Как определить режим пожара

Режимы внутренних пожаров динамика внутренних пожаров конспект мчс

1. ОБЩИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАЗВИТИЯ ВНУТРЕННИХ ПОЖАРОВ

2. 1. Понятие динамики пожаров

• Под динамикой пожара понимается изменение основных
параметров пожара во времени и пространстве. Поэтому
необходимо изучить законы изменения параметров пожара во
времени и пространстве. О характере пожара можно судить по
совокупности большого числа его параметров: по площади
пожара,
по
температуре
пожара,
скорости
его
распространения,
интенсивности
тепловыделения,
интенсивности газообмена, скорости выгорания пожарной
нагрузки, интенсивности задымления и плотности дыма и т.д.
Обычно при исследовании сложных процессов и явлений
выделяют первичные, определяющие параметры, и вторичные,
т.е. производные от них. При исследовании пожаров это
сделать почти невозможно.

• Во-первых, потому что практически невозможно определить,
что в этой сложной совокупности процессов и явлений
следует считать первичным, а что вторичным, производным
(тепловыделение определяет газообмен, или, наоборот,
тепловыделение есть функция газообмена в зоне горения и
т.д.).
• Во-вторых, потому что многие параметры пожара становятся
первичными или производными в зависимости от цели
исследования, от позиции исследователя.
• В-третьих, не всегда первичные, наиболее важные по своей
физической сущности процессы, являются определяющими с
точки зрения исследователя пожара.

• Так, например, с точки зрения физической сущности
процесса горения на пожаре интенсивность газообмена
является одним из основных параметров. Но с точки зрения
динамики пожара его можно почти не рассматривать.
Можно
рассматривать
лишь
его
следствие
интенсификацию процесса горения, рост скорости
распространения пожара и скорости выгорания пожарной
нагрузки, а уже как следствие этот — скорость роста
температуры пожара и т.д. Поэтому в качестве основных
параметров, изменяемых во времени, для изучения
динамики пожара примем: площадь пожара, температуру
пожара и интенсивность задымления на пожаре.
• Эти параметры пожара наиболее доступны измерению,
анализу, расчету. Они служат исходными параметрами для
определения вида применяемой техники и расчета сил и
средств,
прогнозирования
автоматических
систем
пожаротушения и т.п.

• Качественно анализ некоторых параметров пожара и их
изменение во времени частично мы уже рассмотрели.
• Проследим изменение параметров пожара во времени и в
пространстве с момента загорания до выхода их на
стационарный режим, в случае свободного развития пожара
(без тушения).
• Рассмотрим наиболее общий случай развития пожара в здании
с горением равномерно распределенных по поверхности поле
твердых горючих материалов, внутри помещения обычного
типа* с начальной температурой среды 20°С.
• *Под помещением обычного типа понимается помещение
малых размеров, с высотой потолка 3 1/12 относятся к
помещениям с высокотемпературным режимом пожаров, т.е. в
этих помещениях процесс горения развиваетсятак же, как в
условиях открытого пожара или близких к ним.
Изменение температуры пожаров во времени, характерное для
помещения с низкотемпературным режимом, соответствует
кривой 4 (рис.) , а с высокотемпературным режимом —кривой 6,
которая является стандартной температурной кривой.
Из рис. следует, что различие температур пожара в помещениях
с низкотемпературным и высокотемпературным режимами в
среднем составляет 200-250°С.
При этом необходимоиметь в виду, что такая же картина может
сохраниться, когдагорючие материалы с высокой теплотворной
способностью горяти помещениях с низкотемпературным
режимом, а горючие материалы с низкой теплотворной
способностью горят в помещениях с высокотемпературным
режимом.

• Внутренний пожар – это более сложный случай
процессагорения по сравнению с открытым пожаром,
так как объем,где происходит горение, ограничен и не
все тепло теряетсябезвозвратно. Поэтому для
удобства анализа тепловой балансвнутреннего
пожара записывают в несколько иной форме по
сравнению с уравнением
.
QП QПГ QК QЛ
• Без учета начального теплосодержания горючих
материалов и воздуха, на данный моментвремени он
может быть представлен следующим уравнением:
QП QП . Г QП . Г Qкон Q Г .М Qизл

• Все величины, входящие в это уравнение, переменны
вовремени. Они зависят от вида горючего материала,
его количества, площади пожара и многих других
параметров.
• Например,
QП . Г Qкон Q Г .М Qизл
• изменяется в пределах 10-80% всего выделяющегося
тепла и зависит от условий газообменаи
продолжительности горения. Как показывает
практика, Q изл составляет 3-4%
• Qп ;
• Qкон — 6-8% Qп; QГМ — 1,5-3% Qп ,т.е. примерно 85-90%
всего выделяющегося тепла на внутреннем пожаре
идет на нагрев продуктов горения.

• Величины Q’ПГ и Qизл не приводят к повышению температуры в зоне
пожара, так как в обоих случаях тепло уходит запределы помещения.
• Qг.м — тепло, идущее на нагрев горючего материала какгорящего, так
и подготавливаемого к горению, оно способствует интенсификации
и распространению пожара. Количественноэта величина в общем
балансе тепла мала (не превышает 3%от Qп ), но качественно этот
тепловой поток — один из самых опасных. Так, сведение Qг.м к нулю
практически приводит к локализации и тушению пожара.
• Qкон — также очень опасный тепловой поток, так как повышение
температуры несущих элементов конструкции приводитк резкому
снижению их механической прочности, потере устойчивости и
обрушению.
• Q»ПГ — это тепло, которое, выделившись в зоне горения,
распределяется по всему помещению и определяет температуру
пожара.

• Тепло на пожаре выделяется непосредственно в зоне горения и
распространяется из нее конвекцией, лучеиспусканием и
теплопроводностью. Тепло, передаваемое теплопроводностью,
сравнительно невелико и, как правило, в расчетах не учитывается.
• Тепло, передаваемое из зоны горения конвекцией при горении жидких
горючих в условиях внутреннего пожара, составляет 55-60%, а при
горении твердых горючих материалов,например, штабелей древесины,
60-70% от общего количества тепла, выделяющегося на пожаре.
Остальные 30-40% теплапередаются из зоны горения излучением.
Соотношение этих величин зависит не только от вида горючего, но и от
стадииразвития пожара, температуры окружающих предметов,
оптической плотности среды, условий газообмена. Поскольку
конвективные потоки направлены из зоны горения преимущественно
вверх, то суммарные тепловые потоки по различным направлениям будут
неравноценны. Знание величины и направления суммарных тепловых
потоков позволит определить не только соответствующие зоны пожара,
но и доминирующее направление иинтенсивность распространения
пожара.

• Из уравнения теплового баланса
QП QП . Г QП . Г Qкон Q Г .М Qизл
получим выражениедля приближенного расчета температуры
пожара, исходя из следующих соображений: температура
пожара обусловлена разностью
QП (QП . Г Qкон Q Г .М Qизл )
Q
Q
Q
Q
П.Г
кон
Г .М
изл
величину тепловых потерь
для различных видов пожаров на разных стадиях их развития
выразим как долю тепловыхпотерь от Qп, т.е.
QП . Г Qкон Q Г .М Qизл mQП

• Тогда уравнение теплового баланса примет вид:
QП QП . Г mQП
• Тепло, расходуемое на нагрев продуктов горения и
воздуха,находящегося в помещении, можно определить из
уравнения:
QП . Г М FП С Р V П . Г V0 ( 1) (t П t Н )
Окончательно
М QHP FП М FП С Р VП . Г V0 ( 1) (t П t Н ) m М QHP FП
Откуда
Q 1 m
tП
tН
C P VП . Г V0 ( 1)
P
H

• В этом выражении неизвестными величинами
являются Сри m .
• Если задаться значением Ср — среднеобъемной
удельнойтеплоемкостью смеси газов, то можно
определить температуруметодом последовательных
приближений. Кроме того, расчетные значения
температуры являются средними по площади ипо
сечению помещения, что соответствует равномерному
полютемператур по всему объему.
• Однако на пожарах распределение температуры
неравномерно по объему и нестационарно во времени.

43. Максимальная температура пожара, которая обычно выше среднеобъемной, бывает в зоне горения. По мере удаления от нее температура газов сни

Максимальная температура пожара, которая обычно выше
среднеобъемной, бывает в зоне горения. По мере удаления от нее
температура газов снижается за счет разбавления продуктов горения
воздухом и потерь тепла в окружающее пространство.
• Температурноеполе
внутреннего пожара
• На рис. показано
температурное поле пожара в
помещении объемом 100 м3 на
15-й минуте горения бензина
на площади 2 м2. Наивысшая
температура в зоне горения
900°С, в самой удаленной
точке 200°С.

• Большое влияние на распределение температуры
оказывает интенсивность газообмена и направленность
конвективных газовых потоков.
• Например, в помещениях с большой интенсивностью
газообмена и высокотемпературным режимом, несмотря
на интенсивное тепловыделение и высокую температуру в
верхней части помещения, в нижней его части возможно
пребывание людей благодаря интенсивному притоку
холодного воздуха и интенсивному оттоку горячих
продуктов горения.
• Причем неравномерность параметров газовой среды по
вертикалипроявляется тем резче, чем больше высота
помещения. Очевидно, что и средняя температура такого
пожара может бытьсравнительно невелика.

• В помещениях с малой интенсивностью газообмена
и низкотемпературным режимом горение
происходит с большим недостатком воздуха.
• Однако температура в помещении при таком
горении почти одинакова по объему и может быть
очень высокой за счет слабого оттока продуктов
горения.
• Эти обстоятельства необходимо учитывать при
тушении пожара для обеспечения безопасной и
эффективной работы личного состава.

• Очевидно, что при наличии расчетных методов,
учитывающих неравномерность распределения
температуры в объемепомещения, эта задача
существенно облегчалась бы.
• Существует методика, позволяющая рассчитать
изменение среднеобъемной и локальной
температуры пожара во времени в условиях
внутреннего пожара.
• Хотя она не в полной мере отражает теявления,
которые происходят на реальных пожарах, но тем
неменее представляет определенный прогресс в
исследованиитеплового режима внутренних
пожаров.

• Основное упрощение,позволившее составить
критериальное уравнение теплового баланса внутреннего
пожара и решить его, заключается в том,что
нестационарный процесс тепловыделения и теплообмена,
происходящий на реальном пожаре, представлен как
квазистационарный (предполагается, что в небольшие
промежутки времени площадь пожара, массовая скорость
выгорания и условиягазообмена остаются постоянными).
Тогда уравнение тепловогобаланса внутреннего пожара
QП Qтак:
• в развернутом виде запишется
ПГ QК
QЛ
М QHP FП М VП . Г FП С Р (t П t Н ) FП (t П t Н ) 0 ПР FП (t П4 t Н4 )

• Анализируя это уравнение с учетом принятыхдопущений после
обработки методом размерностей его можнопредставить в
критериальной форме: Т
r ; x; y
Т r ; x; y
Tтеор
r x y
t B0 ; N u ; ; ;
r0 x0 y 0
• где Tтеор — безразмерная температура среды в любой момент времени
в точке с координатами х и у ;
М FПVП . Г C Р
• В0
3
F
T
0 ПР ОГР теор
— критерий Больцмана, характеризующий долю
тепла, которую отдают продукты горенияограждающим поверхностям в
лучистом теплообмене;
al
Nu
— критерий Нуссельта, характеризующий соотношение
между теплом, передаваемым конвекцией, и теплопроводностью в
идентичных условиях; r/r0 – безразмерное время; х/х0 – безразмерная
координата; y/y0 – безразмерная координата.

• Анализ величин, входящих в критерий Во и Nu, показывает,что
в условиях пожара среднеобъемная температура можетбыть
представлена функцией
Tср =t(q; a; r), где
М QHP FП
q
— плотность теплового потока,
FОГР
воспринимаемого поверхностями ограждающих конструкций,
Вт/м2;
• а — коэффициент избытка воздуха;
• r — время.

• Статистическая обработка
экспериментальных данных
позволила отыскать вид обеих
функций и представить
зависимости в виде номограмм.
• По номограмме можно
определить изменение
среднеобъемной температуры
пожара во времени, а также
изменение температуры среды в
горизонтальном и вертикальном
направлении.
• Следует помнить, что изменение
среднеобъемной и локальной
температуры помещения при
горении твердых материалов
будет отличаться от расчетного
особенно в начале и конце
пожара.

Внутренние пожары протекают в ограниченном объеме, огражден­ном от окружающего пространства. Поэтому внутренний пожар слабее зависит от характеристик окружающей среды, т.е. погоды, и в зна­чительной степени определяется теплогазообменом зоны горения с внутренним объемом и окружающей средой.

Эти процессы более сложные, чем в случае открытого пожара; они, главным образом, и определяют характер его развития или динамику пожара. Под динамикой пожара понимается изменение его основных параметров в пространстве и времени.

Значения этих параметров, а, следовательно, характеристики зон внутреннего пожара определяются теплообменом и газообменом с окру­жающей средой.

Скорость, с которой будет развиваться пожар, зависит от то­го, насколько быстро может распространиться пламя от точки зажи­гания, вовлекая в процесс горения все возрастающие области горючего материала. Для установления процесса горения в закрытом прос­транстве требуется, чтобы пожар вышел за определенные критические размеры, позволяющие резко повысить температуру на уровне потолка (типичное повышение > 600 С). Хотя усиленные уровни излучения уве­личивают локальную скорость горения, большее влияние на увеличе­ние размера пламени и скорость горения оказывает увеличивающаяся площадь, охваченная пожаров. Вот почему необходимо проанали­зировать характеристики распространения пламени по горючим мате­риалам.

Распространение пламени можно рассматривать как процесс нас­тупления фронта горения. Внутри этого фронта передняя кромка пламени действует как источник тепла (которое нагревает горючее перед фронтом пламени до температуры воспламенения) и как источ­ник вынужденного зажигания. Рассмотрение этого процесса требует рас­смотрения стационарных задач теплообмена, аналогичных, если не идентичных тем задачам, которые были рассмотрены в контексте вы­нужденного зажигания твердых веществ. Следовательно, скорость рас­пространения пламени может зависеть как от физических свойств ма­териалов, так и от его химического состава. Различные известные факторы, которые играют существенную роль при определении скорос­ти распространения пламени горючих твердых веществ представлены в виде табл.2.7 .

Факторы, влияющие на скорость распространения

пламени по горючим материалам

Свойства материала химические

Свойства материала физические

Факторы окружающей среды

Наличие замедлителей горения

Начальная температура. Ориентация поверхности. Направление распространения. Толщина. Теплоемкость. Теплопроводность. Плотность. Геометрия. Однородность.

Состав атмосферы. Атмосферное давление. Температура. Действующий тепловой поток.

В самом общем виде большинство внутренних пожаров может быть ус­ловно разделено на три характерных периода.

Первый период или начальная стадия пожара характеризуется сравнительно невысокой среднеобъемной температурой незначи­тельным газообменом с окружающей средой. Горение протекает за счет воздуха, содержащегося в помещении. Считает­ся, что под начальной стадией надо понимать период развития пожа­ра, заканчивающийся т.н. объемным воспламенением горючей нагруз­ки. В этом есть определенный смысл: т.к. по мере развития пожара повышается температура, прогревается горючая нагрузка и при дос­тижении ее температуры поверхностного слоя, равной температуре вспышки, может произойти весьма быстрое (объемное ) распростране­ние горения).

Второй или основной период начинается от начальной стадии до момента, когда среднеобъемная температура достигает максимальных значений. В этот период сгорает основная доля пожарной нагрузки (

Заключительный (третий ) период характеризуется снижением теплоты пожара, убыванием температуры пожара. Рост площади пожа­ра замедляется или совсем прекращается. Исходя из сказанного мож­но графически представить изменения во времени основных парамет­ров пожара: площади и среднеобъемной температуры.

Несмотря на низкую температуру на первом этапе пожара, внут­ри и вокруг зоны горения местные температуры достигают значи­тельного уровня. В течение периода нарастания пожар увеличивает свои размеры, сначала достигая, а затем проходя момент, при кото­ром значительную роль начинает играть взаимодействие с границами помещения. Переход к полностью развитому пожару (этап 2) назван этапом полного охвата помещения пламенем, при этом пламя быстро распространяется от области местного горения на все возгораемы поверхности внутри комнаты. В обычных условиях переход этот неп­родолжителен по сравнению с длительностью основных этапов пожара, но он часто рассматривается как поворотное событие, подобное то­му явлению, каким является зажигание. На этапе полностью развитого пожара интенсивность тепловыде­ления достигает максимума и угроза соседним помещениям и, вероят­но, соседним зданиям наибольшая. Пламена могут вырываться через окна, двери и т.д., что приводит к распространению пожара на ос­тальную часть здания. Это распространение может носить внутренний (через открытые дверные проходы), либо внешний характер (через ок­на). Кроме очевидной угрозы жизни оставшихся в здании людей на данном этапе может произойти разрушение конструкции, которое мо­жет вызвать либо частичное, либо полное обрушение здания. В пе­риод охлаждения (этап 3) интенсивность горения уменьшается по ме­ре того, как в составе горючих веществ все меньше и меньше будет оставаться летучих продуктов. В конце концов, пламя прекратится, оставив за собой массу тлеющих в золе углей, которые, хотя и медленно, будут продолжать гореть в течение некоторого времени, в ре­зультате чего будут поддерживаться высокие местные температуры.

Соотношение времен этих периодов (длительность) может быть самой различной, т.к. оно зависит от многих факторов, например, от :

1. Величины пожарной нагрузки

2. Интенсивности газообмена, характеризуемого в данном случае от­ношением площади проемов (F1) к площади пожара (Fп)

Тп Пожары с высокотемпературным режимом

Пожары с низкотемпературным режимом

Большое влияние на динамику пожара оказывает такой параметр F1/Fпола, оценка которого менее трудоемка, чем (F1/Fп). В зависи­мости от величины этого параметра динамику пожара может опреде­лять или значение пожарной нагрузки (F1/Fпола > 1/12) [ ПРН ] или же газообмен (F1/Fпола 2

0 10 20 30 40 50 время, мин

В качестве важного показателя при определении потенциальной серьезности пожара выдвигалась пожарная нагрузка. Основываясь на этом предположении опасность пожара может быть оценена на основа­нии понятия, известного как » гипотеза равных площадей». В соот­ветствии с этой гипотезой принимается, что два пожара будут оди­наково серьезны, если площади под кривыми зависимости температу­ры от времени этих двух пожаров (выше основной линии 150 С или 300 С) будут равны

Таким образом, требование к огнестойкости элемента, находящегося в условиях реального пожара, приведенного на рисунке, соответ­ствует 50 мин огнестойкости воздействия при стандартном испытании.

Однако фактически на пожарах распределение температуры неравномерно по объему: и в плане, и по высоте. И это может быть сущес­твенно для организации тушения пожара.

В помещениях с большой интенсивностью газообмена, и высоким температурным режимом, нейтральная зона располагается сравни­тельно высоко. Поток холодного воздуха велик и в его нижней части возможно пребывание людей. В этих помещениях сравнительно быстро можно создать благоприятную для тушения обстановку:

— вскрыть или закрыть проемы,

— ввести в действие дымососы,

— работать стволами через проемы.

В помещениях с низкотемпературным режимом пожара из-за слабого газообмена и низкого расположения нейтральной зоны, температура по высоте и в плане помещения становится почти одинаковой и близ­ка с среднеобъемной. Минимально опасная для человека температура 60 С устанавливается в течении первых минут и к моменту прибытия подразделений проникнуть к очагу горения без КИП и теплозащитных костюмов невозможно. Поэтому в таких помещениях надо принимать меры для снижения температуры.

При подаче воды на горящую поверхность происходит ее испаре­ние, вследствие чего приток воздуха уменьшается, возникающие кон­вективные потоки выравнивают температуру в объеме помещения. Это приводит к необходимости применять теплозащитные средства.

Как следует из приведенных примеров для прогнозирования развития пожаров недостаточно иметь представление о величине среднеобъемной темпе­ратуры; необходимо оценить ее изменение по высоте помещения и в плане.

Газообмен на внутреннем пожаре.

Описание любого пожара, а тем более внутреннего, не мыслимо без понимания явления газообмена между зоной горения и внутрен­ним объемом помещения и окружающей средой.

Зона горения является мощным побудителем движения воздушных масс в объеме помещения. С уменьшением проемности помещения изменяются параметры пожа­ра:

— снижается скорость выгорания,

— снижается температура пожара,

— возрастает дымообразующая способность, т.е. снижается пол­нота горения,

— увеличивается продолжительность пожара.

На начальной стадии пожара горение протекает за счет воздуха помещения, нагретые продукты, объем которых невелик, поднимаются вверх, успевая охладиться в объеме помещения.

С ростом интенсивности горения растет среднеобъемная температура, уменьшает­ся плотность, под перекрытием помещения создается избыточное дав­ление по сравнению с давлением на этой же высоте на открытом пространстве. Возникает движущаяся сила, приводящая к выходу про­дуктов из помещения через проем в окружающую среду. Начинается процесс перемещения газовых масс, горячие продукты (газы) выходят в окружающее пространство, холодный воздух посту­пает в помещение: вверху создается избыточное давление, внизу ­разрежение. Если объем помещения мысленно рассечь по высоте горизон­тальными линиями, то всегда найдется такая плоскость, в которой избыточное давление ровно равно нулю. Плоскость, на уровне кото­рой давление равно атмосферному, а перепад давлений — нулю, назы­вается зоной равных давлений или нейтральной зоной (НЗ). Нейтральная зона может в различных помещениях находиться на разной высоте или менять свое значение в одном и том же помеще­нии в зависимости от пожара. Положение НЗ очень важно для тех, кто тушит пожар и очень часто ее «регулируют» с целью снижения задымленности и температуры в рабочей зоне при тушении.

На скорость движения воздуха оказывает влияние соотношение площа­дей приточных и вытяжных проемов и расстояние между их центрами по высоте. Поэтому увеличение высоты расположения вытяжных прое­мов приводит к увеличению скорости газовых потоков, а, следова­тельно, и скорости распространения пламени и скорости выгорания.

Известны случаи, когда при пожарах на сценах театров при открытии дымовых люков скорость воздуха достигала более 15 м/с, а пламя распространялось на покрытие на высоте 30 м за 2 — 3 мин. (Из экспериментов известно, что при изменении скорости ветра в 3 раза (с 1 до 3 м/с) скорость распространения пламени по гори­зонтальной поверхности древесины возрастало в 2 раза — с 0.8 до 1.9 м/с. В результате большого перепада давления в окнах выдавливались стекла. Поэтому чтобы ограничить развитие пожара надо, прежде всего до минимума сократить площадь приточных проемов (F₁), затем для снижения скорости притока воздуха и увеличения вытяжки дыма,F₂, сле­дует площадь вытяжных отверстий привести в соответствие с пло­щадью приточных, табл 2.8.

Изучить изменения основных параметров внутреннего пожара на протяжении всех стадий его свободного развития. Рассмотреть влияние различных факторов на динамику развития внутреннего пожара. Изучить опасные факторы внутренних пожаров.

Слайд 3: Учебные вопросы

Основные параметры и стадии внутреннего пожара. Влияние различных факторов на развитие внутреннего пожара. Опасные факторы внутренних пожаров.

Слайд 4: Вопрос 1. ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ И СТАДИИ ВНУТРЕННЕГО ПОЖАРА

Внутренние пожары – это пожары в зданиях и сооружениях.

Слайд 5: Особенности внутренних пожаров по сравнению с открытыми

Открытые пожары Внутренние пожары Условия теплообмена Не происходит накопления тепла в газовом пространстве зоны горения. Температура пожара – температура пламени. Тепло накапливается в газовом пространстве зоны горения. Температура пожара – средняя температура газовой среды в помещении.

Слайд 6: Особенности внутренних пожаров по сравнению с открытыми

Открытые пожары Внутренние пожары Условия газообмена Газообмен не ограничен элементами здания, он интенсивен и зависит от направления и силы ветра. Газообмен ограничен конструкциями зданий, его интенсивность зависит от площади проемов.

Слайд 7: Особенности внутренних пожаров по сравнению с открытыми

Открытые пожары Внутренние пожары Зона теплового воздействия Определяется лучистым тепловым потоком, так как конвективные тепловые потоки уходят вверх. Меньше по размерам т. к. стены здания играют роль экранов. Направление передачи тепла излучением может не совпадать с передачей тепла конвекцией. Зона горения Определяется распределением горючих веществ в пространстве и конвективными газовыми потоками. Определяется конструктивными элементами здания.

Слайд 8: Особенности внутренних пожаров по сравнению с открытыми

Открытые пожары Внутренние пожары Зона задымления Не создает больших препятствий для борьбы с пожаром (за исключением пожаров торфа и леса в безветренную погоду). Имеет особое значение, создает большие препятствий для борьбы с пожаром.

Слайд 9

Динамика пожара – это изменение основных параметров пожара во времени и пространстве. Параметры внутренних пожаров Площадь пожара ( S П ) — площадь проекции зоны горения на горизонтальную или вертикальную плоскость. Температура пожара (Т П ). Теплота пожара – количество тепла, выделяющееся в зоне горения в единицу времени. Массовая скорость выгорания v m, – количество вещества, которое выгорает в единицу времени с единицы площади горения. Линейная скорость распространения пожара v l – расстояние, которое проходит фронт пожара за единицу времени. Интенсивность газообмена I г – количество воздуха, который притекает в единицу времени к единице площади пожара. Плотность задымления – количество дыма, который на протяжении пожара остается в единице объема помещения и т.д.

Слайд 10: Основные параметры, которые наиболее доступны измерению, расчету и анализу: — площадь пожара ( S П ); — температура пожара (Т П ); — теплота пожара. Они служат исходными параметрами для определения вида применяемой техники и расчета сил и средств для тушения, проектирования автоматических систем пожаротушения

Рассмотрим наиболее общий случай развития пожара в помещении обычного типа с равномерно распределенными по поверхности пола твердыми горючими материалами типа древесины. Начальная температура среды 20°С. Размеры помещения: высота потолка 3 11

Слайд 11: Стадии свободного развития пожара

Слайд 12

I стадия (переход загорания в пожар, длится 1 — 3 мин). Пламя, возникшее от источника зажигания, медленно распространяется по поверхности горючего материала. Параметры t П, S П, Q П – возрастают медленно.

Слайд 13

II стадия – медленного развития пожара (продолжительность 5 — 10 мин). Вступает в действие новый фактор — медленное повышение температуры среды в помещении. Увеличивается площадь пожара, круче растет температура в помещении.

Слайд 14

III стадия — бурный процесс нарастания всех параметров пожара. Температура в помещении поднимается до 250 – З00°С. Пламя заполняет практически весь объем помещения и распространяется уже не по поверхности твердых горючих материалов, а дистанционно. Через разрывы пожарной нагрузки под действием конвективных и лучистых потоков тепла воспламеняются отстоящие от зоны горения предметы и горючие материалы. Время свободного развития пожара

Слайд 15

IV стадия – «Объемная фаза» развития пожара. При t П = 300°С в помещении происходит разрушение остекления. В результате скачком возрастает интенсивность газообмена. Вследствие оттока горячих продуктов горения и притока свежего воздуха в зону горения температура в помещении может кратковременно несколько снизиться. Но с усилением газообмена резко интенсифицируется процесс горения. Поэтому резко возрастает тепловыделение ( Q П ). Температура пожара резко возрастает, достигая 600°С. Процесс развития пожара бурно нарастает. Увеличивается численное значение всех параметров пожара (Т П достигает 800 – 900 о С, интенсивность выгорания пожарной нагрузки и степень задымления достигают максимума).

Слайд 16

V стадия Стабилизация параметров пожара (наступает обычно через 20 — 25 мин и длится в зависимости от величины и природы пожарной нагрузки еще 20 – З0 мин и более). Постоянство Q П обусловлено максимальными значениями S П и массовой скорости выгорания. Постоянство Т П определено тем, что выравниваются интенсивности тепловыделения и теплоотдачи.

Слайд 17

VI стадия – снижение интенсивности пожара. Основная часть пожарной нагрузки уже выгорела. Верхний слой угля начинает гореть беспламенным горением по механизму гетерогенного окисления, поглощая значительную часть кислорода воздуха, поступающего в зону горения. В помещении накопилось большое количество продуктов горения. Среднеобъемная концентрация кислорода в помещении снизилась до 16 — 17%, а концентрация продуктов горения, препятствующих интенсивному горению, возросла до предельного значения. Интенсивность лучистого переноса тепла к горючему материалу уменьшилась из-за большого задымления.

Слайд 18

VII стадия – догорание в виде медленного тления. Интенсивность горения снижается, что влечет за собой понижение всех остальных параметров пожара (вплоть до площади горения, площадь пожара не сокращается). Через некоторое, иногда весьма продолжительное время, пожар догорает и прекращается.

Слайд 19: Вывод по первому вопросу

Время протекания пожара можно разделить на три основных периода: период нарастания, период полностью развитого пожара и период затухания, каждый из которых включает в себя характерные стадии, отличающиеся продолжительностью и различным течением процессов тепло- и газообмена.

Слайд 20: Вопрос 2. Влияние различных факторов на развитие внутреннего пожара

Вид пожарной нагрузки Чем больше скорость распространения горения по поверхности материала, тем больше площадь пожара. Чем выше теплота сгорания данного материала, тем выше интенсивность тепловыделения, то есть выше теплота и температура пожара. Чем более измельченным (дисперсным) является горючий материал, тем больше скорость его выгорания. Чем более горючим является материал, тем интенсивнее развитие пожара.

Слайд 21: 2. Однородность и равномерность распределения пожарной нагрузки

Если материал пожарной нагрузки однороден и равномерно размещен в помещении, то фронт пламени распространяется равномерно по всем направлениям. Форма площади пожара близка к кругу. При неоднородном размещении ТГМ возникают преимущественные направления распространения пожара. На направление распространения горения оказывает влияние изменение агрегатного состояния горючего материала (расплавленные битум, пенополистирол стекают по неплотностям в перекрытиях и вызывают горение на нижних этажах зданий). При обычных условиях огонь распространяется преимущественно на верхние этажи.

Слайд 22

Чем менее компактно распределен ТГМ, тем выше коэффициент поверхности горения, легче доступ кислорода и отвод продуктов горения, тем интенсивнее развитие пожара. Коэффициентом поверхности горения называют отношение площади поверхности горения S ПГ к площади пожара S П : К П = S ПГ / S П При горении жидкостей в резервуарах К П равен 1. При горении ТГМ К П больше единицы. Поэтому для одного и того же вида ТГМ, например, древесины почти все параметры пожара будут различными в зависимости от К П (горение бревен, досок, стружки). Подсчет фактических значений К П для различных видов пожарной нагрузки производят заранее. Коэффициент поверхности горения определяет фактическую величину площади горения, массовую скорость выгорания, интенсивность тепловыделения на пожаре, температуру пожара, скорость его распространения и другие параметры пожара.

Слайд 23: 3. Интенсивность газообмена

Естественные и искусственные газовые потоки, существующие в зданиях, и особенно конвективные газовые потоки возникающие при пожаре определяют ход распространения пожара. С ростом скорости конвективных газовых потоков вверх скорость распространения горения в этом направлении увеличивается в 2 – 3 раза. Это особенно важно учитывать при пожарах в театрах, высотных зданиях, выставочных павильонах, шахтах и т.п. сооружениях. 4. Взаимодействие факела пламени с потолком (Самостоятельно. Учебник В.Ф.Марков и др. стр. 210 — 211).

Слайд 24: Вывод по второму вопросу

Интенсивность развития внутреннего пожара определяется видом и характером распределения пожарной нагрузки, интенсивностью газообмена на пожаре.

Слайд 25: Вопрос 3. ОПАСНЫЕ ФАКТОРЫ ВНУТРЕННИХ ПОЖАРОВ

1) Пламя и искры. 2) Тепловой поток, который на внутренних пожарах может передаваться всеми тремя способами передачи тепла: излучением, теплопроводностью через стены зданий и конструкции, конвекцией. Тепловой поток может служить источником зажигания. 3) Повышенная температура окружающей среды. При повышении температуры воздуха более 60 0 С в условиях пожара может наступать потеря сознания. Критической считается температура воздуха в помещении 70 0 С.

Слайд 26: ОПАСНЫЕ ФАКТОРЫ ВНУТРЕННИХ ПОЖАРОВ

4) Повышенная концентрация токсичных продуктов горения и термического разложения. Дым на пожаре содержит в себе токсичные продукты и продукты неполного сгорания, отрицательно влияющие на организм человека. Так при горении некоторых органических материалов (шерсти, кожи) выделяются сероводород, синильная кислота, пиридин, акролеин, ацетальдегид. При разложении древесины выделяются формальдегид, ацетальдегид, фенолы, кетоны, оксид углерода и другие соединения.

Слайд 27: ОПАСНЫЕ ФАКТОРЫ ВНУТРЕННИХ ПОЖАРОВ

5) Пониженная концентрация кислорода. Концентрация кислорода в 15-16% является опасной для жизни человека. 6) Снижение видимости в дыму. Дым резко снижает видимость, что затрудняет эвакуацию людей и ликвидацию пожара.

Слайд 28: К сопутствующим проявлениям опасных факторов пожара относятся:

1) осколки, части разрушившихся зданий, сооружений, строений, транспортных средств, технологических установок, оборудования, агрегатов, изделий и иного имущества; 2) радиоактивные и токсичные вещества и материалы, попавшие в окружающую среду из разрушенных технологических установок, оборудования, агрегатов, изделий и иного имущества; 3) вынос высокого напряжения на токопроводящие части технологических установок, оборудования, агрегатов, изделий и иного имущества; 4) опасные факторы взрыва, происшедшего вследствие пожара; 5) воздействие огнетушащих веществ.

Последний слайд презентации: ТЕМА 2 Внутренние пожары: Выводы

Внутренние пожары являются наиболее распространенным видом пожаров, доля которых по статистике составляет около 90%. С момента возникновения и до прекращения пожара в его динамике можно выделить последовательность нескольких характерных стадий развития. На развитие внутренних пожаров оказывают влияние ограждающие конструкции, которые также определяют динамику газообмена. Как и любой пожар, внутренние пожары характеризуются опасными факторами, знание которых необходимо для прогнозирования развития обстановки на пожаре и его тушения.

1. 3. Основные параметры пожара

К основным параметрам развития пожара относят: продолжительность пожара, площадь пожара, температуру пожара, скорость распространения пожара, скорость выгорания горючих веществ и материалов, интенсивность газообмена, интенсивность или плотность задымления,

Продолжительность пожара — τ_п [мин]. Продолжительностью пожара называется время с момента его возникновения до полного прекращения горения.

Площадь пожара — S_п [м. 2 ]. Площадью пожара называется площадь проекции зоны горения на горизонтальную или вертикальную плоскость. На рис.1.7. показаны характерные случаи определения площади пожара. На внутренних пожарах в многоэтажных зданиях общая площадь пожара находится как сумма площадей пожара всех этажей. В большинстве случаев пользуются проекцией зоны горения на горизонтальную плоскость, сравнительно редко на вертикальную, например, при пожаре на газовом фонтане, при пожаре в высокостелажном складе(?), при горении одиночной конструкции небольшой толщины, расположенной вертикально, например, перегородки, декорации и т.п. Площадь пожара является одним из основных параметров пожара, особенно важным при оценке его размеров, при выборе способа ликвидации горения, при определении особенностей тактики его тушения и расчете количества сил и средств, необходимых для его локализации и ликвидации.

Рис. 1. 7.Площадь пожара:

а – при горении жидкости в резервуаре; б – при горении штабеля пиломатериалов; в – при горении газонефтяного фонтана.

Температура пожара — T_п [К]; t_п [°С ]. Под температурой внутреннего пожара понимают среднеобъемную температуру газовой среды в помещении, а под температурой открытого пожара — температуру пламени. Температура внутренних пожаров, как правило, ниже, чем открытых.

Выделяющееся при горении тепло является основной причиной развития пожара и возникновения многих сопровождающих его явлений. Это тепло вызывает нагрев окружающих зону горения горючих и негорючих материалов. При этом горючие материалы подготавливаются к горению и затем воспламеняются, а негорючие разлагаются, плавятся, строительные конструкции деформируются и теряют прочность. Тепловыделение на пожаре сопровождается также движением газовых потоков и задымлением определенного объема пространства около зоны горения. Возникновение и скорость протекания тепловых процессов зависит от интенсивности тепловыделения в зоне горения, т.е. от теплоты пожара. Количественной характеристикой изменения тепловыделения на пожаре в зависимости от различных условий горения служит температурный режим. Под температурным режимом пожара понимают изменение температуры во времени.

Определение температуры пожара как экспериментально, так и расчетом чрезвычайно сложно. Для инженерных расчетов, при решении ряда практических задач температуру пожара определяют из уравнения теплового баланса

Для открытых пожаров установлено, что доля тепла, передаваемого из зоны горения излучением и конвекцией, составляет 40-50% от Q_п. Оставшаяся доля тепла (60-70% от Q_п.) идет на нагрев продуктов горения. Таким образом, 60-70% от теоретической температуры горения данного горючего ма­териала дадут приближенное значение температуры пламени. Температура открытых пожаров зависит от теплотворной способности горючих материалов, скорости их выгорания и метеорологических условий. В среднем максимальная температура открытого пожара для горючих газов составляет 1200-1350°С, для жидкостей 1100-1300°С и для твердых горючих материалов органического происхождения 1100-1250°С.

При внутреннем пожаре на температуру влияет больше факторов: вид горючего материала, величина пожарной нагрузки и ее расположение, площадь горения, размеры здания (площадь пола, высота помещений и т.д.) и интенсивность газообмена (размеры и расположение проемов).

Кривая изменения температуры внутреннего пожара во вре­мени показана на рис.1.9. Всю продолжительность пожара можно разделить на три характерных периода по изменению температуры. Начальный период, соответствующий периоду роста пожара, характеризуется сравнительно невысокой среднеобъемной температурой.

Основной период, в течение которого сгорает 70-80% общей нагрузки горючих материалов. Окончание основного периода соответствует моменту, когда среднеобъемная температура достигает наибольшего значения или уменьшается не более чем до 80% от максимального значения.

Заключительный период характеризуется убыванием температуры вследствие выгорания пожарной нагрузки. Поскольку скорость роста и абсолютное значение температуры пожара в каждом конкретном случае имеют свои характерные значения и особенности, введено понятие стандартной температурной кривой (рис.18.), обобщающей наиболее характерные особенности изменения температуры внутренних пожаров.

Рис. 1. 8. Рис. 1. 9.

Рис.1. 8. Изменение температуры внутреннего пожара во времени 1-кривая конкретного пожара; 2-стандартная температурная кривая.

Рис.1.9. Изменение температуры внутреннего пожара в зависимости от вида горючего материала и величины пожарной нагрузки (F_{пр /} F_пола-0,16):1-резина,100кг/м 2 ; 2-древесина, 100кг/м 2 ; 3-каучук, 50кг/м 2 ; 4-резина, 50кг/м 2 ; 5-древесина, 50кг/м 2 ; 6-фенопласты, 50кг/м 2 ; 7-бумага, 50кг/м 2 . Стандартная температурная кривая описывается уравнением:

=345 lg (8τ + 1) или =500τ 0.15

На рис.1.9. показана зависимость температуры пожара от вида горючего материала и величины пожарной нагрузки при определенных условиях газообмена. Из графика видно, что с увеличением пожарной нагрузки время достижения максимальной температуры возрастает.

Температура пожара является функцией его остальных параметров и, в частности, интенсивности газообмена. Интенсивность газообмена внутреннего пожара определяется, с одной стороны, конструктивными особенностями здания: высотой проема, (H_пр) или площадью оконных проемов (F_пр.) и их расположением, площадью пола помещения, размерами самого пожара, в частности его площадью (S_п.).

Соотношение между ними и площадью (S_п./ F_пола; F_пр/ S_п; F_пр/ F_пола) определяют скорость роста и абсолютное значение массовой скорости выгорания, полноту горения и, следовательно, температуру пожара. Массовая скорость выгорания горючих материалов в условиях внутреннего пожара повышается с увеличением интенсивности газообмена, а затем некоторое время остается постоянной. Однако зависимость абсолютного значения температуры от интенсивности газообмена имеет другой вид. Это обусловлено следующими обстоятельствами. Воздух, поступающий при газообмене в помещение, разделяется как бы на две части, Одна часть воздуха активно поддерживает и интенсифицирует процесс горения, другая часть вовлекается в движение внутренними конвективными токами и в зону горения не поступает. Последняя будет разбавлять продукты горения в объеме помещения и тем самым снижать их температуру. Количество воздуха, не участвующего в процессе горения, учитывается коэффициентом избытка воздуха для объема, данного помещения.

На рис.1.10. приведена зависимость температуры пожара от параметров проема, определяющих газообмен: F_пр.. Из графика видно, что приток воздуха в помещение, где происходит пожар, увеличивает его температуру при неизменной площади пола и величине пожарной нагрузки. При условиях газообмена, близких к открытым пожарам, когда массовая скорость выгорания не зависит от размеров проемов, температура пожара достигает максимума и почти такая же, как при открытом пожаре.

Влияние соотношений F_1/ S_п. и S_п./ F_пола на температуру пожара показано на рис.1.11. Из графика видно, что увеличение соотношения F_1/ S_п. ведет к увеличению скорости роста температуры и ее максимума, а уменьшение этого отношения резко увеличивает продолжительность пожара.

Рис. 1. 10. Рис. 1. 11.

Рис.1.10. Влияние газообмена на температуру внутреннего пожара.

Рис.1.11. Изменение температуры внутреннего пожара в зависимости от F_1/S_{п. и} S_п./F_{пола: 1-} F_1/S_п=1/5;2- F_1/S_{п=1/7;3,4,5-}F_1/S_{п=1/10;6 –} стандартная температурная кривая.

Существенное влияние на температурный режим пожара оказывает высота помещения. На рис.1.12. приведен график изменения температуры пожара в помещениях различной высоты, из которого следует, что в высоких помещениях скорость роста температуры выше, а максимальное значение температуры меньше, чем в помещениях малой высоты. Это объясняется тем, что во втором случае коэффициент избытка воздуха выше, чем в первом, и потери тепла из зоны горения больше.

Из приведенных данных следует, что по интенсивности газообмена, определяющего скорость роста и максимальное значение температуры пожаров, все помещения можно разделить на две группы. Помещения, у

которых соотношение относятся к помещениям с низкотемпературным режимом пожаров, т.е. для этой группы помещений развитие процесса горения, а, следовательно, и интенсивности тепловыделения, сдерживают поступление воздуха и в объем самого помещения, и в зону горения.

Зависимость температуры внутреннего пожара от высоты помещения:

Помещения, у которых отношение относятся к помещениям с высокотемпературным режимом пожаров, т.е. в этих помещениях процесс горения развивается так же, как в условиях открытого пожара или близких к ним. Изменение температуры пожаров во времени, характерное для помещения с низкотемпературным режимом, соответствует кривой 4 (рис.1.11.), а с высокотемпературным режимом — кривой 6, которая является стандартной температурной кривой. Из рис.1.12. следует, что различие температур пожара в помещениях с низкотемпературным и высокотемпературным режимами в среднем составляет 200-250 °С, При этом необходимо иметь в виду, что такая же картина может сохраниться, когда горючие материалы с высокой теплотворной способностью горят в помещениях с низкотемпературным режимом,а горючие материалы с низкой теплотворной способностью горят в помещениях с высокотемпературным режимом.

Внутренний пожар — это более сложный случай процесса горения по сравнению с открытым пожаром, так как объем, где происходит горение, ограничен и не все тепло теряется безвозвратно. Без учета начального теплосодержания горючих материалов и воздуха, на данный момент времени, он может быть представлен следующим уравнением:

Q_{п. =} Q`_п.г. + Q«_п.г. + Q_кон. + Q_г.м + Q_изл.,

где Q_п. – тепло, выделяющееся на пожаре, кДж; Q`_п.г – тепло, содержащееся в продуктах горения, удаляющихся из помещения, где произошел пожар, кДж; Q«_п.г – тепло, содержащееся в продуктах горения, находящихся в помещении, кДж; Q_кон — тепло, поступающее к строительным конструкциям и оборудованию конвекцией и излучением, кДж; Q_г.м — тепло, поступающее к горючим материалам конвекцией и излучением, кДж; Q_изл. — тепло, излучаемое из зоны горения за пределы помещения, где произошел пожар, через проемы и обрушения, кДж.

Все величины, входящие в это уравнение, переменны во времени. Они зависят от вида горючего материала, его количества, площади пожара и многих других параметров. Например, Q«_п.г + Q_г.м + Q_кон + Q_изл изменяется в пределах 10-80% всего выделяющегося тепла и зависит от условий газообмена и продолжительности горения. Как показывает практика, Q_изл составляет 3-4% Q_п; Q_кон — 6-8% Q_п; Q_г.м — 1,5-3% Q_п, т.е. примерно 85-90% всего выделяющегося тепла на внутреннем пожаре идет на нагрев продуктов горения.

Величины Q`_п.г и Q_изл не приводят к повышению температуры в зоне пожара, так как в обоих случаях тепло уходит за пределы помещения.

Q_г.м -тепло, идущее на нагрев горючего материала как горящего, так и подготавливаемого к горению, оно способствует интенсификации и распространению пожара. Количественно эта величина в общем балансе тепла мала (не превышает 3% от Q_п), но качественно этот тепловой поток — один из самых опасных. Так, сведение Q_г.м к нулю практически приводит к ликвидации горения.

Q_кон — также очень опасный тепловой поток, так как повышение температуры несущих элементов конструкции приводит к резкому снижению их механической прочности, потере устойчивости и обрушению.

Q«_п.г — это тепло, которое, выделившись в зоне горения, распределяется по всему помещению и определяет температуру пожара.

Тепло на пожаре выделяется непосредственно в зоне горения и распространяется из нее конвекцией, лучеиспусканием и теплопроводностью. Тепло, передаваемое теплопроводностью, сравнительно невелико и, как правило, в расчетах не учитывается.

Тепло, передаваемое из зоны горения конвекцией при горении жидких горючих веществ, в условиях внутреннего пожара, составляет 55— 60%, а при горении твердых горючих материалов, например, штабелей древесины, 60-70% от общего количества тепла, выделяющегося на пожаре. Остальные 30-40% тепла передаются из зоны горения излучением. Соотношение этих величин зависит не только от вида горючего, но и от стадии развития пожара, температуры окружающих предметов, оптической плотности среды, условий газообмена. Поскольку конвективные потоки направлены из зоны горения преимущественно вверх, то суммарные тепловые потоки по различным направлениям будут неравноценны. Значение величины и направления суммарных тепловых потоков позволит определить не только соответствующие зоны пожара, но и доминирующие направления, и интенсивность распространения пожара. Распределение температуры неравномерно по объему и нестационарно во времени.

Максимальная температура пожара, которая обычно выше среднеобъемной, бывает в зоне горения. По мере удаления от нее температура газов снижается за счет разбавления продуктов горения воздухом и потерь тепла в окружающее пространство.

Большое влияние на распределение температуры оказывает интенсивность газообмена и направленность конвективных газовых потоков. Например, в помещениях с большой интенсивностью газообмена и высокотемпературным режимом, несмотря на интенсивное тепловыделение и высокую температуру в верхней части помещения, в нижней его части возможно пребывание людей благодаря интенсивному притоку холодного воздуха и интенсивному оттоку горячих продуктов горения. Причем, неравномерность параметров газовой среды по вертикали проявляется тем резче, чем больше высота помещения. Очевидно, что и средняя температура такого пожара может быть сравнительно невелика.

В помещениях с малой интенсивностью газообмена и низкотемпературным режимом горение происходит с большим недостатком воздуха. Однако температура в помещении при таком горении почти одинакова по объему и может быть очень высокой за счет слабого оттока продуктов горения. Эти обстоятельства необходимо учитывать при тушении пожара для обеспечения безопасной и эффективной работы личного состава.

Очевидно, что при наличии расчетных методов, учитывающих неравномерность распределения температуры в объеме помещения, задача определения безопасных условий тактико-технических действий существенно облегчалась бы.

Линейная скорость распространения горения – V_л [м/мин], [м/сек]. Под этим параметром понимают дальность распространения фронта пламени по поверхности горючего материала в единицу времени. Линейная скорость распространения горения определяет площадь пожара. Она зависит от вида и природы горючих веществ и материалов, от способности к воспламенению и начальной температуры, от интенсивности газообмена на пожаре и направленности конвективных газовых потоков, от степени измельченности горючих материалов, их пространственного расположения и других факторов.

Линейная скорость распространения горения непостоянна во времени, поэтому в практических расчетах пользуются средними значениями V_л, которые являются величинами весьма приближенными.

Наибольшей V_л обладают газы, поскольку в смеси с воздухом они уже подготовлены к горению и для его продолжения, если горение возникло, затрачивается тепло на нагрев смеси только до температуры воспламенения.

Линейная скорость распространения горения для жидкостей в основном зависит от их начальной температуры. Особенно резкое возрастание V_л наблюдается при нагреве горючих жидкостей до температуры вспышки, так как наибольшее значение линейной скорости для горючих жидкостей наблюдается при температуре воспламенения и равно скорости распространения горения по паровоздушным смесям.

Наименьшей линейной скоростью распространения горения обладают твердые горючие материалы, для подготовки к горению которых требуется больше тепла, чем для жидкостей и газов. Линейная скорость распространения горения твердых горючих материалов зависит почти от всех перечисленных факторов, но особенно от их пространственного расположения. Например, распространение пламени по вертикальным и горизонтальным поверхностям может отличаться в большую сторону в 5-6 раз, а распространение пламени по вертикальной поверхности снизу вверх и сверху вниз приблизительно в 10 раз. Линейная скорость распространения горения по горизонтальной поверхности наиболее часто используется в расчетах.

Что такое пожар: стадии, фазы, виды, группы.

Пожар – это горение без внешнего контроля, которое способно причинить вред здоровью и жизни людей, материальный ущерб, навредить государственным и общественным интересам. При этом возгорание, как явление, является довольно сложным физико-химический процессом, который включает не просто горение, но и тепло- и масообмен, развивающийся в пространстве и во времени.

Оглавление

Признаки пожара

Возникновение пожара вероятно в любом месте и в любое время, а его предотвращение вовремя становится возможным только в том случае, если обратить внимание на признаки его начала:

• Запах гари;
• Возникновения дыма;
• Видимые отблески пламени;
• Потрескивание, характерное для горения предметов;
• Запах горящих веществ, например, резины;
• Горение электрических ламп в пол накала или затухание.

В жилых домах при возгорании обычно появляется небольшое пламя, до возникновения которого долгое время тлели или нагревались твердые предметы, поддерживающие горение. В газифицированных зданиях это происходит в результате взрывообразной вспышки газа.

Присутствие запаха перегревшегося материала и возникновение незначительного, поначалу слабо заметного, а далее более густого и действующего на глаза дыма, — это самые первые признаки возгорания, по которым сразу можно судить о проблеме.

При перегрузке электропроводка постепенно нагреваются, о чем можно судить по возникновению характерного запаха резины, а далее изоляция вспыхивает, тлеет или загорается, от чего могут воспламениться предметы, находящиеся поблизости.

Одновременно с запахом резины может погаснуть счет, либо электрические лампы горят вполнакала. Последнее тоже можно считать признаком возникновения опасности воспламенения изоляции проводников.

Если в помещении, где возникло возгорание, используется усиленная вентиляция (открыта дверь на балкон или окно), люди, находящиеся в комнатах по соседству, могут узнать о том, что возникло возгорание, не по запаху гари или характерному дыму, а по потрескиванию горящей древесины. В некоторых случаях отмечается свистящий звук, заметны языки пламени.

О том, что в трубе горит сажа, можно судить по звуку гудения, схожего с завыванием ветра, дополняет его смолистый запах.

При появлении запаха гари или дыма требуется быстро установить очаг воспламенения:

• В квартире;
• В соседней квартире;
• На лестничной клетке;
• В соседнем доме.

Поведение при наличии воспламенения или открытого пламени должно соответствовать текущей обстановке и условиям. В любом случаен не стоит паниковать, утрачивая самообладание. Важно вызвать пожарную охрану поскорее, а также действовать так, чтобы жизнь и здоровье не были подвержены какой-то опасности.

Стадии пожара

Выделяется несколько стадий:

• Начальная. Период с момента воспламенения до того, как огнем будет охвачена поверхность горючей нагрузки.
• Время свободного развития. От момента воспламенения до старта подачи оборудования для ликвидации огня.
• Развивающаяся. Время от охвата пламенем всей поверхности до достижения конкретной скорости выгорания материалов и веществ.
• Развитая. Огонь достигает максимальной интенсивности, все параметры достигают максимального и постоянного значения.
• Затухающая. Стартует с момента уменьшения скорости выгорания и завершается моментом достижения исходного значения среднего показателя температуры.

Характеристики пожара

Выделяется несколько характерных свойств пожара:

• Вероятность воспламенения;
• Длительность;
• Площадь охвата;
• Температура в среднем объеме;
• Нагрузкой;
• Температурой поверхности, воспринимающей тепло;
• Ущербом в экономическом плане.

Для расчета каждого параметра можно использовать проверенные методы, чтобы далее прогнозировать развитие возгорания и составить план выполнения мероприятий, направленных на уменьшение потенциального ущерба от возгорания. Очень крупные воспламенения можно сравнить со стихийными бедствиями в плане нанесенного ущерба и масштаба.

Параметры пожара

Есть несколько параметров развития пожара, которые считаются основными:

• Площадь охвата;
• Продолжительность;
• Температура;
• Скорость распространения;
• Скорость выгорания материалов и веществ;
• Интенсивность обмена газом;
• Плотность или интенсивность задымления;
• Теплота;
• Приведенная теплота.

Классификация возгораний

Для более точного изучения возгораний, а также формирования тактики противодействия им принято классифицировать их по группам, классам, видам и признакам. Классификация бывает искусственной, когда она используется для объединения пожаров по каким-то внешним параметрам, и естественная при объединении на базе объективных связей или единых признаков. Научной признается естественная, так как с ее помощью можно определить закономерности развития и тактики тушения в разных случаях.

Признаки, используемые для разграничений воспламенений, поделены на общие и частные.

Общая классификация

Единые признаки используются для классификации воспламенений всех типов. Например, физико-химические параметры веществ, условия газообмена, вероятность распространения пламени, длительность, распространение относительно поверхности земли.

Частые признаки используются для разграничения воспламенений, причисленных к конкретному виду, группе, классу. Например, для разграничения вида распространяющихся воспламенений используется скорость.

Для всех пожаров выделяется общее явление – это газообмен, определяющий количественную и качественную стороны остальных параметров в пространстве и времени. Если возгорание произошло в здании, то регулировать газообмен можно по направлению и времени. Чтобы прекратить горение уместно использовать изоляцию помещений. Если пожар случился на открытом пространстве, то не получится регулировать газообмен.

Классификация для определения пожарной тактики

По условиям газового и теплового обмена с окружающей средой все возгорания делятся на две крупные категории – в условиях ограждений и на открытом просторе.

Для возгораний на открытом просторе условно выделяют три категории: массовые, распространяющиеся и не распространяющиеся.

Пожары в ограждениях бывают быть двух видов: закрытые и открытые.

Пожары можно классифицировать по нескольким признакам:

• По месту возникновения: в жилой зоне, на промышленном объекте, степные и лесные, в шахте, на нефтедобывающей скважине, на транспорте.
• По размерах: крупный, средний и малый.
• По длительности: затяжные, средней продолжительности, кратковременные.
• Относительно поверхности земли: высотные, средневысотные, наземные, подземные.
• По виду: объемные и локальные.
• По стадиям: стартовая, развития, конечная.
• По возможности обнаружения визуально: открытые и закрытые.
• По сложности.
• По причинам воспламенения: бытовые и техногенные, от поджога, природных явлений. неосторожного обращения с огнем.

На протекание пожара и его последствия влияют:

• Пожарная опасность объекта, которая определяется величиной и видом удельной нагрузки, имеющимися системами противопожарной защиты и предотвращения огня, человеческими действиями по предотвращению распространения пламени.
• Условия развития пожара, качество действий по его тушению, аварийно-спасательные работы.

Для борьбы с возгораниями существуют дежурные подразделения пожарной охраны, которые всегда в режиме готовности, а для предотвращения воспламенений есть кадры инспекторов ФГПН, которые прошли специализированное обучение. Дополнительно используются технические средства выявления воспламенений и автоматические системы тушения пламени. В любом отдельном случае есть собственные подходы, совокупный опыт, который прописан в пожарной тактике, действующих Уставах, рекомендациях и наставлениях, имеющих конкретное назначение.

Для минимизации последствий возгораний обязательно нужно соблюдать организационные и технические мероприятия, объединенные рамками противопожарной профилактики. Можно существенно сократить число возгораний в жилом секторе если правильно выполнять действия в сфере противопожарной пропаганды, обязательного обучения мерам пожарной безопасности, и прочим.

Степени развития пожара, фазы, ранги и стадии

Перед тем как начать разбор темы статьи – степени пожара – необходимо разобраться в терминологии. В первую очередь – что такое пожар. Это неконтролируемое горение, которое приводит к материальному ущербу и жертвам со стороны людей, животных и птиц.

Что собой определяет термин «горение». Это реакция окисления, сопровождающаяся выделением большого количества тепловой энергии и свечения. Чтобы она возникла, здесь имеется в виду, началось горение, необходимо наличие трех факторов:

• горючий материал (твердый, жидкий или газообразный);
• окислитель, обычно это кислород;
• источник пламени.

Если один из факторов отсутствует, то реакция окисления возникнуть не может.

Стадии горения

Стадии пожара формируются в результате разгорающегося пламени. То есть все зависит от интенсивности его распространения. Понятно, что в самом начале и в конце, когда уже горючие материалы на исходе выгорания, интенсивность пламени падает. Но все по порядку. Итак, по стадиям (уровням) пожар разделяется на следующие группы:

1. Начальная стадия. Это когда горения только начинается, оно постепенно охватывает всю поверхность горючих материалов, которые специалисты в данном случае называют горючей нагрузкой. Можно ликвидировать огнетушителем.
2. Стадия развития пожара. Это период от момента полного охвата пламенем горючих материалов до стандартной скорости их выгорания.
3. Развитая стадия. Интенсивность максимальная.
4. Затухание. Происходит падение скорости выгорания горючих веществ до исходной температуры (в данном случае имеется в виду температура среднеобъемная, то есть средняя в разных местах).

Есть еще два показателя, которыми апеллируют представители пожарной охраны. Это:

• Скорость развития возгорания. Здесь несколько параметров: распространение огня, рост горящих площадей, рост периметра, фронта.
• Время, которое означает развитие пожара свободного типа. Это временной период от начала загорания до прибытия на место средств пожаротушения.

В основе любого пожара лежат его характеристики. Именно они помогают спрогнозировать степень возгорания, а также его развитие. А значит, появляется возможность правильно рассчитать ущерб от него и мероприятия для снижения последствий.

Характеристики

Здесь пять характеристик: фазы, параметры, зоны, опасные факторы и проявления опасных факторов.

Говоря о фазах развития пожаров, надо понимать, что это параметры, которые зафиксированы в определенный временной промежуток. Это напоминает стадии горения, но здесь другие критерии.

Сколько фаз пожара существует:

1. Начало с нарастанием интенсивности.
2. Быстрое нарастание.
3. Стабильное протекание.
4. Снижение активности до полного затухания.

Вторая характеристика – параметры. Здесь достаточно большой список. Но есть основные параметры, которые берутся за основу отчетов и расчетов.

• площадь территории, охваченной огнем;
• временной отрезок времени, в течение которого продолжается горение материалов;
• температура внутри очага;
• с какой скоростью происходит распространение огня;
• с какой скоростью сгорают горючие материалы (в основе лежит огнестойкость);
• задымленность пространства: плотность и интенсивность;
• газообмен;
• горючая нагрузка;
• коэффициент поверхностного горения;
• и прочее.

Третья характеристика – зоны. Условно разделение ведется на три зоны. Чтобы было понятно, о чем идет речь, посмотрите на фото ниже, где под номером один располагается зона горения, под вторым номером зона теплового воздействия, и под третьи зона задымленности. Четвертое – это горючее вещество.

Зоны пожара

Четвертая характеристика – опасные факторы. Необходимо понимать, что пожар – это зона с высокой температурой горения. И это основной опасный фактор, под действием которого разрушаются даже самые твердые материалы. Кроме него есть и другие факторы:

• сам огонь, который раскидывает на достаточно внушительные расстояния искры, становящиеся дополнительными очагами возгорания;
• тепловая нагрузка, поддерживающая огонь и температуру, плюс создающая огромный слой непроходимый для человека;
• токсичные продукты сгорания, надышавшись которыми человек просто умирает, задохнувшись, то же самое касается птиц и животных;
• концентрация кислорода минимальная;
• нулевая видимость.

И пятая характеристика – сопутствующие проявления опасных факторов. Следствия ужасают:

• разрушение всего, что создал человек, не выдерживают ни огромные бетонные строения, ни больших размеров техника и оборудование;
• токсичные и радиоактивные вещества, как последствия сгорания материалов и предметов, разлетающиеся на огромные расстояния;
• опасные последствия взрыва, если таковой случился;
• высокое напряжение на металлических конструкциях, если во время не удалось отключить напряжение;
• негативное воздействие огнетушащих веществ.

Классификация

Систематизация по группам, классам и признакам дает возможность детально изучить их и провести разработку тактики борьбы с возгоранием. Сегодня используют две разновидности классификации: искусственную и естественную. В первой учитываются внешние признаки, они же случайные. Во второй объективные внутренние связи, она и считается научной.

В основе классификации лежат признаки. Они делятся на две позиции:

1. Общие. Кстати, по ним проводят классификацию. Здесь несколько основных факторов и параметров: газообмен, свойства горящих материалов (имеются в виду физико-химические), скорость распространения огня, площадь возгорания и прочее.
2. Частные. Их используют, когда разбирают один из видов, относящегося к той или иной группе или категории.

Обратите внимание, что во всех признаках фигурирует такой параметр, как газообмен. По сути, получается, что это возможность кислорода проникать в зону горения. К примеру, в зданиях по признаку газообмена пожары в основном относятся к группе регулируемых. То есть закрыл плотно помещение, изолировал его от проникновения свежего воздуха, появилась возможность быстро потушить огонь. Возгорания на открытых площадках относятся к группе нерегулируемых.

Но их подразделяют на три вида: распространяющиеся, локальные или нераспространяющиеся, массовые. При этом возгорание внутри оградительных конструкций подразделяются на два вида: открытые и закрытые. Первые делятся на проходящие в зданиях с потолками высотою не более 6 м и более 6 м.

В свою очередь открытая разновидность делится на три свои группы:

• здания, в которых помещения с остекленными окнами;
• с дверными глухими проемами, то есть без остекления;
• глухие помещения без окон, это подвалы, склады некоторых типов, элеваторы, холодильники и прочее.

Кроме вышеобозначенных признаков есть и другие:

• по месту возгорания: здания, лес, степи, шахты, транспорт и прочее;
• по размерам, здесь необходимо отметить, что признаков определение размеров много, к примеру, по площади, по составленному ущербу, по количеству вызванных пожарных расчетов и прочее, разделение производится на малые, средние и крупные;
• по продолжительности: затяжные, средней продолжительности и кратковременные;
• по разновидности: объемные и локальные;
• по стадиям: начальный, основной и конечный;
• по сложности, здесь учитываются ранги (номера) пожаров, об этом чуть ниже;
• по способу обнаружения (визуального): открытый, закрытый;
• по причинам возгорания: бытовые, техногенные, природные явления (к примеру, от молнии, жары), неосторожное обращение с огнем и просто поджоги.

Номер (ранг)

Ранг пожара, он же номер, обуславливает сложность бедствия. Именно на его основе определяют, какое количество пожарных расчетов должно его тушить. Сколько степеней пожара регламентируется законодательными актами. В России нумерация составляет от «№1» до «№5».

При этом ранг сопоставляется со сложностью возгорания. И на каждом пожаре он может меняться за счет увеличения сложности. Именно на основе этого составляется расписание выездов пожарных расчетов. На фото ниже такое расписание показано. Разрабатывает его начальник пожарного гарнизона.

Пример расписания выездов пожарных подразделений

Обратите внимание, что номер присуждает руководитель, отвечающий за тушение. Производится это на основе визуальных наблюдений, на разведке, на проведении мероприятий по тушению. К примеру, если двумя расчетами огонь не потушить, то ему присуждается более высокий ранг с привлечением дополнительных расчетов.

Если требуется привлечь пожарные расчеты из других гарнизонов при недостаточности своих, то устанавливается дополнительный индекс «БИС». К примеру, 1БИС пожар: к расшифровке подходят так – это используемые свои автомобили, плюс несколько от соседей. И все выезжают одновременно при начальной стадии возгорания.

Диспетчер, принимающий сообщения о возгорании с одного места, может сам установить ранг. Но лишь в том случае, если о возгорании пришло большое количество сообщений. И еще один момент о рангах. Существуют точные нормативы, в которых определены, какое количество техники должно выезжать на установленный номер пожара. К примеру, если горят библиотеки, музеи, архивные склады, то на их тушение выезжают два автомобиля защитной службы и углекислотного тушения, плюс две цистерны с водой. И так по каждой категории пожара, классу и степени.

Что делают при разных рангах.

• №1 – поступило сообщение о возгорании, отправлены две автоцистерны, расчеты приступили к тушению;
• №1 БИС – огонь разрастается, сил не хватает, отправлено еще две подразделения из соседнего района;
• №2 – не хватает средств и сил, отправляется еще 2 расчета, на месте уже 6 подразделений;
• №3 – отправляется дополнительно еще 4 автомашины, всего их стало 10;
• №4 – теперь работает на месте 13 расчетов;
• №5 – отправлено еще дополнительно две пожарные машины, общее их число составляет 15.

Обратите внимание, что, начиная с 3 степени пожара, количество пожарных расчетов резко увеличивается. Это обусловлено тем, что стихийное бедствие принимает значительные объемы и интенсивность горения.

Выезд пожарных расчетов

Классы

Существует документ – Технический регламент о требованиях пожарной безопасности, в статье под номером восемь строго определены классы пожаров. Они в таблице ниже.

Класс	Причины
А	Горят твердые горючие материалы.
В	Горят плавящиеся твердые материалы или горючие жидкости (автотопливо и прочее).
С	Горят газы.
D	Горят металлы.
Е	Горят электроустановки под напряжением.
F	Горят радиоактивные вещества, ядерные отходы или материалы.

Обобщение по теме

Рассматривая большое количество вопросов, касающихся классификации стихийного бедствия, необходимо понимать, что вся система основывается на одной основной позиции: степень возгорания (интенсивность, скорость, объем, площадь и прочее).