Опасность зажигания материалов одежды на основе целлюлозы при авариях на химических и нефтехимических предприятиях

• Автор: Чистов, Юрий Сергеевич
• Шифр специальности: 05.26.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 108 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВЕДЕНИЕ
ГЛАВА I КЛЮЧЕВЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ТЕОРИИ
ЗАЖИГАНИЯ КОНДЕНСИРОВАННЫХ СИСТЕМ
1.1 Явления воспламенения и зажигания
1.2 Простейшая модель зажигания
ГЛАВА II ОБОСНОВАНИЕ ИНВАРИАНТНОГО КРИТЕРИЯ
ЗАЖИГАНИЯ ПОЖАРООПАСНЫХ МАТЕРИАЛОВ
2.1 Характеристики зажигания
2.2 Инвариантный критерий зажигания
2.3 Сопоставление критериев
2.3.1 Поверхностный тепловой поток
2.3.2 Нагрев тепловым излучением
2.3.3 Конвективный нагрев
2.3.4 Нагрев накаленной поверхностью
2.3.5 Выводы по разделу
ГЛАВА III ЗАЖИГАНИЕ ЦЕЛЛЮЛОЗНЫХ МАТЕРИАЛОВ
3.1 Анализ проблемы
3.1.1 Теоретические подходы 5
3.1.2 Гетерогенное зажигание 5
3.2 Построение математической модели
3.2.1 Новые технологии научных исследований
3.2.2 Физическая постановка
3.2.3 Уравнение модели
3.3 Анализ объемных источников (стоков) в уравнении энергии
3.3.1 Объемный источник излучения

3.3.2 Объемные стоки энергии на испарение и пиролиз
3.3.3 Объемный источник химической реакции
3.4 Идентификация параметров
3.4.1 Стадии испарения и пиролиза
3.4.2 Идентификация кинетических параметров 76 зажигания
3.5 Верификация модели
3.5.1 Зажигание древесины
3.5.2 Зажигание текстильных материалов
3.5.3 Световое излучение ядерных взрывов
3.6 Практические применения
3.6.1 Прогнозирование опасных зон поражения
3.6.2 Прогнозирование опасных расстояний от факельного источника
3.7 Выводы по разделу
ВЫВОДЫ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
В природных и техногенных катастрофах наибольшую опасность для объектов различной физико-химической и биологической природы представляет тепловое излучение. Наибольшую опасность для человека представляет зажигание покровного слоя одежды, изготовленного из тканого целлюлозного материала и его композитов, и возникновение вторичных ожогов.
При прогнозировании последствий воздействия опасных факторов пожара на людей необходимо количественно оценивать зоны теплового поражения человека в различных сценариях развития аварийных ситуаций.
Такой прогноз можно сделать только используя современные информационные технологии математического моделирования процессов взаимодействия высокоинтенсивных тепловых потоков с открытыми участками кожного покрова и участками кожи, защищенными одеждой повседневного ношения или специальными средствами кожи (как правило, костюмы из изолирующих материалов).
В настоящее время в отечественных нормативных документах используются методики по прогнозированию вероятности летального исхода в результате воздействия теплового излучения на открытые участки кожного покрова.
В зарубежном методе ТРР (Thermal Protective Performance) определяется пороговый импульс, вызывающий возникновение ожоги II степени с вероятностью 0,5.
Ни в отечественных, ни в зарубежных стандартах нет моделей и инструментальных методов прогнозирования характеристик зажигания (время воспламенения и температура поверхности) композиционных фильтрующих и изолирующих текстильных материалов одежды и изделий из них. Очевидно, это самостоятельная задача в общей проблеме анализа пожарного риска на химических и нефтехимических предприятиях.
Важность решения выделенной задачи обусловлена тремя причинами:

Для определения критического значения универсального критерия применяются графические средства информатики, как это показано на рис.
На основании результатов экспериментального исследования окисления углерода (древесный и электродный угли) при различных температурах, концентрации кислорода и объема углеродных частиц Хайкина [27] делает следующие выводы:
• порядок реакции окисления углерода при нормальной
концентрации кислорода в воздухе приближается к единице;
• реакция соединения углерода с кислородом протекает не только на внешней поверхности, но и во всем объеме пористой структуры углерода;
• энергия активации реакции зависит от концентрации кислорода только в переделах от 2 до 10 % Ог, после чего принимает постоянное значение в пределах 145 -165 кДж/моль в зависимости от модификации углерода.
Франк-Каменецкий [5, 28,29] теоретически и экспериментально обосновал, что воспламенение угля происходит скачком при переходе из кинетической области в диффузионную и только в этом случае может произойти воспламенение.
В данных исследованиях при моделировании зажигания описанный сценарий получил количественное описание. При этом после достижения критического значения критерия зажигания наблюдается также резкое почти скачкообразное возрастание температуры и возникновение явления

Вид А
Рисунок 2.4 - Графическое определение времени установления теплового равновесия г,.
1 - касательная к ветви термического разложения;
2 - касательная к ветви теплового взрыва.