Огненный треугольник - Fire triangle

Огненный треугольник

В огненный треугольник или же треугольник горения это простая модель для понимания необходимых ингредиентов для большинства пожары.[1]

Треугольник иллюстрирует три элемента, которые необходимо зажечь огню: высокая температура, топливо, и окислитель (обычно кислород ).[2] Пожар естественно возникает, когда элементы присутствуют и объединяются в правильную смесь.[3] Пожар можно предотвратить или потушить, удалив любой из элементов огненного треугольника. Например, прикрыв огонь пожароустойчивое одеяло блокирует кислород и может тушить пожар. При больших пожарах, когда вызываются пожарные, уменьшение количества кислорода обычно не является вариантом, потому что нет эффективного способа сделать это на большой площади.[4]

Огненный тетраэдр

Не путать с NFPA 704, также называемый огненным алмазом.
Огонь тетраэдр

Огненный тетраэдр представляет собой добавление компонента химической цепной реакции к трем, уже присутствующим в огненном треугольнике. Как только пожар начался, возникающая экзотермическая цепная реакция поддерживает огонь и позволяет ему продолжаться до тех пор, пока хотя бы один из элементов пожара не будет заблокирован. Пену можно использовать, чтобы лишить огонь необходимого кислорода. Воду можно использовать для понижения температуры топлива ниже точки воспламенения, а также для удаления или диспергирования топлива. Галон может использоваться для удаления свободных радикалов и создания барьера для инертного газа при прямой атаке на химическую реакцию, вызывающую возгорание.[5]

Горение - это химическая реакция, которая нагревает огонь и позволяет ему продолжаться. Когда огонь включает горящие металлы, такие как литий, магний, титан,[6] и т.д. (известный как огонь класса D ), становится еще более важным учитывать выделение энергии. Металлы быстрее реагируют с водой, чем с кислородом, и в результате выделяется больше энергии. Если подлить воду в такой огонь, огонь станет более горячим или даже горячим. взрывающийся. Огнетушители с углекислым газом неэффективны против некоторых металлов, таких как титан.[6] Следовательно, для разрыва цепной реакции горения металла необходимо использовать инертные вещества (например, сухой песок).

Таким же образом, как только один из четырех элементов тетраэдра удаляется, горение прекращается.

Окислитель

Окислитель - другой реагент химической реакции. В большинстве случаев это окружающий воздух, в частности один из его компонентов, кислород (O2). Лишив огонь воздуха, его можно потушить. Например, при накрытии пламени маленькой свечи пустым стаканом огонь прекращается. Напротив, если над дровами обдувают воздух (как с мехи ) огонь активируется введением большего количества воздуха.

Некоторые химические вещества, например газообразный фтор, перхлорат соли, такие как перхлорат аммония, или же трифторид хлора, действуют как окислители, иногда более мощные, чем сам кислород. Пожар, возникший в результате реакции с этими окислителями, может быть очень трудно потушить, пока окислитель не будет исчерпан; эта ножка огненного треугольника не может быть сломана обычными средствами (то есть, если лишить ее воздуха, это не задушит ее).

В некоторых случаях, таких как некоторые взрывчатые вещества, окислитель и горючее являются одинаковыми (например, нитроглицерин, нестабильная молекула, которая имеет окисляющие части в той же молекуле, что и окисляемые части).

Реакция инициируется активирующей энергией, в большинстве случаев это тепло. Несколько примеров включают трение, как в случае спичек, нагрев электрического провода, пламени (распространение огня) или искру (от зажигалки или от любого пускового электрического устройства). Есть также много других способов получить достаточную энергию активации, включая электричество, излучение и давление, все из которых приведут к повышению температуры. В большинстве случаев выделение тепла обеспечивает самоподдерживаемость реакции и способствует развитию цепной реакции. Температура, при которой жидкость производит достаточно пара для получения легковоспламеняющейся смеси с самоподдерживающимся горением, называется ее температурой вспышки.

Тушение огня

Чтобы остановить реакцию горения, необходимо удалить один из трех элементов огненного треугольника.

Без достаточного тепла огонь не может начаться и продолжаться не может. Тепло можно отвести, нанеся вещество, уменьшающее количество тепла, доступного для реакции огня. Часто это вода, которая поглощает тепло для фазового перехода от воды к пару. Введение в пламя достаточных количеств и типов порошка или газа снижает количество тепла, доступного для реакции огня, таким же образом. Соскабливание угли от горящей конструкции также удаляется источник тепла. Отключение электричества при электрическом пожаре устраняет источник возгорания.

Без топлива пожар прекратится. Топливо можно удалить естественным путем, например, когда огонь поглотил все горючее, или вручную, механически или химически удаляя топливо из огня. Разделение топлива является важным фактором лесной пожар подавление и является основой большинства основных тактик, таких как контролируемые ожоги. Огонь прекращается, потому что более низкая концентрация паров топлива в пламени приводит к уменьшению выделения энергии и более низкой температуре. Таким образом, удаление топлива снижает тепло.

Без достаточного количества кислорода пожар не может начаться и не может продолжаться. При понижении концентрации кислорода процесс горения замедляется. Кислород можно отказать в пожаре с помощью углекислого газа огнетушитель, а пожароустойчивое одеяло или вода.

Роль воды в пожаротушении

Вода может иметь две разные роли. В случае твердого горючего твердое топливо производит продукты пиролиза под действием тепла, обычно радиации. Этот процесс останавливается применением воды, поскольку вода испаряется легче, чем топливо пиролизируется. Таким образом энергия снимается с поверхности топлива, и оно охлаждается, и пиролиз останавливается, устраняя подачу топлива в пламя. В пожаротушении это называется охлаждением поверхности.

В газовой фазе, то есть в пламени или в дыму, горючий не может быть отделен от окислителя, и единственное возможное действие - охлаждение. В этом случае капли воды испаряются в газовой фазе, тем самым понижая температуру и добавляя водяной пар, делая газовую смесь негорючей. Для этого требуются капли размером менее примерно 0,2 мм. В пожаротушении это называется охлаждением газа или дымом.

Также существуют случаи, когда коэффициент воспламенения не является энергией активации. Например, дымовой взрыв - это очень сильное горение несгоревших газов, содержащихся в дыме, созданном внезапным поступлением свежего воздуха (подача окислителя). Интервал, в котором может гореть смесь воздуха и газа, ограничен пределами взрываемости воздуха. Этот интервал может быть очень маленьким (керосин) или большим (ацетилен).

Воду нельзя использовать при некоторых типах пожаров:

  • Пожары при наличии электрического тока, поскольку вода проводит электричество и представляет опасность поражения электрическим током.
  • Углеводородные пожары - поскольку они распространяют огонь только из-за разницы в плотности /гидрофобность. Например, добавление воды в огонь из источника масла приведет к растеканию масла, поскольку масло и вода не смешивай.
  • Металлические пожары - поскольку эти пожары производят огромное количество энергии (до 7,550 калорий / кг).[оспаривается – обсуждать] за алюминий ) и вода также может вызывать бурные химические реакции с горящим металлом (возможно, даже выступая в качестве дополнительного окислителя).

Поскольку эти реакции хорошо изучены, было возможно создать специальные добавки к воде, которые позволят:

  • Лучшее поглощение тепла при большей плотности, чем у воды.
  • Проведение свободный радикал ловцы на огонь.
  • Проведение пенообразователи чтобы вода оставалась на поверхности жидкого пламени и предотвращала выделение газа.
  • Несет определенные реактивные элементы, которые будут реагировать и изменять природу горящего материала.

Водные добавки, как правило, предназначены для борьбы с несколькими категориями пожаров (класс A + класс B или даже класс A + класс B + класс F), что означает лучшую глобальную производительность и удобство использования одного огнетушителя при многих различных типах пожаров (или пожарах, связанных с несколькими разными классами материалов).

Многоуровневые огненные треугольники для лесных пожаров

Многоуровневые огненные треугольники, описывающие стихию лесного пожара в масштабе пламени, лесного пожара и пожарного режима. По материалам Moritz et al. (2005) Лесной пожар, сложность и оптимизированная устойчивость. Слушания Национальной академии наук 102, 17912-17917.

В контексте лесных пожаров треугольник огня может быть увеличен, чтобы применить его для понимания распространения пожара по ландшафту (масштабы дней и нескольких километров) и повторяемости пожаров во времени (масштабы десятилетий и сотен километров).[7] Таким образом, несмотря на то, что тепло важно для зажигания пламени, топография важна для содействия распространению огня, особенно за счет предварительного нагрева топлива вверх по склону, а источники возгорания важны для объяснения повторения в более длительных временных масштабах. Точно так же, в то время как кислород необходим для поддержания пламени, погода и связанные с ним ветры питают кислородом распространяющийся огонь, и долгосрочные погодные условия обобщаются как климат. Наконец, топливо - это термин, описывающий то, что горит в одном пламени, до ряда материалов, сожженных в распространяющемся лесном пожаре, но виды топлива меняются в большем пространстве и во времени в том, что называется растительность.

В самом маленьком масштабе, треугольнике горения, отдельные частицы топлива воспламеняются один раз при критической температуре, и огонь передает энергию ближайшему окружению. События возгорания варьируются от нескольких секунд до нескольких дней, и их последствия отслеживаются по квадрантной шкале. Самый большой масштаб, напротив, описывает пожарный режим концепция. Глобальное изменение климата является движущей силой многих факторов, образующих треугольники «лесных пожаров» и «пожарный режим». Например, что касается режима пожара, конкретный тип растительности будет поддерживать характерный пожар с точки зрения повторяемости, интенсивности, сезонности и биологических эффектов; изменение типа растительности повлияет на изменение пожарного режима.

Смотрите также

Примечания

  1. ^ Огненный треугольник В архиве 2012-04-06 в Wayback Machine, Hants Fire brigade, по состоянию на июнь 2009 г.
  2. ^ "Факты о лесных пожарах: должно быть все три". Служба национальных парков. Получено 30 августа 2018.
  3. ^ IFSTA, 2008 с. 88.
  4. ^ «Какая форма огонька освещает? Треугольник». FireRescue1. Получено 2017-02-14.
  5. ^ «Огненный тетраэдр (пирамида)». Информация о огненном треугольнике / тетраэдре и горении. Safelincs Ltd. Получено 30 августа 2012.
  6. ^ а б http://www.titanium.com/titanium/tech_manual/tech16.cfm В архиве 2009-01-26 на Wayback Machine Титан MSDS
  7. ^ Мориц, Макс А .; Morais, Marco E .; Саммерелл, Лора А .; Карлсон, Дж. М .; Дойл, Джон (13 декабря 2005). «Лесные пожары, сложность и оптимизированная устойчивость». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 102 (50): 17912–17917. Дои:10.1073 / pnas.0508985102. ISSN  0027-8424. ЧВК  1312407. PMID  16332964.

Рекомендации