Файл: Kindeev - Prognozirovaniye opasnikh faktorov pozhara 2016.pdf

31 

жидкости, а если пренебречь количеством тепла, передаваемого жидкости 

через  стенки  резервуара,  то  и  общее  количество  тепла,  идущего  на 

поддержание непрерывного процесса горения жидкости над резервуаром, 

т.е. на испарение горючей жидкости. 

Экспериментально  установлено,  что  по  мере  снижения  уровня 

жидкости в резервуаре скорость ее выгорания уменьшается.  

Уменьшение скорости выгорания обусловлено тем, что с увеличением 

расстояния  до  зоны  горения  понижается  градиент  концентрации  паров 

жидкости. 

После  воспламенения  температура  на  поверхности  жидкости  быстро 

возрастает,  достигая  определенного  значения.  Для  химически  чистых, 

однородных  жидкостей  она  очень  близка  к  температуре  кипения,  но 

всегда несколько ниже нее.  

Экспериментально  установлено,  что  при  горении  жидкостей 

распределение температур по толщине может быть двух типов. 

И  одном  случае  передача  тепла  с  поверхности  жидкости  в  глубину 

осуществляется  теплопроводностью,  что  приводит  к  прогреву  жидкости 

на  небольшую  глубину  (2...5  см).  Температура  в  прогретом  слое  быстро 

понижается  с  увеличением  расстоянии  от  поверхности  жидкости. 

Величина  прогретого  слоя  остается  постоянной  и  не  изменяется  по  мере 

выгорания жидкости.  

При  горении  жидкостей  в  резервуарах  большого  диаметра  характер 

прогрева  существенно  отличается  от  первого.  При  горении  возникает 

прогретый  слой,  толщина  которого  растет  во  времени,  а  температура  в 

этом  слое  почти  одинакова  с  температурой  на  поверхности  жидкости. 

Такой  слой  называют  гомотермическим.  Под  гомотермическим  слоем 

температура жидкости быстро падает до начальной.  

32 

Распределение  второго  типа  может  наблюдаться  при  определенных 

условиях, характеризующих  интенсивность  прогрева  стенок резервуара  у 

всех нефтепродуктов и даже у индивидуальных жидкостей. Но чаше всего 

такое распределение наблюдается при горении бензина, влажных нефтей, 

масел  и  мазутов.  Распределение  первого  типа  характерно  для  горения 

керосина,  трансформаторного  и  солярового  масел,  дизельного  топлива  и 

других  жидкостей  с  высокой  температурой  кипения.  При  их  горении 

температура  стенки  резервуара  чаще  всего  не  превышает  температуры 

кипения,  поэтому  не  возникает  интенсивных  конвективных  токов,  а 

следовательно, и быстрого прогрева жидкостей вглубь. 

Если при горении любых жидкостей охлаждать стенки резервуара, то 

гомотермического  слоя  не  возникает,  так  как  прогрев  вглубь 

осуществляется в основном теплопроводностью стенок. 

Прямым следствием образования гомотермического слоя при горении 

некоторых  видов  горючих  жидкостей  является  выброс  их  из  резервуара. 

Он  обусловлен  вскипанием  перегретых  слоев  воды,  расположенных  под 

гомотермическим  споем  горючей  жидкости.  Выброс  происходит  в  тот 

момент,  когда  толщина  слоя  достигает  уровня  воды.  Это  явление 

приводит  к  резкому  увеличению  площади  пожара,  интенсификации  его 

распространения  и  развития.  Кроме  того,  это  явление  представляет 

большую опасность для личного состава. 

Кроме  явления  выброса,  при  определенных  условиях  может 

наблюдаться  вскипание  нефтепродуктов.  К  вскипанию  способны  все 

нефтепродукты,  имеющие  воду  и  прогревающиеся  при  горении  выше 

100ºС. В процессе прогрева нефтепродукта влага, находящаяся в верхних 

слоях,  частично  опускается  в  нижележащий  и  постепенно  на  границе 

прогретых  и  холодных  слоев  накапливается  слой  с  повышенным 

содержанием влаги. Когда температура обводненного слоя повышается до 

33 

100°С  и  выше,  начинается  парообразование.  Пузырьки  водяного  пара, 

двигаясь  вверх,  вспенивают  нефтепродукт,  объем  его  увеличивается,  и 

если высота сухого борта невелика, то горящий вспененный нефтепродукт 

переливается через борт резервуара. 

Открытые пожары, связанные с горением 

твердых горючих материалов 

К  открытым  пожарам,  связанным  с  горением  твердых  горючих 

материалов,  относятся:  пожары  на  складах  лесоматериалов,  лесные 

пожары,  пожары  торфополей,  а  также  пожары  хлебных  массивов  и 

степные пожары. 

Пожары  на  складах  лесоматериалов.  Как  и  все  открытые  пожары, 

пожары на складах лесоматериалов характерны отсутствием ограничений 

газообмена  и  своеобразием  параметров  зон  пожара.  Особенностью  этих 

пожаров  от  газонефтяных  фонтанов  и  резервуаров  с  ЛВЖ,  ГЖ  является 

большая  скорость  их  распространения,  особенно  при  наличии  ветра,  а 

также  распространение  пожара  на  значительные  расстояния  вследствие 

разлета  искр  и  головней,  переносимых  мощными  конвективными 

потоками,  возникающими  в  результате  образования  аэродинамического 

вихря в зоне горения. 

Характерной  особенностью  пожаров  на  складах  лесоматериалов 

является  большой  объем  зоны  горения,  что  обусловлено  значительным 

объемом  продуктов  термического  разложения,  выделяющихся  с  сильно 

развитой  поверхности  горючего  материала.  Сгорая,  эти  вещества 

образуют 

большое 

количество 

нагретых 

продуктов 

горения, 

поднимающихся  вверх.  Вследствие  этого  формируются  мощные  потоки 

нагретых  продуктов  горения  и  свежего  воздуха,  приводящие  к  созданию 

локальной  аэродинамической  обстановки,  практически  не  зависящей  от 

метеорологических условий. Аэродинамические потоки увлекают за собой 

34 

горящие доски и другие предметы, способные привести к возникновению 

новых очагов пожаров, как правило, на большом расстоянии от основной 

зоны горения (до нескольких сотен метров). 

Анализ  имевших  место  пожаров  и  результаты  экспериментальных 

исследований 

показывают, 

что 

средняя 

линейная 

скорость 

распространения фронта пламени на складах лесоматериалов изменяется в 

широких  пределах  от  0,1  до  4  м/мин,  а  в  некоторых  случаях  достигает 

10м/мин  и  более.  Скорость  распространения  огня  зависит,  во-первых,  от 

размеров  материалов  и  изделий,  а  во-вторых,  от  их  влажности.  Как 

известно,  ассортимент  лесоматериалов,  хранящихся  на  складах, 

достаточно широк: от щепы и древесных отходов, имеющих минимальные 

размеры 1  мм,  до  круглого  леса  с наименьшим  размером  бревен 10  см и 

более. 

Горение  распространяется  по  горючему  материалу  тогда,  когда 

температура  материала  достигает  температуры  воспламенения,  т.е.  той 

температуры, при которой состав и количество выделяющихся продуктов 

разложения обеспечивают образование горючей смеси  их с воздухом. То 

есть  время  распространения  пламени  на  данный  участок  поверхности,  а 

следовательно,  и  скорость  распространения  пламени  определяются 

временем  прогрева  поверхностного  слоя  материала  до  температуры 

воспламенения. 

Таким  образом,  уменьшение  линейных  размеров  пожарной  нагрузки 

приводит к интенсификации теплового воздействия на подготавливаемые 

к горению участки материала, а следовательно, и к увеличению скорости 

распространения пламени. 

Рассмотрим,  как  линейные  размеры  элементов  пожарной  нагрузки 

влияют  на  теплоотвод  от  поверхностных  слоев  материала.  Чем  больше, 

например,толщина досок, тем больше тепла теряется  теплопроводностью 

35 

на прогрев материала. Так как пламя распространяется преимущественно 

по  поверхности  материала,  то  увеличение  линейных  размеров  элементов 

пожарной  нагрузки  приводит  к  возрастанию  времени  прогрева 

поверхностного  слоя  до  температуры  воспламенения,  а  следовательно,  к 

снижению скорости распространения пламенного горения. 

В натурных условиях скорость распространения пламени по штабелям 

из  досок  толщиной  25  мм  в  2-2,5  раза  выше,  чем  по  штабелям  из  досок 

толщиной 50 мм. 

Большое  влияние  на  скорость  распространения  пламени  оказывает 

влажность  древесины.  Во-первых,  повышается  теплоемкость  влажного 

материала, следовательно, увеличиваются затраты тепла на его нагрев; во-

вторых, требуются дополнительные затраты тепла на испарение влаги; в-

третьих,  увеличивается  теплопроводность  материала,  что  вызывает 

дополнительные потери тепла на прогрев материала, и т.п. 

Увеличение  влажности  материала  с  11  до  28%  приводит  к  снижению 

скорости распространения пламени в 4 раза. 

Большое  влияние  на  распространение  пламени  на  складах 

лесоматериалов оказывает направление и скорость ветра. При увеличении 

скорости  ветра  до  20  м/с  происходит  возрастание  скорости 

распространения  пламени  почти  в  2  раза,  причем  интенсивность 

нарастания  скорости  распространения  пламени  снижается  с  увеличением 

скорости ветра. 

Пожары  на  складах  лесоматериалов,  особенно  пиломатериалов, 

характеризуются  высокими  скоростями  выгорания.  Это  связано  прежде 

всего  с  тем,  что  штабели,  в  которых  хранятся  пиломатериалы,  обладают 

сильно  развитой  поверхностью  горения.  Поэтому  приведенная  массовая 

скорость  выгорания  (с  единицы  площади  пожара)  может  составлять  при