Температуры вспышки при определении категорий по взрывопожарной и пожарной опасности
Подписаться на email
рассылку
Подписаться
youtube dzen youtube vk ok instagram rutube
Пожарный календарь

Температуры вспышки при определении категорий по взрывопожарной и пожарной опасности

Дата актуализации статьи: 17.01.2022 08:00:00 17.01.2022

Здравствуйте, уважаемые коллеги, дорогие друзья. Я поздравляю всех с наступившим новым годом, желаю поменьше неясностей в нашей с вами профессии в новом 2022 году. И вот чтобы немножко поспособствовать уменьшению этих неясностей, я продолжаю, не дожидаясь окончания новогодних каникул, отвечать на вопросы пользователей портала «PRO ПБ», на вопросы, связанные с пожарной профилактикой. И сегодняшний вопрос, который мы разберем, был озвучен на одном из наших семинаров по категорированию помещений по взрывопожарной и пожарной опасности, и звучит он следующим образом: «При определении категории следует брать температуру вспышки, определяемую в закрытом или в открытом тигле?». Вы знаете, я специально задержался с ответом на этот вопрос, потому что я переадресовал его коллегам во Всероссийский научно-исследовательский институт противопожарной обороны и подождал их мнение. И так как этот вопрос не такой простой, как может показаться, и даже не такой простой, как это следует из ответа ВНИИПО МЧС России, то мы его рассмотрим в несколько этапов. Я структурировал сегодняшнюю лекцию следующим образом: сначала мы рассмотрим физико-химическую суть температуры вспышки; потом коснемся официальных определений этого термина; посмотрим, как определяется температура вспышки в открытом и закрытом тигле; разберем, в чем разница между этими двумя способами; изучим, как это связано с категорированием помещений по взрывопожарной и пожарной опасности; ознакомимся с мнением ВНИИПО МЧС России и в заключение обсудим, как все это использовать практически и при определении категорий, и при разработке мероприятий по обеспечению пожарной безопасности. Давайте начнем с первого вопроса и посмотрим на физико-химическую суть того, о чем будем говорить.

В описании под этим видео я оставлю ссылочку на лекцию по теории горения и взрыва, в который мы подробно, с позиции молекулярно-кинетической теории, разбирали механизм возникновения горения на примере горючей жидкости — этилового спирта. И практически все горючие жидкости горят именно по этому механизму: то есть сама жидкость, само вещество, находящееся в жидком агрегатном состоянии, не горит, оно всегда сначала испаряется, над ее поверхностью образуются пары. Эти пары смешиваются с кислородом воздуха и образуют паровоздушную смесь, которая при внесении в нее источника зажигания как раз и дает нам процесс превращения горючего вещества, под воздействием окислителя, в продукты горения, то есть горение невозможно, пока не образуется нужное количество паров — гореть будет нечему. Пока жидкость не испарится в определенном количестве и в определенном количестве не смешается с воздухом, ничего гореть не будет. Как протекает этот процесс: частицы обладают определенной кинетической энергией (кинетическая энергия — это мера движения), то есть какие-то частицы, обладающий энергией, вылетают с поверхности или, как говорят, с зеркала горючей жидкости, движутся. Что с ними происходит дальше? Какие-то уносятся с воздушными потоками, какие-то, остывая, теряют способность двигаться и возвращаются в горючую жидкость, а другие продолжают свое движение здесь, над поверхностью горючей жидкости. У них достаточно энергии, чтобы продолжать движение, но они не уносятся с воздушными потоками, они смешиваются с кислородом воздуха и образуют паровоздушную смесь, способную гореть. Ту самую смесь, которая интересует нас как пожарных специалистов. От чего зависит этот процесс? Как мы выяснили, всему виной кинетическая энергия частицы — мера движения этих частиц. В молекулярно-кинетической теории температура пропорциональна средней кинетической энергии частицы. И это значит, что влияя на температуру, мы можем или увеличивать, или уменьшать число испарившихся молекул. Предположим, вот это вот количество выделилось, испарилось при температуре 15 градусов Цельсия. Мы увеличили температуру до 20 и, соответственно, увеличилась средняя кинетическая энергия частиц горючей жидкости, и большее их количество испарилось. Соответственно, быстрее образовалась та паровоздушная смесь, которая для нас представляет угрозу. Верно и обратное — уменьшив температуру окружающей среды до 0 градусов Цельсия, а значит и жидкости, мы уменьшим среднюю кинетическую энергию частиц, и количество паров будет недостаточно для того, чтобы начался какой-то процесс окисления. Итак, все дело в кинетической энергии частиц. Я повторюсь, есть ссылочка в описании под этим видео, ссылочка на лекцию, где мы рассматриваем это очень подробно. А пока на пальцах объясню, как происходит горение горючих жидкостей. Частицы испаряются, поднимаются над зеркалом горючей жидкости, обладая определенной энергией, то есть способностью пройти определенное расстояние с определенной силой, удариться с этой силой о другую частицу. Частица горючего вещества ударяется о частицу окислителя, ударяется так сильно, что разрываются связи, скажем по-простому, между атомами в составе молекул этой частицы, эти атомы переходят в возбужденное состояние и там образуют между собой новые связи в новом составе новых молекул. И вот при образовании новых связей выделяется энергия, воспринимаемая нами как тепло и свет, то есть происходит какой-то процесс горения. Так если не будут частицы горючих жидкостей обладать этой энергией, соответственно, и процесса горения не будет. Они не смогут так сильно удариться, чтобы что-то произошло. Они ударятся, оттолкнутся, остынут, вернутся обратно в горючую жидкость, сконденсируются. И ничего такого не случится. Вот в чем смысл самого понятия «температура вспышки». Это мера энергии, кинетической энергии, энергии движения частиц этой горючей жидкости, с которой они движутся, испаряясь, сталкиваясь с молекулами окислителя и во что-то превращаясь или не превращаясь ввиду отсутствия этой самой энергии. Именно об этом говорят практически все определения термина «температура вспышки». Давайте с ними познакомимся. 

Знаете, меня часто упрекают, что в моих лекциях много воды. И, видимо, к воде те, кто меня упрекает, относят и исторические экскурсы, которые я вставляю практически в каждую видеолекцию, в каждый ответ на вопрос, касающийся пожарной профилактики, хотя, казалось бы, где история и где температура вспышки. Но мне кажется, что это очень важно и постоянно нужно делать. В первую очередь для тех студентов и курсантов, которые меня смотрят. Ведь если этого не делать, так они и будут думать, что пожарная безопасность началась с Шойгу в 1991 году, а до этого что-то было непонятное совсем. Ведь на полном серьезе люди говорят: 30 лет назад, 20 лет назад, не понимая насколько пожарное дело старше, глубже и значимее, чем все это спасательное ведомство. Поэтому как не коснуться основ этой профессии, как не коснуться в любом аспекте, который мы рассматриваем. Вот мы рассматриваем температуру вспышки — где температура вспышки и где история? Но в первый раз этот термин упомянул Николай Павлович Требезов в своей книге «Пожарная тактика» 1913 года издания. Он дал определение первое: «Температура жидкости, при которой образуются пары, способные от прикосновения пламени вспыхивать, то есть быстро, но спокойно сгорать без сильного звука и разрушительного действия. Именно эта температура называется "температурой вспышки"». Вы знаете, а определение-то верное, несмотря на то, что оно дано в 1913 году. Я полагаю, оно не менее четко и правильно описывает процесс, чем современное определение, которое мы с вами сейчас рассмотрим, воспользовавшись энциклопедией сайта ptm01.ru. В статье «Температура вспышки» я собрал несколько определений этого термина. Начнем с наиболее актуального, указанного в нормативном документе 2013 года. Согласно нему температура вспышки — это минимальная температура, при которой происходит воспламенение паров образца от пламени в установленных условиях испытания при барометрическом давлении 101.3 кПа, при этом пламя распространяется по всей поверхности образца. В международном стандарте 2008 года «Пожарная безопасность» (словарь) указано следующее определение: «Это минимальная температура, до которой материал или продукт должен быть нагрет, чтобы выделяемые пары на короткое время воспламенились в присутствии пламени в заданных условиях. Выражается эта температура в градусах Цельсия». И довольно старенький, но в тоже время очень качественно составленный отраслевой стандарт «Горение и пожарная опасность веществ. Терминология» определяет температуру вспышки как самую низкую (в условиях специальных испытаний) температуру горючего вещества, при которой над поверхностью его образуются пары и газы, способные вспыхивать в воздухе от источника зажигания, но скорость их образования еще недостаточна для последующего горения. Определение из учебника Николая Павловича Требезова мы с вами уже рассмотрели. Я рассчитываю, что после объяснений, касающихся физико-химических аспектов этого процесса, стало более понятно и то, что в официальных определениях изложено таким суховатым, нормативным, немножко научным языком. Понятно, почему во всех трех определениях, которые я процитировал, говорится о парообразовании, количестве паров. Понятно, почему говорится о минимальной температуре, потому что как только достигнута та температура, при которой частицы горючей жидкости обладают достаточной кинетической энергией для того, чтобы вылететь с поверхности и образовать паровоздушную смесь, это для нас уже представляет определенную угрозу. И во всех трех официальных определениях имеется фраза «в условиях специальных испытаний». И эта фраза подводит нас к вопросу пользователя портала «PRO ПБ»: «А в открытом или в закрытом тигле брать значение температуры вспышки при определении тех или иных параметров, которые влияют в дальнейшем на категорирование?». Поэтому нам нужно разобраться еще и с этим. Что такое испытание в закрытом и в открытом тигле, в чем разница? Давайте приступим к изучению и этого вопроса.

Какие бы методики: современные, устаревшие, архивные ни использовались для определения температуры вспышки, какими бы нормативными документами они ни регулировались, — суть физическая одинакова во все времена, мы суть описали в первом вопросе нашей лекции. Берется какая-то емкость, туда наливается горючая жидкость. Эта жидкость нагревается, начинает интенсивнее испаряться, и в какой-то момент количество паров над зеркалом этой горючей жидкости достаточно для того, чтобы они могли вспыхнуть при внесении туда источника зажигания. Вот и вся методика. И вот эта емкость и называется словом «тигель», а разница между открытым и закрытым тиглем в том, что в одном случае эту емкость накрывают крышкой, а в другом — нет. Вот вся разница. Давайте посмотрим, как это происходит в реальности. При определении температуры вспышки в закрытом тигле сначала в этот тигель наливают горючую жидкость, затем тигель помещают в лабораторную установку и закрывают крышкой, устанавливают термопары для фиксации температуры, жидкость перемешивают, периодически эта крышка открывается, и в зону формирования паровоздушной смеси вносится источник зажигания, пока не зафиксируется, собственно, вспышка. Видите синее пламя? После этого фиксируется минимальная температура, при которой над поверхностью горючей жидкости образуется интересующее нас количество паров, способных вспыхивать. Точно также определяется температура вспышки в открытом тигле с одной разницей — крышка не закрывается, поэтому он и открытый. Давайте посмотрим. Все совершенно аналогично: в тигель заливается горючая жидкость, она нагревается, испаряется над поверхностью, над зеркалом образуется паровоздушная смесь, в которую периодически вносится источник зажигания. И это происходит до того момента, пока не появится интересующая нас вспышка. После чего остается зафиксировать температуру вспышки. Именно вот в этом разница в обозначении, как в справочниках пишут, например, в справочнике Коробченко по этанолу, по этиловому спирту даны, две температуры вспышки: температура вспышки з. т. — 13 градусов Цельсия и о. т. — 16 градусов Цельсия. Вот в этом разница между этими аббревиатурами. Очевидно, что температура вспышки в закрытом тигле всегда будет ниже, чем в открытом. Если мы еще раз обратимся к тем иллюстрациям, которые я показывал в первом вопросе, будет понятно почему. Вот наш открытый тигель. С поверхности происходит испарение. Что дальше происходит с теми парами, которые образовались? Точно так же, как мы видели, с потоками воздуха они уносятся и не участвуют дальше в процессе горения. И над поверхностью горючей жидкости требуемое для вспышки количество паров будет образовываться дольше, потому что часть из них будет отнесена, удалена из этой зоны. В закрытом тигле совершенно по-другому. Здесь нет удаления паров, здесь они находятся непосредственно в той зоне, где могут образовывать паровоздушную смесь. И, конечно, такое количество паров образуется при меньшей температуре жидкости просто за счет того, что пары не будут удаляться. Вот и вся разница. Вы знаете, испытания в открытом и закрытом тигле мне напоминают историю, которую рассказывал нам на лекции профессор Абдурогимов и которую я использовал периодически в практической работе именно во взаимоотношениях с начальством. Потому что начальство, заказчики очень любят спрашивать: когда будет готово? Я всегда рассказывал историю: две девушки поставили по чайнику кипятить. Первая была любопытная и все время снимала крышечку и смотрела, что там происходит, и пару нее весь уходил. А вторая терпеливо ждала. У кого закипел чайник первый? У той девушки, которая терпеливо ждала. Вот это очень похоже на проведение испытаний на определение температуры вспышки в закрытом и открытом тигле. Чем меньше пара выходит и удаляется, тем, соответственно, дольше вот это количество паров образуется, тем выше температура жидкости должна быть, чтобы это количество нам дать. Поэтому в закрытом тигле температура вспышки всегда меньше, чем в открытом. И это, собственно, подводит нас к вопросу: «А какую температуру использовать при категорировании помещений по взрывопожарной и пожарной опасности?». Потому что от температуры вспышки в помещениях, в которых обращаются горючие и легковоспламеняющиеся жидкости, зависит достаточно много. Давайте посмотрим, какие варианты использования и горения жидкостей дает нам свод правил СП 12.13130.2009.


Первый нормативный вариант, при котором будет гореть паровоздушная смесь, образующаяся над зеркалом горючей жидкости, — это образование пара над зеркалом жидкости в открытой емкости, где она хранится. Бочка, канистра, баклажка, баночка — все это открытые емкости. Над поверхностью горючей жидкости начинается процесс парообразования, смешивание с воздухом и, соответственно, горение. Совершенно неважно, что это за емкость — это может быть бочка, канистра или вот эта небольшая чашка — без разницы. Важна поверхность, с которой происходит испарение. И по СП 12.13130.2009 мы учитываем то количество паров, которое испаряется с вот этой площади, с площади зеркала горючей жидкости, находящейся в открытой емкости. Мы представляем, что это обязательно загорится и, соответственно, это будет одним из факторов, которые вы должны учесть при категорировании помещения, причем как на категорию А, так и на пожароопасные категории. Второй вариант — эта же самая емкость может опрокинуться, разгерметизироваться и произойдет разлив этой горючей жидкости на какой-то определенной площади. Испарения с поверхности уже разлива и сгорание вот этой паровоздушной смеси. Второй вариант — аварийный разлив, аварийная ситуация. Что это означает? Это означает, что горючая жидкость больше не содержится в сосуде, который изначально содержал ее в себе. В результате каких-то внешних факторов, причем нам неважно каких, происходит разлив этой жидкости. Ну и последний вариант — это нанесение жидкости на какую-либо поверхность для обеззараживания, для окраски, совершенно неважно для чего. Я, к сожалению, не смогу это показать, потому что у меня здесь, в домашних условиях, в виде примера для лекции, конечно, я ничего не успею поджечь и не внесу просто источник зажигания в зону, где образуется паровоздушная смесь. Если я нанесу что-то на изопропиловый спирт, потоки воздуха минимальные, которые есть в помещении, эти пары унесут и не дадут сформироваться нижнему концентрационному пределу воспламенения. Но так или иначе в покрасочных камерах это вероятная опасная ситуация там, где обеззараживание происходит различного рода деталей, это тоже следует учитывать. Но давайте подумаем: какому процессу из тех, которые мы рассмотрели, когда изучали методы определения температуры вспышки, сопоставимы эти описанные в своде правил варианты горения жидкости? По-моему, очевидно: методу определения температуры вспышки в открытом тигле, потому что у нас происходит испарение с поверхности открытых емкостей, с поверхности разлива, и для того чтобы произошла вспышка, произошло горение кратковременное, краткосрочное, нужно чтобы температура этой жидкости соответствовала температуре жидкости в открытом тигле, то есть если мы снизим температуру, например, этилового спирта, ниже 16 градусов Цельсия, не 13, а 16, не в закрытом, а в открытом тигле, у нас горение ни по одному из вариантов, которые представлены в СП 12.13130.2009, не произойдет. Просто в силу законов физики. И поэтому для большинства специалистов очевидно, что при определении тех параметров, которые влияют на категорирование, возможно брать температуру вспышки в открытом тигле. При определении мер пожарной безопасности для такого рода помещений можно использовать температуру вспышки в открытом тигле. Например, у меня была ситуация, когда необходимо было снизить категорию помещения с А до В1, потому что никакие мероприятия не было возможности выполнить, что называется физически, — ни тамбур-шлюз, ни легкосбрасываемая конструкция, ни размещение около наружных стен. И каким образом мы вышли из положения — в этом помещении была обеспечена температура воздуха в 10 градусов. За счет того, что температура вспышки этилового спирта, который там применялся, была 13 градусов в закрытом тигле и 16 — в открытом. И достаточно, на самом деле достаточно — это уже перестраховка была, достаточно было бы снизить температуру до 15–14 градусов. Но если взять там какого-то рода погрешности и тому подобное — еще чуть ниже. Не было необходимости на самом деле устанавливать такую температуру, мы перестраховались. И, видимо, та же самая перестраховка привела к тому, что в ответ на вопрос о том, какую температуру брать в открытом или закрытом тигле, Всероссийский научно-исследовательский институт противопожарной обороны тоже твердо ответил: в закрытом, то есть более низкую. Хотя практически это никак не оправдано. Давайте посмотрим мнение ВНИИПО МЧС России. 

Почему ВНИИПО, безо всякой, кстати, воды, сообщает о том, что, по мнению специалистов института, при определении категорий помещений по взрывопожарной и пожарной опасности используются значения температуры вспышки в закрытом тигле. Почему? Непонятно. Почему непонятно? Потому что мне сложно понять: с поверхности открытой емкости испаряется жидкость, образует паровоздушную смесь, сгорает, с поверхности разлива испаряется горючая жидкость, образует паровоздушную смесь и сгорает, с нанесенной на какую-то деталь, на какое-то изделие поверхности испаряется эта нанесенная жидкость и сгорает. Так причем здесь закрытый тигель-то, если по своим физическим параметрам процесс испарения по всем возможного вариантам, предоставляемым СП 12.13130.2009, сопоставим с испарением жидкости при определении температуры вспышки в открытом тигле? Ведь все это по сути своей все эти площади разлива и емкости, покрашенная поверхность — это открытый тигель. Так и, соответственно, более приближено к реальности именно использование температуры вспышки в открытом тигле. Вы знаете, у нас был начальник курса очень талантливый пожарный специалист и очень хороший человек, я часто его добрым словом вспоминаю. У него была пословица: «Лучше перебдеть, чем недобдеть». Я думаю, что мотив принятия такого решения, вот того ответа про значение температуры вспышки в закрытом тигле обосновано именно вот этой логикой. Но это же на самом деле неправильно. Если вспомнить автора первого учебника по пожарной профилактике Валентина Александровича Эллисона, которого я очень люблю цитировать, то это — пожарная охрана для предприятий, а не предприятия для пожарной охраны. Тем не менее, такое мнение существует, такое мнение, как вот использование температуры вспышки в закрытом тигле официально, на уровне мнения весомой организации, причем подготовил это мнение очень высококлассный, и я говорю без тени иронии, высококлассный специалист. Мне до его уровня еще очень долго расти. И в данной ситуации, наверное, это мнение будет теперь влиять на оценку различного рода расчетов, различного рода параметров, на основе которых определяется та или иная категория помещения. Поэтому надо просто теперь подумать, а что делать на практике. 

На самом деле письмо ВНИИПО не является нормативным правовым актом — это выраженное мнение конкретных специалистов, которые считают так. С точки зрения закона, мое мнение как специалиста ничем не менее значимо, поэтому в данной ситуация можно, конечно же, использовать те аргументы, которые я привел в начале видео: рассказать людям про физику и химию, про то, что, в принципе, если температура жидкости не достигнет температуры вспышки в открытом тигле, все равно горения не будет, но есть и еще и фактор веса организации. Всегда мнение такого рода организаций будет считаться весомее просто за счет того, что эта организация государственная, она относится к органам МЧС, к ней будут прислушиваться. Это тоже надо учесть при принятии решения, какую температуру вспышки использовать в своих отчетах, расчетах. И в данной ситуации, я думаю, что пожарным специалистам, которые определяют категории, правильно использовать в расчетах температуру вспышки в закрытом тигле. Потому что, во-первых, есть это старое правило: лучше перебдеть, чем недобдеть, во-вторых, есть мнение ВНИИПО, а мы же помним, что пожарная безопасность — это всегда де-юре и де-факто. Если де-факто будет обеспечена безопасность, в том числе при использовании температуры вспышки в открытом тигле, то де-юре вот это письмо может явиться основанием для того, чтобы доставить неприятности тем, кто будет действовать исходя из законов физики и химии, не обращая внимание на ВНИИПО, на его мнение, но это приведет к каким-то неприятностям, зачем это надо? Другое дело, что на уровне стратегии я бы, например, обязал тех, кто дает официальные ответы, вне зависимости от того, насколько они значимы, уважаемы, не отвечать односложно, а обосновывать свое мнение. Может быть, я ошибаюсь, может быть, я что-то не понимаю — я не физик и не химик, я инженер-то довольно-таки слабый, но вот то, что я сейчас изложил, те доводы, которые я привел, кажутся мне убедительными для того, чтобы можно было использовать в расчетах температуру вспышки в открытом тигле. Это привело бы к уменьшению расходов организаций, например, на поддержание какой-то низкой температуры, как в том практическом примере, который я привел. А так, отвечая на вопрос пользователя портала «PRO ПБ», скажу: по официальному мнению МЧС России, в частности Всероссийского научно-исследовательского института противопожарной обороны, при определении параметров, необходимых для категорирования, следует использовать значения температуры вспышки, определяемые в закрытом тигле. Исходя из логики физики и химии горения, можно использовать температуру вспышки в открытом тигле. Решение, безусловно, за вами как за специалистами. Я свое мнение высказал и, по-моему, рискую навлечь на себя очередные упреки в том, что у меня в моих лекциях и ответах на вопрос слишком много воды, достаточно пространное и подробное объяснение. На этом я с вами попрощаюсь, будьте здоровы, до свидания.       

Данный материал отражает точку зрения автора. Мнение редакции портала «PRO ПБ» может не совпадать с позицией автора блога.




  • Комментарии
Загрузка комментариев...
В разделе:
Читай также
Автор блога Князев П.Ю. подробно разъясняет порядок и особенности выбора огнетушителей в зависимости от ранга модельного очага пожара.
Автор блога Князев П.Ю. постарался максимально простым и доступным языком разъяснить проблемный вопрос относительно применения современных требований пожарной безопасности к старым зданиям.
В данной статье автор блога Князев П.Ю. дает максимально развернутый ответ на извечный вопрос "пожарный или пожарник", ссылаясь на исторические документы, словари и иные источники. Очень советуем ознакомиться.
S-1900 (А015)
просмотры243
Мы используем cookie (файлы с данными о прошлых посещениях сайта) для персонализации и удобства пользователей. Так как мы серьезно относимся к защите персональных данных пожалуйста ознакомьтесь с условиями и правилами их обработки. Вы можете запретить сохранение cookie в настройках своего браузера.
×
Вход на сайт