Прогнозирование динамики развития пожара на объекте

Динамикой любого процесса, в том числе пожара, называется зависимость его параметров от времени. Знание закономерностей изменения параметров пожара необходимо для обеспечения безопасности людей, разработки мер по предотвращению распространения пожаров, для проектирования систем автоматического обнаружения и тушения, планирования сил и средств, необходимых при ликвидации пожаров.

Непосредственной причиной возникновения процесса горения и, следовательно, пожара является источник зажигания. Им может быть в принципе любой источник тепла достаточной мощности (бытовой кипятильник, рефлектор и т.д.). Во многих случаях пожар начинается с прогрева локального участка поверхности горючего материала и образования над ним горючей смеси, которая затем воспламеняется. Лучистый тепловой поток от образовавшегося факела нагревает соседние участки поверхности, вызывая образование и воспламенение над ними горючей смеси, т.е. начинается процесс распространения пламени по поверхности, увеличение площади пожара. С ростом площади пожара увеличивается объем зоны горения и, соответственно, площадь излучения, конвективные потоки. Все это приводит к повышению среднеобъемной температуры и, как следствие, температуры всех предметов и материалов, находящихся в помещении. В свою очередь, рост температуры материалов сопровождается увеличением линейной скорости распространения фронта пламени.

Если помещение имеет большой свободный объем (обычно более 1000 м ) или большие открытые проемы, процесс распространения пожара протекает путем постепенного охвата пламенем предметов (изделий, материалов) одного за другим. В помещениях меньшего объема при достижении среднеобъемной температуры 300-350 °С и наличии воздуха содержание газообразных продуктов пиролиза достигает нижнего концентрационного предела распространения пламени. В этом случае скорость распространения пламени достигает максимального значения, поскольку процесс происходит уже не по поверхности, а по объему газовой среды. Скорость распространения пламени по газу составляет от нескольких метров до сотен метров в секунду в зависимости от состава газа. Внешне это воспринимается как объемная вспышка, т.е. одновременное воспламенение всех горючих материалов, которые находятся в помещении. В результате свободный объем помещения превращается в зону горения (объемный пожар). Обычно это сопровождается разрушением остекления проемов вследствие резкого нарастания давления. Соответственно в помещение начинает поступать свежий воздух.

Если свободный объем помещения мал, то при объемном пожаре быстро расходуется запас кислорода, массовая скорость выгорания и, соответственно, интенсивность тепловыделения начинают постепенно уменьшаться. Температура также снижается. В герметичном помещении может произойти самопроизвольное затухание пожара. Однако на практике такое бывает редко. Как правило, всегда есть приток воздуха через неплотно закрытые проемы, щели, а температура газовой среды в помещении успевает достичь температуры воспламенения горючих материалов. Поэтому через какое-то время, в зависимости от скорости притока воздуха, в помещении создается горючая смесь продуктов пиролиза с воздухом и горение интенсифицируется.

Если во время “затухания” обеспечить доступ воздуха в помещение (например, открыв дверь), произойдет мгновенное образование и воспламенение горючей смеси. А поскольку объем продуктов сгорания больше объема исходной смеси, в помещении резко возрастет давление и произойдет выброс нагретых газов. Такая вспышка может быть причиной травмирования или гибели пожарных при тушении пожаров в подвалах, банях-саунах, гаражах, холодильниках. Данная стадия пожара, в течение которой продолжается распространение фронта пламени, называется начальной.

После того как рост площади пожара в данном помещении прекращается, начинается вторая стадия – стадия развития, во время которой, при наличии достаточного притока воздуха, увеличивается скорость выгорания горючих веществ, теплота пожара, растет температура газовой среды. В конце этой стадии прекращается изменение параметров процессов тепло- и газообмена, температура достигает максимального значения и начинается третья стадия пожара - стационарная. При свободном развитии пожара горючие материалы постепенно выгорают, и пожар переходит в стадию затухания.