1. Spalanie a pożar (omówić)
2. Typy spalania - na przykładach
3. Źródło ciepła- typy źródeł i ich
charakterystyka
4. Sposoby inicjacji reakcj
spalania
5. Zapłon - mechanizm, wykorzy
stanie temp. zapłonu w praktyce
itp.,
6. Mechanizm zapłonu od iskry
elektrycznej
7. Mechanizm zapłonu od iskry
mechanicznej
8. Samozapłon cieczy - mecha
nizm, wykorzystanie temp
. samozapłonu w praktyce itp.,
9. Samozapalenie - typy (fizyczne,
chemiczne, biologiczne -
przykłady), mechanizm, podatność
do samozapalenie (przykłady)
10. Spalanie kinetyczne i dyfuzyj
ne -definicje, przykłady, różnice
11. Omówić podstawowe różnice
pomiędzy spalaniem deflagracyj
nym a detonacyjnym
12. Wybuchy - definicja, typy,
charakterystyka, przykłady itp.
13. DGW i GGW par cieczy - od
czego zależą, obliczenia granic
wybuchowości mieszanin
niejednorodnych
14. Mechanizm rozprzestrzeniania
się płomieni
15. Spalanie cieczy w małych i
dużych zbiornikach
16. Spalanie cieczy-szybkość
spalania, warunki niezbędne do
spalania
17. Spalanie cieczy ropopochod
nych - wyrzut wykipienie
18. Cechy pożarowe a właściwości
palne materiałów - na przykładach
19. Wskaźnik tlenowy - definicja,
przykłady wykorzystania
20. Analityczne metody wyzna
czania temperatur zapłonu i dolnej
granicy wybuchowości cieczy
21. Spalanie bezpłomieniowe -
charakterystyka, model Mousa,
22. Tworzywa sztuczne - termo
stabilność, odporność cieplna
spalanie, wpływ budowy na
spalanie
23. Zagrożenie pożarowe powo
dowane przez wyroby z PCW
24. Spalanie się wyrobów drewno
pochodnych- zjawiska zachodzące
podczas spalania, od czego zależy
szybkość spalania itp.
25. Podstawowe pojęcia związane
ze spalaniem ciał stałych - ciepło
gazyfikacji, szybkość spalania,
pojemność cieplna i ich wpływ na
proces spalania
26. Własności dymotwórcze
materiałów stałych (drewnopo
chodnych i tworzyw sztucznych)
- definicje, od czego zależą
zdolności dymotwórcze materia
łów itp.
27. Sposoby oceny zagrożenia
dymem środowiska pożarowego
28. Środki ogniochronne -
definicja, typy, mechanizm
działania
29. Wymagania dla środków
ogniochronnych
30. Zmniejszenie palności
tworzyw sztucznych i materiałów
drewnopochodnych (na przykła
dach)
31. Pyły - definicja, podział pyłów,
stan występowania pyłów w
przemyśle i ich wpływ na
zagrożenie w przemyśle, parame
try charakteryzujące zagrożenie
pożarowe- wybuchowe pyłów
32. Spalanie wybuchowe pyłów
organicznych i nieorganicznych
(na przykładach)
17. Spalanie cieczy ropopochodnych - wyrzut wykipienie
Wszystkie typowe paliwa spalają się w ten sposób, że w trakcie pożaru szerokość warstwy przegrzanej wzrasta, zwiększając możliwość zaistnienia wielu zjawisk , m.in. wykipienia cieczy i jej wyrzutu ze zbiornika. Zjawisko kipienia jest prawdopodobne w przypadku cieczy o dużej o lepkości, zawierającej zemulgowane nierozpuszczalne substancje o niskiej temperaturze wrzenia. W wyniku zmniejszenia lepkości górnej warstwy cieczy na wskutek nagrzewania się, zawieszone krople wody stopniowo opadają, zatrzymując się w głębszych warstwach cieczy o stosunkowo dużej lepkości. Jednocześnie krople wody nagrzewają się i gdy osiągną określoną temperaturę wówczas wyparowują. Wytwarzająca się para wodna powoduje spienienie cieczy, która przelewa się przez krawędź zbiornika.
Wyrzut może nastąpić podczas pożarów zbiorników zawierających produkty naftowe będące mieszaninami związków chemicznych o różnych masach cząsteczkowych, różnej lotności i zawartości wody. W chwili zapalenia i pożaru najpierw następuje rozdestylowanie składników tuż pod powierzchnią cieczy tworzy się warstwa przegrzana, tzn. warstwa o temperaturze wyższej niż temperatury wrzenia powierzchni cieczy. Oddestylowanie produktów lotnych z tej warstwy powoduje wzrost jej gęstości w stosunku do początkowej gęstości mieszaniny, w wyniku czego przesuwa się ona na dół zbiornika, a na jej miejsce napływa świeża nierozdestylowana masa oleju. Stopniowo ta przegrzana warstwa osiąga temperaturę ok. 95°C. Kiedy przesunie się tak głęboko, że dotrze do warstwy emulsyjnej wody z olejem lub czystej warstwy wody, przy przejściu wody w parę następuje wzrost ciśnienia w zbiorniku i wyrzut płonącego paliwa na zewnątrz zbiornika co znacznie powiększa powierzchnię pożaru.
18. Cechy pożarowe a właściwo
ści palne materiałów - na
przykładach
Charakterystykę palności ciał stałych dokonuje się poprzez wyznaczenie cech pożarowych. Do cech pożarowych zalicza się : kinetykę generacji ciepła (HHR); szybkość rozprzestrzeniania się płomienia; zapalność materiału (czas do zapalenia); szybkość spalania (pomiar temperatury gazów spalinowych); toksyczność produktów rozkładu termicznego; dymotwórczość materiału
19. Wskaźnik tlenowy - definicja, przykłady wykorzystania
Wskaźnik tlenowy jest to najmniejsza wyrażona w procentach objętościowych zawartość tlenu i azotu, która w warunkach metody badań podtrzymuje stałe palenie się badanej próbki.
WT=(VO2 / VO2 + VN2) * 100% WT- wskaźnik tlenowy (%), VO2-objętościowy przepływ tlenu ( cm3/s), VN2-objtościowy przepływ azotu ( cm3/s). Na wartość wskaźnika tlenowego mają wpływ nast. czynniki: budowa chemiczna tworzywa, wymiary próbki, sposób spalania próbki i sposób zainicjowania spalania, ciśnienie, temperatura oraz szybkość przepływu gazów.
Metodę pomiaru wskaźnika tlenowego stosuje się do wszystkich tworzyw sztucznych w celu porównawczej oceny ich zapalności. Stosuje się ją przy ocenie modyfikacj8i tego samego rodzaju tworzywa oraz ocenie wpływu dodatku wypełniaczy i plastyfikatorów na spalanie tworzywa i skuteczność działania antypirenów. Określając WT, bada się także skuteczność działania gazowych środków gaśniczych oraz wpływ budowy chemicznej gazów, cieczy i ciał stałych na proces spalania. Pewne modyfikacje metody oznaczania WT umożliwiają określenie tego wskaźnika także dla palnych cieczy i gazów.
20. Analityczne metody wyzna
czania temperatur zapłonu i
dolnej granicy wybuchowości
cieczy
Temperatura zapłonu - najniższa temperatura cieczy, w której wytwarza ona pary wystarczające do zapłonu w określonych warunkach badania. Wartość temperatury zapłonu zależą od : struktury cieczy i metody pomiarowej ( sposobu inicjowania zapłonu, szybkości grzania w danej metodzie). Istnieją cztery doświadczalne metody pomiaru temperatury zapłonu: 1)w tyglu otwartym met. Marcussona dla produktów naftowych, których temp. zapłonu przekracza 323K i nie posiadających w składzie lotnych składników), 2)w tyglu zamkniętym met. Martensa-Penskyego (dla cieczy palnych), 3)w tyglu zamkniętym met. Ablla-Penskyego ( dla cieczy palnych), 4)w tyglu otwartym met. Clevelanda.
21. Spalanie bezpłomieniowe -
charakterystyka, model Mousa,
Spalanie bezpłomieniowe (tlenie) jest procesem, w którym ciepło wydzielające się w wyniku reakcji utleniania jest transportowane do sąsiednich elementów paliwa, tworząc tzw. front tlenia lub falę tlącą się., rozchodzącą się w macierzystym materiale z odpowiednią szybkością. Spalaniu bezpłomieniowemu ulegają substancje, które pod wpływem ogrzewania wytwarzają w warstwie sztywną, porowatą węgistą strukturę. Należą do nich głownie substancje pochodzenia roślinnego (papier, tkaniny celulozowe, trociny, płyty pilśniowe, kauczuk lateksowy) oraz wiele termoutwardzalnych tworzyw sztucznych, szczególnie te w formie pianek. Zasadnicza różnica między spalaniem płomieniowym a bezpłomieniowym polega na tym, że tlenie przebiega na ogół w niższych temperaturach, z mniejszą szybkością, z przewagą ilościową produktów częściowego utleniania węgla.
Sposoby zainicjowania spalania bezpłomieniowego materiałów porowatych: w następstwie spalania płomieniowego, przez kontakt ze źródłem cieplnym przez równomierne ogrzewanie, w wyniku samonagrzewania się substancji, przez niesymetryczne ogrzewanie (np. pyłu od gorącej powierzchni).
Model A. Moussa - rozchodząca się fala tląca dzieli się na trzy widoczne strefy:
I - strefa pirolizy, w której obserwuje się szybki wzrost temperatury i wydzielenie lotnych produktów spalania w powietrzu z macierzystego materiału,
II - jest to strefa powstania węglistej substancji, w której temperatura osiąga maksimum, zahamowany jest proces wydzielania widzialnych produktów spalania, rozpoczyna się żarzenie materiału,
III - jest to strefa powstania porowatej pozostałości zwęglonej i (lub) popiołu, charakteryzująca się zanikiem żarzenia i spadkiem temperatury.
Biorąc pod uwagę szybkość procesu tlenia, najistotniejszym obszarem ww modelu jest strefa II. W niej zachodzi powierzchniowe tlenie węglistej substancji, wydziela się ciepło, temperatura osiąga maksymalną wartość. Z reguły podczas spalania bezpłomieniowego substancji celulozowych w warunkach ciągłego dopływu powietrza wartość temperatury maksymalnej zawarta jest w granicach od 600 do 700 °C. Szybkość reakcji na powierzchni badanej zależy od wielu czynników takich, jak: temperatura powierzchni, reaktywności wytworzonej substancji węglistej i stężenia tlenu na powierzchni.
22. Tworzywa sztuczne -
termostabilność, odporność
cieplna, spalanie, wpływ budowy
na spalanie
Tworzywa sztuczne to wielocząsteczkowe substancje organiczne - polimery stanowiące podstawowy składnik danego tworzywa. Obok polimerów w tworzywie sztucznym mogą znajdować się wypełniacze, plastyfikatory, barwniki, stabilizatory, antypireny i inne dodatki wprowadzone, na przykład w celu zwiększenia wytrzymałości mechanicznej, termicznej, względnie na procesy starzenia lub procesy opóźniające zapoczątkowanie spalania.
Polimery ze względu na budowę i zachowanie się pod wpływem temperatury dzieli się na termoplastyczne i termoutwardzalne. Termoplastyczne mogą być kształtowane wielokrotnie, a ich przerób w wysokich temperaturach (poniżej temperatury rozkładu polimeru) nie prowadzi w sposób wyraźny do zaniku plastyczności, ani możliwości do formowania się. Polimery te są rozpuszczalne w rozpuszczalnikach, topią się i płyną. Termoutwardzalne to tworzywa, w których pod wpływem podwyższonej temperatury następuje nieodwracalny proces powstawania struktury przestrzennie usieciowionej. Struktura ta może być ukształtowana tylko jednokrotnie. Polimery te są nierozpuszczalne i nietopliwe po utwardzeniu oraz znaczniej mniej elastyczne, bardziej wytrzymałe mechanicznie i odporniejsze na działanie czynników agresywnych chemicznie.
Trwałość polimerów określają następujące czynniki: budowa makrocząsteczek, stan fizyczny polimeru, aktywność środowiska, rodzaj i natężenie działania energetycznego. Starzeniu polimerów towarzyszą reakcje rozkładu: destrukcja( rozpad do produktów małocząsteczkowych), degradacja (rozpad na fragmenty o dużych ciężarach cząsteczkowych) i depolimeryzacja (wydziela się czysty monomer).
Na odporność termiczną polimerów wpływa moc (energia) wiązań między atomami. polimery zbudowane na bazie wiązań wielokrotnych będą bardziej odporne na działanie temperatury niż te z wiązaniami pojedynczymi. Na odporność termiczną polimerów wpływa również ich struktura.
Spalanie tworzyw sztucznych to proces, który obejmuje wiele przemian fizycznych i chemicznych. Wyróżnia się trzy podstawowe etapy spalania. Pod wpływem ciepła następuje: ogrzewanie materiału, rozkład termiczny-piroliza , zapalenie. Mechanizm spalania tworzyw sztucznych zależy od budowy tych tworzyw. Spalanie tworzyw termoplastycznych : w czasie rozkładu w wyniku przemian fizycznych (parowanie) oraz chemicznych (destrukcja) tworzywa termoplastyczne wytwarzają mieszaninę gazową. Powstała faza lotna może ulec zapaleniu lub zapłonowi i w rezultacie spalać się płomieniowo. Mechanizm spalania tego rodzaju tworzyw można porównać ze spalaniem cieczy. Spalanie tworzyw termoutwardzalnych : rozkłada się pod wpływem ciepła z wytworzeniem związków niskocząsteczkowych o różnych stanach skupienia. W chwili zapalenia lub zapłonu palna faza lotna zapala się od płomienia, a pozostałość popirolityczna (koksowa) zaczyna spalać się bezpłomieniowo (tlić) na granicy fazy stałej i lotnej (powietrze)
23. Zagrożenie pożarowe
powodowane przez wyroby z PCW
Polichlorek winylu jest tworzywem termoplastycznym. Podobnie jak wszystkie materiały organiczne jest palny i bierze aktywny udział w spalaniu w czasie pożarów. Mechanizm rozkładu PCW: następuje najpierw jego mięknięcie ( 70°-90°C w przypadku polimeru niemodyfikowanego lub poniżej dla modyfikowanego); piroliza następuje w zakresie temperatur 200°-300°C zaczyna się ona od odszczepienia chlorowodoru, dalej po eliminacji wodoru i sieciowaniu następuje zwęglina; gazy powstałe podczas pirolizy mieszają się z powietrzem atmosferycznym - powstaje mieszanina zdolna się do zapalenia od zewnętrznego źródła ognia ( temp. zapłonu niemodyf. 390°C) lub bez jego udziału( temp. zapalenia niemodyf. 450°C) : reakcja gazów pirolitycznych z tlenem są egzotermiczne.
Niekorzystne właściwości PCW : wydzielanie przy spalaniu toksycznych produktów ( chlorowodoru, chloru i fozgenu, tlenku węgla i cyjanowodoru), korozyjność powstałych gazów ( po połączeniu chlorowodoru z wodą tworzy się kwas solny), wydzielanie dużych ilości gęstego i żrącego dymu, możliwość powstania dioksyn.
24. Spalanie się wyrobów
drewnopochodnych- zjawiska
zachodzące podczas spalania, od
czego zależy szybkość spalania
Drewno jest mieszaniną wysokocząsteczkowych, naturalnych polimerów, z których najistotniejszymi są: celuloza 50%, hemiceluloza 25%, lignina 25%. W składzie drewna występuje: węgiel 50%, tlen 43% , wodór 6%, azot 0,26% składniki mineralne. Reakcje spalania drewna zachodzi w układzie heterogenicznym tzn. obok spalania gazowych produktów rozkładu równolegle przebiega spalanie węgla. W procesie rozkładu termicznego drewna można wyróżnić następujące etapy:
do 160°C- okres suszenia drewna.
160°C-275°C- wydzielanie się produktów ciekłych z najmniej odpornych termicznie składników drewna. Destyluje ok. 65% całej ilości destylatów płynnych. Zaczynają się wywiązywać gazy niekondensujące, głownie dwutlenek węgla i częściowo tlenek węgla. Oba procesy mają cechy endotermiczne.
275°C-350°C -okres egzotermiczny. Wydzielają się znaczne ilości gazów składających się z tlenku węgla, dwutlenku węgla, metanu, węglowodorów nienasyconych jak etylen, acetylen.
350°C-450°C - powstanie węgla drzewnego
pow. 420°C - tworzenie się i porządkowanie struktury węglowej
Na proces spalania drewna mają wpływ następujące czynniki: budowa anatomiczna, gęstość, pojemność cieplna i współczynnik przewodnictwa, przekrój, obróbka powierzchni, wilgotność, zawartość żywicy, zawartość związków nieorganicznych, dostęp tlenu, skład chemiczny.
Wzajemne zależności związane ze spalaniem się drewna: - szybkość zwęglania maleje ze wzrostem gęstości drewna, - nie zauważono wpływu grubości próbki na samozapłon, - logarytm czasu do samozapłonu jest odwrotnie proporcjonalny do promieniowania, - czas do samozapłonu rośnie liniowo wraz ze wzrostem gęstości.
8. Samozapłon cieczy - mecha-
nizm, wykorzystanie temp.
Samozapłon - proces zachodzący w rezultacie samonagrzewania substancji wstępnie ogrzanych do stanu, w którym szybkość wydzielania ciepła z reakcji utleniania przewyższa szybkość odparowania ciepła.
Samozapłon następuje po osiągnięciu przez mieszaninę par cieczy z powietrzem temperatury samozapłonu.
Temperatura samozapłonu - najniższa temp. ścianek naczynia, w której w danych warunkach, dla danej mieszaniny następuje samorzutny samozapłon w całej masie bez udziału punktowego bodźca energetycznego.
Temp. samozapłonu charakteryzuje zarówno ciecze, ciała stałe jak i gazy.
Czynniki wpływające na temp. samozapłonu:
1) wielkość powierzchni odprowadzającej ciepło, 2) ciśnienie mieszaniny palnej (wzrost ciśnienia powoduje obniżenie t.s.) , 3) skład utleniacza (w otoczeniu tlenu t.s. jest wyższa niż w powietrzu), 4) rodzaj materiału z jakiego wykonane jest naczynie pomiarowe, 5) budowy związków chemicznych : węglowodory o małej liczbie atomów węgla są bardziej odporne na utlenianie niż węglowodory o dużej liczbie węgli; węglowodory aromatyczne mają najwyższe temp. samozapłonu e wszystkich węglowodorów, 6) domieszki antydetonatorów.
Temp. samozapłonu wykorzystuje się w tzw. klasach temperaturowych PN-83/E-08110 elektr. urz. p.wybuch.
Gazy mają najwyższą temp. samozapłonu.
Mechanizm samozapłonu cieplnego wg Siemionowa: po ogrzaniu mieszaniny palnej do odpowiedniej temp. w naczyniu zacznie przebiegać reakcja chemiczna z szybkością , mierzona liczba moli produktów utleniacza X, pojawiających się w ciągu sekundy w jednostce czasu:
W=dx/dt=koe-E/RTpn
ko- stała szybkość reakcji chem.
p- ciśnienie par lub gazów palnych w mieszaninie z powietrzem
n- rząd reakcji chemicznej
e-E/RT- funkcja Arheniusa
R - stała gazowa, E- energia aktywacji, t-czas, T temp. reagującej mieszaniny.
W wyniku reakcji chem. w naczyniu wywiązuje się w jednostce czasu nast. ilość ciepła:
q1=wVQv= koe-E/RT VpnQv
Qv- ciepło przy stałej objętości,
V - objętość naczynia
Ciepło wydzielające się w trakcie reakcji utleniania (q1): zużywa się częściowo na nagrzanie mieszaniny zawartej w naczyniu, częściowo zaś zostaje odprowadzone ciepło do otoczenia lub nagrzanie cząstek nie biorących udział w utlenianiu, np. azot lub produktów reakcji:
q2=αpF(T-To) : αp- wsp. przejmowania ciepła między czynnikiem w naczyniu i ścianką, F- powierzchnia ścianek naczynia, To- temp. otoczenia, T- temp. reagującej mieszaniny.