تحقیق بررسی احتراق ، آتش در 44 صفحه ورد قابل ویرایش

احتراق

 

احتراق عبارت است از اکسیداسیون سریع مواد، همراه با آزاد شدن سریع انرژی.

 

یکی از تعاریف اکسیداسیون عبارت است از ترکیب شیمیایی یک ماده با اکسیژن. تعریف دیگر اکسیداسیون چنین است: واکنش شیمیایی که شامل اکسیژن باشد، به طوریکه یک یا تعداد بیشتری از مواد با اکسیژن ترکیب شوند.

 

افروزش

 

برای آغاز این فرآیند به یک منبع تولید گرما، مواد سوختی و هوا نیاز است. مواد از نظر قابلیت شعله وری متفاوت اند و خصوصیات فیزیکی و شیمیایی در این موضوع مؤثر است. مثلاً موادی که به شکل ورقه ای هستند، فوم ها و یا یک تکه پارچه خیلی ساده تر از بلوکهای ضخیم مواد جامد آتش می‌گیرند. طبق تعریف، آغاز فرآیند سوختن را افروزش می‌نامند. برای پایین آوردن قابلیت افروزش مواد در مقابل منابع کوچک تولید گرما می‌توان کارهایی انجام داد اما اینها لزوماً بر روی سرعت سوختن این مواد مؤثر نخواهد بود.

 

آتش (حریق)

 

ساده ترین تعریف احتراق، چیزی است که به آن آتش اطلاق می‌شود و عبارت است از ترکیب شیمیایی سریع مواد با اکسیژن که هم نور و هم گرما تولید می‌کند. شعله ور شدن (مشتعل شدن) و سوختن همراه با دود (سوختن سطحی) دو نوع احتراق هستند که ممکن است اتفاق بیفتند.

 

برای انجام شدن عمل احتراق باید یک اکسید کننده موجود باشد. تقریباً همه آتشها با اکسیژن موجود در اتمسفر به عنوان عامل اکسیدکننده انجام می‌گیرد، اما اکسیدکننده های دیگری نیز موجود است.

 

بیشتر این اکسیدکننده ها زمانی که در معرض حرارت، فشار یا هر دوی آنها قرار می‌گیرند  اکسیژن آزاد می‌کنند. علاوه بر آن اکسیدکننده های دیگری نیز وجود دارد مثل هالوژنها (فلوئور، کلر، برم و ید) که احتراق را تقویت می‌نماید، اما در اینجا فقط احتراق با اکسیژن هوا مورد بحث است.

 

سوختن و بیشتر انفجارها، نمونه هایی از واکنشهای شیمیایی هستند که از آنها به عنوان آتش (حریق) نام برده می‌شود و در واقع واکنشهای شیمیایی هستند که شامل اکسیداسیون سریع مواد است. با وجود این، سرعت این واکنشها ممکن است صدها یا هزاران مرتبه سریعتر از یک حریق باشد. به عبارت ساده تر، سوختن واکنش اکسیداسیونی است که به طور قابل توجهی سریعتر از حریق است، اما آهسته تر از انفجار است.

 

مثلث آتش

 

این تئوری به صورت یک مثلث ارائه گردیده است. به دلیل اینکه سه جزء (وجه) اصلی در آن وجود دارد و مثلث یک شکل بسته است که نمایانگر یک سیستم بسته می‌باشد. قسمتی از تئوری تأکید دارد که برای اینکه یک آتش موجود باشد بسته بودن سیستم الزامی‌است بدین معنی که اگر یکی از سه وجه مثلث در تماس با وجه بعدی نباشد وقوع حریق ممکن نیست. در شکل (1 ـ 1) مثلث آتش نشان داده شده است.

 

 

 

 

 

                              سوخت                      انرژی

 

                                                                                               

 

                                                                   اکسیدکننده

 

شکل ( 1ـ 1) مثلث آتش

 

یک روش دیگر برای بیان تئوری مثلث آتش این است که بگوییم این سه فاکتور باید همزمان موجود باشد تا آتش وجود داشته باشد، همچنین شکل و مقدار مناسبی هم داشته باشند.

 

اگرچه اکسیژن هوا متداولترین اکسیدکننده هاست ولی اکسیژن به فرمهای دیگر نیز وجود دارد به علاوه هالوژنها نیز جزء اکسیدکننده ها محسوب می‌شوند. به همین ترتیب، 
اگر چه گرما متداولترین فرم انرژی به عنوان منبع اشتعال است ولی باید توجه داشت که فرمهای دیگر انرژی (نورانی، شیمیایی، الکتریکی، مکانیکی و هسته ای) نیز می‌توانند شروع کنندة آتش باشند (در صورت وجود سوخت و اکسیدکننده).

 

به طور خلاصه، این تئوری می‌گوید؛ اگر سوخت، اکسیدکننده و انرژی به مقدار مناسب و شکل دلخواه به طور همزمان کنار یکدیگر آورده شوند، حریق (آتش) اتفاق خواهد افتاد. در مورد سوخت باید به این نکته توجه داشت که نه تنها سوخت باید موجود باشد، بلکه باید فرم صحیح و مناسبی نیز داشته باشد. در واقع سوخت باید به صورت بخار یا گازی شکل باشد تا سوختن اتفاق بیفتند و نیز سوخت باید به مقدار کافی در دسترس باشد، که در این صورت به آن سوخت قابل اشتعال می‌گویند (سوخت باید در محدودة شعله وری قرار داشته باشد).

 

محدودة شعله وری

 

محدودة شعله وری عبارت است از درصد سوخت به صورت گاز یا بخار در هوا، که بین بالاترین و پایین ترین حد شعله وری قرار دارد. بالاترین حد شعله وری ماکزیمم درصد سوخت به صورت گاز بخار در داخل هواست که بیشتر از این درصد، احتراق صورت نمی‌گیرد (در این حالت مخلوط را غنی می‌گویند). حد پایین شعله وری عبارت است از می‌نیمم درصد سوخت به صورت گاز یا بخار در  هوا، به طوریکه پایین تر از این درصد احتراق صورت نمی‌گیرد (در این حالت مخلوط را ضعیف می‌گویند).

 

درجه حرارت افروزش

 

انرژی مورد بحث در مثلث آتش به صورت زیر تعریف می‌شود.

 

مقدار انرژی لازم برای افزایش درجه حرارت سوخت که به درجه حرارت افروزش (اشتعال) برسد. درجه حرارت افروزش عبارت است از می‌نمیمم درجه حرارتی که سوخت می‌تواند داشته باشد قبل از اینکه مشعل شود.

 

پیشگیری و محافظت در برابر حریق

 

برای پیشگیری از حریق قبل از هر چیزی باید به این نکته توجه داشت که علت اصلی برای بسیاری از آتش سوزی ها وجود یک منبع کوچک تولید گرماست، بنابراین دور کردن منابع شناخته شده تولید آتش، از مواد قابل احتراق کاری ضروری است. در جاهایی که نمی‌توان چنین کاری را کرد، مانند افتادن ته سیگار نیم سوخته بر روی اثاث داخل ساختمان، مواد موجود باید سریعاً دچار آتش سوزی نشوند و جنس آنها طوری باشد که حتی در صورت دچار شدن به آن، آتش به سرعت گسترش نیابد.

 

اگر بتوان جلوی افروزش مواد را گرفت هیچ آتش سوزی اتفاق نمی‌افتد. پس یکی از اقدامات اساسی محافظت در مقابل آتش همین مسأله (افروزش مواد) است.

 

همچنین باید توجه داشت که کار کردن با مواد غیرقابل سوختن در تمام شرایط 
امکان پذیر نیست و در عمل موجب محدودیت هایی می‌شود. اغلب کافی است که این مواد غیرقابل اشتعال بوده و یا در صورت مشعل شدن، استعداد آنها برای گسترش آتش محدود باشد. با انجام آزمایشهایی مثل سرعت آزاد شدن حرارت و ... می‌توان این موضوع را مورد بررسی قرار داد.

 

در ضمن دوده و بخارات سمی‌حاصل از احتراق بااهمیت تر از خود آتش در مسأله محافظت در مقابل آتش به حساب می‌آید. آلودگی اصلی از احتراق عمدتاً ناشی از گاز منواکسیدکربن (CO) است. با وجود این بعضی از مواد پلیمری، مواد سمی‌چون سیانید هیدروژن (HCN) و اسید کلریدریک (HCL) تولید می‌نماید. همچنین در حین احتراق، کندسوزکننده ها (مواد افزودنی برای کاهش خطر آتش سوزی) با عناصر پلیمری ترکیب شده و احتمالاً تولید محصولات سعی می‌نماید. آمار تلفات آتش سوزی ها نشانگر این مطلب است که اکثر تلفات نه بر اثر سوختگی، بلکه ناشی از اثر گازهای سمی‌و ناتوان کنندة حاصل از آتش سوزی بوده است. بنابراین تعیین نوع و مقدار این گازها از اهمیت ویژه ای برخوردار است. وسایلی از مواد مصنوعی و پلیمری زیادی در آنها وجود دارد از این نظر بسیار بااهمیت است.