1. Wyjaśnij różnicę miedzy zapłonem a samozapłonem

Zapłon jest to zapoczątkowanie spalania materiału palnego przez płomieniowe źródło energii cieplnej (punktowy bodziec energetyczny- iskra elektryczna, płomień, rozżarzony element), natomiast samozapłon jest to zapoczątkowanie spalania bezpłomieniowym źródłem ciepła, przy czym materiał palny zaczyna spalać się płomieniowo. Przy samozapłonie działające źródło energii cieplnej jest dostarczane w sposób ciągły.

2. Omów szczegółowo mechanizm samozapłonu cieczy.

Samozapłon może nastąpić od różnych

powierzchni grzewczych (najczęściej w przemyśle przemysłowym od instalacji elektrycznych). Jeżeli temperatura cieczy jest zbyt niska nic się nie dzieje. Przy wyższej temperaturze substancja paruje, utlenia się ale ciepło utleniania jest zbyt niskie by doszło do samozapłonu. Natomiast jeżeli temperatura będzie wynosiła 230ºC a cieczą będzie benzyna (ciecz o niskiej temp samozapłonu), ciecz ta ogrzeje się zaś pary w wyniku utleniania zaczną się grzać. Powstaje taka sytuacja, że nawet po odsunięciu tej cieczy od gazowej powierzchni ciecz ta będzie się samo nagrzewać.

3. Omów wykorzystanie temp zapłonu w praktyce.

Temp zapłonu jest najważniejszym tzw. parametrem pożarowym dla cieczy. Dzięki niej możemy ciecz zakwalifikować do danej klasy niebezpieczeństwa pożarowego:

Klasa I - ciecze o temp zapłonu do 20ºC; klasa II - od 21 do 55ºC; klasa III - od 55 do 100ºC.

Nie znajomość temp. zapłonu mogłaby spowodować dopuszczenie do zbyt wysokich wartości temp w różnego typu urządzeniach technologicznych co znacznie podwyższyłoby zagrożenie pożarowe. Natomiast w przypadku przekroczenia , czyli zaniżenia tych temp. znacznie zwiększa koszty zabezpieczeń pożarowych.

Temp. zapłonu ma swoje zastosowanie również przy magazynowaniu materiałów niebezpiecznych pożarowo, a więc w różnego typu magazynach czy halach produkcyjnych. W przemyśle motoryzacyjnym - wykorzystanie olejów napędowych do silników.

4. Porównaj temp zapłonu tej samej cieczy badanych metodami tygla zamkniętego i otwartego wskaż z uzasadnieniem, która temp będzie niższa.

Substancje: metanol - (tygiel otwarty ) temp. zapłonu 284 K; zamknięty - 274

Etanol - (t. o.) - 286; (t. z.) - 279

Propanol - (t. o.) - 299; (t. z.)-289,5

Rozbieżności w wynikach mogą dochodzić do kilku stopni. Wynikają one z tego, iż w tyglu zamkniętym wcześniej gromadzą się odpowiednie ilości par, podczas gdy w tyglu otwartym mogą one jeszcze swobodnie dyfundować z powietrzem. Różnica w przedstawionych wynikach jest tym wyższa, im wyższa jest temp zapłonu badanej cieczy.

5. Omów która temperatura zapłonu czy samozapłonu dla ropy naftowej posiada niższą wartość. Odpowiedź uzasadnij.

Temperatura zapłonu dla ropy naftowej wynosi powyżej 21ºC, zaś temp. samozapłonu powyżej 250ºC.

Niższą wartość posiada temp. zapłonu związane jest to z bezpośrednim punktowym dostarczeniem ciepła, ropa nie musi ulegać samo nagrzewaniu w związku z czym nie musi magazynować ciepła. Tak jest właśnie w przypadku samozapłonu, przy niskiej temp ciecz nie reaguje. Dopiero po ciągłym dostarczeniu odpowiedniej ilości ciepła (odpowiednio wysokiej temp.) ciecz zacznie parować a potem zaczną utleniać się pary. W konsekwencji pary zaczną się grzać, a ropa samo nagrzewać się.

6. Omów wpływ stężenia par cieczy na temp. samozapłonu cieczy.

Z wyjątkiem niektórych substancji niestabilnych ciecze same nie wybuchają. Ażeby ciecz spalała się lub wybuchała, musi przejść w stan lotny i dopiero pary łączą się w po­wietrzu w mieszaninę, która może dać zjawisko wybuchu. Reaktywność cieczy uzależ­niona jest od jej lotności, tzn. od zdolności powstania pary, a ryzyko wybuchu jest wyra­żone przez wielkość zwaną temperaturą zapłonu. Najniższe temperatury mają ciecze o dużej prężności par w warunkach normalnych. W temperaturze zapłonu stężenie par cieczy jest równe stężeniu odpowiadającemu dolnej granicy wybuchowości tej cieczy.

. Maksymalne wartości osiągane są przy stężeniach zbliżonych do granic wybuchowości, najniższe wartości temperatury zapalenia posiadają mieszaniny przy stężeniu składnika palnego równym stężeniu stechiometrycznemu.

7. Wskaż związek klas temperaturowych z temp samozapłonu cieczy.

Klasy temperaturowe to określony przedział temperatur, wewnątrz którego mieszczą się temp. zapalenia (samozapalenia) wielu mieszanin wybuchowych, jakie mogą tworzyć gazy i pary cieczy z powietrzem. Wyróżniamy 6 klas temp.:

Klasy: T1- (max temp. powierzchni w ºC ) 450

T2- 300

T3-200

T4-135

T5-100

T6-85

Znajomość temp samozapłonu jest niezbędna do zapewnienia bezpiecznych warunków pracy urządzeń , ponieważ zgodnie z rozporządzeniem ministra spraw wewnętrznych zewnętrzna powierzchnia urządzeń i zasilających je instalacji, jak również temp wtłaczanego do pomieszczenia powietrza nie powinna przekroczyć w przypadku gazów i par cieczy 2/3 maksymalnej temp powierzchni dla poszczególnych klas temp.

Najniższe temp powierzchni stykających się z mieszaninami wybuchowymi gazów lub par nie mogą przekroczyć temp dla poszczególnych klas temp., tzn. maxymalne temp w urządzeniu nie mogą przekroczyć temp samozapalenia.

8. Omów etapy spalania dowolnego ciała stałego ze szczególnym uwzględnieniem reakcji łańcuchowych.

Jako przykład uzyje drewna

( 1 ) do T=180°C wydziela się para wodna, nie ma spalania, proces endotermiczny wysychania drewna 200-330°C drewno ulega pirolizie powodując, powstanie mieszaniny gazowych produktów palnych, stężenia są wyższe niż ich DGW w T = 400°C kończy się pierwsza faza dyfuzyjnego spalania szybkość tworzenia się gazowych produktów palnych jest równa szybkości dyfuzyjnego spalania drewna ( 2 ) Polega na współistnieniu spalania płomieniowego i tlącego się węgla pirolitycznego. Węgiel pirolityczny nie ma zdolności do utleniania efekt cieplny drugiej fazy ok. 20% całkowitego spalania ( 3 ) Faza bezpłomieniowego spalania drewna, czyli tlenie, Spalanie kinetyczne drewna litego

W czasie pożaru na powierzchni drewna wytwarza się gruba warstwa węgla pirolitycznego, pod nią znajduje się drewno nie rozłożone term., po kilkunastu godz. dyfuzyjne spalanie , zależne od dyfuzji powietrza do jego pow. zmienia się w spalanie kinetyczne. Inicjacja reakcji spalania drewna - zapłon drewna zachodzi, po ogrzaniu punktowym bodźcem energ. sąsiadującej powierzchni. Rozkład term. drewna nie jest procesem odwracalnym, Przez T zapłonu rozumie się temp. powierzchni materiału, przy której powstałe produkty lotne zapalą się od płomienia (punkt bodźca energet.).T zapłonu nie jest wielkością stałą i zależy przede wszystkim od gęstości drewna, która wpływa zasadniczo na tzw. pojemność cieplną drewna tzn. iloczyn gęstości, ciepła właśc. i wsp. przewód, cieplnego

9. Omów etapy spalania dowolnej cieczy ze szczególnym uwzględnieniem reakcji łańcuchowej.

10. Omów budowę płomienia i od czego zależy kształt płomienia.

Kształt płomienia zależy od :

-rodzaju spalania , w przypadku spalania płomień turbulentny względem laminarnego ma mniejszą wysokość ( związane jest to z przepływem fazy lotnej; lepsze mieszanie mieszaniny, szybsze spalanie)

- powstaje w warunkach, w których materiał palny rozkładając się daje palną fazę lotną. Płomień jest ściśle określoną objętością, w której zachodzi reakcja spalania fazy lotnej.

Płomień w czasie pożaru może być

• laminarny - wielkość przepływu niewielka, stała i mała powierzchnia spalania

• turbulentny - chaotyczna szybkość przepływu

Analizując wysokość płomienia w środowisku pożarowym, należy odnieść tę wielkość do szybkości tworzenia się tej fazy i szybkości mieszania się z powietrzem. Jeżeli oby dwie szybkości są stałe, to wtedy płomień ma stałą wysokość i w strefie spalania płomienia tworząca się mieszanina ma zawsze skład stechiometryczny podczas spalania.

Podczas spalania w płomieniu wydziela się ciepło. Ilość wydzielanego ciepła decyduje o temperaturze, która się tworzy w wyniku spalania płomieniowego. Najczęściej temperatura spalania odnosi się do temperatury gazów spalinowych.

Q_spstrumień ciepła teoretyczna temperatura spalania gazów spalinowych straty ciepła do otoczenia (40% promieniowanie, 20% konwekcja) rzeczywista temperatura spalania (średnia rzeczywista temperatura gazów spalinowych, które tworzą się w środowisku pożarowym nazywa się temperaturą pożaru).

Świecenie płomienia związane jest z ilością węgla pirolitycznego, który tworzy się w płomieniu w czasie spalania.

Straty ciepła z płomienia:

- współczynnik konfiguracji,

- stała uniwersalna (Stefana Boltzmana),

- zdolność emisyjności powierzchni,

T - temperatura [K].

21.10.03

Rodzaj płomienia zależy od szybkości przepływu fazy lotnej w środowisko pożarowe. Tę szybkość można opisać liczbą Reynoldsa odniesioną do skali turbulencji i wyrażoną wzorem:

v - prędkość przepływu fazy lotnej [cm/s],

ρ - gęstość fazy lotnej [g/cm³],

d - średnica strumienia [cm],

μ - lepkość [g/cm].

11 Omów przyczyny świecenia płomienia.

Przyczyny świecenia płomienia:

Świecenie wszystkich ciał związane jest z pobudzeniem w nich atomów lub cząsteczek. Przejście w stan wzbudzony zachodzi pod wpływem energii dostarczonej do tych ciał..

Intensywność termicznego promieniowania ( bo tak się ono nazywa w tym przypadku) różnych ciał zależy od zdolności pochłaniania (zaabsorbowania), odbijania światła, przezroczystości danego ciała.

W płomieniu w warunkach pożarowych najczęściej jest bardzo dużo sadzy, która jako ciało doskonale czarne ma maksymalny współczynnik absorpcji ciepła.

Ciało ogrzane wysyła promieniowanie, które ogrzewa pochłaniające ciała znajdujące się w otoczeniu. Charakterystyka spektralna płomienia (zdolność do swiecenia) który tworzy się w czasie pozaru uzależniona jest od zawartości wegla pierwiastkowego w płomieniu. Jeśli zawartośc wegla w paliwie jest ponad 50% to wtedy płomien jest silnie świecacy , kocący o dużej gęstości dymu

• Omów dowolny przykład spalania dyfuzyjnego.

SPALANIE DYFUZYJNE (wolne)- szybkość spalania zależy od dyfuzji powietrza do środowiska pożarowego. Występuje tutaj rozdział substancji palnej i powietrza. Łączą się one dopiero w chwili zapoczątkowania reakcji spalania. Tym typem spalania rządzi zjawisko fizyczne (dyfuzja), więc jest to spalanie wolne.

Przykładem takiego układu jest roztwór (mieszanina gazów), która ma różne stężenie w różnych punktach. Dyfuzja w takim roztworze polega na wyrównaniu się jego stężenia.

Podczas spalania dyfuzyjnego w warunkach pożarowych przed spaleniem paliwo jest oddzielone od powietrza. Mieszanie się paliwa i powietrza zachodzi w trakcie spalania. Spalanie dyfuzyjne może być laminarne lub turbulentne zależnie od tego czy pole przepływu w obszarze mieszania ma charakter laminarny czy turbulentny

• Omów znane ci rodzaje spalania.

• Ze względu na stany skupienia

HOMOGENICZNE - materiał palny i utleniacze są w tej samej fazie.

HETEROGENICZNE- materiał palny i utleniacz są w różnych fazach.

• Ze względu na szybkość spalania

DYFUZYJNE - szybkość zależy od dyfuzji powietrza do środowiska pożarowego

KINETYCZNE- szybkość zależy od szybkości przebiegu reakcji chemicznej.

• Ze względu na sposób przepływu fazy lotnej

LAMINARNE- stałą szybkość spalania

TURBULENTNE- zmiana szybkości spalania

• Ze względy na cech spalania

PŁOMIENIOWE-

BEZPŁOMIENIOWE-

• Omów przyczyny samonagrzewania się siana.

Procesy biologiczne dotyczą produktów roślinnych, np.: siana, koniczyny. Rośliny mogą ulec samonagrzewaniu w określonych warunkach:

• gdy zostaną nagromadzone większe ilości materiału, np.: stóg - bardzo mała powierzchnia strat ciepła w stosunku do powierzchni właściwej utleniania

• gdy wegetacja komórek jeszcze się nie zakończyła i pod wpływem bakterii zaczynają się procesy fermentacyjne i gnilne, dając początek miejscowemu samonagrzewaniu

Proces samonagrzewania produktów roślinnych można podzielić na 4 etapy:

• Pod wpływem wilgoci zaczynają się procesy wegetacyjne (oddychanie i rozmnażanie), w związku z tym wydziela się ciepło, gdyż procesy wegetacyjne są procesami egzotermicznymi. Temperatura produktu podnosi się do 70⁰C.

♦ Pod wpływem temperatury (70⁰C) giną mikroorganizmy, nie są więc dalej źródłem ciepła, w wyniku którego może nastąpić samonagrzewanie, jednakże niektóre substancje roślinne (białkowe pektyny) rozpadają się w temperaturze 70⁰C, tworząc tzw. żółty węgiel porowaty, charakteryzujący się silnymi własnościami adsorpcyjnymi.

♦ W wyniku adsorpcji utleniacza przez węgiel temperatura wzrasta do ok. 130⁰C. Zaczynają się rozkładać różne elementy roślin, a w temperaturze 200⁰C rozkładają się wszystkie komórki roślinne. Tworzący się węgiel w wyniku rozpadu komórek roślinnych ze względu na duże „rozwinięcie” powierzchni ulega intensywnemu utlenianiu co powoduje wzrosty temperatury do 280 - 300⁰C.

♦ Roślina ulega samozapaleniu.

• Omów palność tworzyw termoutwardzalnych tzn. opisz mechanizm spalania, szybkość spalania, budowę, podaj przykłady tworzyw termoutwardzalnych.

W warunkach środowiska pożarowego zwęglają się, co oznacza, że maja one zmienną szybkość spalania. Podczas rozkładu tworzy się duża ilość węgla i mała ilość fazy lotnej. Maja tę właściwość, że w środowisku pożarowym nie miękną lecz sztywnieją, niezależnie od tego czy są to tworzywa trójwymiarowe (sieciowane) czy liniowe.

Aby żywica stała się tworzywem sztucznym termoutwardzalnym wprowadza się do niej różne dodatki o działaniu fizycznym lub modyfikujących ją na drodze reakcji chemicznych (antypireny):

• wypełniacze mineralne - zmieniają strukturę ciekłą polimeru w strukturę twardą. Stosuje się tlenki nieorganiczne np.: piasek, krzemionkę SiO₂, CaCO₃.

• mączka drzewna - jako produkt bardzo rozdrobniony technologicznie jest korzystna ze względu na dobrą homogenizację żywicy.

• włókna organiczne - wzmocnienie wytrzymałości mechanicznej. Stosuje się włókna poliestrowe lub nieorganiczne szklane.

• laminaty - materiały wielowarstwowe, które wykorzystują maty szklane.

Tworzywa termoutwardzalne są bardzo niebezpieczne pożarowo z następujących powodów:

• utrudniają ewakuację, ponieważ dają bardzo dużo dymu i produktów toksycznych.

• mają wysokie ciepło spalania, a w konsekwencji wysoką temperaturę pożaru.

• tworzenie się warstwy węgla powoduje zmniejszenie emisji fazy lotnej i tym samym wysokości płomienia. Jednocześnie na powierzchni spalania następuje reakcja redukcji CO₂ na CO, która jest reakcją silnie egzotermiczną, co powoduje tworzenie się dużej powierzchni świecącej i wzrost mocy strumienia ciepła promieniowania.

Przyklad

ŻYWICA EPOKSYDOWA

Jest łatwo zapalna, jej zapalność jest największa ze wszystkich żywic, ponieważ mają niską tendencję do zwęglania. Najbardziej niebezpieczne tworzywo termoutwardzalne, ulega rozkładowi już w temperaturze 140⁰C, największy rozkład w 240 - 350⁰C. Daje czarny dym o największej gęstości optycznej i bardzo toksyczna fazę lotną.Ponieważ ma bardzo niskie temperatury zapłonu i samozapłonu, uniemożliwiające jej bezpieczny przerób, dodaje się do nich nieorganiczne wypełniacze, które zmniejszają palność.Materiały termoutwardzalne (tworzywa) - polimer + wypełniacz + stabilizator + inhibitor; jest to taki materiał, który pod wpływem ogrzewania najczęściej sieciuje się, robi się twardy, zwęgla się. Jest to reakcja nieodwracalna.Tworzywo termoutwardzalne rozkłada się pod wpływem ciepła z wytworzeniem związków niskocząsteczkowych o różnych stanach skupienia. W chwili zapłonu lub samozapłonu palna faza lotna zapala się płomieniem, a pozostałość popirolityczna ( koksowa) zaczyna spalać się bezpłomieniowo (czyli tlić) na granicy fazy stałej i lotnej ( powietrze). Tworzywa termoutwardzalne ze względu na zmienną szybkość zwęglania charakteryzują się zmienną szybkością spalania. Szybkość spalania jest uzależniona od zdolności do rozkładu termicznego danego tworzywa. W taki sposób spalają się np. poliestry termoutwardzalne.

• Od czego zależy szybkość ogrzewania się ciał stałych i jak to wpływa na zagrożenie pożarowe.

• Omów mechanizm działania środków ogniochronnych stosowanych do ciał stałych

Podstawowym celem działania środków ognioochronnych jest opóźnienie inicjacji reakcji spalania.Środki zmniejszające palność nazywa ją się: inhibitorami, antypirenami lub środkami ognioochronnymi.

Cała działalność zmniejszająca palność może mieć miejsce w fazie stałej, ciekłej i gazowej.

Środki, które fizycznie opóźniają inicjacje spalania nazywamy środkami ognioochronnymi, zaś te, które na drodze chemicznej działają - inhibitorami, antypirenami lub modyfikatorami.

Działanie ogniochronne:

1. podnoszą temperaturę rozkładu;

2. zmienia się kierunek rozkładu termicznego przez odpowiednią technologię, w miejsce palnych produktów lotnych, otrzymuje się niepalne;

3. przez zastosowanie środków, które na powierzchni się zwęglają;

4. tworzą powierzchnię zwęgloną, co powoduje, że jest utrudniony dostęp tlenu do powierzchni materiału palnego;

5. zmiana składu węgla pirolitycznego, węgiel pirolityczny jest porowaty, który łatwo przechodzi w stan lotny, zmniejszając zasięg widzialności (zwiększając gęstość dymy) - dodaje się do tworzyw środków zmieniających własności węgla pirolitycznego na węgiel typu koks (zwarty, zbita masa).

Nie ma środka, który działałby tylko i wyłącznie w postaci 1 mechanizmu (fizyczny i chemiczny); jednak w każdym składzie środka ochronnego 1 typ działania ognioochronnego dominuje.

Fizyczne działania środków ognioochronnych:

• chłodzenie powierzchni materiału palnego, np.: hydraty Na₂SO₄⋅ 2H₂O pod wpływem ciepła woda paruje odbiera ciepło, (efekt endo-) i obniża temperaturę spalania;

• pokrywanie materiału celulozopochodnych wodnymi roztworami soli, które w wyniku podgrzewania wydzielają gazy obojętne i tworzą warstwę izolacyjną,

• rozcieńczenie masy palnej zawartej w materiale palnym różnego typu dodatkami, np.: stabilizatorami, plastyfikatorami niepalnymi, barwnikami, wypełniaczami i innymi dodatkami, przez co powstała faza lotna zawiera mniej składników palnych i gorzej się pali.

Chemiczne działanie:

• inhibitory działają w ten sposób, że w wyniku rozkładu dają cząsteczki, które wychwytują z płomienia aktywne atomy i rodniki zmniejszając ich stężenie co powoduje przerwanie reakcji spalania;

• retardanty działają również w ten sposób, że przechodzą w fazę gazową i działają inhibicyjnie; przyspieszają szybkość zwęglania tworzyw.

Najważniejsze środki ognioochronne:

1. reaktywne płomieniowo środki - o działaniu chemicznym wbudowane w polimer;

2. addytywne środki - o działaniu fizycznym.

Efekt addytywny - sumuje się działanie wszystkich składników.

Efekt synergetyczny - większe działanie sumujących się pojedynczych składników, potęgują się, wzmacniają się.

Efekt antagonistyczny - zmniejsza działanie sumujące niż pojedynczego składnika.

• Zdefiniuj pojęcie - szybkość wydzielania ciepła i omów wpływ na rozwój pożaru

• Scharakteryzuj parametry opisujące zagrożenie pożarowe wyrobów budowlanych

20. Omów rozkład termiczny powłok i izolacji kablowych w środowisku pożarowym.

Rozkład termiczny tworzyw jest procesem endotermicznym i nieodwracalnym,
przebiegającym początkowo pod wpływem dostarczonego z zewnątrz ciepła, a następnie ciepła wytwarzanego w czasie spalania. Ze względu na to, że powierzchnia tworzyw nagrzewa się szybciej niż warstwy położone głębiej, wytwarza się gradient temperatur i szybkość pirolizy na powierzchni jest największa..

Gdy materiał ma dużą powierzchnię właściwą, to o szybkości pirolizy decyduje tylko nagrzanie powierzchniowe. W związku z tym, materiały spienione, gąbczaste, w postaci folii itp. o dużej powierzchni właściwej są w obecności powietrza najbardziej niebezpieczne pod względem pożarowym,

21. Omów czynniki, które wpływają na palność kabli w budynku.

Spalanie się materiałów wielowarstwowych zależy przede wszystkim od rodzaju użytego tworzywa , oraz od grubości poszczególnych warstw i ich wzajemnego ułożenia. Rodzaj materiału użytego do budowy wierzchniej warstwy materiałów wielowarstwowych ma największy wpływ na ich spalanie , gdyż to od jego parametrów pożarowych zależy zachowanie się materiału w podwyższonej temperaturze. W przypadku kabli zależy głównie na ich bezpieczeństwie pożarowym , dlatego wierzchnie warstwy wykonywane są z tworzyw o podwyższonej odporności cieplnej. Na spalanie kabla największy wpływ ma materiał z jakiego została wykonana jego powłoka zewnętrzna. W Polsce najczęściej stosowane są kable w wykończeniu tradycyjnym tzn. powłoka czyli zewnętrzna warstwa kabla wykonana jest ze zwyczajnego PCV (słowo zwyczajny określa , że PCV nie jest modyfikowany przeciwogniowo ). Poza tym jako powłoki stosuje się również modyfikowany czyli uognioodporniony PCV , aby zmniejszyć własności palne powłok izolacyjnych.

22.Opisz wybuch fizyczny dowolnego typu

Przykładem wybuchu fizycznego są:

-Wybuchy powstałe w następstwie wzrostu ciśnienia wewnętrznego (wybuchy kotłów lub aparatury ze sprężonymi gazami) albo osłabienia ścianek naczyń za­wierających gazy pod ciśnieniem.

-Wybuchy spowodowane zetknięciem się wody ze stopionymi metalami typu Al, Mg, Co, Ni oraz stalą. Metale oraz stal w stanie stopionym osiągają na ogół temperaturę rzędu 700 - 2000°C. Gdy roztopiony metal o wysokiej temperaturze wlewa się do wody, przechodzi on gwałtownie z fazy ciekłej w fazę lotną (parę), co powoduje zja­wisko silnej turbulencji. Sita tej przemiany jest zbliżona do detonacji materiału kru­szącego. Przyczyna zaistniałego wybuchu leży w działaniu mechanicznym (fizycz­nym) w wyniku nagiego przejścia wody w parę (1700-krotne powiększenie objęto­ści).

23. Opisz wybuch chemiczny dowolnego typu

Występuje tu gwałtowna reakcja egzotermiczna.

Wybuch taki jest spowodowany gwałtowną reakcją chemiczną o charakterze egzotermicznym (reakcją wybuchową). Podczas wybuchu chemicznego wyzwała się energia wił materiału wybuchowego. Cząsteczki (drobiny) materiału wybuchowego lub ich mieszaniny przekształcają się w chwili wybuchu w cząsteczki związków znacznie prostszych i trwalszych natomiast atomy, z których Jest zbudowana cząsteczka nie ulegają podczas wybuchów przemianom w atomy innych pierwiastków chemicznych, lecz następują jedynie ich przegrupowanie. Z atomów np. trotylu, cząsteczki powstaję podczas wybuchu cząsteczki wody, azotu, tlenków azotu, tlenków węgla. Źródło energii wydzielanej podczas wybuchu materiałów wybuchowych stanowi właśnie proces przemian mniej trwałych cząsteczek w produkty bardziej trwałe. Wyzwolenie energii wiązań w przypadku przemian wybuchowych odbywa się momentalnie.

24. Omów zjawisko „BLEVE”

Boiling Liguids expanding Vapours Explosions, co w dosłownym tłumaczeniu oznacza „wybuch par wrzących cieczy”. Bleve definiuje się jako wybuch spowodowany nagłym wyciekiem łatwo zapalnej cieczy o temperaturze wyższej od jej temperatury wrzenia przy normalnym ciśnieniu atmosferycznym, powstały w wyniku dużego wielomiejscowego uszkodzenia zbiornika. Wybuch typu BLEVE nie jest typowym wybuchem fizycznym, lecz kombinacją wybuchu fizycznego (etap pierwszy) i wybuchu chemicznego (etap drugi). Pierwotnym zjawiskiem, w wyniku którego powstaje wzrost ciśnienia, jest jednak zawsze zjawisko fizyczne. Aby powstało zjawisko typu BLEVE, muszą być spełnione następujące warunki: *Materiałem(surowcem) musi być ciecz lub gaz w stanie skroplonym (gazy nie dają zjawiska Bleve),*Ciecz musi być magazynowana w zbiorniku bardzo szczelnie zamkniętym, np. w cysternie, *Temperatura cieczy w zbiorniku musi być wyższa niż temperatura wrzenia tej cieczy, przy ciśnieniu atmosferycznym.

25. Omów wpływ właściwości cieplnych na wybuchowość pyłów

26. Omów wpływ właściwości fizycznych na wybuchowość pyłów

27. Jakie efekty niebezpieczne towarzyszą wybuchom.

Wybuch jest szybkim, egzotermicznym procesem, który generuje falę ciśnienia (lub/i falę uderzeniową). Szybkość rozprzestrzeniania się fali wybuchu zależy od wa­runków, w których przebiega, i od medium, które ją generuje. Fala uderzeniowa roz­przestrzenia się z szybkością naddźwiękową. Z powodu ciśnienia i/lub obecności fa­li uderzeniowej efekt wybuchu jest zawsze słyszalny. Powstałe w czasie wybuchu straty mogą być spowodowane przez bezpośrednie oddziaływanie fali ciśnienia bądź pośrednie, np. przez zawalenie się uszkodzonych w czasie wybuchów budynków.

Zasadnicza różnica między pożarem a wybuchem polega na tym, że wybuch obejmuje szybki ruch gazów (zjawisko dynamiki gazów), podczas gdy w czasie trwa­nia pożarów nie obserwuje się tego typu zjawisk.

Szybki ruch gazów w czasie wybuchów daje w następstwie dużą prędkość roz­woju wybuchu i dużą, stromą szybkość uwalniania energii. Gdyby analizować tę szybkość w pożarach i wybuchach chemicznych, to najistotniejszy byłby stopień kontaktu między substancjami palnymi (paliwem) a utleniaczem (zwykle tlenem). W przypadku pożaru paliwo i utleniacz są zazwyczaj oddzielone (spalanie dyfuzyj­ne). W czasie wybuchów chemicznych paliwo i utleniacz są wymieszane. Przykła­dem wzrostu stopnia mieszania są wybuchy mieszanin pyłowo-powietrznych (zawie­szone w powietrzu cząstki ciała stałego), mieszanina wodoru z tlenem lub trójnitrotoluen (reaktywne atomy położone jeden obok drugiego). Jest oczywiste, że jeśli sto­pień zmieszania i kontaktu reagentów wzrasta, szybkość chemicznej reakcji również rośnie, dając w efekcie wybuch, który staje się coraz silniejszy. Z tego powodu wy­buchy pyłów przebiegają zwykle wolniej w porównaniu z wybuchami gazów, a te z kolei wolniej niż wybuchy wysoce niestabilnych substancji, jak np. nitrogliceryna.

28.Omów mechanizm tworzenia się fireball.

Nazwa fireball wywodzi się pierwotnie od nazwy fire rolling. Termin ten oznacza pożar cystern z cieczami łatwo zapalnymi (najczęściej skroplony propan-butan), przewożonymi transportem kolejowym. W przypadku uszkodzenia np. cysterny z cieczą przy tzw. stanie przegrzania (ogrzanie cieczy powyżej jej temp. wrzenia), ciecz natychmiast przejdzie w stan lotny, dając ogromną ilość pary o kształcie koła lub dysku. Wystarczy obecność źródła zapalenia (np. strumień ciepła), aby powstał pożar, a dokładniej fireball

29.Omów warunki wystąpienia wybuchu chmury par

Wybuch chmury pary będzie miał miejsce, gdy nastąpi zapłon mieszaniny uwolnionego gazu i powietrza. Skutki wybuchu pary zależą w dużym stopniu od stopnia zamknięcia objętości zawierającej parę. Wbrew potocznym sądom odnotowano liczne wybuchy całkowicie otwartych objętości pary. Przyczyną powstawania takich wybuchów mogą być zjawiska turbulencji. Fala powstająca w wyniku wybuchu nie zamkniętej objętości pary charakteryzuje się względnie wolnym narastaniem ciśnienia do wartości maksymalnej i względnie dużym okresem trwania nadciśnienia (rzędu kilku dziesiątych sekundy). Wybuch chmury pary daje nadciśnienie rzędu 1 bara i nie powoduje powstawania kraterów.

30.Podaj przykłady materiałów palnych ulegających samozapaleniu. Jaki jest konieczny warunek, aby doszło do samozapalenia materiału palnego.

Aby doszło do samozapalenia materiału palnego muszą zajść zmiany biologiczne, fizyczne i chemiczne tych materiałów. Żeby uległy one zapaleniu musi dojść do samonagrzewania się tych materiałów.. W konsekwencji samozapalenie następuje samorzutnie bez udziału zewnętrznych źródeł ciepła i bodźców energetycznych. Przykłady materiałów to: oleje roślinne, fosfor biały (żółty), siarczki, węgliki alkalicznych metali np. N2S

31.Omów czynniki wpływające na szybkość rozchodzenia się pionowej fali tlącej.

Czynniki, które wpływają na rozprzestrzenianie się fali tlącej są od siebie wzajemnie zależne. Określa to równanie rozprzestrzeniania się płomienia

V=q''/d∆H

V- szybkość rozprzestrzeniania się tlenia

q''- rzeczywista energia strumienia ciepła przypadająca na powierzchnię spalania

d- gęstość paliwa

∆H- zmiana entalpii cieplnej w przemianie chemicznej tj. ilość ciepła potzrbna do nagrzania jednostki masy paliwa od temp. Otoczenia. Szybkość tlenia i max temp. Są zależne od dostarczonych warunków otoczenia.

32. Czy tlenie jest spaleniem kinetycznym czy dyfuzyjnym, Odpowiedź uzasadnij.

Już sama nazwa wskazuje ze jest to spalanie dyfuzyjne, czyli wolne. Szybkość spalania zależy od dyfuzji powietrza do środowiska pożarowego. Proces utlenienia jest zalezny od dopływu tlenu z otoczenia

33. Z czego wynika niebezpieczeństwo tlenia.

W czasie tlenia zagrożenie pożarowe ze strony materiału nie wynika z niego samego, lecz z miejsca jego użycia. Tlący się papieros nie stwarza zagrożenia pożarowego jako osobno tlący się materiał, lecz jest niebezpieczny jako inicjator tlenia materiałów wyposażeniowych (np. tapicerskichj, W takich materiałach (tkanina i materiał wypełniający meble) proces samo podtrzymującego się tlenia potrafi wcześniej się ustabilizować niż papieros się wypali. W ten sposób podczas propagacji fali tlącej do otoczenia dostarczana jest coraz większa ilość tlenku węgla i innych toksycznych gazów. Spalanie bezpłomieniowe może rozprzestrzeniać się ze stałą szybkością na godzinę lub nagle przekształcić się w spalanie płomieniowe.

Niebezpieczeństwo powstania pożaru, w którym materiał spala się bezpłomieniowo, wynika z dwóch procesów: wywiązywania się toksycznych gazów z tlącego się materiału i szybkiego zniszczenia materiałów w następstwie przekształcenia się tlenia w spalanie płomieniowe. Nie można jednoznacznie stwierdzić, który z tych niebezpiecznych procesów jest bardziej odpowiedzialny za śmierć ludzi i straty materialne. Procesy te uzupełniają się.

34. Jaka jest różnica pomiędzy cechą pożarową a właściwościa palną

34. Pojęcie cechy pożarowej - jakie cechy pożarowe materiałów wykorzystane są w przepisach budowlanych dotyczących palności materiałów.

Cecha pożarowa jest to własność palna materiału stałego wyznaczona w warunkach cieplnych symulująca pierwszą względnie drugą fazę pożaru.DO CECH POZAROWYCH zaliczamy: -kinetykę generacji ciepła (HRR) - jest to ilość ciepła, która wydziela się z jednostki powierzchni materiału w jednostce czasu [kW/m²] Są materiały o HRR niskiej (wartość do 100-120 kW/m ²), średniej (do 300kW/m²) i wysokiej (pow. 300 kW/m²). Materiały celulozo pochodne mają z reguły wysoką HRR. Tworzywa sztuczne nie modyfikowane przeciwogniowo prawie wszystkie mają bardzo wysoką HRR; -szybkość rozprzestrzeniania się płomienia - jest to zasięg rozprzestrzeniania się płomienia po powierzchni materiału stałego w czasie. Sa 4 klasy: I.do 7,6cm- bardzo mala szybkosc [polietyleny sieciowane], II.>7,6 do 17,5cm-mala [PCV ognioodporne] III. nie10,1(1min) oraz 22cm(3,1/4min)-srednia [PCV nieuognioodpornione, PE, PP, PS], IV. 10,1(1min)>22cm(3,1/4min)-wysoka [pianki PE, zywice]. W Polsce nie ma normatywnej metody badan tej predkosci. Jeśli material ma klase I lub II to może być stosowany we wszystkich lokalizacjach, a materialy w klasie III i IV maja ograniczony zakres stosowania szczególnie biorac pod uwage mozliwosc ewakuacji ludzi. Wszystkie tworzywa termoplastyczne niemodyfikowane za wyjątkiem schlorowanych weglowodorow zawierajacych 75-80% chlorowca naleza do III wzglednie IV klasy; -zapalność materiału - podatność do zapoczątkowania reakcji spalania oraz rozprzestrzeniania się płomienia po powierzchni materiału stałego. Materialy niezapalne to te które niezapalaja się w danych warunkach (pod wplywem strumienia ciepla o mocy 30kW/m2 nie zapala się w warunkach badan nie oznacza to ze mateial nie pali się w innych warunkach). Pod względem stopnia palnosci materialy klasyfikujemy na: a)palne- latwozapalne, trudnozapalne, niezapalne b)niepalne; -własności dymotwórcze (toksyczność) produktów rozkładu termicznego i spalania - jako cecha pożarowa jest określana w ten sposób, że wyznacza się współczynnik osłabienia kontrastu, a następnie klasyfikuje się materiał biorąc pod uwagę jego wielkość. Natomiast toksyczność wyznacz się tylko w odniesieniu do następujących gazów: CO_2, CO, H₂O, tlenku azotu i tlenku siarki. Istnieje norma która scisle okresla jakie stezenie gazow toksycznych może być w spalinach, aby zastosowac dany material do danej lokalizacji. Materialy silnie toksyczne nie mogą być stosowane w bydynkach uzytecznosci publicznej, szpitalach, szkolach, a także na drogach ewakuacyjnych. -korozyjność produktów rozkładu - oznacza stężenie związków toksycznych powstałych w produktach rozkładu termicznego i spalania w jednostce objętości spalin.

35. Jakie czynniki wpływaja na właściwości dymotwórcze materiałw

• BUDOWA CHEMICZNA

- im większy ciężar cząsteczkowy tym więcej dymu

- im więcej zanieczyszczeń tym więcej dymu

• RODZAJ SPALANIA

- spalanie bezpłomieniowe i płomieniowe, bezpłomieniowe daje więcej dymu , -natomiast w przypadku spalania tworzyw sztucznych jest odwrotnie

• WRUNKI WUTWARZANIA DYMU

-starzenia tlenu w atmosferze

-temperatura otoczenia

-szybkość rozkładu termicznego materiałów i czasu zapalenia się prod. Rozkładu

-warunki budowlano instalacyjne

• WPLYW SRODKOW OGNIOCHRONNYCH

-dzialanie fizyczne i chemiczne, maja za zadanie opóźnienie procesu spalania ale wpływają negatywie na dymotwórczość ponieważ w znacznym stopniu zwikszaja zadymiwniw

36. jak klasyfikuje się materiały pod względem dymotwórczości

• materiały o małej intensywności dymienia Y_m<800m²/kg, Ý_m<7m²/kg•s

• materiały o średniej intensywności dymienia 800< Y_m<1400m²/kg,

7< Ý_m<20m²/kg•s

• materiały intensywnie dymiący Y_m>1400m²/kg, Ý_m>20m²/kg•s

• materiały łzawiące ,takie których produkty rozkładu termicznego i spalania pozostale w niewielkich ilościach w przewentylowanej komorze

37.Oblicz stężenie stechiometryczne metanu (CH₄)

38. Oblicz dolną granicę wybuchowości [%] gazu wodnego otrzymanego z antracytu o następującym składzie: CO- 44%, CO₂- 5%, H₂- 25%, CH₄- 1,5%, N₂- 24,5% (DGW_CO12,5%, DGW_H24%,DGW_CH42,5 %).

39. Gaz wodny składa się z 55% H₂, 43% CO i 2% N₂. Oblicz DGW gazu wodnego w g/l w temp. 20^oC (DGW_CO145,0 g/m³, DGW_H23,4 g/m³.

40Oblicz granice wybuchowości (DGW i GGW) heptanu (war. normalne).

N₂+O₂

strefa spalania

strefa palnej fazy lotnej

---