Материал: Теория горения и взрыва. Возникновение и распространение горения. Оценка пожарозрывоопасности веществ и материалов. Однолько А.А., Колодяжный С.А

Рис. 6.7. Схема вариантов развития пожара в помещении

6.1.6. Газообмен на пожаре

Возникновение перепада давления при пожаре вызывает появление газообмена на пожаре.

Газообменом на пожаре называют приток воздуха в зону горения и удаление дыма.

Наиболее интенсивно газообмен протекает при наружных пожарах, пожарах в больших производственных и театрально-зрелищных зданиях с проемами в верхней части, зданиях повышенной этажности и т.д.

Газообмен открытого пожара сопровождается появлением конвективной колонки дыма (восходящего столба дыма). Мощные потоки газов, особенно при наружных пожарах, переносят искры, горящие угли и головни на значительное расстояние, приводя к появлению новых очагов горения.

Газообмен закрытого пожара сопровождается образованием зон:

• зоны высокого давления, располагающейся вверху помещения, под потолком (из которой происходит удаление продуктов горения), (рис. 6.8 и 6.9);

• зоны низкого давления, располагающейся внизу помещения (в которую осуществляется приток свежего воздуха);

• нейтральной зоны (плоскости равных давлений).

В начале пожара зона высокого давления имеет небольшую толщину, нейтральная зона, разделяющая зоны высокого и низкого давления, располагается вверху помещения, практически под потолком. По мере развития пожара и увеличения объема продуктов горения, нейтральная зона опускается вниз и занимает определенное положение – низкое, если приток воздуха недостаточный, и высокое – если газообмен интенсивный.

Рис. 6.9. Расположение

нейтральной зоны при открытых нижних проемах

Рис. 6.8. Схема газообмена

на пожаре в зданиях и расположение нейтральной зоны при открытых нижних и верхних проемах

Расположение зон высокого и низкого давления оказывает определенное влияние на обстановку на пожаре. Так, если затруднен доступ свежего воздуха, нейтральная зона расположена низко и зона высокого давления (задымления) занимает большой объем. Это приводит к быстрому распространению задымления, создает опасность для жизни людей, осложняет действия подразделений. Кроме этого, недостаток воздуха приводит к выделению наиболее опасных для здоровья продуктов неполного горения и разложения.

Для облегчения действий личного состава, создания условий для успешной эвакуации, сдерживания скорости распространения горения высоту нейтральной зоны регулируют с помощью дымососов, изменения пощади и расположения проемов, установки перемычек, осаждения дыма распыленными струями воды, вытеснения дыма из помещения пеной средней кратности и т.д.

Высота нейтральной зоны рассчитывается с помощью следующих соотношений.

1. Если газообмен осуществляется через верхние и нижние проемы:

[м], (6.2)

где Н_н.з. ‑ высота расположения нейтральной зоны от пола, м;

Н ‑ расстояние между центрами приточных и вытяжных проемов (см. рис. 6.8, 6.9), м;

S_н и S_в ‑ общие площади соответственно нижних (приточных) и верхних (вытяжных) проемов, а также отверстий, через которые осуществляется газообмен, м²;

_в и _пг – плотность соответственно воздуха и продуктов горения, кг/м3;

Н_пр – высота наибольшего приточного проема, м.

2. Если газообмен осуществляется через нижние проемы:

[м]. (6.3)

Площадь вскрытия вытяжных проемов для поднятия нейтральной зоны на требуемую высоту определяется соотношением

[м²], (6.4)

где h – заданное расстояние от центра приточного проема до нейтральной зоны.

Подробнее вопрос использования закономерностей газообмена на пожаре при тушении пожаров рассматривается в рамках учебной дисциплины «Пожарная тактика».

Вопросы для самоконтроля

1. Что понимают под газообменом на пожаре?

2. Чем сопровождается газообмен открытого пожара?

3. Какие зоны образуются при закрытом пожаре?

4. Как и для чего изменяют расположение нейтральной зоны?

6.1.7. Очаг пожара. Очаговые признаки

Под очагом пожара понимают место, где первоначально возникло горение.

Установление очага пожара является очень важным для осуществления дознания, расследования пожара, экспертизы по делам о пожарах.

Очаг пожара определяют по очаговым признакам:

• прогары в полу, на потолке, в стенах (рис. 6.10);

Рис. 6.10. Прогары

в перекрытиях, указывающие на расположение очага пожара

• пятна светлого цвета на несгораемых стенах и перекрытиях, окаймленные копотью. Появление их связано с тем, что осевшая на стенах и перекрытиях копоть выгорает в местах, где температура создалась 600 С и выше, т.е. в местах, наиболее близко расположенных к очагу горения;

• разрушение штукатурки, деформация строительных конструкций – провисание металлических балок, железобетонных плит;

• эффект выгиба стекла, металла навстречу конструкциям (рис. 6.11);

Рис. 6.11. Эффект выгиба стеклянных или металлических конструкций, указывающий на очаг пожара

• очаговому конусу следы горения, образовавшиеся восходящим потоком продуктов горения - конвективной колонкой). Нагретые продукты

горения имеют тенденцию к расширению, поэтому следы имеют форму конуса, вершина располагается в очаге пожара (рис. 6.12).

В

Рис. 6.12. Очаговый конус, получаемый на мебели или конструкциях при воздействии на них продуктов горения

Таким образом, в гл. 6 показано, что большинство ТГВМ относится к органическим соединениям. Химический состав и свойства ТГВМ определяют особенности их горения и тушения. Большинство ТГВМ при нагревании газифицируются в процессе разложения или плавления. Выделившиеся летучие горят аналогично газопаровоздушным смесям (см. гл. 4). На примере древесины разобраны стадии воспламенения ТГВМ, показано, что большую часть времени воспламенения и горения занимает подготовка вещества к горению (сушка и газификация). Воспламенение древесины возможно при наличии источника зажигания после того, как концентрация горючих продуктов разложения достигнет нижнего КПРП, причем значение температуры воспламенения ТГВМ выше, чем у жидкостей. Самовоспламенение древесины происходит при более высоких температурах, чем воспламенение. Особенности газификации древесины (наличие стадии пиролиза, когда материал превращается преимущественно в уголь) используются при огнезащите. Знание факторов, влияющих на скорость горения, позволяет ею управлять.

В зависимости от условий воздухообмена различают пожары, регулируемые вентиляцией, и пожары, регулируемые нагрузкой. Рассмотрены три стадии развития пожара в помещении. Вначале в распространении пожара участвует, в основном, конвекция, затем – излучение, роль последнего способа теплообмена со временем возрастает и становится доминирующей. В небольших закрытых помещениях распространение пожара может протекать с образованием общей вспышки. После этого возможен или переход во вторую стадию, или затухание пожара, или колебательный режим. При проникновении в помещение воздуха в момент затухания возможна обратная вспышка. Газообмен открытого пожара сопровождается образованием конвективной колонки, закрытого – зон разного давления, высоту которых можно регулировать для облегчения действий по тушению пожара. При расследовании или экспертизе пожара его очаг определяют с помощью очаговых признаков, которые образуются при воздействии опасных факторов пожара на строительные конструкции.

Вопросы для самоконтроля

1. Что понимают под очагом пожара?

2. Перечислите очаговые признаки.

3. Поясните механизм образования пятен светлого цвета на несгораемых стенах и перекрытиях, окаймленных копотью, а также очагового конуса.