Pyrokinesis är en parapsykologisk term som hänvisar till förmågan att orsaka brand eller en betydande ökning av temperaturen på avstånd med tankekraft. En varelse som är kapabel till pyrokinesis kallas en pyrokinetik, som kan påverka materia med tankekraft. Dessutom anses fall av oväntad och oförklarlig spontan förbränning av människor, när en levande kropp förvandlas till en handfull aska, också vara pyrokinesis.
Fall i historien
Intressant nog var brandfarligt material nära offret (sängkläder, kläder eller papper) orört.
Så på 1700-talet inträffade den mystiska döden av grevinnan Bandi från Casena. Allt som fanns kvar av henne var hennes huvud, tre fingrar och båda benen i en askhög som var 4 fot från sängen. Det fanns inga tecken på brand på golvet eller på sängen.
Under andra hälften av 1800-talet började läkare också skriva om pyrokinesis. En av dem, en biträdande professor vid University of Aberdeen, läste kollegornas arbete och blev övertygad om att ungefär hälften av läkarna anser att spontan förbränning av människor är fullt möjlig.
Så i rapporten från en viss doktor Berthall till Medical and Surgical Society finns ett meddelande om en kvinna som den 1 augusti 1869 brann ner i sin lägenhet. Enligt ett ögonvittne såg kroppen ut som om den hade legat i en smältugn. Allt runt omkring var dock intakt, bara golvet brann lite - bara på den plats där liket låg. Offret yttrade inte ett enda skrik, ringde inte på hjälp, eftersom invånarna i närliggande lägenheter inte hörde något.
Redan i mitten av 1900-talet var tron på att en person kunde brinna ut av fylleri mycket stark. Överste O. Arkhipov berättar i den militärhistoriska essän "I Bryanskskogarna" om en märklig händelse, som han personligen bevittnade. Under det stora fosterländska kriget, på ett av fältflygfälten, lastades en sjuk soldat bak i en gammal lastbil för att skickas till sjukstugan. De sa att han drack något obscent, kallat "chassi" - en vätska som var avsedd att fylla stötdämparna. Och längs vägen, framför de medföljande soldaterna, blossade plötsligt offrets kropp upp med en blå låga. När föraren bromsade kraftigt hoppade alla ur kroppen och rusade åt alla håll och efter en tid hittade de det förkolnade liket av en medresande i lastbilen. Det märkligaste var att överrocken som han låg på inte fattade eld. Det otroliga fallet skrevs av som "spontan förbränning genom förtäring av en brandfarlig vätska".
Typer av tändning
Under de senaste tre århundradena har pyrokinesis, inklusive i närvaro av vittnen, passerat hundratals människor, oavsett deras kön och om de var fyllerister eller avvärjda under sin livstid. Det är ganska svårt att härleda någon regelbundenhet i selektiviteten hos föremål för spontan förbränning. Pyrokinesis är allestädes närvarande och skoningslös i alla sammanhang. Därför kan specialister bara registrera färska fakta och systematisera var det manifesterade sig igen. Den amerikanska populärvetenskapliga tidskriften Discovery rapporterar att under de senaste 12 åren har antalet fall av pyrokinesis nästan fördubblats. Två typer av antändning noteras: att förvandla offret till aska och sintra det till en förkolnad massa. I vissa fall berörs inte någon del av kroppen av lågorna. Det har konstaterats att under den spontana förbränningen av människokroppar nådde brandtemperaturen 3000 °C.
spontan förbränning av människor. fall
1905, vinter - i England var det tre märkliga bränder. I den lilla byn Batlocks Het (Hampshire) hittades Kylie-makarnas förkolnade kroppar i ett av husen. Det är intressant att varken möblerna, gardinerna eller mattan, som det äldre gifta paret plötsligt fattade eld på, berördes av elden. I Lincolnshire dog en bonde i en liknande brand, tillsammans med cirka 300 gäss och kycklingar. Och några dagar senare fattade plötsligt en äldre kvinna eld i närheten.
Billy Peterson (USA) bröt upp i lågor när han parkerade sin bil på en parkeringsplats i Detroit. När bärgare tog bort hans förkolnade kropp upptäcktes att temperaturen i bilen var så hög att delarna på instrumentpanelen var helt smälta.
1956 - 19-åriga Mabel Andrews dansade med sin vän Billy Clifford på ett av dansgolven i London och slog plötsligt upp i lågor. Även om Clifford och de omkring honom försökte hjälpa henne dog hon på väg till sjukhuset. Enligt Billy fanns det inga brandkällor i närheten, och det verkade för honom som att elden kom ut direkt från hennes kropp.
1969 - Dora Metzel, som satt i sin bil på en av Luxemburgs gator, antändes plötsligt, brann ner till grunden på några sekunder. Flera personer försökte hjälpa henne, men utan resultat. Men när det var över visade det sig att bilens inredning och säten, till skillnad från fallet med Peterson, inte var skadade.
1996 - en naken tjej hoppade ut från ett motellrum i Brisbane (Australien) med ett vilt skrik. Efter att hon vaknat sa hon att hon kom hit för helgen med sin pojkvän. Hon gick och la sig, hennes pojkvän gick och badade. Och när han kom ut därifrån och lade sig bredvid henne, fattade han plötsligt eld och förvandlades en minut senare till damm.
Ändå, enligt en nyfiken version, är boven bakom pyrokinesis en speciell pyrobakterie som "äter" sockret som finns i människokroppen och producerar flyktiga brännbara ämnen - till exempel alkohol. Då kan pyrokinesis förklaras som förbränning av en "alkoholiserad" organism från en omärklig, slumpmässig gnista. Denna bakterie har ännu inte upptäckts och existerar bara i form av en komplex datormodell.
Harugi Ito från Japan lade fram en version att orsaken till pyrokinesis är en förändring i tidens flöde. I det normala tillståndet producerar och utstrålar människokroppen en viss mängd värme till rymden, men om de fysiska processerna som förekommer i naturen plötsligt saktar ner kraftigt inuti av någon anledning, och deras hastighet förblir konstant på hudens yta, då hinner den alstrade värmen helt enkelt inte stråla ut i rymden och förbränner en person.
Candidate of Technical Sciences A.Stekhin erbjuder sin egen version. Enligt honom är pyrokinesis kall plasmaförbränning. ”Tre fjärdedelar av en person består av flytande formationer, det vill säga av vatten. Fria radikaler i dess molekyler kan "ta bort" energi. Det kan vara antingen solenergi eller biologisk energi. I undantagsfall släpps den ut och bryter ut i en ström av kvanter. Dessutom överstiger inte kroppens yttre temperatur 36 ° C, och den inre temperaturen når 2000 ° C, vilket förklarar paradoxen som nämns i skriftliga källor: kroppen brinner till aska, medan skor, kläder, sängkläder etc. förblir intakta .
Slutligen håller ett antal forskare fast vid en mycket fantastisk synvinkel och hävdar att energikällan i en levande cell är en termonukleär reaktion. Under vissa förhållanden uppstår okända energiprocesser i kroppens celler, liknande de som inträffar under explosionen av en atombomb. Sådana självdestruktiva processer går inte utöver kroppen och återspeglas inte i molekylerna av närliggande materia - till exempel på kläder eller bilklädsel.
Den franske forskaren Jacques Millon har löst pyrokinesis i många år. Till en början stötte han på detta fenomen på psykiatriska sjukhus, där de höll patienter anklagade för att ha försökt begå självmord genom självbränning. Men, som det visade sig, förnekade patienter fullständigt till och med själva tanken på självmord. De pratade om den oväntade spontana förbränningen av kroppen, beskrev sina känslor och.
Efter att ha tagit upp studien av detta problem på nära håll fick Monsieur Milon ytterligare två utbildningar (fysik och fältfysik) och lade fram sin egen version av pyrokinesis, baserad på förekomsten av en pyropol. Det är känt att det i naturen finns olika typer av fält - elektriska, magnetiska, gravitationella och slutligen ett biofält. Dessutom interagerar alla typer av fält med varandra, och energiskalet hos en levande varelse förblir det mest mystiska. Forskare till denna dag kan inte förklara varför en frisk persons kroppstemperatur fluktuerar med 0,5 ° C under dagen eller varför en plötslig feber uppstår under nervös stress.
Det finns en annan typ av fält i naturen - den så kallade pyropolen, som kan värma proteinmaterial. Men inte någon, utan bara materia med ett kraftfullt biofält, det vill säga människokroppen. Då är de dygnstemperaturfluktuationerna resultatet av pyropolfluktuationer runt dess medelnivå. Och feber under nervös stress, den så kallade termoneurosen, är resultatet av pyropolens interaktion med ämnets försvagade biofält. Det är också känt att jordens elektriska och magnetiska fält från tid till annan oförklarligt ger ut en kraftig ökning av sin energi i ett begränsat område av rymden.
Pyropolen beter sig på exakt samma sätt, som under blixtar kastar ut smala strålar av energi, liknande urladdningar av osynliga blixtar. Sådana extremer är dödliga för människor. En person som fångas i en osynlig stråle flammar upp och brinner ut direkt. Och ju kraftfullare biofältet är, desto mer välsmakande bete blir en individ för naturens brinnande krafter. I sin tur verkar pyropolen inte på livlösa föremål (kläder, skor, säng, bil, etc.). Det, som en eld som bringas till en pöl av alkohol på bordet, bränner ut alkoholen, och bordsytan värms inte ens upp.
Efter att ha övervägt frågan om förekomsten av förbränning som ett resultat av uppvärmning av den brännbara blandningen till deras självuppvärmningstemperatur, är det värt att uppmärksamma det faktum att det i naturen finns ett stort antal brännbara ämnen och material vars självuppvärmningstemperatur är lika med eller lägre än den vanliga temperaturen i lokalen. Så aluminiumpulver, när det kommer i kontakt med luft, kan oxidera och samtidigt självupphettas tills eldig förbränning inträffar även vid en omgivningstemperatur på 10 0 C. En sådan antändningsprocess av ämnen och material kallas spontan förbränning . Enligt GOST och CMEA standarder spontan förbränning- detta är: 1) en kraftig ökning av hastigheten för exoterma processer i ett ämne, vilket leder till uppkomsten av ett förbränningscentrum; 2) antändning som ett resultat av självinitierade exotermiska processer.
Spontan förbränning som inledningsskede av förbränningen skiljer sig inte i grunden från självantändning (se fig. 2.4). Ämnes och materials tendens till självantändning kan karakteriseras som en funktion av föreningens förbränningsvärme, oxidationsreaktionens hastighet, värmeledningsförmåga, värmekapacitet, fuktighet, förekomsten av föroreningar, bulkdensitet, specifik yta, värmeförlust etc. Spontan förbränning beaktas om processen med självuppvärmning av ämnen och material sker i temperaturområdet från 273 K till 373 K, d.v.s. vid lägre temperaturer än vid självantändning.
Ris. 2.4. Schema för förekomsten av förbränning
Självuppvärmningstemperatur kallas den lägsta temperaturen hos ett ämne vid vilken dess självuppvärmning sker, och slutar med självantändning. Spontant brännbara ämnen delas in i tre grupper: oljor, fetter och andra produkter av vegetabiliskt ursprung; spontant brännbara kemikalier; fossila bränslen.
Orsaken till självuppvärmning som leder till antändning kan vara ett antal faktorer: mikrobiologisk process, adsorption, polymerisation, värme av kemiska reaktioner. Konventionellt klassificeras spontan förbränning enligt de initiala orsakerna till självuppvärmning och särskiljs: termisk självförbränning, mikrobiologisk och kemisk självförbränning (se fig. 2.5).
Låt oss överväga mer i detalj varje typ av spontan förbränning.
Termisk självantändning. Termisk kallas spontan förbränning orsakad av självuppvärmning, som uppstod under påverkan av extern uppvärmning av ett ämne, material, blandning över självuppvärmningstemperaturen. Termisk spontan förbränning uppstår när ett ämne värms upp till en temperatur som säkerställer dess termiska nedbrytning och ytterligare självaccelererande självuppvärmning på grund av värmen från exoterma reaktioner i bränslevolymen. I detta fall spelar oxidationsreaktionerna av termiska nedbrytningsprodukter en viktig roll. Själva processen fortskrider i form av glödning i materialets djup, som sedan övergår i eldig förbränning på ytan. Många ämnen och material är utsatta för termisk självantändning, särskilt oljor och fetter, kol och vissa kemikalier. Självuppvärmning av oljor och fetter av vegetabiliskt, animaliskt och mineraliskt ursprung sker som ett resultat av oxidativa processer under inverkan av atmosfäriskt syre med en utvecklad kontaktyta med dem. Mineraloljor - maskin, transformator, diesel och andra, som erhålls under oljeraffinering. De är huvudsakligen en blandning av mättade kolväten och oxideras i luft endast vid höga temperaturer. Avfallsmineraloljor som har värmts upp till höga temperaturer kan innehålla omättade föreningar som kan självupphettas, det vill säga de kan antändas spontant.
Ris. 2.5. Schema för utvecklingen av processen för spontan förbränning av fasta ämnen och material. Impulser av självuppvärmning (självantändning): 1 - termisk, 2 - kemisk, 3 - mikrobiologisk
Vegetabiliska oljor (bomull, linfrö, solros, etc.) och djur (smör, fiskolja) skiljer sig i sin sammansättning från mineraloljor. De är en blandning av glycerider av fettsyror: palmitin C 15 H 31 COOH, stearin C 17 H 35 COOH, oljesyra C 17 H 33 COOH, linolsyra C 17 H 31 COOH, linolen C 17 H 29 COOH, etc. Palmitinsyra och stearinsyra syror är begränsande, oljesyra, linolsyra och linolensyra - omättad. Glycerider av mättade syror, och följaktligen oljor och fetter som innehåller dem i stora mängder, oxideras vid temperaturer över 150 0 C, vilket innebär följande: de kan inte självantända (se tabell 2.3). Oljor som innehåller en stor mängd glycerider av omättade syror börjar oxidera vid temperaturer långt under 100 0 C, därför är de kapabla till spontan förbränning.
Tabell 2.3.
Sammansättning av fetter och oljor
|
Namn på fetter och oljor |
Glycerider av syror, % (vikt) |
|||
|
palmitinsyra och stearinsyra |
olei-ny |
lino-vänster |
linol-ny |
|
|
Solros | ||||
|
Bomull | ||||
Oljor och fetter antänds spontant endast under vissa förhållanden: a) om det finns en betydande mängd glycerider av omättade syror i sammansättningen av oljor och fetter; b) i närvaro av en stor yta av deras oxidation och låg värmeöverföring; c) om några fibrösa brännbara material är impregnerade med fetter och oljor; d) oljade material har en viss densitet.
Vegetabiliska oljors och animaliska fetters olika förmåga till självantändning förklaras av att de innehåller glycerider med olika sammansättning, struktur och inte i samma mängd.
Glycerider av omättade syror kan oxidera i luft vid normal rumstemperatur på grund av närvaron av dubbelbindningar i deras molekyler:
Peroxider sönderdelas lätt för att bilda atomärt syre, som är mycket reaktivt:
Atomiskt syre interagerar även med oljekomponenter som är svåra att oxidera. Samtidigt med oxidationen fortskrider också polymerisationsreaktionen av omättade föreningar
Processen sker vid låg temperatur med frigöring av värme. Ju mer glycerid har dubbelbindningar, desto fler syremolekyler fäster den, desto mer värme frigörs under reaktionen, desto större är dess förmåga att självantända.
Mängden glycerider av omättade syror i olja och fett bedöms av oljans jodtal, det vill säga av mängden jod som absorberas av 100 g olja. Ju högre jodtal, desto större förmåga har detta fett eller olja att antändas spontant (se tabell 2.4).
Linfröolja har det högsta jodvärdet. Fibermaterial impregnerade med linolja, under alla andra identiska förhållanden, antänds spontant snabbare än material impregnerade med andra oljor. Torkande oljor framställda på basis av vegetabiliska oljor har ett lägre jodtal än basen, men deras förmåga att självantända är högre. Detta beror på det faktum att ett torkmedel tillsätts till den torkande oljan, vilket påskyndar dess torkning, d.v.s. oxidation och polymerisation. Halvnaturliga torkande oljor, som är blandningar av oxiderade linfrö eller andra vegetabiliska oljor med lösningsmedel, har lågt jodtal och är inte särskilt kapabla till självantändning. Syntetiska torkande oljor är helt oförmögna till självantändning.
Tabell 2.4.
Jodantal av fetter och oljor
Fetter från fiskar och marina djur har ett högt jodtal, men har en liten förmåga att självantända. Detta beror på att de innehåller produkter som bromsar oxidationsprocessen.
Förmågan hos oljade material att självantända ökar med närvaron av katalysatorer i dem, vilket påskyndar processen för oxidation och polymerisation av oljor. En ökning av omgivningstemperaturen bidrar också till att accelerera dessa processer. Katalysatorerna för spontan förbränning av oljor är salter av olika metaller: mangan, bly, kobolt. Den lägsta temperaturen vid vilken spontan förbränning av oljor och fetter observerades i praktiken var 10-15 0 С.
Induktionstiden för självantändning av oljade material kan variera från flera timmar till flera dagar. Det beror på volymen av det oljade materialet, graden av dess packning, typen av olja eller fett och deras kvantitet, lufttemperaturen och andra faktorer.
fossila kol(sten, brun), som lagras i högar eller staplar, kan självantända vid låga temperaturer. De främsta orsakerna till spontan förbränning är kolets förmåga att oxidera och adsorbera ångor och gaser vid låga temperaturer. Oxidationsprocessen i kol vid låga temperaturer är ganska långsam och lite värme frigörs. Men i stora ansamlingar av kol är värmeöverföringen svår, och spontan förbränning av kol sker fortfarande. Självuppvärmning i en kolhög sker initialt i hela volymen, exklusive endast ytskiktet 0,3-0,5 m tjockt, men när temperaturen stiger får det en fokal karaktär. Temperaturökningen i källan för självförbränning upp till 60 0 C är långsam och kan upphöra när skorstenen ventileras. Från 60 0 C ökar självuppvärmningshastigheten kraftigt, denna koltemperatur kallas kritisk. Tendensen för kol att självantända i högar är olika, det beror på mängden flyktiga ämnen som frigörs från dem, på malningsgraden, närvaron av fukt och pyrit. Enligt lagringsstandarder delas alla fossila kol in i två kategorier efter deras tendens till självantändning: A - farligt, B - stabilt.
Kategori A omfattar bruna och svarta kol, med undantag för klass T, samt blandningar av olika kategorier. De farligaste i förhållande till spontan förbränning är kol av klasserna OS (Kuznetsk), Zh (Tkvarchelsk), G (Tkibulsk), D (Pechersk, Kuznetsk och Donetsk), B (Raychikhinsky, ukrainska, Lenirovsky, Angrensky, etc.). Dessa kol kan inte lagras under lång tid. Kategori B omfattar kol antracit och klass T. Alla antraciter och kolbriketter, kolkvaliteter T (Donetsk, Kuznetsk), Zh (Pechersk och Suchansk), G (suchansk), D (Chernekhov) är stabila under långtidslagring.
För att förhindra spontan förbränning av kol under lagring har följande standarder fastställts: 1) begränsning av höjden på kolstaplar; 2) packning av kol i stapeln för att begränsa tillgången av luft till stapelns inre volym.
Genomförandet av dessa åtgärder minimerar hastigheten för oxidations- och adsorptionsprocesser, temperaturökningen i skorstenen, förhindrar inträngning av atmosfärisk nederbörd i skorstenen och minskar naturligtvis möjligheten för självantändning.
Dessutom är många kemikalier benägna att självantända termisk.. Järnsulfider FeS, FeS 2, Fe 2 S 3 är kapabla till spontan förbränning, eftersom de kan reagera med syre i luften vid vanliga temperaturer med frigöring av en stor mängd värme:
FeS2 + O2 -> FeS + SO2 + 222,3 kJ.
Det har förekommit fall av spontan förbränning av kis eller svavelkis (FeS 2) i lager i svavelsyraanläggningar, såväl som i gruvor. Fukt främjar spontan förbränning av pyrit. Det antas att reaktionen i detta fall fortskrider enligt följande ekvation:
2FeS2 + 7,5O2 + H2O → Fe2 (SO4)3 + K2SO4 + 2771 kJ.
Med bildandet av järnsulfat ökar volymen och pyrit spricker och mals, vilket gynnar processen för självantändning.
Sulfider FeS och Fe 2 S 3 bildas i tankar för lagring av oljeprodukter, brännbara gaser och i utrustning från olika industrier, där svavelväteföroreningar förekommer. Bildningen av järnsulfider fortskrider olika beroende på temperaturen. Om temperaturen är över svavelvätedissociationstemperaturen, dvs över 310°C, bildas järnsulfider genom växelverkan av järn med elementärt svavel som ett resultat av nedbrytningen av svavelväte eller andra svavelföreningar. Elementärt svavel kan också erhållas som ett resultat av oxidationen av vätesulfid, och då sker bildningen av järnsulfid enligt följande reaktioner:
2H2S + O2 → 2H2O + 2S,
Vid temperaturer under 310 0 C bildas järnsulfider i industriell utrustning som ett resultat av inverkan av svavelväte inte på järn, utan på dess korrosionsprodukter:
2Fe(OH)3 + 3H2S → Fe2S2 + 6H2O.
Alla bränder i industriell utrustning som uppstått till följd av spontan förbränning av järnsulfider inträffade efter att utrustningen släppts från den produkt som lagrats eller bearbetats i den.
Till exempel, på ett oljeraffinaderi som bearbetar sur olja, lades en bensindestillationskolonn in för reparation. När luckan öppnades hittades ett lager av järnsulfid på kolonnens väggar och plattor. Den snabba tillförseln av ånga till kolonnen gjorde det möjligt att förhindra oxidation och spontan förbränning av järnsulfid. Som du kan se bildades järnsulfid i kolonnen för länge sedan, men på grund av frånvaron av luft fortsatte oxidationen inte.
Spontan förbränning av järnsulfider i industriell utrustning förhindras genom följande metoder: rengöring av den bearbetade eller lagrade produkten från svavelväte, rostskyddsbeläggning av utrustningens inre yta, blåsning av utrustningen med ånga eller förbränningsprodukter för att avlägsna brännbara ångor och gaser, fylla utrustningen med vatten och långsamt sänka den, vilket leder till oxidation av sulfiden utan att påskynda svaret.
Vit fosfor (gul), vätefosfid (fosfin), kiselväte (silan), zinkdamm, aluminiumpulver, alkalimetallkarbider, metallsulfider - rubidium och cesium, arsiner, stibiner, fosfiner, sulfonerat kol och andra ämnen kan också oxideras i luft med frigörande av värme, på grund av vilken reaktionen accelereras till förbränning. Vissa av dessa ämnen kan självantända mycket snabbt efter kontakt med luft, medan andra - efter en lång tid.
Till exempel oxideras vit (gul) fosfor intensivt vid rumstemperatur, därför värms den snabbt upp och antänds med bildandet av vit rök:
4P + 5O2 → 2P2O5 + 3100,6 kJ.
När brännbara ämnen vätas med en lösning av fosfor i koldisulfid avdunstar koldisulfid; det tunna lagret av fosfor som finns kvar på ytan oxiderar snabbt och antänds spontant. Beroende på koncentrationen av lösningen antänds ämnena som fuktats med den spontant med olika intervall.
Fosfor bör lagras och skäras under vatten, eftersom det i luften kan antändas av friktionsvärme, och vit fosfor är mycket giftig.
Vissa metaller, metallpulver, pulver kan spontant förbrännas i luft på grund av den värme som frigörs under oxidationsreaktionen. Från metaller i kompakt tillstånd har rubidium och cesium denna förmåga, från metallpulver - aluminiumpulver etc. För att förhindra spontan förbränning av aluminiumpulver bereds det i en miljö med inert gas och mals sedan med fetter, vars film skyddar pulver från oxidation. Det finns fall då aluminiumpulver under inverkan av ett lösningsmedel eller uppvärmning avfettades och antändes spontant.
Alkalimetallkarbider K 2 C 2 , Na 2 C 2 , Li 2 C 2 antänds spontant inte bara i luft, utan även i CO 2 - och SO 2-atmosfärer.
Dietyleter och terpentin kan också självantända i luft. Dietyleter kan vid långvarig kontakt med luft i ljuset bilda dietylperoxid (C 2 H 5) O 2, som vid stöt eller upphettning till 75 0 C sönderdelas med en explosion och antänder etern. Terpentin kan också antändas spontant om fibrösa material väts med den. Orsaken till spontan förbränning är terpentinets förmåga att oxidera i luft vid låga temperaturer. Det finns ett känt fall av spontan förbränning av bomullsull fuktad med terpentin. Sådan bomull tvättades bort oljefärg från landskapet. På natten antändes bomullsull som samlats på ett ställe spontant. Det finns också fall av spontan förbränning av mossa fuktad med terpentin.
Sulfonerat kol, som ligger i papperspåsar staplade i en hög, är kapabelt till spontan förbränning. Det förekom fall av spontan förbränning under de första 2-3 dagarna efter stapling av påsarna.
Mikrobiologisk självantändning. Mikrobiologiska kallas spontan förbränning till följd av självuppvärmning under påverkan av den vitala aktiviteten hos mikroorganismer i massan av ett ämne, material, blandning. Sådana ämnen inkluderar torv (främst mald), växtmaterial: hö, klöver, ensilage, malt, spannmål, bomull, ansamling av sågspån och liknande material.
Undertorkade material är särskilt känsliga för självantändning. Fukt och värme bidrar till reproduktionen av mikroorganismer i massan av dessa material redan vid 10-18 0 C. På grund av växtmaterialens dåliga värmeledningsförmåga går värmen som frigörs under sönderfallet till att värma upp det ruttnande materialet, dess temperatur stiger och kan nå 70 0 C. Mikroorganismer dör vid denna temperatur, men temperaturökningen i materialet upphör inte, eftersom vissa organiska föreningar redan är förkolnade vid denna tidpunkt. Det resulterande porösa kolet tenderar att adsorbera ångor och gaser, vilket åtföljs av frigöring av värme. Vid låg värmeöverföring värms kolet upp innan oxidationsprocessen startar och växtmaterialens temperatur stiger och når 200 0 C. Detta leder till nedbrytning av fibrer och ytterligare förkolning av massan. Oxidationsprocessen av poröst kol intensifieras, vilket resulterar i att temperaturen stiger och förbränning sker. Vid fuktning av växtmaterial, både vid normala och förhöjda temperaturer, frigörs gaser, inklusive brännbara. Så när vegetabiliska råvaror blötläggs med vattenånga eller vatten, vid släckning av en brinnande produkt, börjar frisättningen av CO, CH 4 , H 2 i kvantiteter som avsevärt överstiger NKPRP för var och en av dessa gaser. Därför kan användningen av endast vatten eller ånga för att undertrycka källorna till förbränning av vegetabiliska råvaror i silos och bunkrar leda till en explosion av lagringsanläggningar.
Kemisk självantändning. Kemisk kallas spontan förbränning, till följd av kemisk interaktion mellan ämnen. Kemisk spontan förbränning sker i kontaktpunkten för interagerande ämnen som reagerar med frigöring av värme. I detta fall observeras vanligtvis spontan förbränning på materialets yta och sprider sig sedan på djupet. Självuppvärmningsprocessen börjar vid temperaturer under 50 0 C. Vissa kemiska föreningar är benägna att självupphettas till följd av kontakt med atmosfäriskt syre och andra oxidationsmedel, med varandra och med vatten. Anledningen till självuppvärmning är deras höga reaktivitet.
Ämnen som antänds spontant vid kontakt med oxidermedlemmar. Många ämnen, mestadels organiska, kan självantända när de blandas eller kommer i kontakt med oxidationsmedel. Oxidationsmedel som orsakar spontan förbränning av sådana ämnen inkluderar: luftsyre, komprimerat syre, halogener, salpetersyra, natrium- och bariumperoxid, kaliumpermanganat, kromsyraanhydrid, blydioxid, salpeter, klorater, perklorater, blekmedel, etc. Några av blandningarna av oxidationsmedel med brännbara ämnen är kapabla till självantändning endast när de utsätts för svavelsyra eller salpetersyra eller vid stötar och låg uppvärmning.
spontan förbränning i luft. Vissa kemiska föreningar är benägna att självuppvärmas till följd av kontakt med atmosfäriskt syre. Anledningen till spontan förbränning är deras höga reaktivitet i kontakt med andra föreningar. Eftersom denna process mestadels sker vid rumstemperatur, kallas den också för spontan förbränning. Faktum är att en märkbar process av interaktion mellan komponenterna observeras vid mycket högre temperaturer, och därför ges deras självantändningstemperatur som en temperaturindikator för brandrisken för sådana ämnen. Till exempel antänds aluminiumpulver spontant i luft. Emellertid fortskrider vid 913 K.
komprimerat syre Orsakar spontan förbränning av ämnen (mineralolja) som inte självantänder i syre vid normalt tryck.
Klor, brom, fluor och jod extremt aktivt kombineras med vissa brännbara ämnen, och reaktionen åtföljs av frigörandet av en stor mängd värme, vilket leder till spontan förbränning av ämnen. Så acetylen, väte, metan och eten blandat med klor antänds spontant i ljuset eller från ljuset av brinnande magnesium. Om dessa gaser är närvarande vid tidpunkten för frigörandet av klor från något ämne, sker deras spontana förbränning även i mörker:
C2H2 + C12 → 2HC1 + 2C,
CH4 + 2C12 → 4HC1 + C, etc.
Förvara inte halogener tillsammans med brandfarliga vätskor. Det är känt att terpentin, fördelat i alla porösa ämnen (i papper, tyg, bomull), antänds spontant i klor. Dietyleterångor kan också antändas spontant i kloratmosfär:
C2H5OS2H5 + 4C12 -> H2O + 8HC1 + 4C.
Röd fosfor antänds omedelbart spontant vid kontakt med klor eller brom.
Inte bara halogener i fritt tillstånd, utan även deras föreningar reagerar kraftigt med vissa metaller. Så interaktionen av etantetraklorid C 2 H 2 CI 4 med metalliskt kalium sker med en explosion:
C2H2C14 + 2K → 2KS1 + 2HC1 + 2C.
En blandning av koltetraklorid CC1 4 eller koltetrabromid med alkalimetaller exploderar vid upphettning till 70 0 C.
Salpetersyra, som sönderfaller, frigör syre, därför är det ett starkt oxidationsmedel som kan orsaka spontan förbränning av ett antal ämnen.
4HNO8 → 4NO2 + O2 + 2H2O.
Vid kontakt med salpetersyra antänds terpentin och etylalkohol spontant.
Växtmaterial (halm, lin, bomull, sågspån och spån) antänds spontant om de utsätts för koncentrerad salpetersyra.
I kontakt med natriumperoxid kan följande brännbara och brandfarliga vätskor självantända: metyl-, etyl-, propyl-, butyl-, isoamyl- och bensylalkoholer, etylenglykol, dietyleter, anilin, terpentin och ättiksyra. Vissa vätskor antänds spontant med natriumperoxid efter att ha infört en liten mängd vatten i dem. Så beter sig ättiksetyleter (etylacetat), aceton, glycerin och isobutylalkohol. Början av reaktionen är interaktionen mellan vatten och natriumperoxid och frigörandet av atomärt syre och värme:
Na2O2 + H2O → 2NaOH + O.
Atomiskt syre vid frisättningsögonblicket oxiderar den brännbara vätskan, och den antänds spontant. Aluminiumpulver, sågspån, kol, svavel och andra ämnen blandade med natriumperoxid antänds omedelbart spontant när en droppe vatten träffar dem.
Ett starkt oxidationsmedel är kaliumpermanganat KMnO 4 . Dess blandningar med fasta brännbara ämnen är extremt farliga. De antänds spontant från inverkan av koncentrerade svavelsyra och salpetersyror, såväl som från stötar och friktion. Glycerin C 3 H 5 (OH) 3 och etylenglykol C 2 H 4 (OH) 2 antänds spontant i en blandning med kaliumpermanganat några sekunder efter blandning.
Kromsyraanhydrid är också ett starkt oxidationsmedel. Vid kontakt med kromsyraanhydrid antänds följande vätskor spontant: metyl-, etyl-, butyl-, isobutyl- och isoamylalkoholer; ättiksyra, smörsyra, bensoesyra, propionaldehyder och paraldehyd; dietyleter, etylacetat, amylacetat, metyldioxan, dimetyldioxan; ättiksyra, pelargonsyra, nitrilakrylsyror; aceton.
Blandningar av salpeter, klorater, perklorater kan självantända när de utsätts för svavelsyra och ibland salpetersyra. Orsaken till spontan förbränning är frisättningen av syre under inverkan av syror. När svavelsyra reagerar med Bertholletsalt inträffar följande reaktion:
H 2 SO 4 + 2KSlO 3 → K 2 SO 4 + 2 NClO 3.
Perklorsyra är instabil och, när den bildas, sönderfaller den med frigöring av syre:
2HClO3 → 2HC1 + 3O2.
Alkalimetallkarbider K 2 C 2, Na 2 C 2, Li 2 C 2 antänds spontant inte bara i luft, utan även i en atmosfär av CO 2, SO 2.
Exempelvis frigör kalciumkarbid Ca 2 C i kontakt med vatten brandfarlig gas acetylen C 2 H 2, som antänds i blandning med luft till följd av att den värms upp av värmen som frigörs under reaktionen, T sv acetylen är 603 K.
Ämnen som antänds spontant vid kontakt med vatten. Denna grupp av material inkluderar kalium, natrium, rubidium, cesium, kalciumkarbid och alkalimetallkarbider, alkali- och jordalkalimetallhydrider, kalcium- och natriumfosfider, silaner, bränd kalk, natriumhydrosulfid, etc.
Alkalimetaller - kalium, natrium, rubidium och cesium - interagerar med vatten med frigöring av väte och en betydande mängd värme:
2Na + 2H2O → 2NaOH + H2,
2K + 2H2O → 2KOH + H2.
Det frigjorda vätet antänds spontant och brinner tillsammans med metallen endast om metallbiten är större än en ärta i volym. Interaktionen mellan dessa metaller och vatten åtföljs ibland av en explosion med stänk av smält metall. Hydriderna av alkali- och jordalkalimetaller (KH, NaH, CaH 2) beter sig på samma sätt när de interagerar med en liten mängd vatten:
NaH + H2O → NaOH + H2.
När kalciumkarbid reagerar med en liten mängd vatten frigörs så mycket värme att, i närvaro av luft, antänds den resulterande acetylenen spontant. Med mycket vatten händer inte detta. Alkalimetallkarbider (till exempel Na 2 C 2, K 2 C 2) exploderar vid kontakt med vatten, och metallerna brinner ut och kol frigörs i fritt tillstånd:
2Na2C2 + 2H2O + O2 → 4NaOH + 4C.
Kalciumfosfid Ca 3 P 2, när den interagerar med vatten, bildar vätefosfid (fosfin):
Ca3P2 + 6H2O → 3Ca (OH)2 + 2PH3.
Fosfin pH 3 är en brännbar gas, men kan inte självantända. Tillsammans med PH 3 frigörs en viss mängd flytande P 2 H 4, som är kapabel till självantändning i luft och kan orsaka antändning av PH 3.
Silaner, dvs föreningar av kisel med olika metaller, till exempel Mg 2 Si, Fe 2 Si, under inverkan av vatten, frigör vätekisel, som antänds spontant i luft:
Mg a Si + 4H 2 O → 2 Mg (OH) 2 + SiH 4,
SiH4 + 2O2 → SiO2 + 2H2O.
Även om bariumperoxid och natriumperoxid interagerar med vatten, bildas inga brännbara gaser under denna reaktion. Förbränning kan uppstå om peroxider blandas eller kommer i kontakt med brännbara ämnen.
Kalciumoxid (quicklime), som reagerar med en liten mängd vatten, värms upp för att glöda och kan antända brännbara material i kontakt med den.
Natriumhydrosulfit, som är våt, oxideras kraftigt med frigöring av värme. Som ett resultat av detta sker spontan förbränning av svavel, som bildas under nedbrytningen av hydrosulfit.
Självantändning och självuppvärmning av brännbara blandningar, ämnen och material som försiggår vid låga temperaturer är alltså av samma karaktär som självantändning, men på grund av sin större förekomst orsakar de bränder mycket oftare än självantändning.
Den explosiva förmågan hos brännbara gaser, ångor och damm i luften bibehålls i vissa koncentrationsintervall. Det finns lägre och övre koncentrations- och temperaturgränser för flamutbredning.
Den nedre (övre) koncentrationsgränsen för flamutbredning (NKPRP) är det lägsta (maximala) innehållet av ett brännbart ämne i en homogen blandning med en oxiderande miljö, vid vilken flamutbredning genom blandningen är möjlig på vilket avstånd som helst från antändningskällan. Omöjligheten att antända den brännbara blandningen vid en koncentration under NKPRP beror på den lilla mängden brännbart ämne och överskott av luft. Ju lägre luftöverskottsförhållande, desto högre förbränningshastighet och desto högre ångtryck under explosionen. Den övre koncentrationsgränsen för flamutbredning kännetecknas av ett överskott av bränsle och en liten mängd luft. Ju lägre den lägre koncentrationsgränsen är och ju större koncentrationsområdet för flamspridning är, desto större är brandrisken för brännbara ämnen.
I det första fallet inträffar inte explosionen på grund av brist på ett brännbart ämne, i det andra fallet på grund av brist på luft (syre) som är nödvändig för oxidation av ett brännbart ämne.
9. Typer av självantändning
Självantändning är inneboende i alla fasta brännbara ämnen och material.
Spontan förbränning- detta är ett fenomen med en kraftig ökning av hastigheten för interna (exotermiska) reaktioner i ett ämne, vilket leder till förbränning i frånvaro av en antändningskälla. Om spontan förbränning producerar en låga, kallas detta fenomen självantändning.
Spontan förbränning uppstår på grund av att värmeavgivningen vid reaktioner är större än värmeavledningen till omgivningen. Uppkomsten av spontan förbränning kännetecknas av den självuppvärmande temperaturen ( T sn), vilket är den lägsta temperatur vid vilken värmeavgivning detekteras.
När en viss temperatur uppnås i processen för självuppvärmning, kallad självantändningstemperatur ( T leverans.), sker förbränning av materialet, manifesterad antingen genom glödning eller eldig förbränning. I det senare fallet T leverans.är tillräcklig för självantändningstemperaturen ( T St.), vilket förstås som förekomsten av förbränning av gaser och vätskor vid upphettning till en viss kritisk temperatur. Självantändning och självantändning är i princip lika i fysiskt väsen och skiljer sig endast i typen av förbränning, självantändning sker endast i form av flamförbränning.
Vid självantändning utvecklas självuppvärmning inom bara några få grader och beaktas därför inte vid bedömning av brand- och explosionsrisk för gaser och vätskor. Vid spontan förbränning kan det självuppvärmande området nå flera hundra grader (till exempel för torv från 70 till 225 °C). Som ett resultat måste fenomenet självuppvärmning beaktas vid bestämning av fasta ämnens tendens till spontan förbränning.
Spontan förbränning studeras genom att termostatera materialet som studeras vid en given temperatur och fastställa sambandet mellan den temperatur vid vilken förbränningen sker, storleken på provet och den tid det värms upp i termostaten. De processer som sker vid självförbränning av prover av brännbart material visas i figur 3.1.
Ris. 3.1. Självantändningsprocesser
Möjligheten för spontan förbränning av ett material beläget i ett potentiellt brandfarligt område fastställs med hjälp av ekvationerna:
lg T env. = A 1 – n 1 lg ℓ , (3.1)
lg T env. = A 2 – n 2 lg τ , (3.2)
var T env. − omgivningstemperatur, °С; ℓ − definiera storleken (vanligtvis tjockleken) på materialet; τ - den tid under vilken självantändning kan inträffa; MEN 1 , P 1 och MEN 2 , P 2 - koefficienter bestämda för varje material enligt experimentella data (se tabell 3.1).
Enligt ekvation (3.1) för en given ℓ hitta T env., vid vilken spontan förbränning av ett givet material kan ske, enligt ekvation (3.2) med en känd T env. − värde τ .
Vid temperaturer under det beräknade T env. , eller när τ , mindre än den tid som beräknats av ekvation (3.2), uppstår spontan förbränning.
Beroende på arten av den initiala processen som orsakade självuppvärmningen av materialet och värdena T sn . , skilja på kemisk, mikrobiologiska och termisk spontan förbränning.
Värmen från en vanlig varmvatten- eller ångledning ( T\u003d 100 ÷ 150 ºС) kan vara värmekällan, vilket är tillräckligt för spontan förbränning av produkter gjorda av tyg, papper eller trä. Därför måste varmvatten- eller ångledningar endast skyddas med skärmar av obrännbart material. I offentliga byggnader är dekorativa galler tillåtna, men i det första och andra fallet måste avståndet från rörledningar till skärmar, såväl som till eventuellt brännbart material (till exempel gardiner) vara minst 100 mm. Under produktionsförhållanden antänds kol, torv, sågspån och vissa brännbara vätskor spontant, vanligtvis i form av tunna filmer som erhålls genom att applicera vätska på fluffiga ytor (bomull, bomull, etc.). Dessa vätskor inkluderar vegetabiliska oljor, terpentin. På företag finns det fall av spontan förbränning av rengöringsmaterial, oljade overaller, därför måste overaller hängas på ett sådant sätt att de ger lufttillgång, för att avlägsna värme, oljade rengöringsmaterial samlas i brandsäkra behållare med lock och tas bort, bränns eller förstörde varje skift. Det finns fall av glödning och förbränning av kol i högar, torv och bomull, fall av spontan förbränning av takpapp i rullar, cellofan och celluloid, papper och material har upprepade gånger noterats.
Det allmänna brandsäkerhetskravet för fall av termisk självantändning är helt enkelt formulerat: den säkra temperaturen för långvarig uppvärmning av ett ämne anses vara en temperatur som inte överstiger 90 % av den självuppvärmande temperaturen.
Kemisk självantändning förknippas med ämnens och materials förmåga att ingå en kemisk reaktion med luft eller andra oxidationsmedel under normala förhållanden med frigöring av värme som är tillräcklig för att antända dem (till exempel när konditionerad salpetersyra kommer på papper, sågspån, etc.). De mest typiska exemplen är fall av spontan förbränning av oljiga trasor eller fosfor i luft, brandfarliga vätskor i kontakt med kaliumpermanganat, sågspån med syror etc. Oljor som innehåller föreningar med omättade kemiska bindningar och kännetecknas av ett högt jodtal (bomull, solros, jute, etc.) d.).
En annan typ av kemiska reaktioner av ämnen är förknippade med växelverkan mellan vatten eller fukt. Samtidigt frigörs också en temperatur som är tillräcklig för självantändning av ämnen och material. Exempel är ämnen som kalium, natrium, kalciumkarbid, bränd kalk etc. En egenskap hos jordalkalimetaller är deras förmåga att brinna även utan syre. De producerar själva det syre som är nödvändigt för reaktionen, och delar upp luftfuktigheten i väte och syre under inverkan av hög temperatur. Det är därför att släckning av sådana ämnen med vatten leder till en explosion av det resulterande vätet. För att förhindra kemisk självantändning är proceduren för gemensam lagring av brännbara ämnen och material strikt reglerad.
benägen att mikrobiologisk självantändning besitter brännbara material, särskilt fuktiga, som fungerar som näringsmedium för mikroorganismer vars vitala aktivitet är förknippad med frigöring av värme (torv, sågspån, etc.). Av denna anledning uppstår ett stort antal bränder och explosioner när jordbruksprodukter (t.ex. ensilage, blött hö) lagras i silos. Mikrobiologisk och kemisk självantändning kännetecknas av att T sn. inte överstiger normala värden T env. och kan vara negativ. Material som har T sn.över rumstemperatur, är kapabla till termisk självantändning.
Många fasta material med utvecklad yta (till exempel fibrösa), samt vissa flytande och smältande ämnen som innehåller omättade föreningar avsatta på en utvecklad (inklusive obrännbar) yta, har en tendens till alla typer av självantändning. Alla typer av självantändning har en rent villkorad uppdelning, och för de flesta brännbara ämnen är självförbränningsprocessen en kombination av termisk, kemisk och mikrobiologisk reaktion.
Spontan förbränning är resultatet av självuppvärmning av ämnen, d.v.s. spontan process som slutar i glödande eller eldig förbränning.
Förekomsten av spontan förbränning påverkas av förbränningsvärme, värmeledningsförmåga, specifik yta och bulkdensitet hos ämnet, såväl som förhållandena för värmeväxling med den yttre miljön.
Självuppvärmning av ett ämne kan orsakas av olika orsaker. Det kan initieras av mikrobiologiska processer som sker i näringsmediet, exponering för hög temperatur och frigöring av värme som ett resultat av kemiska reaktioner.
För att självuppvärmningsprocessen ska sluta med spontan förbränning är det nödvändigt att ämnet har förmåga att oxidera och att de villkor som är nödvändiga för ackumulering av värme bildas.
Den fysiska essensen av processerna för spontan förbränning och självantändning är densamma och förutsättningarna för självacceleration av reaktionen är desamma. Den största skillnaden mellan dem är att självantändning sker vid en omgivningstemperatur som är lika med eller högre än självantändningstemperaturen, och självantändning sker vid en omgivningstemperatur som är lägre än självantändningstemperaturen, och för att denna process ska inträffa, bränsle måste värmas upp utifrån. Baserat på orsakerna till spontan förbränning av ämnen särskiljs tre mekanismer för denna process - mikrobiologiska, termiska och kemiska, såväl som deras olika kombinationer.
Mikrobiologiska processer av spontan förbränning är den främsta orsaken till spontan förbränning av ämnen av vegetabiliskt ursprung, såsom undertorkat hö, sågspån, torra löv, bomull.
Mikrobiologiska processer förklarar också den spontana förbränningen av mald torv. Den vitala aktiviteten av bakterier och svampar i halsen kan börja redan vid 10 - 18 ° C och slutar vid 70 ° C. Näringsmediet för bakterier är vattenlösliga ämnen som bildas till följd av växternas förfall.
Undertorkade material är särskilt benägna att självantända, eftersom fukt och värme bidrar till den vitala aktiviteten hos mikroorganismer. Växtmaterialens låga värmeledningsförmåga leder också till uppvärmning. Vid en temperatur som överstiger 75 "C dör mikroorganismer som regel, men temperaturökningen slutar inte, eftersom vissa organiska ämnen vid 70 ° C kan förkolna. Det resulterande porösa kolet adsorberar gaser och pappor och självuppvärmningen Processen fortsätter Vid 200 ° C C börjar sönderdelas fiber, som är en del av vegetabiliska oljor, vilket leder till ytterligare intensifiering av oxidation och förekomsten av spontan förbränning.
Termisk självantändning är inneboende i dispergerade ämnen med en högt utvecklad yta, som kan adsorbera syre och reagera med det, medan värmeväxlingen av ämnen med den yttre miljön inte är intensiv.
Det är känt att fossila kol (brun- och stenkol) som lagras i högar eller staplar är benägna att självantända. Anledningen till spontan förbränning är kolets förmåga att oxidera och adsorbera ångor och gaser vid låga temperaturer.
Självuppvärmning av kol som sker i staplar sker först genom hela stapelns volym, exklusive toppskiktet (30 - 50 cm). Med en ökning av temperaturen får självuppvärmningsprocessen en häckande karaktär. Upp till 60 °C stiger temperaturen mycket långsamt - intensiv ventilation förhindrar att den ökar. Från 60 °C ökar dock självuppvärmningshastigheten kraftigt. Denna temperatur anses vara kritisk för kol.
Spontan förbränning av kol underlättas också av en ökning av graden av deras malning och närvaron av föroreningar - pyrit och fukt.
Vid kemisk självantändning är en ökning av hastigheten för en kemisk reaktion med ökande temperatur av stor betydelse. Otillräcklig värmeavlägsnande bidrar till uppvärmningen av materialet som ett resultat av förekomsten av oxidativa processer och följaktligen uppnåendet av kritiska förhållanden för uppkomsten av förbränning eller glödning.
Spontant brännbara kemikalier kan delas in i tre huvudgrupper.
Mer om ämnet spontan förbränning:
- 5.4. Kostnaden för reproduktion och betalning för naturresurser
- 5.3. Jämförande ekonomisk utvärdering av naturresurser
- 4.3. De huvudsakliga riktningarna för vetenskapliga och tekniska framsteg och deras inverkan på miljöskydd och rationell naturförvaltning
Förbränning- en komplex fysikalisk och kemisk process för omvandling av komponenterna i en brännbar blandning till förbränningsprodukter med frigörande av termisk strålning, ljus och strålningsenergi. Ungefärligt kan förbränningens natur beskrivas som en kraftig oxidation.
Subsonisk förbränning (deflagrering), till skillnad från explosion och detonation, fortsätter med låga hastigheter och är inte förknippad med bildandet av en stötvåg. Subsonisk förbränning inkluderar normal laminär och turbulent flamutbredning, och överljudsförbränning inkluderar detonation.
Förbränning är uppdelad i termisk och kedja. Termisk förbränning är baserad på en kemisk reaktion som kan fortsätta med progressiv självacceleration på grund av ackumulering av frigjord värme. Kedjeförbränning sker i vissa gasfasreaktioner vid låga tryck.
Termiska självaccelerationsförhållanden kan tillhandahållas för alla reaktioner med tillräckligt stora termiska effekter och aktiveringsenergier.
Förbränningen kan starta spontant till följd av självantändning eller initieras av antändning. Under fasta yttre förhållanden kan kontinuerlig förbränning fortgå i ett stationärt läge, när processens huvudsakliga egenskaper - reaktionshastigheten, värmeavgivningshastigheten, temperaturen och produktsammansättningen - inte förändras över tiden, eller i ett periodiskt läge när dessa egenskaper fluktuera runt deras medelvärden. På grund av reaktionshastighetens starka olinjära beroende av temperatur är förbränningen mycket känslig för yttre förhållanden. Samma förbränningsegenskap bestämmer förekomsten av flera stationära regimer under samma förhållanden (hystereseffekt).
Det finns följande typer av förbränning: självantändning, självantändning, blixt, antändning, explosion.
Självantändning- förbränning som uppstår genom extern uppvärmning av ett ämne till en viss temperatur utan direkt kontakt mellan det brännbara ämnet och lågan från en extern förbränningskälla.
Spontan förbränning- förbränning av fasta ämnen som härrör från deras uppvärmning under inverkan av processer som sker i själva ämnet. De pågående fysikaliska eller kemiska processerna inuti ämnet är förknippade med bildning av värme, vilket påskyndar oxidationsprocessen, som övergår i förbränning med öppen eld.
Blixt- snabb men, jämfört med en explosion, kortvarig förbränning av en blandning av ångor av ett brännbart ämne med luft eller syre, till följd av en lokal temperaturökning, som kan orsakas av en elektrisk gnista eller genom att röra en blandning av en låga eller en glödande kropp. Temperaturen vid vilken en blixt inträffar kallas flampunkten. Fenomenet med en blixt liknar fenomenet med en explosion, men till skillnad från det senare sker det utan ett starkt ljud och har ingen destruktiv effekt.
Tändning- ihållande antändning av en blandning av ångor och gaser av ett brännbart ämne från en lokal temperaturökning, som kan orsakas av beröring av en låga eller en glödkropp. Antändning kan pågå tills hela förrådet av brännbart ämne brinner ut, och förångning sker på grund av den värme som frigörs vid förbränningen.
Tändning skiljer sig från blixt i sin varaktighet. Dessutom, under en blixt, är värmeavgivningen i varje sektion tillräcklig för att antända en intilliggande sektion av en redan förberedd brännbar blandning, men inte tillräckligt för att fylla på den genom att förånga nya kvantiteter bränsle; därför, efter att ha uttömt tillgången på brännbara ångor, slocknar lågan och blixten slutar där, tills brännbara ångor ackumuleras igen och får lokal överhettning. Vid antändning bringas det ångbildande ämnet till en sådan temperatur att förbränningsvärmen från de ackumulerade ångorna är tillräcklig för att återställa tillförseln av den brännbara blandningen.
Explosion- momentan förbränning eller sönderdelning av ett ämne, åtföljd av frigörandet av en enorm mängd gaser, som omedelbart expanderar och orsakar en kraftig ökning av trycket i miljön. I kontakt med luft: de gasformiga nedbrytningsprodukterna av vissa ämnen har förmågan att antändas, vilket inte bara leder till förstörelse från sprängvågens verkan, utan också orsakar stora bränder.
Självförökande högtemperatursyntes (SHS) är också isolerad - en kemisk process som fortsätter med frigöring av värme i ett autovågsläge av förbränningstyp och leder till bildning av fasta produkter. SHS är ett exotermt reaktionssätt där värmeavgivning lokaliseras i ett lager och överförs från lager till lager genom värmeöverföring.
Tre faktorer krävs för att en brand ska uppstå:
- värma
- syre
- brännbart ämne (bränsle)
Meningen med frågan är att endast när dessa tre komponenter är närvarande i rätt proportion kan en låga uppstå.
Det finns också flamlös förbränning. I motsats till konventionell förbränning, när zoner med oxiderande flamma och reducerande flamma observeras, är det möjligt att skapa förutsättningar för flamlös förbränning. Ett exempel är katalytisk oxidation av organiska ämnen på ytan av en lämplig katalysator, till exempel oxidation av etanol på platinasvart.
En brand är en okontrollerad förbränning utanför ett speciellt fokus.
1. Brännbart ämne (bränsle)
Brännbara ämnen (material) är ämnen (material) som kan interagera med ett oxidationsmedel (luftsyre) i förbränningsläget. Enligt brännbarheten av ämnen (material) delas in i tre grupper:
icke brännbara ämnen och material som inte kan självförbrännas i luft;
långsamt brinnande ämnen och material - kan brinna i luft när de utsätts för ytterligare energi från antändningskällan, men inte kan brinna självständigt efter att den har avlägsnats;
brännbara ämnen och material - kapabla att självbränna efter antändning eller självantändning av självantändning.
Brännbara ämnen (material) är ett villkorligt begrepp, eftersom i andra lägen än standardmetodik, obrännbara och långsamt brinnande ämnen och material ofta blir brännbara.
Bland brännbara ämnen finns ämnen (material) i olika aggregationstillstånd: gaser, ångor, vätskor, fasta ämnen (material), aerosoler. Nästan alla organiska kemikalier är brandfarliga. Bland oorganiska kemikalier finns även brännbara ämnen (väte, ammoniak, hydrider, sulfider, azider, fosfider, ammoniater av olika grundämnen).
Brännbara ämnen (material) kännetecknas av indikatorer på brandrisk. Genom att införa olika tillsatser (promotorer, flamskyddsmedel, inhibitorer) i sammansättningen av dessa ämnen (material) är det möjligt att ändra deras brandriskindikatorer i en eller annan riktning.
2. Oxidationsmedel
Oxidatorn är den andra sidan av förbränningstriangeln. Vanligtvis fungerar luftsyre som ett oxidationsmedel vid förbränning, men det kan finnas andra oxidationsmedel - kväveoxider etc.
Den kritiska indikatorn för atmosfäriskt syre som oxidationsmedel är dess koncentration i luften i ett slutet kärlutrymme inom volymgränserna över 12-14%. Under denna koncentration sker inte förbränning av de allra flesta brännbara ämnen. Vissa brännbara ämnen kan dock brinna även vid lägre syrekoncentrationer i den omgivande gas-luftmiljön.
3.Tändtemperatur (värme)
Det finns många begrepp som tillämpas på temperaturer vid vilka antändning är möjlig. Den viktigaste av dem:
Flampunkten är den lägsta temperatur vid vilken ett ämne släpper ut tillräckligt med brandfarliga ångor för att antändas när det utsätts för öppen låga, men förbränningen fortsätter inte.
Flampunkten är den lägsta temperatur vid vilken ett ämne producerar tillräckligt med brandfarlig ånga för att antändas och fortsätta brinna när en öppen låga anbringas.
Notera. Man kan se att skillnaden mellan flampunkten och förbränningstemperaturen är att det i det första fallet sker en momentan blixt, medan temperaturen i det andra måste vara tillräckligt hög för att producera tillräckligt med brännbara ångor för förbränning, oavsett källan till förbränning. tändning.
Självantändning är den snabba självaccelerationen av en exoterm kemisk reaktion, vilket leder till uppkomsten av en ljus glöd - en låga. Självantändning uppstår som ett resultat av att när materialet oxideras av syre i luften genereras mer värme än vad som hinner avlägsnas utanför det reagerande systemet. För flytande och gasformiga brännbara ämnen sker detta vid kritiska temperatur- och tryckparametrar.
Det är viktigt att till fullo förstå hur en brand brukar utvecklas. Om explosioner och blixtar utesluts kan förbränningsprocessen delas in i följande fyra perioder:
- solbadsperiod
- brandutveckling
- brinnande period
- sönderfallsperiod
I detta avseende är det viktigt att en brand vanligtvis sprider sig uppåt mycket snabbt, i sidled - med en relativt låg hastighet och nedåt - mycket långsamt.
Detta kan illustreras enligt följande: Om förbränning inträffar (triangeln är stängd), bör brandsläckningsåtgärder syfta till att föra triangelns indikatorer (minst en) bortom de kritiska värdena - bryta förbränningstriangeln. Detta är den teoretiska grunden för förbränning och släckning.
Beroende på tillståndet för aggregation av brännbara komponenter (oxidationsmedel eller bränsle), särskiljs tre typer av förbränning.
homogen förbränning- förbränning av gaser och ångformiga brännbara ämnen i ett gasformigt oxidationsmedel.
heterogen förbränning- förbränning av flytande och fasta bränslen (brännbara ämnen) i ett gasformigt oxidationsmedel. En variant av heterogen förbränning är förbränning av vätskedroppar bränsle.
Brinnande sprängämnen och krut.
Beroende på lågans utbredningshastighet delas förbränning upp i deflagrering och detonation. Deflagrationsförbränning är ett förbränningssystem där lågan utbreder sig med subsoniska hastigheter. Under detonation fortplantar lågan med överljudshastighet, till exempel i luft - med en hastighet av mer än 300 m/s. Subsonisk förbränning är uppdelad i laminär och turbulent. Hastigheten för laminär förbränning beror på blandningens sammansättning, de initiala värdena för temperatur och tryck, och även på hastigheten för kemiska omvandlingar i lågan. Utbredningshastigheten för en turbulent låga, utöver dessa faktorer, beror på flödeshastigheten, graden och skalan av turbulens.
Spontan förbränning, förekomsten av förbränning som ett resultat av självuppvärmning av brännbara fasta material, orsakad av självacceleration i dem exotermisk. reaktioner. Spontan förbränning uppstår på grund av att värmeavgivningen vid reaktioner är större än värmeavledningen till omgivningen.
Uppkomsten av spontan förbränning kännetecknas av den självuppvärmande temperaturen (Tsn), som är den lägsta temperaturen under experimentella förhållanden vid vilka värmeavgivning detekteras.
När en viss temperatur uppnås i processen för självuppvärmning, kallad självantändningstemperatur (Tsvoz), sker förbränning av materialet, vilket visar sig antingen som glödande eller flammande förbränning. I det senare fallet är Tsvoz tillräcklig för självantändningstemperaturen (Tst), vilket inom brandteknik förstås som förekomsten av förbränning av gaser och vätskor vid upphettning till en viss kritisk temperatur. (se Tändning i brandverksamheten). Självantändning och självantändning är i princip lika i fysiskt väsen och skiljer sig endast i typen av förbränning, självantändning sker endast i form av flamförbränning.
Vid självantändning utvecklas självuppvärmning (förexplosionsuppvärmning) inom bara några få grader och beaktas därför inte vid bedömning av brand- och explosionsrisk för gaser och vätskor. Vid spontan förbränning kan det självuppvärmande området nå flera hundra grader (till exempel för torv från 70 till 225 °C). Som ett resultat tas fenomenet självuppvärmning alltid i beaktande när man bestämmer fasta ämnens tendens till spontan förbränning.
Spontan förbränning studeras genom att termostatera testmaterialet vid en given temperatur och fastställa sambandet mellan den temperatur vid vilken förbränning sker, storleken på provet och den tid det värms upp i termostaten.
De processer som sker vid självförbränning av prover av brännbart material visas i figuren. Vid temperaturer upp till Tsn (t.ex. T1) värms materialet upp oförändrat (ingen värmeutveckling). När Tsn uppnås sker exoterma reaktioner i materialet. Den senare, beroende på förhållanden för värmeackumulering (materialets massa, packningsdensiteten hos dess atomer och molekyler, processens varaktighet, etc.), kan efter en period av liten självuppvärmning efter uttömning av de självuppvärmande komponenterna i materialet, avslutas med kylning av provet till termostatens initiala temperatur (kurva 1) eller fortsätt självuppvärmningen upp till Tair (kurva 2). Området mellan Tsn och Tsvoz är potentiellt brandfarligt, under Tsn är det säkert.
Möjligheten för spontan förbränning av ett material beläget i ett potentiellt brandfarligt område bestäms med hjälp av ekvationerna:
där Tamb är omgivningstemperaturen, °С; l-bestämma storleken (vanligtvis tjockleken) på materialet; t är den tid under vilken spontan förbränning kan inträffa; A1, n1 och A2, n2-faktor bestämd för varje material enligt experimentella data.
Enligt ekvation (1) påträffas för ett givet l Tacr, vid vilket självantändning av detta material kan ske, enligt ekvation (2), med en känd Tacr, värdet av m. Vid en temperatur lägre än den beräknade Tacr, eller vid t mindre än den tid som beräknas av ekvationen (2), kommer självantändning inte att inträffa.
Beroende på arten av den initiala processen som orsakade självuppvärmningen av materialet och värdena för Tsn, särskiljs spontan förbränning:
- kemisk
- mikrobiologiska
- termisk
Till kemisk självantändning inkluderar exoterm interaktion av ämnen (till exempel när koncentrerad HNO3 kommer på papper, sågspån, etc.). Det mest typiska och utbredda exemplet på en sådan process är den spontana förbränningen av oljiga trasor eller andra fibrösa material med en utvecklad yta. Särskilt farliga är oljor som innehåller föreningar med omättade kemiska bindningar och kännetecknas av ett högt jodtal (bomull, solros, jute, etc.). Fenomenet kemisk självantändning inkluderar även antändning av ett antal ämnen (till exempel finfördelat Al och Fe, hydrider av Si, B och vissa metaller, metallorganiska föreningar - organoaluminium, etc.) vid kontakt med luft i frånvaro av uppvärmning. Ämnes förmåga att antända spontant under sådana förhållanden kallas pyroforicitet. Det speciella med pyrofora ämnen är att deras Tdv (eller Tb) är under rumstemperatur: - 200°C för SiH4, - 80°C för A1(C2H5)3. För att förhindra kemisk självantändning är proceduren för gemensam lagring av brännbara ämnen och material strikt reglerad.
Det finns också en typ av kemiska reaktioner av ämnen, som är förknippade med interaktion med vatten eller fukt. Samtidigt frigörs också en temperatur som är tillräcklig för självantändning av ämnen och material. Exempel är ämnen som kalium, natrium, kalciumkarbid, bränd kalk etc. En egenskap hos jordalkalimetaller är deras förmåga att brinna även utan syre. De producerar själva det syre som är nödvändigt för reaktionen, och delar upp luftfuktigheten i väte och syre under inverkan av hög temperatur. Det är därför att släckning av sådana ämnen med vatten leder till en explosion av det resulterande vätet.
benägen att mikrobiologisk självantändning besitter brännbara material, särskilt fuktiga, som fungerar som näringsmedium för mikroorganismer vars vitala aktivitet är förknippad med frigöring av värme (torv, sågspån, etc.). Av denna anledning uppstår ett stort antal bränder och explosioner när jordbruksprodukter (t.ex. ensilage, blött hö) lagras i silos. För mikrobiologisk och kemisk spontan förbränning är det karakteristiskt att Tsn inte överstiger de vanliga värdena för Tacr och kan vara negativa. Material med TSN över rumstemperatur är kapabla till termisk självantändning.
I allmänhet har många fasta material med en utvecklad yta (till exempel fibrös), liksom vissa flytande och smältande ämnen som innehåller omättade föreningar avsatta på en utvecklad (inklusive icke brännbar) yta, en tendens till alla typer av självantändning. Beräkningen av kritiska förhållanden för kemisk, mikrobiologisk och termisk självantändning utförs enligt ekvationerna (1) och (2).
På grund av jordens attraktion under förbränning uppstår konvektion (luftrörelse): den uppvärmda luften blir lättare och rusar upp, och kylan underifrån kommer att ersätta den. Detta luftflöde resulterar i en betydande temperaturgradient längs lågan.
Schematisk representation av en ljuslåga som indikerar temperaturen vid dess olika punkter under förbränning under normala förhållanden
Därför ser lågan av ett ljus i noll gravitation lite annorlunda ut:
Den gulorange färgen på lågans topp under normala förhållanden beror på glöden från sotpartiklar som förs uppåt av den stigande strömmen av varm luft. Sot är mikropartiklar som innehåller kol som inte hunnit brinna ut, d.v.s. förvandlas till CO2. I tyngdlöshet är ljuslågan mindre och inte lika varm som vanligt, eftersom. det finns inte tillräckligt med frisk luft som innehåller syre. Därför är det väldigt lite sot, eftersom. det bildas inte vid temperaturer under 1000°C. Men även om det vore nog, och då, på grund av den låga temperaturen, skulle det glöda i det infraröda området, vilket gör att lågans färg i viktlöshet alltid är blåaktig.
Lågans färg beror också på vilka element som "bränner" i den. Lågans höga temperatur gör att atomerna kan hoppa ett tag till högre energitillstånd och sedan, när de återgår till sitt ursprungliga tillstånd, avger ljus med en viss frekvens, vilket motsvarar strukturen hos elektronskalen i detta element. Till exempel brinner en gasbrännare med en blå låga på grund av närvaron av CO, kolmonoxid, och den gulorange lågan i en tändsticka förklaras av närvaron av natriumsalter i trä.
Lista över grundläggande litteratur om detta ämne:
Huvudlitteratur
1. Ya.B. Zeldovich, G.I., G.I. Barenblatt, W.B. Librovich, G.M. Makhviladze. Matematisk teori om förbränning och explosion. M.: Nauka, 1980 - 478 sid.
2. V.V. Pomerantsev, K.M. Arefiev, D.B. Akhmedov et al.. Grunderna i den praktiska teorin om förbränning. Leningrad: Energoatomizdat, Leningrad. Institutionen, 1986 - 309 sid.
3. Grishin A.M. Matematisk modellering av skogsbränder och nya sätt att bekämpa dem. - Novosibirsk: Nauka, Sib. Institutionen, 1992. - 408 sid.
ytterligare litteratur
1. Begreppet utveckling av förbränning och explosion som ett område för vetenskapliga och tekniska framsteg. Chernogolovka: Territory, 2001.
2. Alekseev B.V., Grishin A.M. En kurs med föreläsningar om aerotermokemi. Del 1. Element i kinetisk teori, termodynamik och kemisk kinetik. Del 2. Element i en rigorös teori om överföringskoefficienter, teorin om energiöverföring genom strålning och det grundläggande ekvationssystemet för aerotermokemi. Tomsk: Publishing House Vol. universitet 1971.
3. Volokitina A.V., Sofronov M.A. Klassificering och kartläggning av växtbrännbara material. Novosibirsk: Nauka Publishing House, Sib. Institutionen för Ryska vetenskapsakademin, 2002 - 306 sid.
