах, в которых много зелени, вероятность загорания от молнии существенно ниже, чем в лесах возрастных, где много сухих и больных деревьев. Таким образом, в природе ещё задолго до человека существовало своеобразное равновесие. Экологическая роль лесных пожаров заключалась в естественном обновлении лесов.

На сегодняшний день доля естественных пожаров (от молний) составляет около 7%-8%, то есть возникновение большей части лесных пожаров связано с деятельностью человека. Таким образом, существует острая необходимость работы противопожарных служб, контроля за соблюдением пожарной техники безопасности. Иногда пожары специально вызывают искусственно. Такие пожары принято называть управляемыми. Целью управляемых пожаров является: уничтожение пожароопасных горючих материалов, удаление отходов лесозаготовок, подготовка участков для посадки саженцев, борьба с насекомыми и болезнями леса и т.д., а также намеренный поджог леса с целью последующей его вырубки (к примеру, в приграничных с Китаем областях Дальневосточного региона России). В зависимости от того, где распространяется огонь, пожары делятся на низовые, верховые и подземные:

При низовом пожаре сгорает лесная подстилка, лишайники, мхи, травы, опавшие на землю ветки и т.п. Скорость движения пожара по ветру 0,25-5 км/ч. Высота пламени до 2,5 м. Температура горения около 700 °C (иногда выше).

Низовые пожары бывают беглые и устойчивые:

* При беглом низовом пожаре сгорает верхняя часть напочвенного покрова, подрост и подлесок. Такой пожар распространяется с большой скоростью, обходя места с повышенной влажностью, поэтому часть площади остается незатронутой огнем. Беглые пожары в основном происходят весной, когда просыхает лишь самый верхний слой мелких горючих материалов.

* Устойчивые низовые пожары распространяются медленно, при этом полностью выгорает живой и мертвый напочвенный покров, сильно обгорают корни и кора деревьев, полностью сгорают подрост и подлесок. Устойчивые пожары возникают преимущественно с середины лета.

Верховой лесной пожар охватывает листья, хвою, ветви, и всю крону, может охватить (в случае повального пожара) травяно-моховой покров почвы и подрост. Скорость распространения от 5-30 км/ч. Температура от 900°C до 1200°C. Развиваются они обычно при засушливой ветреной погоде из низового пожара в насаждениях с низкоопущенными кронами, в разновозрастных насаждениях, а также при обильном хвойном подросте. Верховой пожар - это обычно завершающаяся стадия пожара. Область распространения яйцевидно-вытянутая.

Верховые пожары, как и низовые, могут быть беглыми (ураганными) и устойчивыми (повальными):

* Ураганный пожар распространяется со скоростью от 7 до 30 км/ч. Возникают при сильном ветре. Опасны высокой скоростью распространения.

* При повальном верховом пожаре огонь движется сплошной стеной от надпочвенного покрова до крон деревьев со скоростью до 8 км/ч. При повальном пожаре лес выгорает полностью.

При верховых пожарах образуется большая масса искр из горящих ветвей и хвои, летящих перед фронтом огня и создающих низовые пожары за несколько десятков, а в случае ураганного пожара иногда за несколько сотен метров от основного очага. Такой вид наблюдается сейчас в России. Подземные (почвенные) пожары в лесу чаще всего связаны с возгоранием, торфа, которое становится возможным в результате осушения болот. Распространяются со скоростью до 1 км в сутки. Могут быть малозаметны и распространяться на глубину до нескольких метров, вследствие чего представляют дополнительную опасность и крайне плохо поддаются тушению (Торф может гореть без доступа воздуха и даже под водой). Для тушения таких пожаров необходима предварительная разведка.

5. Классификация лесных пожаров по силе

В зависимости от характера возгорания и состава леса лесные пожары подразделяются на низовые, верховые и почвенные. По скорости распространения огня низовые и верховые пожары делятся на устойчивые и беглые. Скорость распространения:

- слабого низового пожара не превышает 1 м/мин (высота слабого низового пожара до 0,5 м),

- среднего от 1 м/мин до 3 м/мин (Высота среднего - до 1,5 м),

- сильного свыше 3 м/мин. (Высота сильного - свыше 1,5 м),

Верховой пожар, скорость распространения:

- слабый до 3 м/мин,

- средний до 100 м/мин,

- сильный свыше 100 м/мин.

Сила почвенного пожара определяется по глубине выгорания:

- слабым почвенным (подземным) пожаром считается такой, у которого глубина прогорания не превышает 25 см,

- средним - 25-50 см,

- сильным - более 50 см.

Оценка по площади:

- загорание - огнём охвачено 0,1-2 гектара,

- малый 2-20 га,

- средний 20-200 га,

- крупный 200-2.000 га,

- катастрофический более 2000 га.

Средняя продолжительность лесных крупных пожаров 10-15 суток при выгорающей площади - 450-500 гектаров.

6. Причины возникновения лесных пожаров

Основными причинами возникновения лесных пожаров является деятельность человека, грозовые разряды, самовозгорания торфяной крошки и сельскохозяйственные палы в условиях жаркой погоды или в так называемый пожароопасный сезон (период с момента таяния снегового покрова в лесу до появления полного зеленого покрова или наступления устойчивой дождливой осенней погоды).

Естественные пожары (вызванные молниями), отличаются от антропогенных (вызванных людьми) пожаров. Так, молнии, как правило, попадают в деревья на возвышенностях, и огонь, спускаясь по склону, продвигается медленно. При этом теряется сила пламени, и огонь редко распространяется на большие площади. Антропогенные же пожары чаще начинаются в низинах и распадках, что определяет более быстрое и опасное развитие. В зависимости от характера возгорания и состава леса лесные пожары подразделяются на низовые, при которых выгорает только лесная подстилка, мхи и лишайники, а деревья, в основном, остаются нетронутыми; верховые, при которых сгорает весь лес, и почвенные (подземные). В сухую погоду низовой пожар легко переходит в верховой, а верховой, в свою очередь, может распространиться на огромную площадь. По интенсивности лесные пожары подразделяются на слабые, средние и сильные. Интенсивность горения зависит от состояния и запаса горючих материалов, уклона местности, времени суток и силы ветра.

По скорости распространения огня низовые и верховые пожары делятся на устойчивые и беглые. Скорость распространения слабого низового пожара не превышает 1 м/мин, сильного - свыше 3 м/мин. Слабый верховой пожар имеет скорость до 3 м/мин, средний - до 100 м/мин, а сильный - свыше 100 м/мин. Высота слабого низового пожара до 0,5 м, среднего - 1,5 м, сильного - свыше 1,5 м. Слабым почвенным (подземным) пожаром считается такой, у которого глубина прогорания не превышает 25 см, средним - 25-50 см, сильным - более 50 см.

Существующие методики оценки лесопожарной обстановки позволяют определить площадь и периметр зоны возможных пожаров в регионе (области, районе). Исходными данными являются значение лесопожарного коэффициента и время развития пожара. Значение лесопожарного коэффициента зависит от природных и погодных условий региона и времени года. Время развития пожаров определяется временем прибытия сил и средств ликвидации пожара в лесопожарную зону.

7. Последствия и профилактика лесных пожаров

При тушении лесных пожаров широко применяются фотосодержащие поверхностно-активные вещества (ПАВ), которые способны вызывать необратимые генные изменения у животных, способствовать разрушению озонового слоя Земли. Лесные пожары способствуют распространению вредных насекомых и дереворазрушающих грибов, ухудшают почвенные условия. С одного гектара горящего леса в атмосферу выбрасывается от 80 до 100 тонн дымовых частиц, 10-12 тонн таких газов как: оксид углевода, окислы серы, окислы азота. Из-за лесных пожаров многие животные гибнут, другие с территорий пожарищ в другие места в поисках пропитания. Лесные пожары, бушующие этим летом в России, не только «слизывают» целые деревни, причиняя вред населению страны, но повреждают или уничтожают ценные деревья в лесах, пагубно влияя на возобновление экоресурсов.

«Если не принимать дополнительных мер, в любом случае, на восстановление уйдут сотни тысяч лет», - сказал руководитель программы по особо охраняемым природным территориям Гринпис Михаил Крейндлин, отвечая на вопрос о сроках восстановления лесов, пострадавших от верховых пожаров, во время которых горит не только лесная подстилка - трава и хвоя, но деревья целиком. При этом по словам экологов, породный состав леса изменяется. «Если лес пройден верховым пожаром, то в первые годы после пожара там будет лишь пустыня», - отмечает координатор проектов по лесной политике Всемирного фонда дикой природы России Николай Шматков.

Через два-три года появятся иван-чай и малина, которые растут на пепелищах. До возникновения подлеска пройдет пять лет, а первыми появившимся здесь деревом станет береза или осина. При пожаре, как говорит эколог, наиболее уязвимыми являются лиственные породы, такие, как дуб, липа, ясень. Хвойные деревья по-разному справляются с огнем. Если пожар произошел в еловом лесу, то ель выгорит полностью и не восстановится. «Менее других деревьев подвержена выгоранию сосна, которая выдерживает низовые пожары. При этом крупные деревья, скорее всего, переживут пожар, а мелкие деревья, у которых кора не такая толстая, погибнут. Выгорает подрост, и остаются старые деревья. Это приведет к старению леса», - говорит Шматков. Мероприятия по предупреждению распространения лесных пожаров предусматривают осуществление ряда лесоводческих мероприятий (санитарные рубки, очистка мест рубок леса и др.), а также проведение специальных мероприятий по созданию системы противопожарных барьеров в лесу и строительству различных противопожарных объектов. Чтобы уменьшить опасность возгорания леса надо очистить его от сухости и валежника, устранить подлесок, проложить 2 3 минерализованных полосы с расстоянием между ними 50 60 м, а надпочвенный покров между ними периодически выжигать.

Работы по тушению крупного пожара можно разделить на следующие этапы: разведка пожара; локализация пожара, т.е. устранение возможностей нового распространения пожара; ликвидация пожара, т.е. дотушивание очагов горения; окарауливание пожарищ. Разведка пожара включает в себя уточнение границ пожара, выявление вида и силы горения на кромке и ее отдельных частях в разное время суток. По результатам разведки прогнозируют возможное положение кромки пожара, ее характер и силу горения на требуемое время вперед.

На основании прогноза развития пожара с учетом лесопатологической характеристики участков, окружающих пожар, с учетом возможных опорных линий (рек, ручьев, лощин, дорог и пр.) составляется план остановки пожара, определяются приемы и способы остановки пожара. Наиболее сложной и трудоемкой является локализация пожара. Как правило, локализация лесного пожара проводится в два этапа. На первом этапе осуществляется остановка распространения пожара путем непосредственного воздействия на его горящую кромку. На втором этапе производится прокладка заградительных полос и канав, обрабатываются периферийные области пожара с целью исключения возможности возобновления его распространения.

В целях предупреждения пожаров в пожароопасный период в лесу запрещается:

- пользоваться открытым огнем (бросать горящие спички, окурки и вытряхивать из курительных трубок горячую золу);

- употреблять при охоте пыжи из легковоспламеняющихся или тлеющих материалов,

- оставлять (кроме специально отведенных мест) промасленный или пропитанный бензином, керосином и иными горючими веществами обтирочный материал;

- заправлять горючим топливные баки работающих двигателей внутреннего сгорания, использовать машины с неисправной системой питания двигателя горючим, а также курить или пользоваться открытым огнем вблизи машин, заправляемых горючим;

- оставлять на освещенной солнцем лесной поляне бутылки или осколки стекла, так как, фокусируя лучи, они способны сработать как зажигательные линзы;

- выжигать траву под деревьями, на лесных полянах, прогалинах и лугах, а также стерню на полях, расположенных в лесу;

- разводить костры в хвойных молодняках, на торфяниках, лесосеках с порубочными остатками и заготовленной древесиной, в местах с подсохшей травой, под кронами деревьев.

Заключение

Исходя из выше рассмотренного, можно сделать вывод, что горение не просто физико-химический процесс, а часть нашей жизни. От него зависит всё, в том числе наши успехи и потери. Проблема нашей республики это пожары: лесные, в жилых зданиях. В силу недостаточной эффективности действий органов управления лесным хозяйством представляется целесообразным рассмотреть вопрос о создании при администрации области структуры по контролю за профилактикой пожаров и соблюдением правил пожарной безопасности в лесах, отслеживанию пожарной обстановки, оперативной оценке ситуации и координации работ разных ведомств по тушению лесных пожаров.

В настоящее время для уменьшения пожаров проводят разные профилактические работы, пожарные защиты и т.д., но результатов нет. Надо кардинально изменить структуру МЧС, или же распустить государственный МЧС и дать под ответственность в частные пожарные органы.

Список использованной литературы

лесной пожар горение

1. Коровин Г.Н., Исаев А.С., Охрана лесов от пожаров как важнейший элемент национальной безопасности России. «Лесной бюллетень», № 8-9 2000 г.

2. Безопасность жизнедеятельности: Учебн. пособ. под общ. ред. Белова С.В. 3-е изд., 2001 г.

3. Зайцев А.П. «Стихийные бедствия, аварии, катастрофы». М. 2002 г.

4. Зайцев А.П. «Чрезвычайные ситуации». М. 2002 г.

5. Кукин, Емельянов, Юшин: Теория горения и взрыва. Учебное пособие для бакалавров.

Размещено на Allbest.ru