1. Zanalizować pojęcie ”spalania” na różnych przykładach.

Spalanie - reakcja fizyko-chemiczna łączenia się utleniacza z materiałem palnym z wydzieleniem ciepła i światła. Spalanie jest zawsze reakcją egzotermiczną zachodzącą ze ściśle określoną szybkością. Występowanie świecenia jest związane z emisją energii na wskutek wzbudzenia chemicznego atomów pode wpływem dostarczonego ciepła i jest elementem niezbędnym aby reakcję chemiczną (egzotermiczną) nazwać spalaniem. Materiały palne nie posiadające w strukturze tlenu gasną przy stężeniu niższym niż 17%. Materiały posiadające ok. 50% O2 gasną przy stęż. poniżej 14%. W środowisku pożaru przeważają materiały pochodzenia organicznego, czyli pochodne węgla z wodorem i tlenem. Materiałem palnym jest materiał, który w środowisku pożarowym ulega termicznemu rozkładowi dysocjacji), w wyniku czego powstają: faza lotna z przeważającą częścią gazów palnych średnio do temp. 110^0 - 120^0 C, w fazie lotnej przeważa CO2 H2O. Dopiero powyżej tej temperatury zaczynają być obecne gazy palne typu CH4, C2H4 oraz niskocząsteczkowe alkohole CH3OH (metanol), HCOH (formaldehyd). Spalaniu ulegają wolne produkty rozkładu termicznego (ciała stałe) palne pary cieczy oraz gazy palne. Ciała stałe mogą ulegać tleniu (mat. org.) - jest to spalanie bezpłomieniowe, występuje zazwyczaj wtedy, gdy ogrzewana jest względnie duża masa materiału a zasadniczą cechą palności takiego materiału jest to, że spalanie zaczyna się w głębiej położonych częściach materiału, gdzie efekty samonagrzewania się są największe. Żarzenie się - jest to zjawisko świecenia powierzchni palnego materiału nieorganicznego, który nie uległ rozkładowi termiczne-mu, lecz ogrzał się w wyniku różnych zjawisk i przemian chemicznych. Spalanie może być: homogeniczne dyfuzyjne - ciecz ze swobodnej powierzchni, gaz w rurze kinetyczne heterogeniczne dyfuzyjne - wegiel kamienny, antracyt, koks kinetyczne - tlenie drewna, tlenie węgla drzewnego

2. Co to znaczy termostabilność materiału i jak ona wpływa na szybkość powstawania fazy lotnej

Termostabilność tworzyw jest to ubytek masy tworzywa w czasie. Wyrażona jest jako najniższa temp. przy której następuje ubytek 50% masy tworzywa w czasie 30s. -im więcej tlenu w tworzywie tym termostabilność mniejsza; -im tworzywo ma bardziej przestrzenną budowę tym jest bardziej termostabilne; -obecność inhibitorów spalania podnosi termostabilność; -tworzywa pochodne z węglowodorów nienasyconych są najmniej termostabilne; -wszystkie węglowodory pochodzenia organicznego są bardziej termostabilne; -im wyższy ciężar cząsteczkowy tym wyższa termostabilność.

3. W jaki sposób energia wiązania wpływa na szybkość rozkładu materiału palnego

Średnia energia wiązania jest wielkością przypisywaną każdemu wiązaniu w taki sposób, że suma energii wszystkich wiązań jest równa entalpii reakcji rozkładu jednego mola gazowych cząsteczek na atomy w temp. 0^0C. Polimery zbudowane na bazie wiązań wielokrotnych są bardziej odporne na działanie temperatury niż te z wiązaniami pojedynczymi. Występujące w związku wiązania potrójne powoduje osłabienie wiązania pojedynczego C-C.

4. Jakim przemianom między fazowym ulegają materiały palne o różnych stanach skupienia przed spalaniem?

Spalaniu ulegają palne produkty rozkładu termicznego /ciała stałe/ palne pary cieczy oraz palne gazy. Gazy palne nie wymagają ciepła aby przejść w stan lotny. Spalanie gazu lub samych par cieczy zachodzi w układach jednofazowych - homogenicznych. Układy te charakteryzują się tym , że nie ma powierzchni rozdziału faz. Ciecze wymagają ciepła na przekształcenie międzyfazowe ciecz - para i wówczas mamy do czynienia ze spalaniem heterogenicznym wielofazowym. Najwięcej energii cieplnej do przejścia w stan lotny wymaga ciało stałe ze względu na to , że w 90% przypadków musi się ono rozłożyć termicznie i dać fazę lotną produktów rozkładu termicznego. Spalanie heterogeniczne czyli wielofazowe. Reasumując materiały palne (oprócz gazów) ulegają następującym przemianom międzyfazowym a) ciała stałe: - topienie i parowanie - sublimacja( kamfora, naftalen) - piroliza(rozkład termiczny na fazę gazową i pozostałość koksową) b) ciecze ulegają parowaniu.

5. Co to znaczy ciepło gazyfikacji

Ciepło gazyfikacji jest to ilość ciepła, którą musimy dostarczyć do jednostkowej masy paliwa, aby to paliwo się rozłożyło i wydzieliło 1g produktów lotnych. Im ciepło gazyfikacji jest wyższe tym szybkość spalania w środowisku pożarowym jest mniejsza.

6. Co to znaczy ciepło parowania

Ciepło parowania- ilość ciepła potrzebna do zmiany 1 mola jedno-składnikowej cieczy w parę nasyconą. Wartość ciepła parowania określonej substancji maleje ze wzrostem temp.

7. Co to znaczy bezwładność cieplna materiałów. Co decyduje o palności materiałów.

Bezwładność cieplna jest to iloczyn: gęstości (g), współczynnika przewodnictwa cieplnego (λ) oraz ciepła właściwego (Cp) materiału. Im iloczyn ten (bezwładność cieplna) jest mniejszy, tym paliwa stałe i ciecze, mają większą podatność do zapoczątkowania reakcji spalania. Przy dużych wartościach bezwładności paliwo jest trudnozapalne lub nie pali się w ogóle. Aby ogrzać 1 kg bawełny i 1 kg dębu w tych samych warunkach zewnętrznych i przy tych samych stratach cieplnych do tej samej temperatury należy dostarczyć dla dębu 100-krotną wielkość strumienia ciepła, w porównaniu ze strumieniem, przy którym zapala się bawełna. Dlatego własności termofizyczne są istotne ponieważ decydują o: szybkości przemieszczania ciepła od źródła ciepła do materiału, szybkości rozprzestrzeniania się płomienia po powierzchni materiału. Ponadto o palności materiału decyduje: czy jest to materiał jedno lub wielowarstwowy, cienki czy gruby, sposób produkcji, wykończenie powierzchni.

8. Od czego zależy objętość powietrza niezbędna do spalania określonej ilości materiału palnego. Ponieważ spalanie to szybko przebiegającą reakcja utleniania, jest one powiązane z poborem tlenu (powietrza) do środowiska pożaru. Objętość pobieranego powietrza może zależeć od wielu czynników, m.in. takich jak: rodzaj spalanego materiału (ciało stałe, ciecz, gaz - ich poszczególne rodzaje), rodzaju spalania (dyfuzyjne - duży pobór powietrza, kinetyczne - mały pobór powietrza) stopnia zawartości w materiale tlenu od bezwładności cieplnej materiału temperatury otoczenia ciśnienia w przypadku gazów zależy od składu procentowego i wilgotności (uwaga to moje dywagacje)

9. Od czego zależy objętość produktów spalania tworzących się podczas spalania różnych materiałów?

Produkty spalania są to substancje otrzymane w wyniku spalania materiałów palnych. Ze względu na stan skupienia dzielą się na: gazowe, ciekłe i stałe. Głównie objętość produktów spalania zależy od budowy chemicznej paliwa (składu chemicznego materiału palnego), współczynnika nadmiaru powietrza α, szybkości rozkładu termicznego, czy w produktach spalania znajdują się ciała stałe. Objętość produktów spalania zależy również od temperatury ciśnienia przy spalaniu.

10. Co oznacza pojęcie temperatury spalania - zanalizować pojęcie temperatury spalania.

W przypadku spalania płomieniowego temperaturę spalania będziemy rozumieć jako maksymalną temperaturę strefy płomienia. W przypadku spalania bezpłomieniowego temperatura spalania będzie temperaturą strefy tlenia, czyli strefy, do której dyfunduje tlen i zachodzą reakcje spalania. 600^0 - niskokaloryczne( włókna syntetyczne) 900^0-1000^0- średniokaloryczne(celuloza budowlana ) 1600^0-2000^0- wysokokaloryczne (pochodne ropy, paliwa). W przypadku cieczy temperatura spalania odnosi się do cieczy maksymalnie stężonych. Temperaturę spalania do 100 C oznaczamy w tyglu zamkniętym, powyżej 100 w tyglu otwartym. Alkohole (metylowy) spalają się do CO2 i H2O, stąd mała ilość ciepła przekazywana do powierzchni cieczy (CO2 i H2O przepuszczając promieniowanie).

11. Zapoczątkowanie reakcji spalania - typy.

Reakcja spalania może być zapoczątkowana przez zapłon, zapalenie, samozapalenie. 1. Zapalenie - polega na równomiernym ogrzewaniu materiałów do takiej temperatury, w której zapala się on samorzutnie o całej masie, bez udziału tzw. pkt bodźca energetycznego. 2. Zapłon - polega na zapaleniu mieszaniny palnej punktowym bodźcem energetycznym, tylko w bardzo ograniczonej przestrzeni, wokół której powstaje czoło płomienia przemieszczające się następnie już samoczynnie na całą pozostałość mieszaniny. Zapłon może być trwały lub chwilowy 3. Samozapalenie - proces zapoczątkowania reakcji spalania zachodzący w wyniku zmian biologicznych lub fizycznych i chemicznych materiałów, przy samonagrzewaniu się materiałów i w konsekwencji ich samozapalenie następuje samorzutnie bez udziału zewnętrznych strumieni ciepła i punktowych źródeł ciepła. Wszystkie materiały samozapalające się maja temperaturę samozapłonu < 100 C. Samonagrzewania może być spowodowane reakcjami biologicznymi, fizycznymi lub chemicznymi.

12. Źródła ciepła, rodzaje, moc, czas trwania.

Źródłem ciepła (bodźcem energetycznym) nazywamy dowolny impuls cieplny (nie tylko dostarczony z zewnątrz), mający niezbędny zapas energii cieplenj do zapoczątkowania reakcji spalania. Źródła ciepła dzielimy na: a)punktowe b)ciągłe. Punktowy bodziec energetyczny - impuls cieplny, który ma wystarczający zapas energii cieplnej, aby powstała z rozkładu jego faza lotna świeciła, bądź też w przypadku elementów nieorganicznych żarzyła się. Do punktowych bodźców energetycznych zaliczamy wszystkie formy płomienia oraz wszystkie materiały spalające się bezpłomieniowo. Punktowe bodźce energetyczne oddziaływają punktowo, lokalnie na materiał palny. Zaliczamy do nich m.in. płomień zapałki, tlący się papier, żarząca się powierzchnię, tlące się cząstki sadzy. Temperatura różnych bodźców zależy od rodzaju materiału, z którego jest zbudowany oraz od warunków zewnętrznych. Średnia temperatura najbardziej popularnych bodźców energetycznych wynosi 700^0C. Temperatura powierzchni powyżej 400 C. Ciągłe źródło ciepła - każdy impuls cieplny, który oddziaływuje cieplnie przez jakiś okres czasu niepunktowo, a większą powierzchnią, przy czym ma on tylko taki zapas ciepła, że nie świeci. Do ciągłych źródeł ciepła zaliczamy wszystkie ogrzane powierzchnie instalacji przemysłowych. Mają one temp. niższa niż 400 C. Inicjują samozapłon. Zapoczątkowanie reakcji spalania przy pomocy punktowych bodźców energetycznych nazywamy zapłonem, zaś przy pomocy ciągłych bodźców energetycznych nazywamy zapaleniem. Źródło ciepła jest to dowolny impuls cieplny mający niezbędny zapas energii cieplnej do zapoczątkowania reakcji spalania materiałów.

13. Mechanizm zapalenia- model zapalenia Siemieniewa.

Zapalenie polega na równomiernym ogrzewaniu materiału do takiej temperatury, w której zapala się on samorzutnie w całej masie, bez udziału tzw. punktowego bodźca energetycznego. Szybkość zapalenia zależy od bilansu cieplnego (od zrównoważenia zysków ciepła zgromadzonego w układzie w stosunku do otoczenia). Szybkość wydzielania się ciepła można opisać q1=QVkc e^-E/RT natomiast straty ciepła q2=F(TK-TP); gdzie Q- ilość wydzielonego ciepła, V- objętość substancji, c- stężenie, k- stała szybkość reakcji, e- podstawa ln, E- energia aktywacji, R- stała gazowa, T- temperatura układu, F- powierzchnia strat cieplnych, - współczynnik przenikania cieplnego, TK- temp. końcowa, TP- temp. początkowa. Przy rozpatrywaniu zjawiska zapalenia wg cieplnej teorii Siemieniewa należy rozpatrywać trzy różne układy położenia krzywej q1 w stosunku do prostych q2. Warunkiem zapalenia jest aby prosta q2 leżała poniżej q1 . Mechanizm łańcuchowo-rodnikowy reakcji zapalenia i spalania tłumaczy przede wszystkim reakcje spalania gazów. Przebieg reakcji: I etap inicjacja reakcji łańcuchowej - polega na tym, że z obojętnej cząsteczki otrzymujemy aktywny rodnik lub atom. II etap podstawowy reakcji łańcuchowej decydującej o szybkości spalania, ponieważ podczas tych reakcji następuje rozgałęzienie łańcucha (polega to na tym, że z jednego aktywnego atomu lub rodnika powstają dwa aktywne centra, które wchodzą w reakcję i tę reakcję przyspieszają) w wyniku przyspieszenia reakcji wydzielają się duże ilości ciepła, co powoduje samonagrzewanie się różnych substratów reakcji. Najistotniejszym elementem określającym wielkość powstałej nadwyżki energetycznej jest stężenie formaldehydu. jego aktywność z różnymi atomami i rodnikami powoduje, że reakcja się wydłuża na kolejne etapy. III etap - przechodzi z reakcji rozgałęzionej na reakcje proste łańcuchowe, tzn. takie reakcje, w których z jednego aktywnego atomu lub rodnika otrzymujemy jeden atom lub rodnik w produktach. IV etap - Terminacja reakcji łańcuchowej-zakończenie spalania, polega to na tym, że w wyniku łączenia się aktywnych cząstek tworzą się końcowe produkty reakcji. Produkty jako cząstki obojętne nie wchodzą już w żadne reakcje chemiczne są to CO2, H2O.

14. Zależność zapalenia od różnych parametrów, wielkości charakteryzujących materiały palne i otoczenie, w którym się one znajdują.

Temperatura samozapłonu - najniższa temperatura ścianek naczynia, w której w danych warunkach dla danej mieszaniny następuje samorzutne zapalenie substancji w całej masie. Dla gazów 400-600C, dla cieczy 300-500C, dla ciał stałych 200-400C. TEMPERATURA SAMOZAPŁONU- jest stałą wielkością fizykochemiczną i zależy od warunków w których się ją wyznacza. TEMPERATURA SAMOZAPŁONU ZALEŻY OD: wielkości powierzchni odprowadzającej ciepło: tzn. powierzchni wymiany ciepła przypadającej na jednostkę objętości substancji palnej. ciśnienia mieszaniny palnej - wzrostu ciśnienia gazów i par z powietrzem powoduje zwiększenie liczby zderzeń efektywnych cząsteczek paliwa i tlenu w wyniku czego wzrasta szybkość reakcji spalania. Dlatego wzrost ciśnienia obniża temperaturę samozapłonu. stężenia składnika palnego w mieszaninie - max. Wartości osiągane są przy stężeniach zbliżonych do granic wybuchowości, najniższe przy stężeniu składnika palnego równym stężeniu stechiometrycznym. składu utleniacza - w otoczeniu tlenu temp. samozapłonu jest niższa niż w powietrzu. Domieszki gazów obojętnych w mieszaninie reagującej zwiększają straty ciepła - wyższa temp. zapłonu. rodzaju materiału z jakiego jest naczynie pomiarowe - materiały : katalizator lub inhibitor. budowy związków chemicznych - węglowodory o małej liczbie atomów węgla są bardziej odporne na utlenianie niż węglowodory o dużej ilości węgla. Najwyższą temp. Samozapłonu ma pierwszy człon w każdym szeregu homologicznym np. metan - 630^oC, etan - 430^oC. Temperatura samozapłonu związków organicznych zawierających tlen jest zazwyczaj niższa od temp. samozapłonu węglowodorów o takiej samej liczbie atomów węgla w cząsteczce np. metan (CH4) - 650^oC, alkohol metylowy (CH3OH) - 470^oC

15. Zapalność materiałów stałych w postaci zwartej (tworzyw).

Etapy spalania materiałów stałych: 1. Odparowanie i ogrzanie ciała stałego 2. Rozkład termiczny, powstanie nowych związków. 3. Spalanie palnych gazów produktów odparowania i pirolizy. 4. Spalanie pozostałości koksowej, pirolitycznej. Spalanie materiałów poprzedza ich rozkład termiczny. Skład i objętość tworzącej się fazy lotnej zależy od struktury materiału i jego własności fizycznych oraz od warunków, w których przebiega rozkład termiczny (temperatury, rozkładu, szybkości wzrostu temperatury w materiale, zawartość tlenu w otoczeniu, szybkości przepływu powietrza w układzie). Sposób przekształceń międzyfazowych zależy od rodzaju materiału. Pod wpływem ciepła ciała stałe mogą ulegać: rozkładowi, topnieniu, sublimacji, parowaniu. Utlenianie się stałych produktów lotnych powoduje zmianę stanu energetycznego powstałego układu: ciało stałe- faza lotna i szybki wzrost temperatury ciała. Jako przykład można podać spalanie drewna: drewno mieszanina zwarta tj. celuloza i lignina(substancje wielkocząsteczkowe) spalanie drewna związane jest z pirolizą. Drewno składa się z C-50%,O2-45%,H -6% reszta to związki mineralne( azot 1%). Etapy spalania drewna : do 100^0C-odparowanie wody i związków eterycznych, -400^0-500^0C wydzielanie się CO, CO2 ,kwasu octowego, par metanolu , smoły - do 700^0C wydzielają się węglowodory - 360^0- 480^0C następuje zapalenie się drewna , zależne jest to między innymi od gatunku drewna. Z książki (tworzywa) - klasyfikacja materiałów stałych pod względem palności: 1) materiały stałe celulozopochodne, także tworzywa naturalne, tzn. otrzymywane w procesie naturalnej polikondensacji, 2) tworzywa - które dzielimy na sztuczne i syntetyczne. Proces łączenia się małych cząsteczek (merów) w duże cząsteczki nazywamy polimeryzacją, a materiały otrzymywane w wyniku tego procesu - polimerami. Spalanie tworzyw poprzedzone jest zawsze rozkładem termicznym tworzywa. Energia aktywacji rozkładu termicznego tworzyw (Ea) jest zróżnicowana pomimo, ze zakres temperatur jest zbliżony. Energia ta zależy od: szybkości grzania tworzywa, temperatury rozkładu, i niższa temp. rozkładu - tym niższa jest energia aktywacji, ciężaru cząsteczkowego - m niższy ciężar - tym niższa energia aktywacji zawartości tlenu - na ogół im więcej tlenu tym niższa energia aktywacji. Wielkość temperatury rozkładu określa termostabilność tworzyw, która oznacza ubytek masy tworzywa w czasie ogrzewania lub poprzez temperaturę, w której następuje ubytek 50% masy tworzywa (czas połowicznego rozkładu) w czasie 30 minut. Proces spalania ciała stałego polega na transferze masy i ciepła poprzez powierzchnię. Skuteczność spalania (X) oznacza ile rzeczywiście spaliło się materiału w warunkach pożarowych. Przy spalaniu tworzy się warstwa węgla popirolitycznego uniemożliwiająca dalsze spalanie palnego materiału. O spalaniu tworzywa decydują zarówno właściwości fizyczne jak i chemiczne. Najistotniejsze cechy tworzyw, które wpływają bezpośrednio na szybkość spalania oraz na szybkość inicjacji tej reakcji dotyczą przede wszystkim termostabilności tworzywa, sposobu jego rozkładu, oraz warunków w których ma miejsce spalanie. Fizyczne i chemiczne własności polimerów są dla każdego tworzywa ściśle określone i obejmują: odporność temperaturową, temperaturę rozkładu. Na szybkość spalania tworzywa mają również wpływa warunki w jakich to tworzywo się znajduje: kształt - stosunek powierzchni do objętości - powierzchnia właściwa strat cieplnych, typ źródła ciepła wentylacja - szybkość przepływu powietrza w środowisku pożarowym czyli zachowanie się tworzywa w czasie spalania nie jest wewnętrzną własnością tworzywa (materiału), ale sposób badania tez ma wpływa na własności palne materiału.

16. Analiza powierzchniowego spalania ciał stałych. Rozpatrzenie wpływu: ciepła spalania, ciepła gazyfikacji, strumienia ciepła dochodzącego do materiału na szybkość spalania.

Ciepło spalania- ilość ciepła, która wydzieli się podczas całkowitego spalania jednostki masy danej substancji Ciepło gazyfikacji- ilość ciepła, które należy dostarczyć do jednostki masy danej substancji w jednostce czasu aby substancja przeszła w stan gazowy. Szybkość spalania rośnie gdy rośnie ciepło spalania i strumień ciepła dochodzącego, a odwrotnie do ciepła gazyfikacji. Powierzchniowe spalanie ciał stałych. Podczas ogrzewania materiału na powierzchni tworzy się warstwa węgla. Węgiel ten odznacza się następującymi własnościami: dużą zdolnością pochłaniania O2 , wysoką temperaturą i małym przewodnictwem cieplnym. W materiale tym rozróżniamy następujące strefy: zwęglania, pęknięć, pirolityczna, termicznie nie uszkodzona. Przez szczeliny dyfundują z materiału produkty pirolizy tzn. takie, które powstały w wyniku rozkładu termicznego materiału bez dostępu powietrza. Tworzą się one w warstwie znajdującej się pod strefą pęknięć w strefie pirolitycznej. Pod tą warstwą znajduje się termicznie nie rozłożony materiał. Oznacza to, że o szybkości spalania decydują nie tylko zjawiska powierzchniowe, ale również przemiany podpowierzchniowe zachodzące w warstwach leżących w głębi materiału.

17. Szybkość spalania - definicja, od czego zależy szybkość spalania materiałów, typy.

Szybkość spalania cieczy - jest to ubytek masy cieczy w czasie. Mozę to być szybkość liniowa (mm/min) lub wagowa kg/m^2h). szybkości spalania dla cieczy są zmienne i zależą od struktury cieczy, a szczególności charakterystyki spektralnej płomienia, który się tworzy podczas spalania określonej cieczy. Np. benzen ma dużą szybkość spalania z uwagi na dużą ilość węgla w swoim składzie, który podczas spalania bardzo się nagrzewa. Szybkość spalania ciał stałych jest to ubytek masy z jednostki powierzchni w jednostce czasu ( g/cm^2s). Na szybkość spalania ciał stałych ma wpływ wiele czynników. Np. szybkość spalania winidurów jest znacznie mniejsza od szybkości spalania winiplastów (bo się zwęglają). Szybkość spalania drewna zależy od jego budowy anatomicznej. Gatunki drewna rozpierzchłocewowe (buk, olsza) charakteryzują się dużą szybkością spalania ponieważ ułatwiony jest dostęp tlenu do komórek. Powstały w czasie spalania węgiel tli się bardzo długo, w wyniku czego materiał spala się aż do całkowitego wyczerpania. Drewno pierścieniocewowe podczas ogrzewania spala się wolno, ponieważ utrudniony jest dostęp powietrza, w związku z czym proces spalania bezpłomieniowo szybko ustaje. Szybkość zwęglania podaje się w mm/min i oznacza ile w czasie jednej minuty powstało węgla. Typy: - spalanie dyfuzyjne- brak wstępnego mieszania materiału palnego z powietrzem, szybkość tego spalania zależy od dyfuzji powietrza do paliwa; -spalanie kinetyczne- występuje w homogenicznej mieszaninie gazów lub par cieczy z powietrzem lub pseudohomogenicznej zawiesinie ciała stałego lub par cieczy w powietrzu. Szybkość tego spalania uzależniona jest od kinetyki reakcji spalania. Szybkość spalania zależy od: 1.Typu spalania (kinetyczne, dyfuzyjne); 2.Układu (heterogeniczny, homogeniczny ); 3. Obszaru (turbulentny, laminarny); 4. Dostępu O2 i paliwa; 5. Stanu skupienia materiału

18. Zapalność materiałów w postaci rozdrobnionej

Pył - układ dyspersyjny, w którym fazą rozproszoną jest ciało stałe, a rozpraszającą - gaz. Stopień rozdrobnienia fazy stałej wynosi z reguły od 0,001 do 1000 mikrona. Pyły koloidalne-- wykazujące ruchy Browna( 1 - 0,001μm ) Warstwa pyłu -są to tzw. pyły osiadłe, drobne cząstki ciała stałego, które zgromadziły się na powierzchni, tworząc warstwę pokrywającą tę powierzchnię (stan statyczny). Temperatura tlenia - najniższa temp. gorącej powierzchni poziomej, na której pyły osiadły swobodnie w warstwie o grubości 5mm ulega zapłonowi w określonym czasie (do 2h) Temperatura samozapłonu pyłów - najniższa temperatura ziaren pyłu, w której ulega on samorzutnemu zapaleniu się płomieniem. Temperatura zapłonu pyłu - najniższa temperatura ziarna, przy której produkty rozkładu termicznego tego ziarna zapalą się od płomieniowego źródła ciepła. Mechanizm zapłonu substancji organicznych - cząstki ciała stałego nagrzewają się od promieniowania cieplnego i rozkładają z wydzieleniem palnych gazowych produktów. Jeśli osiągnięte zostanie odpowiednie stężenie to nastąpi reakcja łańcuchowa rozprzestrzeniania się płomienia prowadząca do wybuchu. Pyły wybuchają tylko wtedy gdy uzyskamy 15% palnych części lotnych, a w przypadku węgla 12%.Mechanizm zapłonu i rozprzestrzeniania się wybuchu w układach nieorganicznych - wybuch pyłu jest wynikiem heterogenicznego szybkiego utleniania się pojedynczych cząstek pyłu. Palenie się cząstek pyłu jest reakcją zachodzącą na ich powierzchni i wobec tego za szybkość odpowiedzialna jest dyfuzja tlenu z powietrza do powierzchni pojedynczych cząstek pyłu.

19. Wybuchowość pyłów

Pył zawieszony - pył tworzący obłok w którym fazą rozproszoną jest ciało stałe a rozpraszającą powietrze. Sedymentacja - osiadanie cząstek fazy rozproszonej pyłu pod wpływem sił pola grawitacyjnego na skutek różnej gęstości cząstek pyłu i ośrodka gazowego. Szybkość sedymentacji zależy od wielkości ziaren pyłu, ciężaru cząsteczkowe-go, kształtu ziaren. Koagulacja -łączenie się małych ziaren w większe aglomeraty, powstają agregaty ziaren o większych wymiarach, zmniejsza się stężenie ziaren, zwiększa się wymiar, masa ziaren co powoduje wzrost szybkości opadania. W mieszaninach pyłowo- powietrznych koagulacja zachodzi pod wpływem sił działających statycznie we wszystkich kierunkach ( ruch Brona ) bądź też pod wpływem sił działających w określonym kierunku ( koagulacja pod wpływem szybko sedymujących grubych ziaren). Wpływ sedymentacji i koagulacji na wybuchowość - pod wpływem koagulacji ziarna pyłu otrzymują bardzo regularny kształt, zwiększa się ich masa, struktura staje się bardziej zwarta i lita, przy mniejszej powierzchni absorbcji tlenu będzie wolniej zachodziła reakcja wydzielania się produktów gazowych a więc warunki zapalenia będą mniej korzystne. --ciężkie cząstki pyłu z większą szybkością będą opadały i chmura pyłowa staje się dla cząstek większych mniej trwała - układ aerozolu jest bardzo nietrwały, a tym samym zagrożenie wybuchem jest o wiele mniejsze. Powierzchnia właściwa cząstek zależna od ich kształtu wpływa na wybuchowość. Reakcje zachodzące na granicy-ciało stałe-gaz mają zasadnicze znaczenie dla procesu propagacji płomienia, wpływ składu chemicznego jest oczywisty. Zależność właściwości wybuchowych od innych parametrów takich jak: gęstość, przewodność cieplna, zawartość części lotnych, ciepło właściwe ,ciepło spalania jest bardzo złożone i tylko dla prostych przypadków udaje się określić ich wpływ w sposób ilościowy.

20. Dolna granica wybuchowości pyłów. Wpływ różnych wielkości na zmianę DGW tego samego pyłu.

DGW obłoku pyłów - najniższe jego stężenie w powietrzu przy którym płomień może już rozprzestrzeniać się samoczynnie. Granice (DGW)mieszczą się wartościami od kilkunastu do kilkuset gramów w 1m^3 powietrza. Na zmianę DGW mają wpływ; 1.Stopień rozdrobnienia -większy stopień rozdrobnienia, większa absorbcja tlenu, szybsza reakcja wydzielania produktów gazowych, lepsze warunki zapalenia 2.Wilgotność - im mniej wilgotny tym DGW wzrasta 3. Objętość tworzącej się fazy lotnej - lm więcej części luźnych tym łatwiej mieszanina ulega zapaleniu i DGW maleje; 4. Zawartość składników niepalnych - im więcej tym DGW rośnie; 5. Temp. źródła zapalenia - im temp. inicjatora wyższa tym mieszaninę będzie łatwiej zapalić; 6. Skład powietrza - im więcej 02 tym łatwiej zapalić, im więcej N2 , CO2 tym DGW większa. UWAGA aerozole niektórych pyłów w których ośrodku dyspersyjnym jest czysty CO2 są wybuchowe (pyły magnezu, cyrkonu, uranu ) utleniają się one tlenem z CO2.

21. Samozapalanie ciał stałych. Mechanizm. Klasyfikacja związków samozapalających się, przykłady substancji prostych ,złożonych i mieszanin.

Samozapalenie - zapoczątkowanie spalania w wyniku samoinicjujących się procesów egzotermicznych. W wyniku zjawisk biologicznych, chemicznych, fizycznych następuje samorzutny wzrost temp. aż do pojawienia się płomienia. W warunkach normalnych rośliny mające wilgotność ponad 60% w wyniku procesów wegetacyjnych zaczynają wydzielać ciepło. W temp. 70^0C rośliny giną i niektóre substancje roślinne (np. pektyny ) rozkładają się tworząc żółty węgiel porowaty charakteryzujący się silnymi właściwościami absorpcyjnymi. W wyniku absorpcji gazu przez węgiel temp. wzrasta do 130^0C i następuje rozkład innych składników roślin a w 200^0C rozkładają się wszystkie komórki roślinne. Tworzący się węgiel w wyniku rozpadania się komórek ze względu na duże rozwinięcie powierzchni ulega utlenieniu co powoduje że w temp. 280^0 - 300^0C roślina ulega samozapaleniu. Samozapalenie w wyniku zj. fizycznych następuje przede wszystkim w wyniku adsorbcji a następnie w wyniku reakcji chemicznych (utlenianie), adsorbcja gazów daje efekt cieplny tylko wtedy gdy materiałem palnym są zwykłe węgle kamienne tzn. takie, które w swym składzie zawierają ok. 60% węgla pierwiastkowego, a resztę stanowią domieszki (np. rudy żelaza nie utleniają się w warunkach normalnych, siarczki żelaza Fe2S3, FeS2), im więcej domieszek siarczków i tlenków żelaza tym samozapalenie jest łatwiejsze. W pierwszym okresie węgiel nagrzewa się do temp.60^0C w wyniku absorpcji czyli powierzchniowego pochłaniania gazów istniejących w powietrzu, potem następuje proces utleniania. Samozapalenie substancji chemicznej zachodzi tylko w wyniku reakcji chemicznych a przede wszystkim w wyniku reakcji utleniania i polimeryzacji. Gdy w układzie znaj-duje się materiał palny posiadający niską temp. zapalenia i utleniacz wtedy w wyniku zachodzącej egzotermicznej reakcji chemicznej wydziela się ciepło, które samozapala substancję palną. Związki chemiczne ulegające samozapaleniu dzielimy: 1.mat. ulegające samozapaleniu na skutek reakcji z powietrzem (fosfor biały, fosforowodór, pył cynkowy, węgliki alkalicznych metali, krzemowodory SiH4, węgliki CaC2, NaC2, amoniakałyCa(NH3)6 ) 2.mat. ulegające samoza-paleniu na skutek reakcji z wilgocią (litowce, pierwiastki I i II grupy układu okresowego, pierwiastki te zapalają się pod wpływem wilgoci nie tylko w temp. wrzenia.) 3.mat. chemiczne, które ulegają samozapaleniu w zetknięciu się jednej z drugą( mieszaninę samozapalającą się otrzymujemy w wyniku zmieszania z materiałem palnym utleniacza np.HNO3 i jego soli szczególnie azotanów I grupy ukł. okresowego. Nadtlenki i pochodne (sole) kwasu nadmanganowego. Wszystkie tlenowe kwasy chlorowe oraz ich sole. Chlorowce.

22 Spalanie cieczy - mechanizm zapalenia, temperatura zapalenia.

Zapalenie cieczy następuje samorzutnie po osiągnięciu przez mieszaninę palnych par lub gazów z powietrzem temperatury zapalenia-najniższa temp. ścianek naczynia, w której w danych warunkach i dla danej mieszaniny następuje zapalenie jako wynik samonagrzewania się substratów ciepłem reakcji. T0-temp. otoczenia, T2-temp. zapalenia, T1-temp. równowagi. Gdy reakcja przebiega wg krzywej q3 zapalenie nie następuje. początkowo w wyniku przewagi ciepła powstałego wskutek reakcji nad ciepłem odprowadzonym następuje podgrzanie mieszanki od T0 do T1 w której występuje utrzymująca się przez cały czas przebiegu i reakcji. W tych warunkach szybkość reakcji po osiągnięciu pewnej wartości zaczyna maleć w związku ze zmniejszaniem się w układzie stężenia reagujących składników (tzn. powolne utlenianie). Gdy reakcja przebiega wg krzywej q1 to ilość wydzielonego ciepła zawsze jest większa od ilości odprowadzonego ciepła (mieszanina od samego początku będzie sama nagrzewać się, szyb-kość reakcji jest duża i następuje zapalenie). Granica pomiędzy obszarem nieograniczonego i ograniczonego samonagrzewania mieszanki odpowiada przebiegowi reakcji wg q2 . Reagująca w tych warunkach mieszanka musi się sama podgrzać do temp. (powyżej temp.) w której następuje równowaga cieplna. jest ona jednak nietrwała. Wystarczy mieszaninie podwyższyć T0 i proces przeistoczy się w progresywne samonagrzewanie się, prowadząc do zapalenia się. W ten sposób warunkiem przejścia układu reagującego do zapalenia jest położenie prostej q0 jako stycznej do q2 . Zapalenie adiabatyczne- sprężenie mieszaniny palnej w naczyniu powoduje podniesienie temp. w przestrzeni gazowej, jeśli wzrost ciśnienia będzie dostatecznie szybki mieszanina ulegnie samozapaleniu -gdyż cały przyrost energii względem układu związany ze sprężaniem i przebiegającą reakcją chemiczną idzie na ogrzanie mieszaniny. Ścianki naczynia nie biorą udziału w ogrzewaniu. Temperatura zapalenia-temp. równowagi cieplnej w układzie reagującym powyżej której następuje przyspieszenie reakcji. Inicjowanie procesu spalania na drodze zapalenia polega na równomiernym ogrzewaniu palnej mieszaniny do takiej temp. w której zapal się ona samorzutnie w całej masie bez punktowego bodźca energetycznego.

23.Sposób spalania się cieczy w małych zbiornikach

W małych zbiornikach w ogrzewaniu cieczy bierze udział przewodnictwo konwekcją, a w niewielkim stopniu promieniowanie. Ciecze, które w trakcie spalania pod warstwa powierzchniową ogrzana do temperatury wrzenia dają tzw. warstwę przegrana - o temp. wyższej niż temperatura wrzenia tej cieczy. Grubość tej warstwy, zazwyczaj kilku milimetrowa, w miarę spalania cieczy, tzn. przesuwania się lustra cieczy w dół, nie ulega zmianie. Jest ona stała i nie ma wpływu na szybkość spalania cieczy w czasie pożaru. Aby ciecz spalała się w takich warunkach musi mieć odpowiednie własności: musi być to ciecz jednorodna, musi mieć małą lepkość, musi być mały zbiornik (Φ < 20 m)

24. Sposób spalania się cieczy w dużych zbiornikach

Sposób spalania się cieczy w dużych zbiornikach w warunkach pożarowych jest zróżnicowany i zależy od typu cieczy. W małych zbiornikach w ogrzewaniu cieczy bierze udział przewodnictwo konwekcją, a w niewielkim stopniu promieniowanie. W dużych zbiornikach wszystkie typy przenoszenia ciepła. jeśli pożar będzie miał miejsce w dużym zbiorniku (Φ > 20 m), a ciecz będzie pochodną ropy lub węgla, wówczas ma miejsce inny sposób przegrzewania się cieczy w środowisku pożaru, tzn. podpowierzchniowa warstewka przegrzana w czasie spalania poszerza swoją grubość i w miarę obniżania się lustra cieczy i spalania się jej może powodować różne zjawiska wtórne - wykipienie i wyrzut. Z chwila zapalenia się cieczy w zbiorniku o Φ > 40 m, ustala się płomień. Wysokość tego płomienia zależy od prężności par danej cieczy i jej szybkości spalania. Płomień o stałej wysokości ustala się wtedy, jeśli strumień ciepła doprowadzany z zewnątrz do cieczy, idący na jej odparowanie jest równy strumieniowi ciepła, który otrzymuje powierzchnia cieczy z płomienia. W takich warunkach spalanie jest stacjonarne.

25.Różnice między spalaniem w małych i dużych zbiornikach

W małych zbiornikach w ogrzewaniu cieczy bierze udział przewodnictwo konwekcją, a w niewielkim stopniu promieniowanie. W dużych zbiornikach wszystkie typy przenoszenia ciepła. Różna też jest temperatura zapłonu w zależności od objętości naczynia (zbiornika). Różnice mogą sięgać kilkuset stopni. W warunkach pożaru zachowanie cieczy jest dwojakiego rodzaju: ciecze, które w trakcie spalania pod warstwa powierzchniową ogrzana do temperatury wrzenia dają tzw. warstwę przegrana - o temp. wyższej niż temperatura wrzenia tej cieczy. Grubość tej warstwy, zazwyczaj kilku milimetrowa, w miarę spalania cieczy, tzn. przesuwania się lustra cieczy w dół, nie ulega zmianie. Jest ona stała i nie ma wpływu na szybkość spalania cieczy w czasie pożaru. Aby ciecz spalała się w takich warunkach musi mieć odpowiednie własności: musi być to ciecz jednorodna, musi mieć małą lepkość, musi być mały zbiornik (Φ < 20 m), jeśli pożar będzie miał miejsce w dużym zbiorniku (Φ > 20 m), a ciecz będzie pochodną ropy lub węgla, wówczas ma miejsce inny sposób przegrzewania się cieczy w środowisku pożaru, tzn. podpowierzchniowa warstewka przegrzana w czasie spalania poszerza swoją grubość i w miarę obniżania się lustra cieczy i spalania się jej może powodować różne zjawiska wtórne - wykipienie i wyrzut. Z chwila zapalenia się cieczy w zbiorniku o Φ > 40 m, ustala się płomień. Wysokość tego płomienia zależy od prężności par danej cieczy i jej szybkości spalania. Płomień o stałej wysokości ustala się wtedy, jeśli strumień ciepła doprowadzany z zewnątrz do cieczy, idący na jej odparowanie jest równy strumieniowi ciepła, który otrzymuje powierzchnia cieczy z płomienia. W takich warunkach spalanie jest stacjonarne. Rys. wyrzut i wykipinie

26. Szybkość spalania cieczy - definicje i od czego zależy

Szybkość spalania cieczy jest to ubytek masy cieczy w czasie. Może to być szybkość liniowa (mm/min) lub wagowa kg/m^2h). Szybkość ta zależy od stanu skupienia materiału, ponieważ stan skupienia decyduje o szybkości przejścia materiału palnego w stan lotny. Wymagając więc ciepła na przekształcenie międzyfazowe ciecz - para. W przypadku cieczy rozróżniamy: 1. Wagową szybkość spalania się cieczy ze swobodnej powierzchni, która określona jest ilością tworzących się par cieczy jednorodnej (np. benzen, dwusiarczek węgla[g, kg] z jednostkami powierzchni [cm^2, m^2] w j.c. [min ,h] 2. Liniową szybkością spalania się cieczy określana jest ilość cieczy [mm, cm] spalaną w jednostce czasu. Badania dotyczące szybkości spalania dostarczają następujących danych: 1. Szybkość spalania cieczy rośnie wraz ze wzrostem temp. i obciążenia cieplnego, a zmniejsza się wraz ze wzrostem parowania cieczy i jej entalpii. 2. Osiąga wartość max. jeżeli wstępnie przed spalaniem ciecz ogrzana jest do temp wrzenia (temp. krzep. min.). 3. Zależy od składu cieczy, średnicy zbiornika, ilości cieczy w zbiorniku, szybkości reakcji. Do obliczeń najczęściej stosowana jest wagowa szybkość spalania.

27. Temperatura zapłonu i granice zapalności cieczy - przykłady liczbowe. (uwaga gazy nie mają temperatury zapłonu, ponieważ od płomienia zapalają się w każdej temperaturze powyżej ich temperatury skroplenia. Ciała stałe również nie charakteryzuje się temp. zapłonu, ponieważ nie występuje przy ich zapaleniu równowaga między fazą lotna a pozostałymi fazami)

Temperatura zapłonu - najniższa temperatura cieczy ogrzewanej w ściśle określonych sposób, w której to pary cieczy tworzą mieszaninę z powietrzem - mieszaninę zapalającą się przy zbliżeniu płomienia. Temp. zapłonu odnosi się do cieczy a nie do par. Natomiast kiedy do mieszaniny par cieczy z powietrzem dostarczymy ciepło pochodzące od zewnętrznego bodźca termicznego (np. płomień) to ciepło tego bodźca musi ogrzać przylegającą do niego warstwę par do temp. zapalenia cieczy, ta z kolei musi nagrzać warstwę następną itd. bo tylko w tych warunkach istnieje możliwość rozprzestrzenienia się tego płomienia na całą objętość mieszaniny. Temp. zapłonu cieczy jest najważniejszym tzw. parametrem pożarowym dla cieczy. Jest ona podstawą klasyfikacji cieczy na trzy klasy niebezpieczeństwa pożarowego Kl I Tzdo 21^0C, Kl II>21^0C do 55^0C , Kl III >55^0C do100^0C (temp. zapłonu: aceton ^- 190C, benzen - ^110C, denaturat^+150C, fenol+75^0C ). Wartość temp. zapłonu zależy od: struktury cieczy (prężność par cieczy w danej temp.),sposobu inicjowania zapłonu(typu bodźca termicznego),szybkości grzania cieczy w danej metodzie badania temp. zapłonu. DGW- najniższa zawartość składnika palnego w mieszaninie przy której jest już możliwe rozprzestrzenianie się płomienia w całej objętości mieszaniny (najniższe stężenie przy którym inicjator płomieniowy spowoduje zapłon) GGW- najwyższa zawartość składnika palnego w mieszaninie przy której jest jeszcze możliwy zapłon i rozprzestrzenianie się płomienia w całej objętości mieszaniny. Temp. zapłonu i DGW są związane ze sobą i przedstawiają dwie strony tego samego procesu. TZ pokazuje najniższą temp. cieczy, przy której daje ona mieszaninę palną par z powietrzem. DGW pokazuje stężenie tych par w mieszaninie. DGW i GGW zależą od: temp. (ze wzrostem temp. rozszerza się obszar wybuchowości, czyli DGW maleje a GGW rośnie), ciśnienia jw. , zawartości gazów niepalnych(im ich większa zawartość tym węższy zakres wybuchowości), energii zapłonu (jeśli rośnie to DGW maleje a GGW rośnie), rodzaju aparatu do badań.

28. Wyznaczanie temperatury zapłonu cieczy.

TZ jest parametrem, dla którego zostały opracowane znormalizowane warunki badań. 1.Pomiar TZ cieczy w tyglu zamkniętym metodą Martensa - Pensky^`ego stosowana dla cieczy o TZ od 20^0C do340^0C. 2. Pomiar TZ w tyglu zamkniętym metoda Abla - Pensky^'ego do cieczy o TZ<65^0C. 3. Pomiar TZ w tyglu otwartym metoda Marcussona, stosowana do cieczy trudnolotnych o TZ nie niższym niż 80^0C. Metody oznaczania TZ cieczy ww. metodami polegają na ogrzewaniu próbki badanej cieczy w tyglu w warunkach ustalonych w normach, zbliżaniu do tygla z cieczą płomienia w ustalonych odstępach czasu, aż do zapalenia się par cieczy.

29. Jak klasyfikuje się ciecze pod względem niebezpieczeństwa pożarowego

Temp. zapłonu cieczy jest najważniejszym tzw. parametrem pożarowym dla cieczy. Jest ona podstawą klasyfikacji na trzy klasy niebezpieczeństwa pożarowego: klasa I- ciecz o temp. zapłonu do 21^0C; klasa II- ciecz o temp. zapł.>21^0C do 55^0C; klasa III- ciecz o temp. zapł. >55^0C do 100^0C;.

30. Gdzie wykorzystuje się temp. zapalenia w przepisach PSP.

W zależności od temp. zapalenia mieszanin wybuchowych ustalono 6 grup samozapalenia, do których zalicza się gazy, pary cieczy stwarzające stan zagrożenia wybuchem. Podział ten podaje norma elektryczna „Elektryczne urządzenia przeciwwybuchowe”. T1- temp. zapal. powyżej 450^0C; T2-temp. zapal. powyżej 300^0C do 450^0C; T3-temp. zapal. powyżej 200^0C do 300^0C; T4-temp. zapal. powyżej 135^0C do 200^0C; T5-temp. zapal. powyżej 100^0C do 135^0C; T6-temp. zapal. powyżej 25^0C do 100^0C; Określenie grupy samozapalenia dla danej substancji palnej jest równoznaczne określeniu najwyższej temp. powierzchni zewnętrznych urządzeń elektrycznych w pomieszczeniach lub ich strefach oraz w sprawie warunków jakim powinny odpowiadać instalacje i urządzenia grzewcze, wentylacyjne i mechaniczne ze względu na niebezpieczeństwo pożaru lub wybuchu podanie grupy samozapalenia określa najwyższą dopuszczalną temp. powierzchni zewnętrznej urządzeń grzewczych i przewodów zasilających.

31. Czy ciecz zapalająca się w temp. zapłonu może natychmiast zgasnąć. Jeśli tak to, dlaczego.

Temp. zapłonu jest to najniższa temp. w cieczy palnej(mieszaninie cieczy), przy której stężenie par jest wystarczające do rozprzestrzeniania się płomienia nad całą powierzchnią cieczy. W polskich przepisach odnośnie ochrony p.poż. istnieje tylko jedno pojęcie określające zapłon cieczy niezależnie od tego ,czy zapalone pary palą się w sposób ciągły czy też gasną. W przepisach światowych istnieje rozróżnienie pomiędzy zapłonem chwilowym par cieczy a spalaniem stacjonarnym. Jest to istotna różnica ze względu na to, że dla cieczy o niskich prężnościach par różnica pomiędzy chwilowym miejscowym zapłonem, a ciągłym stacjonarnym spalaniem wynosi kilkadziesiąt stopni. W literaturze anglojęzycznej na określenie chwilowego zapłonu używa się pojęcia flasch point, natomiast na określenie spalania stacjonarnego fire point. Ciecz w momencie chwilowego zapłonu zmienia wartość napięcia powierzchniowego. W chwili zapłonu napięcie powierzchniowe cieczy maleje, co powoduje turbulencje polegającą na przemieszczaniu się gorących powierzchniowych warstw wgłąb cieczy i dojście nieogrzanych do powierzchni aby osiągnąć trwały zapłon należy podgrzać ciecz do temp. o kilkadziesiąt stopni wyżej niż flasch point ze względu na to, że dopiero w tych warunkach nad powierzchnią cieczy powstaje stężenie par równe stężeniu DGW tych par. [(fK+fpr)*Hc-Lr]*msp+QE-QL=S msp - strumień masy ulegającej spaleniu; QE - szybkość grzania cieczy przez zewnętrzne źródła ciepła; Hc- ciepło spalania ; Lr - ciepło parowania; QL - straty ciepła z płomienia do otoczenia; f- frakcja czyli część strumienia ciepła gdy fpr =0 to (Hc- Lr) * msp+QE-QL=S, gdy S>0 to fire point, gdy S<0 to flasch point.

32. Co to znaczy wykipienie cieczy - wyrzut cieczy.

Zjawisko kipienia cieczy jest jednym z charakterystycznych zjawisk towarzyszących pożarom zbiorników z ropą naftową i produktami ropo-pochodnymi. Wykipienie jest prawdopodobne w przypadku cieczy o dużej lepkości zawierające zemulgowane nierozpuszczalne substancje o niskiej temp. wrzenia. Najczęściej substancją tą jest woda. Zawartość wody w ropie, (w zależności od jej pochodzenia) jest związana z procesem wydobycia, waha się ona od 0,03% do ok. 1%. W czasie magazynowania i w początkowym okresie woda jest mniej lub bardziej równomiernie rozłożona w masie cieczy w wyniku zmniejszenia lepkości górnej warstwy cieczy na skutek nagrzewania się zwiększone krople wody stopniowo opadają zatrzymują się na grubszych warstwach o stosunkowo dużej lepkości jednocześnie krople wody ogrzewają się i gdy osiągną wysoką temperaturę wyparowują. Wytwarzająca się para wodna powoduje spiętrzenie się cieczy, która przelewa się przez krawędź zbiornika. Jeżeli w produkcie jest mniej niż 0,1% wilgoci wykipienie nie jest możliwe, podczas wykipienia temp. płomienia ulega zwiększeniu do ok. 1773 K , a ich wysokość wzrasta 2-4 razy. Innym niebezpiecznym zjawiskiem towarzyszącym pożarom zbiornikom ropy naftowej może być wyrzut. Podczas palenia się cieczy rozkład temp. w głąb cieczy może być dwojaki. W pierwszym przypadku przepływ ciepła od powierzchni w głąb odbywa się na drodze przewodnictwa, temp. zmniejsza się wraz ze wzrostem głębokości. W przypadku pożarów cieczy w zbiornikach dużych powstaje nagrzana warstwa cieczy, w której temperatura praktycznie jest równa temp. powierzchni. Grubość tej warstwy nazywanej homotermiczną rośnie w czasie gdy osiąga poziom warstw wody to wówczas następuje wyrzut. Zewnętrz-nie wyrzut charakteryzuje się tym, że przed nim słychać szum wrzącej cieczy. Dziesiątki ton wrzącej cieczy może być wyrzucone na odl. 120m w czasie od 7-130s.

33. Sposoby spalania się gazów.

Dyfuzyjne - kinetyczne /deflagracyjne - detonacyjne/. Gazy nie wymagają wstępnego przygotowania do zaistnienia reakcji spalania. ponieważ w warunkach normalnych jego stanem naturalnym jest stan lotny. Inaczej mówiąc jeśli do gazu zbliżymy płomień, źródło ciepła to gaz zapali się w każdej temp, jeśli będzie w odpowiednim stężeniu. spalanie gazu może zachodzić jako spalanie dyfuzyjne zależne od dopływu powietrza, oraz kinetyczne /mieszaniny gazowo - powietrzne/ zależne od szybkości przebiegu reakcji chemicznej.

34. Co to znaczy spalanie wolne i szybkie gazu.

Spalanie deflagracyjne jest nazywa wolnym spalaniem kinetycznym o prędkości rozchodzenia się czoła płomienia 1 - 10 m/s. Spalanie detonacyjne nazywane jest szybkim spalaniem kinetycznym charakteryzującym się bardzo wysokimi ciśnieniami rzędu kilkuset tysięcy atmosfer oraz prędkościami do kilkuset m/s. Oba typy spalań zachodzą ze stałą prędkością liniową. Istnieje również pośredni typ spalania eksplozja, która charakteryzuje się zmienną prędkością rozchodzenia się fali wybuchowej.

35. Omów podstawowe różnice pomiędzy spalaniem dyfuzyjnym, deflagracyjnym oraz detonacyjnym.

Spalanie detonacyjne-jest to rodzaj spalania wybuchowego polegającego na tym, że w wyniku wydzielania się ogromnej ilości energii w bardzo małej objetości powstaje i rozchodzi się tzw. fala uderzeniowa zwana falą detonacyjną charakteryzują-ca się w bardzo wysokimi ciśnieniami rzędu kilkuset-tysięcy atmosfer. Fala ta powstaje w wyniku rozprężenia się gazów powybuchowych poruszających się odśrodkowo z dużą prędkością i przesuwających warstwy ośrodka otaczającego. Detonacja zachodzi ze stałą prędkością liniową charakteryzuje się również stałą rozprzestrzeniania się czoła płomienia w mieszaninie zależną od ilości ciepła przekazywanego od gazów spalinowych do mieszaniny w wyniku przewodnictwa i promieniowania. Przy spalaniu wybuchowym istotny jest tzw. współczynnik zmiany objętości gazów w układzie wybuchowym. Mówi on o stosunku objętości gazów spalinowych (po wybuchu) do obj. gazów przed reakcją. najmniejszy współczynnik zmiany objętości dają substancje palne organiczne o dużych ciężarach cząsteczkowych i dużej podatności na rozkład. Spalanie dyfuzyjne- przebiega wtedy, gdy brak jest wstępnego wymieszania materiału palnego z powie-trzem. W ten sposób spalają się ciała stałe, ciecze parujące z swobodnej powierzchni i czyste gazy wypływające z przewodu. Spalanie dyfuzyjne można na ogół łatwo przerwać zwłaszcza w początkowej fazie pożaru. Spalanie dyfuzyjne zależy od szybkości dopływu powietrza (utleniacza).

36. Co decyduje o szybkości spalania się gazów

Szybkość spalania z powietrzem lub tlenem jest zmienna w zależności od składnika palnego i jego stężenia. Szybkość spalania się gazu jest: 1. wprost proporcjonalna do przewodnictwa cieplnego mieszaniny, 2. tym większa im większa jest różnica pomiędzy temp. płomienia a temp. zapalenia, 3. tym mniejsza im większa jest różnica pomiędzy temp. zapalenia a temp. zapalenia, 4. tym większa im mniejsze jest ciepło właściwe, i mniejsza strefa reakcji, której wielkość w pewnych przypadkach wywiera dominujący wpływ na szybkość spalania, 5. zależna od stężenia mieszaniny, max szybkość otrzymuje się w mieszaninach z nadmiarem palnego gazu.

37. Granice wybuchowości

Nie są wielkościami stałymi i zależą od wielu czynników, takich jak: 1.temp. początkowej-podwyższenie temp. powoduje obniżenie DGW i podwyższenie GGW. Zakres wybuchowości rozszerza się. 2.ciśnienia-wzrost ciśnienia na ogół zwiększa zakres wybuchowości przy czym GGW zmienia się bardziej niż DGW. Niektóre substancje wykazują najpierw zmniejszanie się a następnie zwiększanie zakresu wybuchowości, 3.stężenia tlenu-wzrost stężenia tlenu powoduje podwyższenie GGW, a spadek stężenia tlenu powoduje obniżenie GGW do punktu gdzie obie granice się schodzą. Od tego punktu mieszanina nie jest już mieszaniną wybuchową, 4.obecność katalizatorów- mogą wpływać na zmniejszenie lub zwiększenie (przez inhibitory spalania) zakresu wybuchowości. 5.bodźca termicznego- granice się rozszerzają im wyższa moc początkowa impulsu. 6.obecność gazów obojętnych- im więcej gazów obojętnych tym zakres wybuchowości węższy, 7.miejsca zainicjowania i kierunku dalszego rozprzestrzeniania się płomienia- najniedogodniejsze przy zapłonie górnym w rurze pionowej ACETON D-38,6 g/m^3, G-314 g/m^3; BENZEN D-42 g/m^3, G-308 g/m^3; WODÓR D-3,4 g/m^3, G-66,4 g/m^3; METAN D-16,66 g/m^3, G-102,6 g/m^3; CO D-145 g/m^3, G-928 g/m^3.

38. Wyjaśnij, czy porównawczo z materiałami stałymi i cieczami, gazy zapalają się w niższych temp. czy wyższych

Temp. zapalenia jest to najniższa temp. do której należy ogrzać substancje palną aby zapaliła się ona bez udziału otwartego źródła ognia, graniczne temp. zapalenia dla gazów 400-600^oC, cieczy 300-500^oC, c.st. 200-450^oC. Temp. zapalenia jest wielkością stałą jest to wielkość charakteryzująca dany układ w którym zachodzi zapalenie. Przykładowe temp. zapalenia: gazy: eter metylowy 350^oC, amoniak 630^oC, gaz miejski 560^oC, wodór 620^oC, ciecze: aceton 540^oC, benzen 540^oC, kwas octowy 485^oC, c.stałe: drewno 250^oC, anilana 330^oC, drewno od 120-480^oC w zależności od gatunku.

39. Gdzie w przepisach PSP wykorzystywane są parametry pożarowo wybuchowe gazów i jakie parametry są wykorzystane.

Parametry pożarowo-wybuchowe zostały wykorzystane w Rozp. Min. Spr. Wewn. I Adm. z dn. 16.06.2003r w sprawie ochrony P.poż. budynków, innych obiektów budowlanych i terenów w zał. nr 1 wytyczne w zakresie określania przyrostu ciśnienia w pomieszczeniu jakie mogłoby zostać spowodowane przez wybuch. W opracowaniu tego rozporządzenia zostały wzięte pod uwagę następujące parametry: -roz. masy substancji palnych tworzących mieszaninę wybuchową, jaka moc wydzieli się w rozpatrywanym pomieszczeniu; -dopuszczalne stężenie stechiometryczne palnych gazów lub par; -granice wybuchowości; temp. samozapłonu; -grupa wybuchowości

40. Spalanie płomieniowe i bezpłomieniowe - różnice.

Spalanie- jest to złożony fizykochemiczny proces wzajemnego oddziaływania materiału palnego i powietrza charakteryzujący się wydzielaniem ciepła i światła. Spalanie płomieniowe jest procesem spalania palnej fazy lotnej. Zachodzi w układzie homogenicznym tzn., że spaleniu płomieniowemu ulegają palne pary i gazy. Spalenie bezpłomieniowe- /tlenie/ jest to typ spalania niektórych paliw stałych charakteryzujący się tym, że w czasie spalania nie występuje płomień tzn., że nie tworzy się palna faza lotna (lub w min. ilości). Zasadnicza różnica między spalaniem płomieniowym a bezpłomieniowym polega na tym, że tlenie przebiega na ogół w niższych temp., z niższą szybkością, z przewagą ilościową produktów częściowego utleniania węgla. oba procesy spalania mogą kolejno występować po sobie w zależności od warunków spalania lub występować jednocześnie, jedno z nich może być przyczyna drugiego. Przy spalaniu bezpłomieniowym mogą w określonych warunkach wystąpić czynniki przerywające łańcuch reakcji co uniemożliwia przejście w spalanie płomieniowe.

41. Budowa płomienia dyfuzyjnego

Spalanie dyfuzyjne- spalanie w którym szybkość zależy od dyfuzji powietrza do paliwa. (spalanie cieczy ze swobodnej powierzchni, gazów wychodzących z rury). A.płomień do czasu rozpoczęcia spalania: 1.obszar w którym stężenie składnika palnego przewyższa górną granicę zapalności; 2.obszar stężenia w zakresie wybuchowym; 3.obszar o stężeniu niższym od DGW; B.budowa płomienia dyfuzyjnego podczas spalania: 1.strefa palnych gazów; 2.strefa spalania; 3.mieszanina produktów spalania z powietrzem. Strefa spalania- bardzo cienka warstwa płomieni, w której powstaje i spala się mieszanina substancji palnej z powietrzem.

42. Charakterystyka płomienia dyfuzyjnego

Charakterystyka płomieniua tzn. jego temp., zdolności emisyjne (świecenie), wysokość zależy od wielu czynników: -temp. promieniowania (emisji) płomienia zależy od rodzaju paliwa. Płomień świecący występuje podczas spalania subst. palnych zawierających duże ilości węgla płomień nie świecący powstaje podczas spalania związków ubogich w węgiel. -wysokość płomienia zależy od szybkości przepływu paliwa w stosunku do powietrza i innych czynników. -temp. płomienia ciepło wydzielające się podczas spalania idzie na ogrzanie produktów spalania i na wymianę z otoczeniem, cała energia, która idzie na ogrzanie produktów spalania zaliczana jest do strat, im te straty mniejsze tym temp. płomienia jest mniejsza.

43. Podać 2 lub 3 przykłady płomienia o różnej charakterystyce spektralnej ?????

44. Tlenie

Model fizyczny wg MOUSSA. podział -rozchodzącej się fali spalania podczas tlenia- na trzy strefy: 1.strefa pirolizy, w której obserwujemy szybki wzrost temp. i wydzielenie lotnych produktów, 2.strefa powstawania substancji o strukturze węglistej, w której temp. osiąga max, ustaje wydzielanie gazów pojawia się tlenie, 3.strefa porowatej pozostałości zwęglonej oraz popiołu charakteryzująca się brakiem tlenia i spadku temperatury. Szybkość tlenia zależy od temp. powierzchni , reaktywności warstwy, stężenia tlenu na powierzchni.

45. Różnica pomiędzy tleniem a żarzeniem

Tleniu ulegają substancje pochodzenia organicznego rozkładające się pod wpływem ciepła reakcji po całkowitej gazyfikacji. Pod wpływem wysokiej temp. powstaje porowata substancja węgli sta, żarzeniu ulegają materiały nieorganiczne palne: np. metale, nie występuje rozkład termiczny tych materiałów, (lecz mat. ogrzał się w wyniku różnych zjawisk i przemian chemicznych).

46. Indeks tlenowy

WT- oznacza najniższe stężenie tlenu i azotu przy którym możliwe jest dalsze stacjonarne spalanie. WT=VO2/vO2+VN2X100%; VO2-- obj. natęż. przepływu tlenu l/min; VN2- obj. natęż. przepływu azotu l/min, Wskaźnik tlenowy służy do oceny względnej palności różnych modyfikacji danego tworzywa sztucznego, wpływu dodatków wypełniaczy i plastyfikatorów oraz skuteczności działania antypirenów. Tworzywa sztuczne WT<21- palne; 28<WT<21- samogasnące; WT>29- niepalne.

47. Gęstość dymu. Podstawowe pojęcia klasyfikacja mat. dymotwórczych

Optyczna gęstość dymu Współczynnik osłabienia kontrastu jest wielkością charakteryzującą własności dymotwórcze materiału. Zgodnie z definicją współczynnik osłabienia kontrastu to wielkość określająca odwrotność zasięgu widzialności wzorca optometrycznego, obserwowanego przez warstwę dymu o grubości 1m, wytworzonego w obj. 1m^3 w czasie rozkładu termicznego i spalania 1 kg masy materiału - inaczej - zmniejszanie kontrastu między tłem przedmiotem i tłem w dymie w określonych warunkach badania. Współczynnik osłabienia kontrastu Y wyznacza się wg wzoru: VK- obj. pomiarowej próbki dymowej, L- grubość warstwy dymu; mp- masa początkowa próbki; L0- luminacja początkowa przedmiotu; L- luminacja przedmiotu; Lt0- luminacja początkowa tła; Lt- luminacja tła. Szybkość zmian współczynnika kontrastu Y określa przyrost wartości współczynnika kontrastu w jednostce czasu [m^2/kg*s]. W zależności od powyższych parametrów materiały dzielimy na: -o małej intensywności dymienia -o średniej intensywności dymienia -o dużej intensywności dymienia -materiały łzawiące- takie których produkty rozkładu termicznego i spalania pozo-stałe w niewielkich ilościach w przewentylowanej komorze (50 wymian powietrza) powodują drażnienie oczu.

48. Samonagrzewanie się. Analiza zależności samonagrzewania materiałów stałych od czynników zewnętrznych

Samonagrzewanie poprzedza samozapalenie i jest to proces charakteryzujący się tym, że temperatura układu palnego podwyższa się w wyniku generacji ciepła wewnątrz samego układu niezależnie od dopływu strumienia ciepła z zewnątrz. Samonagrzewanie może być wynikiem: -reakcji chemicznych (utlenianie, polimeryzacja); -zjawisk fizycznych (adsorpcja); -przemian biologicznych (rozmnażanie, oddychanie komórek roślinnych). Proces samonagrzewania materiałów zależy od własności fizykochemicznych jak i od warunków, w których prze-biega heterogeniczna egzotermiczna reakcja, a więc od własności i parametrów charakteryzujących otaczające materiał środowisko. Podstawowymi zewnętrznymi czynnikami decydującymi o zdolności do samonagrzewania i szybkości są: -stężenie tlenu; -czas trwania sorpcji tlenu na materiale palnym; -ciśnienie, współczynnik dyfuzji, temperatura.

49. Spalanie tworzyw termoplastycznych

W czasie rozkładu tworzywa termoplastyczne wytwarzają mieszaninę gazową w wyniku przemian fizycznych (parowanie) oraz chemicznych (rozkład). Powstała faza lotna może ulec zapaleniu lub zapłonowi i w rezultacie spalać się płomieniowo. Mechanizm spalania tych tworzyw można porównać z mechanizmem spalania cieczy.

50. Spalanie tworzyw termoutwardzalnych

Tworzywo termoutwardzalne rozkłada się pod wpływem ciepła z wytworzeniem związków niskocząsteczkowych o różnych stanach skupienia w chwili zapalenia (zapłonu) palna faza lotna zapal się płomieniem, a pozostałość popirolityczna-koksowa zaczyna spalać się bezpłomieniowo czyli tlić na granicy fazy stałej i lotnej (powietrza).

24

---