Файл: Закономерности развития пожара его параметры и сопровождающие явления.docx

, как правило, через 10-15 мин после извещения о пожаре, т.е. через 15—20 мин после его возникновения (3-5 мин до срабатывания системы сигнализации о пожаре; 5—10, а то и более, мин — следование на пожар; 3—5 мин разведка и боевое развертывание). То есть, тактико-технические действия, как правило, начинаются на III— IV фазе, а иногда и на V фазе развития пожара, когда его параметры достигли наибольшей интенсивности своего развития или максимального значения.

Зоны пожара

Пожар развивается на определенной площади или в объеме и может быть условно разделен на три зоны, не имеющих, однако, четких границ: горения, теплового воздействия и задымления.

Зона горения. Зоной горения называется часть пространства, в котором происходит подготовка горючих веществ к горению (подогрев, испарение, разложение) и их горение.

Зоны горения

Рис. 1. 1. Зоны горения на пожарах:

а - при горении жидкости в резервуаре; б - при горении внутри зданий;

в - при горении угля.

Она включает в себя объем паров и газов, ограниченный собственно зоной горения и поверхностью горящих веществ, с которой пары и газы поступают в объем зоны горения. При беспламенном горении и тлении, например, хлопка, кокса, войлока, торфа и других твердых горючих веществ и материалов, зона горения совпадает с поверхностью горения. Иногда зона горения ограничивается конструктивными элементами стенами здания, стенками резервуаров, аппаратов и т.д. Характерные случаи пожаров и зоны горения на них показаны на рис.1.1. Зона горения является теплогенератором на пожаре, так как именно здесь выделяется все тепло и развивается самая высокая температура. Однако процесс тепловыделения происходит не во всей зоне, а во фронте горения, и здесь же развиваются максимальные температуры. Внутри факела пламени температура значительно ниже, а у поверхности горючего материала еще ниже. Она близка к температуре разложения для твердых горючих веществ и материалов и к температуре кипения жидкости для ЛВЖ и ГЖ. Схемы распределения температур в факеле пламени при горении газообразных, жидких и твердых веществ показаны на рис.1.2.

---

Зона теплового воздействия. Зоной теплового воздействия называется часть пространства, примыкающая к зоне горения, в котором тепловое воздействие приводит к заметному изменению материалов и конструкций и делает невозможным пребывание в нем людей без специальной тепловой защиты (теплозащитных костюмов, отражательных экранов, водяных завес и т.п.). Если в зоне теплового воздействия находятся горючие вещества или материалы, то под действием тепловых потоков происходит их подготовка к горению, создаются условия для их воспламенения и дальнейшего распространения огня. С распространением зоны горения, границы зоны теплового воздействия расширяются, и этот процесс повторяется непрерывно.

---

Рис. 1. 2. Распределение температур в пламени при горении:

а - газообразных веществ; б - жидкостей; в - твердых материалов.

Тепло из фронта горения распространяется в окружающее пространство, как конвекцией, так и излучением. Конвективные потоки горячих газов направлены преимущественно вверх, а количество тепла, переносимое ими в единицу времени, пропорционально градиенту температур между газом-теплоносителем и тепловоспринимающей средой, и коэффициенту теплообмена, и определяется законом Ньютона:

Q_{к =} a_к (T_г-T₀) F (1.1.)

Где: a_к – коэффициент теплообмена, Вт/(м.²К); Т_г – температура в зоне горения, К; Т₀ – температура окружающей среды, К; F - площадь теплообмена, м². Тепло, излучаемое пламенем, распространяется по всем направлениям полусферического пространства. Интенсивность излучения пламени зависит от его температуры и излучательной способности и определяется законом Стефана-Больцмана:

Q= σ₀∙ ε ∙T_г ∙ (1.2.)

Где: σ₀ – коэффициент излучения черного тела, Вт/(м²∙К⁴); ε – степень черноты тела; Т_г - температура в зоне горения, К; F – площадь излучения, м². Зона теплового воздействия на внутренних пожарах будет меньше по размерам, чем на открытых, так как стены здания играют роль экранов, а площадь проемов, через которые возмож­но излучение, невелика. Кроме того, дым, который выделяется на внутренних пожарах, резко снижает интенсивность излучения, поскольку является хорошей поглощающей средой. Направления передачи тепла в зоне теплового воздействия на открытых и внутренних пожарах также различны. На открытых пожарах верхняя часть зоны теплового воздействия энергетически более мощная

---

, поскольку конвективные токи и излучение совпадают по направлению. На внутренних пожарах направление передачи тепла излучением может не совпадать с передачей тепла конвекцией, поэтому зона теплового воздействия может состоять из участков, где действует только излучение или только конвекция или где оба вида тепловых потоков действуют совместно. При ликвидации горения на пожарах необходимо знать границы зоны теплового воздействия. Ближней границей зоны теплового воздействия является зона горения, а дальняя определяется по двум показателям: или по термодинамической температуре в данной точке пространства или по интенсивности лучистого теплового потока. По температуре граница зоны теплового воздействия принимается в той части пространства, где температура среды превышает 60-70°С. При данной температуре невозможно длительное пребывание людей и выполнение ими активных физико-технических действий. За дальнюю границу зоны теплового воздействия по интенсивности лучистого теплового потока принимают такое удаление от зоны горения, где лучистое тепло, воздействуя на незащищенные части тела человека (лицо, руки) вызывают болевое ощущение не мгновенно, а через промежуток времени, соизмеримый с оперативным временем, т.е. временем, необходимым для активного воздействия пожарного, вооруженного средствами тушения, на основные параметры пожара. Численную величину этого времени следует определять экспериментально на характерных реальных пожарах. Для внутренних пожаров в зданиях при средней интенсивности их развития, при современном вооружении участника тушения пожара (например, стволом тонкораспыленной воды, с раствором смачивателя или загустителя) это время условно можно принять равным 15сек. Тогда, по экспериментальным данным, за дальнюю границу зоны теплового воздействия можно условно принять интенсивность лучистого потока примерно 3500 Вт/ м².

В табл.1.1. приведены значения интенсивности излучения пламени при горении штабелей древесины на различном расстоянии от них.

Таблица 1.1.

Высота штабелей, м. ширина 14 м	Макси- мальная высота пламени, м.	Максималь-ная температу- ра пламени, ˚С	Интенсивность излучения пламени, Вт/м.2, на расстоянии
			10м	15 м	20 м	25 м
6	8	1300	13980	11890	8500	4540
9,5	12	1300	13980	12580	9070	4890

---

Из табл.1.1. видно, что расстояние для присутствия людей, не защищенных специальными средствами от лучистой энергии пожара, составляет 27—30 м. При тех же размерах штабеля, но с другим коэффициентом поверхности горения, это расстояние может существенно измениться, тогда высота пламени увеличится или уменьшится за счет изменения площади горения, а, следовательно, и выхода летучих веществ из древесины. Безопасное расстояние при пожарах штабелей древесины может быть определено по эмпирической формуле:

L_без =l,6H (1.3.)

Где: Н - общая высота штабеля и пламени, м.

На рис.1.3 и 1.4. приведены графики, показывающие изменение интенсивности излучения пламени на различных расстояниях от него.

Рис. 1. 3 Рис. 1. 4.

Рис. 1. 3. Зависимость интенсивности излучения пламени от рас­стояния при горении штабелей древесины различной высоты: 1- h = 5 м; 2 - h =6м; 3-h =8м;4-h = 10 м; 5 - h = 12 м

Рис.1.4. Зависимость интенсивности излучения пламени от рас­стояния до резервуара с горящей жидкостью, где D - резервуара. Зная допустимые или предельные значения интенсивности излучения, можно найти расстояния, обеспечивающие безопасную работу пожарной техники и личного состава подразделений. Зона задымления. Зоной задымления называется часть пространства, примыкающая к зоне горения и заполненная дымовыми газами в концентрациях, создающих угрозу жизни и здоровью людей или затрудняющих действия пожарных подразделений. Зона задымления может частично включать в себя зону горения и всю или часть зоны теплового воздействия. Как правило, зона задымления — самая большая часть пространства на пожаре. Это объясняется тем, что дым представляет собой аэрозоль (смесь воздуха с газообразными продуктами полного и неполного горения и мелкодисперсной твердой и жидкой фазой), поэтому он легко вовлекается в движение даже слабыми конвективными потоками, а при наличии мощных конвективных потоков, которые наблюдаются на пожарах, дым разносится на значительные расстояния. Дым определяется как совокупность газообразных продуктов горения органических материалов, в которых рассеяны небольшие твердые и жидкие частицы. Это определение шире, чем большинство распространенных определений дыма. Сочетание сильной задымленности и токсичности представляет наибольшую угрозу тем, кто находится в здании, охваченном пожаром. Статистические данные позволяют сделать вывод о том, что более 50% всех смертельных исходов при пожарах можно отнести за счет того, что

---