Образование и свойства аэрозольных продуктов пиролиза горючих материалов

• Автор: Уваров, Алексей Дмитриевич
• Шифр специальности: 25.00.29, 03.00.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Обнинск
• Количество страниц: 133 с. : ил.

Глава 1 Обзор литературы и выбор аппаратуры для исследования дымового аэрозоля
1.1.Обзор литературы по имеющимся исследованиям характеристик пожаров и свойствам образующихся продуктов горения
1.2. Методы измерения физических, физико-химических и химических характеристик дымового аэрозоля
Глава 2. Дисперсные, конденсационные и льдообразующие свойства дымового аэрозоля
2.1 Механизмы образования и дисперсность дымового аэрозоля
2.2. Конденсационные и льдообразующие свойства дымовых частиц
Глава 3. Токсичные вещества при пожарах
3.1. Образование токсичных веществ при горении
3.2. Вынос цезия-137 с дымовыми продуктами пожаров
3.3. Влияние летучих продуктов пожаров на образование аэрозольных
частиц при радиолизе воздуха
Глава 4. Оценка концентраций различных типов аэрозольных продуктов НТП, распространяющихся в приземном слое атмосферы
4.1. Геофизические характеристики пожаров
4.1.1. Конденсационные и льдообразующие характеристики пожаров
4.2. Комплексная оценка концентрации токсичных веществ в приземном
слое воздуха в зоне влияния пожара
Заключение
Список литературы

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ.
Известно, что пожары являются мощными источниками атмосферного аэрозоля. На территории РФ происходят ежегодно десятки тысяч пожаров. При этом в атмосферу с продуктами пожаров поступают миллионы тонн различных веществ. Значительная часть аэрозольных частиц обладает высокими конденсационными и льдообразующими свойствами. В результате дымовые аэрозоли могут влиять на микро- и мезо-метеорологические процессы в атмосфере. Известно также, что в природных пожарах примерно половина горючего материала разлагается в реакциях беспламенного режима горения (низкотемпературного пиролиза, тления) (НТП). При этом коэффициенты генерации частиц дымового аэрозоля при НТП значительно превосходят соответствующие коэффициенты при пламенном горении. То есть, основная масса аэрозольных частиц образуется при пиролизе горючих материалов. Очевидно, что образование аэрозольных дымовых частиц во многом зависит от процессов образования летучих продуктов при термическом разложении горючих материалов под воздействием тепла от сгорающих материалов. Однако в открытой печати практически нет работ, где исследуются процессы образования дымовых частиц в зависимости от выхода летучих продуктов при пиролизе горючих материалов. Это важно для оценки влияния характеристик пожара (вида горючих веществ, темпов нагрева, температуры пиролиза, влияния окислительных процессов и т.д.) на образование дымовых аэрозолей. Кроме того, более полное исследование процессов образования этих частиц и их свойств при пиролизе широко распространенных полимерных и растительных материалов важно также для разработки более качественных аэрозольных пожарных датчиков и средств защиты. Из сказанного вытекает актуальность исследований влияния различных внешних факторов и характеристик горючих веществ на коэффициенты образования и дисперсные характеристики дымового аэрозоля, а также конденсационные и льдообразующие свойства этих аэрозолей.
Пожары также являются мощным источником поступления в атмосферу разнообразных токсичных веществ. Особую важность представляют исследования

выноса радиотоксичных продуктов пожаров с поверхности земли в зонах радиоактивного загрязнения местности, в частности, в Чернобыльской зоне загрязнения. В результате пожаров в приземной атмосфере могут появиться токсичные вещества (в том числе радиоактивные) в опасных для человека концентрациях. Это указывает на актуальность исследований токсичных свойств дымового аэрозоля при пиролизе горючих материалов.
Целью работы является уточнение физико-математических моделей процессов образования аэродисперсных систем - продуктов пиролиза горючих материалов в аэрозольных камерах и натурных условиях во время лесных и городских пожаров; оценка их влияния на геофизические процессы и экологическое состояние окружающей среды.
Для достижения поставленных целей необходимо было решить следующие задачи:
1. Проанализировать и выбрать методы экспериментальных исследований низкотемпературного пиролиза широко распространенных искусственных и растительных горючих материалов и провести такие исследования в аэрозольных камерах ИЭМ и натурных условиях.
2. Проанализировать особенности горения этих материалов и определить коэффициенты дымообразования и функции распределения дымового аэрозоля по размерам частиц при различных условиях их пиролиза.
3. Исследовать конденсационные и льдообразующие характеристики дымовых частиц.
4. Исследовать токсичные свойства дымовых частиц, образующихся при пиролизе горючих веществ.
5. Оценить коэффициенты выноса радиоцезия с поверхности земли в приземный слой атмосферы с летучими продуктами пожаров на загрязненных чернобыльскими радионуклидами территориях.

Рис. 2.8. Влияние содержания кислорода на концентрацию дымового аэрозоля для резины. Сплошные линии - содержание кислорода 0%; штриховые - 100%; штрих пунктирные - 20%.
0.01-1.0 мкм.