Пространство, в котором развивается пожар, можно условно разделить на три зоны:
зону горения;
зону теплового воздействия;
зону задымления.
Зона горения – та часть пространства, в которой протекают процессы термического разложения или испарения горючих веществ и материалов (твердых, жидких, газов, паров) и сгорания образовавшихся продуктов. Данная зона ограничивается размером языка пламени, но в некоторых случаях может ограничиваться ограждениями здания (сооружения) стенками технологических установок, аппаратов.
Горение может быть пламенным (гомогенным) и беспламенным (гетерогенным). При пламенном горении границами зоны горения являются поверхность горящего материала и тонкий светящийся слой пламени (зона реакции окисления). При беспламенном горении (войлок, торф, кокс) зона горения представляет собой горящий объем твердых веществ, ограниченный не горящим веществом.
Рис. 2. Зоны пожара.
1 – зона горения; 2 – зона теплового воздействия; 3 – зона задымления; 4 – горючее вещество.
Зона горения характеризуется геометрическими и физическими параметрами: площадью, объемом, высотой, горючей загрузкой, скоростью выгорания веществ (линейная, массовая, объемная) и др.
Тепло, выделяющееся при горении, является основной причиной развития пожара. Оно вызывает нагрев окружающих зону горения горючих и негорючих веществ и материалов. Горючие материалы подготавливаются к горению и затем воспламеняются, а негорючие материалы разлагаются, плавятся, строительные конструкции деформируются и теряют прочность.
Выделение тепла происходит не во всем объеме зоны горения, а только в светящемся ее слое, где происходит химическая реакция. Выделившееся тепло воспринимается продуктами горения (дымом), в результате чего они нагреваются до температуры горения.
Зона теплового воздействия – часть, примыкающая к зоне горения. В этой части происходит процесс теплообмена между поверхностью пламени и окружающими строительными конструкциями, материалами. Передача тепла осуществляется конвекцией, излучением, теплопроводностью. Границы зоны проходят там, где тепловое воздействие приводит к заметному изменению состояния материалов, конструкций и создает невозможные условия для пребывания людей без средств тепловой защиты.
Проекция зоны теплового воздействия на поверхность земли или пола помещения называется площадью теплового воздействия. При пожарах в зданиях эта площадь состоит из двух участков: внутри здания и вне его. На внутреннем участке передача тепла осуществляется преимущественно конвекцией, а на внешнем - излучением от пламени в окнах и других проемах.
Размеры зоны теплового воздействия зависят от удельной теплоты пожара, размеров и температуры зоны горения и др.
Зона задымления - пространство, которое заполняется продуктами сгорания (дымовыми газами) в концентрациях, создающих угрозу для жизни и здоровья людей, затрудняющих действия пожарных подразделений при работе на пожарах.
Внешними границами зоны задымления считаются места, где плотность дыма составляет 0,0001 - 0,0006 кг/м 3 , видимость в пределах 6-12 м, концентрация кислорода в дыме не менее 16% и токсичность газов не представляет опасности для людей, находящихся без средств индивидуальной защиты органов дыхания.
Нужно всегда помнить, что задымление на любом пожаре всегда представляет наибольшую опасность для жизни людей. Так, например объемная доля оксида углерода в дыме в количестве 0,05% опасна для жизни людей.
В некоторых случаях дымовые газы содержат сернистый газ, синильную кислоту, оксиды азота, галогенводороды и др., наличие которых даже в незначительных концентрациях приводят к смертельным исходам.
В 1972 году в Ленинграде в ломбарде на Владимирском проспекте произошел пожар, к моменту прибытия караула в помещении практически не было задымления и личный состав проводил разведку без средств защиты органов дыхания, но через некоторое время личный состав стал терять сознание, в бессознательном состоянии было эвакуировано 6 пожарных, которые были госпитализированы.
В процессе расследования было установлено, что произошло отравление личного состава токсичными продуктами, выделявшимися в процессе горения нафталина.
Анализ пожаров показывает, что подавляющее большинство людей погибает от отравления продуктами неполного сгорания, вдыхания воздуха с пониженной концентрацией кислорода (менее 16 %). При уменьшении объемной доли кислорода до 10 % человек теряет сознание, а при 6% у него появляются судороги, и если ему не оказать немедленную помощь, то через несколько минут наступает смерть.
При пожаре в гостинице "Россия" в Москве из 42 человек только 2 человека погибли в огне, остальные погибли от отравления продуктами сгорания.
В чем заключается коварство задымления помещений на пожаре, даже при незначительных размерах горения? Если человек находится непосредственно в зоне горения или теплового воздействия, то естественно он сразу ощущает приближающуюся опасность и принимает соответствующие меры для обеспечения своей безопасности. При проявлении задымления очень часто люди, находящиеся в помещениях (а это наиболее характерно для зданий повышенной этажности) в верхнерасположенных этажах, не придают этому серьезного значения, а между тем по лестничной клетке образуется, так называемая, дымовая пробка, которая препятствует выходу людей из верхней зоны. Попытки людей пробиться через дым без индивидуальных средств защиты органов дыхания, как правило, заканчиваются трагически.
Так в 1997 году в Санкт-Петербурге, при тушении пожара на 3 этаже жилого дома на лестничной площадке 7 этажа были обнаружены трое погибших жильцов 5 этажа, которые, как показало расследование, пытались спастись от задымления в своей квартире, у знакомых, проживавших на 8 этаже.
Практически установить границы зон при пожаре не представляется возможным, т.к. происходит их непрерывное изменение, и можно говорить лишь об условном их расположении.
В процессе развития пожара различают три стадии: начальную, основную (развитую) и конечную. Эти стадии существуют для всех пожаров не зависимо от их видов.
Начальной стадии соответствует развитие пожара от источника зажигания до момента, когда помещение будет полностью охвачено пламенем. На этой стадии происходит нарастание температуры в помещении и снижение плотности газов в нем. Эта стадия продолжается 5 – 40 мин, а иногда и несколько часов. Она не оказывает, как правило, влияния на огнестойкость строительных конструкций, поскольку температуры пока сравнительно невелики. Количество удаляемых газов через проемы больше, чем количество поступающего воздуха. Вот почему линейная скорость в закрытых помещениях принимается с коэффициентом 0,5.
Основной стадии развития пожара в помещении соответствует повышение среднеобъемной температуры до максимума. На этой стадии сгорает 80-90% объемной массы горючих веществ и материалов. При этом расход удаляемых газов из помещения приблизительно равен притоку поступающего воздуха и продуктов пиролиза.
На конечной стадии пожара завершается процесс горения и постепенно снижается температура. Количество уходящих газов становится меньше, чем количество поступающего воздуха и продуктов горения.
Вывод по 2 вопросу:
При оценке обстановки на пожаре РТП должен учесть опасные факторы, которые угрожают личному составу при нахождении в:
Зоне теплового воздействия;
Зоне задымления.
Преподаватель отвечает на вопросы обучаемых.
Зона теплового воздействия примыкает к границам зоны горения. В этой части пространства протекают процессы теплообмена между поверхностью пламени, окружающими ограждающими конструкциями и горючими материалами. Передача теплоты в окружающую среду осуществляется: конвекцией, излучением, теплопроводностью. Границы зоны проходят там, где тепловое воздействие приводит к заметному изменению состояния материалов, конструкций и создает невозможные условия для пребывания людей без тепловой защиты.Безопасная температура не более 60-70 0 С или лучистый тепловой поток не более 3500Вт/м 2 .
При пожарах в зданиях и сооружениях опасные факторы пожара являются основным препятствием для успешного выполнения действий по тушению пожара личным составом, создают опасность для жизни и здоровья людей, оказавшихся в зоне задымления. Особый отпечаток зона задымления накладывает на обстановку пожара в зданиях повышенной этажности и на объектах с массовым пребыванием людей. Кроме того, работа личного состава в задымленных помещениях требует определенных умений и навыков, высокой физической, морально-волевой и психологической подготовки.
Зона задымления может включать в себя всю зону теплового воздействия и значительно превышать ее.
Границами зоны задымления считаются места, где плотность дыма, видимость предметов, концентрация кислорода в дыме и токсичность газов не представляет опасности для людей, находящихся без средств защиты органов дыхания.
Соотношение (3.12) используется как для определения интенсивности облучения J * на различных расстояниях от горящего объекта, так и для нахождения безопасных в противопожарном отношении расстояний между зданиями, сооружениями (противопожарных разрывов) и определения зоны теплового воздействия.
Безопасные расстояния между зданиями, сооружениями r кр , м , определяют, разрешая соотношение (3.12) относительно r и заменяя величину J * на J min
В этом соотношении J min – минимальная интенсивность облучения, превышение которой приводит к возгоранию рассматриваемого объекта, Дж/м 2 ·c ; c 0 – коэффициент, численное значение которого в условиях обычных пожаров допускается принимать равным 3,4 ккал/м· 2 ·ч 4 или 3,96Дж/м 2 ·с· 4 ; T ф – температура факела пламени, K (см. табл. 12), величины y 1 , y 2 , F ф находятся согласно рекомендациям предыдущего параграфа.
Расчёт температуры T п опирается на решение задачи о распространении тепла по нагреваемой конструкции, которое замыкается экспериментальными данными.
Как известно, процесс передачи тепла в твёрдом теле описывается уравнением теплопроводности Фурье. Применительно к одномерной задаче уравнение имеет вид
где T – температура, t –время, x – координата, – коэффициент температуропроводности, l - коэффициент теплопроводности, c p - теплоёмкость материала при постоянном давлении, r - плотность материала.
Уравнение (3.14) – уравнение параболического типа. Решению этого уравнения при начальных и граничных условиях, определяемых притоком тепла к облучаемой поверхности применительно к условиям реальных пожаров, посвящён ряд исследований .
Экспериментальные данные по распределению температуры получены на специальных тепловых установках с помощью датчиков, установленных в различных точках тела конструкции.
В качестве примера на рис.12 показано распределение температуры при облучении тепловым потоком конструкции типа вертикальной стенки.
Рис.12. Распределение температуры в теле конструкции при облучении
тепловым потоком
Видно, что максимальная температура имеет место на лицевой поверхности облучаемой конструкции.
Как отмечалось ранее, при определении величины J min под температурой T п в соотношении (3.13) подразумевают максимально допустимую температуру облучаемой поверхности, при превышении которой возможно возгорание конструкции. Критерием оценки T п и J min для дерева, картона, торфа, хлопка принято считать появление искр на обогреваемой поверхности. Значения T п и J min для легковоспламеняющихся и горючих жидкостей находятся по температуре самовоспламенения.
В приближенных расчетах при облучении сосновой древесины, фанеры, бумаги, плит ДВП, ДСП, хлопка, резины, бензина, керосина, мазута, нефти допускается принимать T п =513K .
Значения J min для твердых материалов в зависимости от продолжительности пожара, т.е. продолжительности облучения, приведены в табл.13, для легковоспламеняющихся и горючих жидкостей – в табл.14.
Возникновение пожара возможно:
На кухне, в обеденном зале.
В актовом зале, в спортивном зале и складе.
В кабинетах и комнатах.
Вследствие перегрузок, коротких замыканий электропроводки, неосторожное обращение с огнем и других причин.
Преобладающим направлением распространения пожара можно считать горизонтальное направление. По коридорам и внутри конструкций с воздушными прослойками, а также через различные отверстия в стенах и перекрытиях, по вентиляционным каналам.
В реальных условиях пожара основными факторами, вызывающими потерю сознания или смерть людей, являются: прямой контакт с пламенем, высокая температура, недостаток кислорода, наличие в дыму окиси углерода и других токсичных веществ, механические воздействия. Наиболее опасны недостаток кислорода и наличие токсичных веществ, т.к. около 50 - 60% смертей при пожарах происходит от отравления и удушья.
Опыт показывает, что в закрытых помещениях снижение концентрации кислорода в отдельных случаях возможно по истечении 1 - 2 мин. с начала возникновения пожара.
Особую опасность для жизни людей на пожарах представляет воздействие на их организм дымовых газов, содержащих токсичные продукты горения и разложения различных веществ и материалов. Так, концентрация окиси углерода в дыме в количестве 0,05% является опасной для жизни людей.
В некоторых случаях дымовые газы содержат сернистый газ, окислы азота, синильную кислоту и другие токсичные вещества, кратковременное воздействие которых на организм человека даже в небольших концентрациях (сернистый газ 0,05; окислы азота 0,025%; синильная кислота 0,2%) приводит к смертельному исходу.
Чрезвычайно высока потенциальная опасность для жизни человека продуктов горения синтетических полимерных материалов.
Опасные концентрации могут образоваться даже при термическом окислении и разрушении небольших количеств синтетических полимерных материалов.
С учетом того, что синтетические полимерные материалы составляют в современных помещениях более 50% всех материалов, нетрудно заметить, какую опасность они представляют для людей в условиях пожара.
Опасно для жизни людей также воздействие на них высокой температуры продуктов горения не только в горящем, но и в смежных с горящим помещениях. Превышение температуры нагретых газов над температурой человеческого тела в таких условиях приводит к тепловому удару. Уже при повышении температуры кожи человека до 42 - 46 °С появляются болевые ощущения (жжение). Температура же окружающей среды 60 - 70 °С является опасной для жизни человека, особенно при значительной влажности и вдыхании горячих газов, а при температуре выше 100°С происходит потеря сознания и через несколько минут наступает смерть.
Не менее опасной, чем высокая температура, является воздействие теплового излучения на открытые поверхности тела человека.
Так тепловое облучение интенсивностью 1,1 - 1,4 кВт/м 2 вызывает у человека те же ощущения, что и температура 42 - 46 °С.
Критической же интенсивностью облучения считают интенсивность, равную 4,2 кВт/м 2 .
Еще большей опасности подвергаются люди при непосредственном воздействии пламени, например, когда огнем отрезаны пути спасения. В некоторых случаях скорость распространения пожара может оказаться настолько высокой, что застигнутого пожаром человека спасти очень трудно или невозможно без специальной защиты (орошение водой, защитная одежда). К серьезным последствия приводит и загорание одежды на человеке. Если своевременно не сбить пламя с одежды, то человек может получить ожоги, которые обычно вызывают смерть.
Наконец, большой опасностью при пожаре является паника, представляющая собой внезапный, безотчетный, неудержимый страх, овладевающий массой людей. Она возникает от неожиданно появившейся опасности. Люди сразу ставятся перед лицом грозной стихии, сознание и воля подавляются впечатлением от пожара, невозможностью сразу же найти выход из создавшегося положения.
конструкций и оборудования
Обрушения строительных конструкций возможно в случаи длительного воздействия на них прямого источника огня, учитывая минимальный предел огнестойкости строительных конструкций, расположенных в зданиях степени огнестойкости. Для перекрытий составляет 35 минут, а время подачи стволов, для осуществления охлаждающих и защитных действий составит более 10 минут, в случаи возникновения возгорания на данном объекте тем самым можно избежать обрушения перекрытий устроенных в данном здании.
концентрация продуктов горения
Из-за возникновения мощных конвективных потоков в зону задымления попадут помещения, смежные с тем, в котором произошел пожар. Вероятна плотная концентрация продуктов горения.
Зона теплового воздействия будет примыкать к зоне горения, а также проходить на путях движения разогретых газовых потоков продуктов горения.
При возникновении пожара в одном из помещений, к моменту прибытия первых пожарных подразделений они частично или полностью будут охвачены огнем с угрозой распространения на смежные помещения.
«Тепловое загрязнение» - Сброс тепловых отходов в окружающую среду, в результате чего происходит техногенное изменение температурного режима компонентов геосфер: Тепловое загрязнение водоемов Тепловое загрязнение атмосферы Тепловое загрязнение верхних слоев литосферы. Последствия вибрации: Изменение рельефа поверхности Снижение механической прочности пород Уплотнение пород Оползни и обвалы Проседание поверхности, образование полостей Разрушение фундаментов зданий и инженерных сооружений, коммуникаций Физиологическое действие: нарушение сердечной деятельности, расстройство нервной системы, спазмы сосудов, уменьшение подвижности суставов; при явлении резонанса – механическое повреждение органов вплоть до разрыва Беспокоящее и отпугивающее воздействие на животных.
«Тепловая машина» - Развитие энергетики является одной из важнейших предпосылок научно-технического прогресса. Шотландский инженер, механик и изобретатель, интересовался паром и конденсацией воды. Первый паровоз был сконструирован в 1803 г. английским изобретателем Ричардом Тревитиком. Машина Уатта. Реактивный двигатель.
«Тепловые двигатели КПД тепловых двигателей» - Модель теплового двигателя. Открой листок самоконтроля на рабочем столе. Потребляет часть полученного количества теплоты Q2. Реактивный двигатель. T1 – температура нагревания Т2 – температура холодильника. Тепловые двигатели. Воспитать чувство коллективизма при работе в группах. Воздушный транспорт.
«Тепловые пояса Земли» - А условное изображение поверхности Земли на плоскости называют … . 3. Половина земного шара. Леса. Северная Америка. Раз – подняться, потянуться. Отгадайте кроссворд. Два – согнуться, разогнуться. Почему Солнце неодинаково «любит» Землю? 6. Условная линия, идущая по поверхности Земли от одного полюса к другому.
«Тепловые явления» - Цели и задачи обучения физике. Ожидаемые результаты. Формы организации учебной деятельности. Репродуктивный Наглядно-иллюстративный Объяснительно-иллюстративный Частично-поисковый. Учебно- методический комплекс. Методическая разработка раздела «Тепловые явления» 8 класс. Образовательные технологии. Методы познания.
«Тепловые машины» - Домашнее задание. «Младший брат» - паровоз. Первый паровой автомобиль. Первые тепловые двигатели. Решающая роль. Какой вариант покупки экономически будет более выгодным? Разрушение озонового слоя при полетах самолетов и запусках ракет. Так, если за время t сожжено топливо массой m и удельной теплотой сгорания q, то.
