مبانی آتش و احتراق
تعریف سوختن: هر ماده ای که با اکسیژن ترکیب شود ، ترکیب حاصل را سوختن گویند.
انواع سوختن :
سوختن کند(بطئی) مثل زنگ زدن آهن
سوختن(تند) مثل آتش گرفتن مواد
احتراق :
به واکنش شیمیایی بین دو ماده که یکی از مواد اکسید کننده و دیگری اکسید شونده باشد.
اکسید کننده اکسیژن
اکسید شونده روغن
تمام مواد باید به بخار تبدیل شوند تا آتش بگیرند
تعریف آتش : هر ماده ای که با اکسیژن ترکیب شود و تولید شعله نماید آتش نامیده میشود.
تعریف شعله: هر ماده ای که با اکسیژن ترکیب شود و تولید نور و حرارت نماید ، شعله نامیده میشود.
انواع آتش : آتش های مفید مثل آتش اجاق گاز آتش های مضر مثل آتش سوزی
آتش های مفید : آتش های خواسته ، آتش های کنترل شده آتش های مضر : آتش های ناخواسته ،آتش های کنترل نشده ،آتش سوزی
چگونه یک آتش درست می شود ؟
حرارت
هوا(اکسیژن)
ماده سوختی
روشهای اطفاء :
حرارت
هوا(اکسیژن)
سرد کردن
ماده سوختی
روشهای اطفاء :
حرارت
هوا(اکسیژن)
جدا سازی
مثلث اطفاء :
جدا سازی
خفه کردن
سرد کردن
مثلث اطفاء و مثلث حریق :
جدا سازی
خفه کردن
سرد کردن
حرارت
هوا(اکسیژن)
ماده سوختی
طرق اطفاء یا خاموش کردن آتش :
هرگاه یکی از سه عاملی را که تشکیل دهنده مثلث آتش بوده و ضروری برای انجام عمل احتراق می باشد را از میان برداریم مثلث آتش ناقص شده و فرو می ریزد وعمل احتراق متوقف خواهد شد.
این عمل را می توانیم با برداشتن ( قطع) مواد قابل اشتعال ( ماده سوختنی) یعنی جلوگیری از تغذیه حریق
و یا جلوگیری از رسیدن اکسیژن کافی به آتش با استفاده از گازهای خنثی
و یا تقلیل درجه حرارت با استفاده ازعوامل خنک کننده (آب) انجام دهیم که در هر سه صورت آتش سوزی کنترل و متوقف خواهد شد.
روشهای اطفای حریق
پس با توجه به مطالب فوق نتیجه می گیریم که به چهار روش می توان آتش سوزی را خاموش نمود.:
1-تقلیل درجه حرارت به وسیله سرد کردن.
2-کاهش درصد اکسیژن به وسیله گازهای خنثی.
3- قطع یا دور ساختن مواد سوختنی به وسیله جداسازی.
4- قطع واکنشهای زنجیره ای سوختن.
1- تقلیل درجه حرارت بوسیله سرد کردن :
حرارت یکی از صورتهای مختلف انرژی در طبیعت است و به کمک آب یا خاموش کننده های سرمازا، می توان سوخت را سرد نمود و از بوجود آمدن گازهای قابل اشتعال جلوگیری کرد و آنچه که از حرارت باید بدانیم بشرح زیر می باشد.
الف) درجه حرارت :
کمیتی است که برای اندازه گیری اثر حرارت بکار برده می شود و با واحدهای مختلف -1سانتیگراد2 -فارنهایت اندازه گیری می شود.
در مقیاس سانتیگراد، آب درصفر درجه یخ می زند و در صد درجه بجوش می آید. در مقیاس فارنهایت آب در 32+ درجه یخ می زند و در 212 درجه بجوش می آید.
ب) واحدهای حرارت :
کالری CAL : مقدار حرارتی است که بتواند درجه حرارت یک گرم آب را یک درجه سانتیگراد افزایش دهد.
بی تویو Btu : مقدار حرارتی است که درجه حرارت یک پوند ( g 453 ) آب را یک درجه فارنهایت بالا ببرد.
Cal 252 = Btu
Kcal 252/0 =Btu
ج : درجه حرات خودبخود سوزی
هرگاه جسمی را حرارت دهیم ( بطور مستقیم یا غیر مستقیم ) درجه حرارت جسم مرتباً بالا می رود تا جایی که حرارت به اندازه ای خواهد رسید که جسم خودبخود آتش می گیرد.
اگر در این حال حرارت جسم اندازه گرفته شود مقدار و اندازه حرارت مشخصی برای آن جسم بدست می آید. بطور مثال درجه خودبخود سوزی اتر 356 و روغن موتور 700 درجه فارنهایت می باشد.
خواص آب بصورت اسپری :
الف – حرارت را از مواد مشتعل می گیرد ( قدرت بالای جذب حرارت دارد وحرارت جسم را زیر نقطه اشتعال می آورد) .
ب – از برخاستن بخارات قابل اشتعال جلوگیری می نماید.
ج – بخارهای آب از انتقال تشعشعی حرارت جلوگیری می کند.
د – آب پس از تبخیر 1700 برابر شده و غلظت را کاهش می دهد.
معایب آب :
الف – آب سنگین است وحمل و نقل آن هزینه بر می باشد .
ب – آب هادی برق است و در آتش سوزی گروه E وD کارایی ندارد.
ج – با بعضی مواد واکنش حرارت زا و انفجاری دارد، مثل کاربید که تولید میکند.
د – بعلت سنگینی در مایعات قابل اشتعال فرو می رود.
هـ – آب پرفشار به اماکن و تجهیزات خسارت وارد می کند.
و – در بعضی مایعات قابل اشتعال مثل الکل حل می شود.
کاهش درصد هوا ( اکسیژن )
هوا ترکیبی از اکسیژن، نیتروژن و مقداری گازهای دیگر نظیر دی اکسید کربن، منواکسیدکربن، آرگون، بخار آب و ذرات معلق در هوا و … می باشد .
مقدار اکسیژن موجود در هوا 21 % و نیتروژن 78 % و گازهای دیگر 1 % می باشد . نقش نیتروژن در هوا رقیق نمودن اکسیژن است، با یک آزمایش این نقش به خوبی مشهود می شود .
اگر شیشه ای پر از اکسیژن داشته باشیم و کبریتی را که شعله آتش آن خاموش شده باشد در آن داخل کنیم فوراً آتش می گیرد، در صورتی که همین کبریت در هوای معمولی خاموش می شود.
بدین طریق مشخص می شود که نقش نیتروژن همان کاهش درصد اکسیژن می باشد. از این خاصیت برای پیشگیری از برخی آتش سوزی ها استفاده می شود
الف) جایگزین کردن گازهای سنگین تر از هوا
در این طریقه از گازهای سنگین مختلف که درسیلندرهای مخصوصی حاضر بکارند و یا بوسیله مایعاتی که در اثر برخورد با آتش یا حرارت محیط به گاز تبدیل می شوند ( مواد هالوژنه) استفاده می نمایند.
گازهای مصرفی بین 5/1 تا حدود 5 برابر از هوا سنگین تر بوده و پس از ریخته شدن بر روی آتش، چون از هوا سنگین تر می باشند جانشین هوا شده و از تماس هوا با آتش جلوگیری می نمایند. مهمترین این گازها عبارتند از:
Co2 که درحدود 5/1 برابر هوا وزن دارد و در سیلندرهایی با وزنهای مختلف حاضر بکار می باشند. گاز تتراکلرید کربن CCL4 و دی برمومتان و دیگر مواد هالوژنه از این دسته گازها می باشند.
ب) ایجاد یک لایه عایق بین هوا و آتش
در این روش از کف مخصوصی که بتواند درمقابل آتش سوزی مقاومت نماید استفاده می شود.
در این طریق کف مصرفی ایجاد لایهُ عایق بین هوا و آتش نموده و از رسیدن اکسیژن موجود در هوا به بخارات قابل اشتعال ( متصاعد شده ) جلوگیری می کند .
درضمن عمل خنک کردن را نیز انجام می دهد
3- قطع یا دور ساختن مواد سوختنی :
اگر در محلی با آتش سوزی مواجه شدیم و هیچ وسیله اطفایی نداشتیم حداقل این کار را می توانیم انجام دهیم که وسایلی را که آتش نگرفته است را از محل دور کنیم.
براساس استانداردهای بین المللی جهت جداسازی یا قطع سوخت می توان از یکی از سه روش زیر استفاده کرد:
الف : دور کردن چنانچه ماده قابل اشتعال در مجاورت هوا و حرارت نباشد آتش سوزی اتفاق نخواهد افتاد، چون شرط اول یعنی مجاور نبودن با هوا تقریباً غیر ممکن است لذا معمولاً سعی می شود ماده قابل اشتعال را از مجاورت با آتش دور نمایند. در بعضی از آتش سوزیها مانند حریق گازها و مایعات قابل اشتعال، بهترین روش قطع یا دور نمودن مواد سوختنی است، مثلاً اگر یک کپسول گاز آتش بگیرد در مرحله اول بهتر است که شیر آن را ببندیم و جریان گاز را قطع کنیم و سپس جهت ایمنی اقدام به خنک نمودن آن کنیم. ( جدا کردن ) ماده سوختنی از شعله
ب : دور کردن ( جدا کردن ) شعله از ماده سوختنی
ج : ایجاد فاصله یا عایق بین ماده سوختنی و شعله ( حرارت )
4- قطع واکنشهای زنجیره ای سوختن :
اطفاء نمودن بوسیله خنک نمودن ( سرد کردن )، رقیق کردن اکسیژن و جابجایی و انتقال ماده قابل سوخت روشی است که جهت اطفاء انواع حریقها مدل شعله ای یا بدون شعله قابل اجراء است. اطفاء بوسیله مواد شیمیایی بازدارنده فقط جهت مدل شعله ای کاربرد دارد، این روش هنوز بطور کامل تشریح نشده است و موضوعی است که هنوز تحقیق درمورد مکانیزم عمل آن ادامه دارد. ارزش بارز این روش سرعت فوق العاده و تاثیر زیاد آن در اطفاء حریق است.
البته جالب است بدانید که با استفاده از این روش می توان از عمل انفجار مخلوط گاز و هوا و یا گاز و اکسیژن جلوگیری نمود.
چگونگی واکنشهای زنجیره ای سوختن سیستم قابل احتراق هیدروژن، اکسیژن را مورد بررسی قرار می دهیم :
ـ آغازگر واکنش تبدیل هر مولکول هیدروژن به دو اتم هیدروژن می باشد ( H * فعال)
و اتم هیدروژن فعال با مولکول اکسیژن وارد عمل شده تا تولید OH* فعال و O* فعال نماید.
توجه داشته باشید که بعضی از اتمهای فعال محصول واکنش و یک سری در واکنشهای دیگر شرکت نموده و مصرف می شوند و بعضی دیگر نیز تواماً هر دو نقش را دارند.
بنابراین مواد مذکور را می توان حاملین زنجیره نامید.
طبق بررسی های اخیر نتیجه گیری شده است ک سرعت یا تندی شعله بستگی به غلظت OH* فعال و همچنین فشار محیط واکنش دارد. برای مثال برای شعله هیدروژن ـ اکسیژن سرعت شعله 16 اینچ در ثانیه در فشار اتمسفر بوده، که بالاترین مقدار در سوختن ها می باشد. برای سوخت های هیدروکربنی که حاوی کربن زیاد هستند، غلظت هیدروکسید ( OH ) کاهش یافته و در نتیجه سرعت شعله نیز تقلیل می یابد.
نقش oفعال در حریقها
در سوختهایی که شامل هیدروژن نمی باشند، اکسیژن فعال (O) تعیین کننده سرعت می باشد. اطفاء نمودن شعله بوسیله بازدارنده ها هنگامی امکان پذیر است که به عناصر فعال
اجازه شرکت درتکمیل نمودن واکنش زنجیره ای داده نشود . اینگونه اطفاءکننده ها بدون رقیق نمودن اکسیژن، جداکردن سوخت، پوشاندن یاخنک نمودن عمل اطفاء را انجام می دهند.
طبقه بندی آتش سوزیها از نظر فازهای مختلف ماده
فاز جامد
اکثر آتش سوزی ها جامدات قابل اشتعال می باشند و خطرات آنها بیشتر هنگامی است که به صورت گرد، پودر و یا حالتی باشند که سطح تماس زیادی با هوا داشته باشند. در این حالت خطرات اینگونه مواد کمتر ازخطرات مایعات قابل اشتعال نیست .
مواد معدنی بکار برده شده در ساختمان در برابر آتش وحرارت واکنش نشان داده و تغییرحالتی در آنها پدید می آید. به عنوان مثال کم شدن مقاومت فولاد در برابر حرارت، شکستن وخرد شدن بتونها یا ذوب شدن شیشه ها در برابر حرارتهای زیاد می باشد، گرچه در شرایط عادی ( غیر از موقعیت حریق ) مواد ذکر شده در قسمتهای مختلف ساختمان نقش عمده ای را دارند.
از یک نظر مواد جامد به دو قسمت عمده تقسیم بندی می گردند :
1- مواد قابل انعطاف از قبیل منسوجات، مبلمان، پرده و … .
2- مواد ساختمانی در برگیرنده آهن، بتون و پلاستیکهای ترموست.
از آنجایی که اشتعال نیاز به تبخیر مقداری از سوخت جامد دارد گرمای داده شده به جامد در وضعیت اشتعال موثر است و بدین جهت در آزمایشهای مختلف سنجش و چگونگی شروع اشتعال مواد نتایج مختلفی در رابطه با استفاده از منابع حرارتی گوناگون دارد.
2- فاز مایع
از آنجایی که عملاً آتش سوزی در فاز بخار رخ می دهد بنابراین بیشترین خطرات مایعات قابل اشتعال شامل مایعاتی است که دارای فشار بخار زیاد و تبخیر سریع می باشند. اندازه گیری نقطه شعله زنی و نقطه اشتعال نشان دهنده میزان خطرات آتش سوزی ماده بوده و هرچه این نقاط پایین تر باشد خطرات آن نیز بیشتر می باشد.
درمایعات اکثر خطرات مربوط به هنگام جابجایی و انتقال مایع می باشد و بدین لحاظ باید به تبخیر سریع مایع و اجتناب از منابع آتش زنی توجه شود
فاز مایع
در حریقهای مایعات قابل اشتعال باید سعی درکاهش سطح گسترش مایع گردد، به طور مثال استفاده از جداکننده ها بدین منظور می باشد.
همچنین ملاک نگهداری و جداسازی در مایعات آلی قابل اشتعال در انبارها نیز به منظور شرکت حجم کمتری ازمایع درصورت وجود آتش سوزی می باشد. گرچه شدت آتش سوزی بستگی به فراریت و میزان حرارت تولید شده از سوخت دارد ولی درموادی که میزان تبخیر کم دارند مانند: روغنهای سنگین و یا قیر، هر چند به سختی مشتعل می شوند ولی بعد از اشتعال به خوبی می سوزند چون همیشه یک قسمت از حرارت تولید شده به صورت تشعشع به سطح سوخت برگشته وموجب تبخیر بیشترمی گردد.
در مایعات آلی حرارت لازم برگشتی به صورت تشعشع که جهت تبخیر لازم است درصد کمی ازحرارت تولید شده در اثر سوختن می باشد.
برخی از تکنیکهای اطفاء حریق عبارت است از مداخله درقسمتی که فاز مایع به فاز بخار تبدیل می شود و این امر موجب اطفاء حریق می گردد. این عمل را میتوان به طریق سرد کردن مایع جهت کاهش دادن بخارات حاصل و استفاده ازکف جهت پوشاندن سطح مایع انجام داد.
هرگازی می تواند خطرناک باشد حتی هوای فشرده داخل سیلندرها، زیرا اگر حرارت به سیلندر برسد فشار داخل آن بالارفته و ممکن است آنرا منفجر نماید .
گازها براساس خواص شیمیایی به دو دسته تقسیم می شوند :
1-گازهای قابل اشتعال ( متان، اتان، بوتان، پروپان، استیلن، هیدروژن ).
2-گازهای غیر قابل اشتعال ( نیتروژن، آرگون، هلیم، دی اکسید کربن) .
گازهای قابل اشتعال از نظر وزن مخصوص به دو دسته تقسیم می شوند :
1- گازهای سبکتر ازهوا (ئیدروژن، گاز متان و اتان ترکیبی ).
2 – گازهای سنگین تر از هوا ( گاز بوتان و پروپان ترکیبی ).
3- فاز گازها
گازهای قابل اشتعال عبارتند از : ئیدروکربنهای سیر شده یا سیر نشده که از نفت مشتق می شوند
ئیدروکربنهای سیر شده مانند CNH2N+2
ئیدروکربنهای سیر نشده CN H2N مانند : اتیلن C2 H4، پروپیلن C2 H6
گازهایی که برای سوخت منازل به کار می رود بوسیله سیلندر یا نامهای مختلف از قبیل بوتان، ایران گاز، پرسی گاز و غیره حمل و نقل می شود ؛ چنانچه توام با احتیاط های لازم مصرف و حمل و نقل نشود خطرناک بوده و در صورت تنفس باعث بیهوشی می گردد .
در صورت اختلاط با هوا با نسبتهای معین با شعله کبریت، جرقه کلید برق، جرقه حاصل از کنتاکت یخچال برقی یا جرقه هر وسیله برقی دیگر مشتعل و منفجر و باعث وارد آمدن زیانهای جانی و مالی می گردد . این گاز مخلوطی از پروپان و بوتان است که درصد اختلاط آنها در فصلهای مختلف متفاوت می باشد .
شرکت ملی نفت ایران برای مصارف خانگی و صنعتی گازهای پروپان و بوتان را مخلوط و درفصول مختلف به تناسب زیر در می آورد تا جریان گاز در لوله ها به سهولت انجام گیرد.
انواع آتش سوزی : 1. آتش سوزی مواد خشک (گروه A :جامدات) پلاستیک حبوبات پارچه چوب
آثار به جا مانده خاکستر بهترین روش اطفاء روش سرد کردن بهترین ماده اطفایی آب
2. آتش سوزی مایعات(گروهB) آستون اتر الکل بنزین
آثار به جا مانده روش اطفاء
دوده
خفه کردن
شیوه های اطفاء : 1. اگر روغن تا به آتش گرفت درب آنرا بگذارید . 2. اگر یک بشکه نفت با درب کوچک آتش گرفت یک کهنه خیس کنید و روی آن قرار دهید . 3 . اگر بشکه نفت با درب بزرگ آتش گرفت الف : درب بشکه را بگذارید . یا ب : سینی ای بزرگ روی در بشکه بگذارید . ج : یک پتوی خیس روی درب بشکه بیاندازید .
4 . اگر بشکه واژگون شد و نفت آتش گرفته ، جاری شود . این آتش را باید با یک خاموش کننده پودر و هوا یا پودر و گاز خاموش نمود . اگر وسعت آتش زیاد باشد باید سریع به آتش نشانی اطلاع دهیم . آتش نشانان ، آتش سوزی مایعات با وسعت زیاد را با ماده ای به نام کف خاموش می کنند .
اساسی ترین موضوع در مایعات قابل اشتعال ، سطح مایع است که با اکسیژن در تماس است .
1. درب تابه . 2. پتو 3. سینی 4. درب بشکه
5 . خاموش کننده پودری 6 . کف آتش نشانی 7 . خاک و ماسه
مواد اطفایی :
چند توصیه در مورد مایعات قابل اشتعال : 1. این مواد را در ظروف در بسته فلزی نگهداری کنید . 2. مایعات قابل اشتعال ذخیره شده در خانه را روی پایه های فلزی قرار دهید . 3. ظرف ذخیره مایع را به مکانی مطمئن محکم کنید . 4. از قرار دادن منابع ذخیره روی پایه چوبی خودداری کنید . 5. به هر شکل از واژگون شدن منابع جلوگیری بعمل آید . 6. در کنار منابع یک خاموش کننده مناسب قرار دهید .
روش اطفاء : بهترین راه بستن شیر گاز است و یا به عبارت دیگر جلوگیری از خروج گاز
آثار به جا مانده هیچ اثری نمی گذارند ماده اطفایی ندارد
3 . گازهای قابل اشتعال:گروهC متان اتان پروپان بوتان
برای روشن شدن موضوع سه گاز را مورد بررسی قرار می دهیم .
گاز مایع : در کپسولهای یک ، دو ، سه ، یازده ، بیست و پنج و سی کیلویی و مخازن بزرگ گاز مایع از مخلوط دو گاز تهیه می گردد
الف: گاز بوتان ب : گاز پروپان
مخلوط این دو گاز گاز مایع را تشکیل می دهد.
« گاز مایع از هوا سنگین تر است »
گاز مایع که در سیلندر نگه داری می شود دارای دو خطر می باشد:
1-هنگامی که گاز آتش گرفته ( مرحله کم خطر )
شما هر روز کپسول گاز را اتش می زنید وقتی اجاق گاز را روشن می کنید در واقع کپسول گاز را آتش می زنید اگر شعله پخش کن و رگلاتور را حذف کنیم ، در واقع مثل این است که کپسول را اتش زده ایم.
برای خاموش کردن گاز نیز کافی است شیر کپسول یا اجاق را ببندید .
در واقع هر کس یک بار با اجاق گاز کار کرده باشد
یک کپسول را آتش زده و آن را خاموش کرده است .
پس وقتی کپسول آتش گرفته مرحله کم خطر است .
و به نظر ما آتش نشانان مرحله بی خطر است .
2-هنگامی که گاز پخش شده ولی آتش نگرفته است (مرحله پر خطر)
انفجار گاز مایع بین 1% الی 10%می باشد .
گاز طبیعی درست همین شرایط را دارد .
اجاق گاز در منزل ما ، مخزن آن در شهر دیگر ،پس فقط ممکن است گاز آتش بگیرد
-روش اطفا بستن شیراصلی
در صورت پخش 2/14% – 2/4% انفجار ات 15% -5%
3-گاز استیلن
شرایط مشابه
فقط پهنه انفجار بسیار وسیع 98% الی 2%
چند توصیه برای جلوگیری از نشت گاز
بخاری استاندارد
شیلنگ استاندارد(از نخ در بین لایه ها استفاده شده باشد)
استفاده از بست
طول شیلنگ بیش از یک ونیم متر نباشد
در زمان استفاده از بخاری شیر گازی روی لوله باشد
زمانی که استفاده نمی کنیم شیررا برداشته واستفاده از در پوش
منواکسید کربن: CO
گازی است بی بو ،بی رنگ،بی مزه،بسیار سمی که از سوختن ناقص کربن تولید میشود وحد آستانه مجاز آن 50p.p.mاست
نکات ایمنی:
بخاری استاندارد-لوله ها استاندارد
بازدید مسیر دودکش –اتصالات محکم
استفاده از کلاهک H-لوله 30تا70سانتیمتر بالاتر
استفاده از بخاری بدون دودکش ممنوع
استفاده از یک دود کش برای دو بخاری ممنوع
گذاشتن لوله دود کش داخل آب ممنوع
گروه D:فلزات قابل اشتعال
سدیمNa پتاسیمk
منیزیم mg آلومینیوم Al
این مواد با آب واکنش نشان می دهند
راه اطفاء:استفاده از پودر خشک
یا ماسه 100%خشک
گروه E:برق (الکتریسیته)
برق خادمی است که می تواند قاتل باشد
برق خطای انسان را برای اولین بار نمی بخشد
خطرات :
برق گرفتگی –آتش سوزی –خطرات جانبی برقهای فشار قوی
روش اطفاء:قطع برق واستفاده از خاموش کننده مناسب
درجه حرارت اشتعال :
الف) نقطه شعله زنی : عبارت از درجه حرارتی است که آن جسم بخارات کافی جهت تشکیل یـک مخلوط قابل اشتعال با هوا در سطح خود تولید کند و در صورت وجود منبع آتش زنه برای یک لحظه شعله موقت ایجاد شده، ولی ادامه و گسترش نخواهد داشت.
توجه: نقطه شعله زنی مختص مایعات و برخی جامدات که حالت تصعید دارند مثل نفتالین می باشد.
درجه حرارت اشتعال
ب) نقطه آتش :
پایین ترین درجه حرارتی که یک سوخت تولید بخارات کافی جهت اشتعال و ادامه اشتعال بنماید را نقطه آتش گویند.
نقطه آتش معمولاً چند درجه حرارت بالاتر از نقطه شعله زنی است.
در تعریفی دیگر، نقطه آتش عبارت است از پایین ترین درجه حرارت، به گونه ای که حرارت ایجاد شده از احتراق بخار مشتعل، توان تولید بخار کافی جهت ادامه احتراق داشته باشد.
درجه حرارت خود سوزی :
ج ) درجه حرارت خود سوزی :
پایین ترین درجه حرارتی است که در آن ماده به خودی خود مشتعل می شود. یعنی ماده بدون نزدیک شدن به شعله یا منبع دیگر جرقه زنی، خود به خود خواهد سوخت و این بدان معنا است که در شرایطی خاص بعضی از مواد به خودی خود ایجاد حریق می نمایند
فسفر سفید در 30 درجه مشتعل میشود
احتراق خودبخود «خودسوزی»
د ) احتراق خودبخود «خودسوزی» :
برخی از مواد خصوصاً مواد آلی که ریشه کربنی دارند ممکن است در درجه حرارت محیط با اکسیژن واکنش نشان دهند، ترکیباتی مانند روغن بزرک که دارای پیوندهای مضاعف کربن ـ کربن هستند برای این نوع واکنش بسیار مستعد هستند. اگر ماده سوختنی عایق خوبی برای حرارت باشد، حرارت ایجاد شده در چنین واکنشی نمی تواند از آن خارج شده و جذب محیط اطراف می شود و در نتیجه درجه حرارت ماده بالا می رود و واکنش بیشتر می شود
احتراق خودبخود «خودسوزی»
و این عمل ادامه می یابد تا زمانی که درجه حرارت آن به درجه حرارت افروزش و اشتعال برسد و در نتیجه احتراق واقعی صورت پذیرد. تاُثیر باکتری روی بعضی مواد آلی سبب افزایش درجه حرارت آنها می شود و برخی مواقع احتراق صورت می گیرد. احتراق در روغن هایی که در صنعت نساجی به کار می روند یا در انبارهای علوفه و زغال که بدیهی است عایق حرارتی عامل مهمی در این نوع احتراق می باشد. حلقه اتصال عرضی اتمها Linking Cross خصوصاً در پلاستیک درمولکولهای جسم مرکب که در برخی پلاستیکها موجود است می تواند منجر به شعله وری خودبخود گردد
درجه حرارت اشتعال
درجه حرارت اشتعال به عوامل زیر بستگی دارد :الف – الف:درصد بخارات تولید شده از ماده قابل اشتعال در محیط ( فشار بخار) .
ب – مقدار درصد اکسیژن موجود در محیط.
ج – نوع منبع آتش زنه و مدت زمانی که جسم قابل اشتعال در مجاورت آن منبع قرار داشته است .
د – شکل و حجم محلی که بخارات در آن قرار دارد( فشار محیط ) .
هـ – وجود کاتالیزور واکنش در محیط ( تسربع کننده و کند کننده) .
– حدود اشتعال یا انفجار
گاز یا بخار قابل اشتعال در هوا در صورتی که ترکیب آنها در حد معینی قرار بگیرد خواهد سوخت، یعنی زمانی که یک گاز یا بخار مشتعل می گردد که با هوای کافی مخلوط شده و نسبت قابل اشتعال یا انفجار را بوجود آورده باشد. این قابلیت بستگی به درصد اختلاط آن با هوا دارد.
اگر سوخت خیلی زیاد یا خیلی کم باشد افروزش یا انفجار انجام نخواهد شد و در این صورت گفته می شود که مخلوط پایین تر یا بالاتر از حدود اشتعال یا انفجار خود است و این حدود را بالاترین و پایین ترین حد قابلیت اشتعال می نامند.
حد بالا وپایین اشتعال
پایین ترین حد اشتعال یا انفجار عبارت است از کمترین حد تراکم که باعث شعله یا انفجار گردد
بالاترین حد اشتعال عبارت است از بیشترین حد تراکم
( بالاترین حد تراکم گاز یا بخار ) که باعث ایجاد شعله یا انفجار گردد.
مثال:
مراحل احتراق :
مراحل احتراق یا چگونگی سوختن یک ماده همیشه یکسان ویک شکل نیست.سوختهای مختلف نیز هر یک با مشخصاتی خاص بر توسعه حریق اثر می کنند اما وضـع درجه حرارت نسبت به زمان همواره به این شکل است که از نقطه اشتعال آغاز می شود، به تدریج تحت شرایطی بالا می رود، با رسیدن به حد نهایی غالباً تا حدودی ثابت می ماند و پس از کم شدن مقدار سوخت، سیر نزولی را طی می کند.
مهم اینجاست که بالارفتن درجه حرارت به مقدار سوخت بستگی ندارد و تابع شرایط فیزیکی و شیمیایی آن است.
مراحل احتراق
مرحله 1ـ اشتعال اولیه : در این لحظه آتش بروز کرده است.
مرحله 2ـ رشد آتش : این مرحله از چند دقیقه تا چند ساعت ممکن است متفاوت باشد در اوایل این مرحله معمولاً سوخت کند می سوزد وتولید دود وگاز می کند.
مرحله 3ـ پیشروی شعله : در این مرحله آتش به اغلب مواد سوختنی سرایت کرده و درجه حرارت سریعاً افزایش می یابد.
مرحله4 ـ اوج احتراق : آتش به حداکثر شدت خود رسیده و مواد سوختنی براحتی در حال احتراق هستند.
مرحله 5 ـ پس نشینی : سوخت کاهش یافته و درحال از بین رفتن می باشد، حجم آتش کم کم کاهش می یابد.
مرحله 6ـ نیمه سوختن و دود کردن: زنجیره واکنشهای خودکار احتراق در حال از هم گسیختن است.
مرحله 7 ـ خاموشی: در این لحظه آتش خاموش شده است.
مراحل احتراق
مرحله اول یا کند سوزی اولیه:
اکسیژن کافی 21%-حرارت کم
مرحله دوم یا شعله وری:
اکسیژن کافی 21%-حرارت زیاد
مرحله سوم یا کند سوزی ثانویه:
اکسیژن کم- حرارت زیاد –تولید بخارات قابل اشتعال
بک درفت Back draught
در یک محیط بسته که آتش وجود دارد بعد از مدت زمانی به علت بسته بودن دربها و پنجره ها اکسیژن مورد نیاز برای سوختن کاهش می یابد و در نتیجه ناقص سوزی سوخت آغاز می شود. حتی ممکن است در اثر کمبود اکسیژن شعله آتش خاموش شده و کند سوزی ادامه پیدا نماید و مواد نیم سوز می تواند محیط را به طور خطرناکی با بخارات و گازهای قابل اشتعال پرکند و با رسیدن هوای کافی ( مثلاً به واسطه باز شدن یک درب )،
Back draught
بخارات و گازهای قابل اشتعال داغ دچار آتش سوزی ناگهانی و یا حتی انفجار می شوند. گاهی اوقات یک گوی آتشین از محل ورود هوا به اتاق به بیرون می آید و این به ویژه برای ماموران آتش نشانی که اتاقها را برای نجات بازماندگان مورد بازرسی قرار می دهند بسیار خطرناک است. از این رو باید قبل از ورود به اتاق های بسته، آنها را به شکل کنترل شده ای تهویه نمود.
فلاش آور Flash Over
شعله ورشدن یا گر گرفتن به مرحله ای گفته می شود که آتش با یک حرکت سریع و همه جانبه تمامی مواد سوختنی و فضا را یکپارچه مشتعل می کند. ابتدا بخارات حاصل از سوخت در نزدیکی سطحی که متصاعد شده اند می سوزند و در این فاصله به طور عادی مقدار هوای دسترس بیش از مقدار مورد نیاز است. در این زمان عامل کنترل کننده سرعت احتراق، مساحت سطح ماده سوختی است. تداوم دوره رشد به عوامل متعددی بستگی دارد، اما لحظه بحرانی وقتی فرا می رسد که شعله های آتش به سقف
Flash Over
برسند. با گسترش آتش به سطح زیر سقف، مساحتی که دچار آتش سوزی شده است به مقدار زیادی افزایش می یابد. در نتیجه تابش حرارت به طرف سطح مواد قابل احتراق به طور محسوسی افزایش می یابد در یک اتاق معمولی، با مبلمان و دکوراسیون معمولی این اتفاق در دماهای حدود 550 درجه سانتیگراد رخ می دهد. در اینجا باقیمانده مواد سوختی به سرعت به دمای آتش خود رسیده و ظرف 3-4 ثانیه مشتعل می شوند.
بلوی : BLEVE
انفجار ناشی از افزایش فشار بخار حاصل از جوشیدن مایع
یکی از عمده ترین انفجارات که در این گروه قرار دارد انفجار در اثر ازدیاد فشار ناشی از افزایش فشار بخار حاصل از جوشیدن مایع می باشد و این انفجارات بنام
BLEVE = Boiling liquid Expanding Vapor Explosionمی باشد
این نوع انفجار ازعمده ترین انفجارات مخازن بوده که سبب
دو یا چند تکه شدن مخزن مایع در یک لحظه می شود
بلوی : BLEVE
. انفجار این مخازن زمانی صورت می گیرد که درجه حرارت مایع داخل مخزن به بالاتر از نقطه جوش خود ( در فشار اتمسفر) برسد. بیشتر انفجارات BLEVE متوجه مخـازن گازمایع(LP-Gas ) می باشد که اکثر این مخازن در اثر حریقها به علت جذب حرارت و وقوع عمل فوق منفجر می شوند. .
همزمان با ازدیاد فشار، در اثر حرارت، بدنه مخازن نیز ضعیف تر شده و عمل انفجار صورت می گیرد.
بلوی : BLEVE
البته این انفجارات فقط مختص به مخازن محتوی مایع یا گاز قابل اشتعال نبوده بلکه دیگهای بخار در اثر کارنکردن سوپاپ اطمینان یا تحت فشار بیش از حد قرار گرفتن و یا حرارت بیش از اندازه دیدن و همچنین انتخاب نامناسب دیگ از نظر گنجایش سبب چنین حالتی از انفجار می شود. چون در این سیستمها عمل تخلیه ماده محتوی مخزن به هنگام ازدیاد فشار داخلی، فیزیکی می باشد بنابراین اگر محتویات درون مخزن قابل اشتعال باشد عمل احتراق و تولید حرارت نیز در اثر آزاد شدن این مواد وجود خواهد داشت و این عمل اشتعال پدیده دوم از BLEVE می باشد
بلوی : BLEVE
اگرچه اکثر BLEVE شامل ضعیف شدن مخازن در نتیجه قرار گرفتن در معرض شعله است ولی تعداد کمی از این انفجارات در نتیجه عوامل دیگر از قبیل خوردگی یا نیروهای حاصل از ضربه است. ضعیف شدن دراثر برخورد به خصوص در رابطه با تصادفات به هنگام حمل و نقل، از قبیل حمل بوسیله تانکرهای راه آهن و وسایل نقلیه درجاده ها می باشد، در این حالتها بلوی توام با ضربه است.
بزرگی بلوی
بزرگی بلوی اساساً بستگی به مقدار تبخیر مایع رها شده از مخزن و وزن قطعات مخزن دارد، این عمل پرتاب قطعات در بسیاری موارد همانند عملکرد موشکها به هنگام پرتاب به جلو می باشد. اکثر انفجارات بلوی گاز مایع هنگامی به وجودمی آید که ازحداقل مقداری کمتر از نصف تا حدود 75 درصد از مقدار حداکثر مجاز بارگیری مخزن، مایع در داخل مخزن وجود داشته باشد
. زمان بین شروع تماس شعله و وقوع بلوی متغیر می باشد زیرا این زمان بستگی به فاکتورهای مختلف از قبیل اندازه، ماهیت شعله و خود مخزن دارد.
اختلاف گاز و بخار قابل اشتعال :
بخار، ذرات جدا شده از سطح جامد یا مایع می باشد و برای مایع کردن آن فقط افزایش فشار کافی است. اما برای مایع کردن گاز همراه افزایش فشار، کاهش دما نیز لازم می باشد.
گرمای احتراق : گرمایی است که در اثر سوختن یک گرم از جسم تولید می گردد.
فشار بخار : فشار اعمال شده به وسیله بخارات مولکولهای جدا شده از سطح مایع یا جامد در نقطه تعادل، فشار بخار نامیده می شود.
دمای بحرانی -فشار بحرانی-نقطه جوش
دمای بحرانی :
برای هر گاز یا بخار دمایی وجود دارد که بالاتر از آن یک گاز یا بخار را نمی توان تنها با فشار به مایع تبدیل نمود.
بالاتر از دمای بحرانی حرکت مولکولها به قدری شدید است که نیروهای بین مولکولی نمی تواند مولکول را مایع نگهدارد.
فشار بحرانی : فشار لازم جهت مایع نمودن گاز یا بخار در درجه حرارت بحرانی را گویند .
نقطه جوش : دمایی است که فشار بخار برابر فشار جو گردد.
پایان