احتراق چیست ؟ ( تعریف هفت مرحله ای احتراق در صنعت آتش نشانی و اطفا حریق )

در این مقاله آتشران سعی داریم شما خوانندگان گرامی را با بحث احتراق، سوختن و انواع آن در حوزه صنعت آتش نشانی و اعلام و اطفا حریق آشنا نماییم. برای این که شما آمادگی کامل در مقابله در برابر حریق را داشته باشید و در هنگام بروز حادثه بتوانید از تجهیزات خود مثل جعبه آتش نشانی یا کپسول های اطفا حریق استفاده کنید دانستن مطالب این مقاله بسیار می تواند مفید باشد. علاوه بر آن در هنگام خرید تجهیزات آتش نشانی می توانید با مناسب ترین قیمت باتوجه به شرایط تان، نیاز خود را برطرف نمایید.

اگر تاکنون دچار آتش سوزی نشده ایم تصور نکنیم هیچگاه دچار حریق نخواهیم شد یا نیازی به پیشگیری نداریم

تعریف آتش و مراحل احتراق در آتش نشانی

مراحل احتراق یا چگونگی سوختن یک ماده همیشه یکسان و یک شکل نیست. سوخت های مختلف نیز هر یک با مشخصات خاص بر توسعه حریق اثر می کنند اما وضع 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 غالبا تا حدودی ثابت می ماند و پس از کم شدن مقدار سوخت، سیر نزولی را طی می کند. مهم اینجاست که بالا رفتن درجه حرارت به مقدار سوخت بستگی ندارد و تابع شرایط فیزیکی و شیمیایی آن است.

مرحله ای که آتش رشد می یابد مقطعی حساس است و از لحاظ به کار گیری اقدامات موثر مبارزه با حریق اهمیت اساسی دارد. باید بتوان خیلی زود از وجود آتش مطلع شد تا زمان مورد نیاز برای فرار اشخاص و فعالیت ماموران آتش نشانی هدر نرود. برای این موضوع حتما باید ساختمان و یا کارخانه اقدام به خرید سیستم اعلام حریق مجهز کرده باشد.

مراحل احتراق

حال به مرور مراحل مختلف احتراق می پردازیم:

• مرحله 1، اشتعال اولیه: در این لحظه آتش بروز کرده است.
• مرحله 2، رشد آتش: این مرحله از چند دقیقه تا چند ساعت ممکن است متفاوت باشد در اوایل این مرحله معمولا سوخت کن می سوزد و تولید دود و گاز می کند.
• مرحله 3، پیشروی شعله: در این مرحله آتش به اغلب مواد سوختنی سرایت کرده و درجه حرارت سریعا افزایش می یابد.
• مرحله 4، اوج احتراق: آتش به حداکثر شدت خود رسیده و مواد سوختنی به راحتی در حال احتراق هستند.
• مرحله 5، پس نشینی: سوخت کاهش یافته و در حال از بین رفتن می باشد حجم آتش کم کم کاهش می یابد.
• مرحله 6، نیمه سوختن و دود کردن: زنجیره واکنش های خودکار احتراق در حال از هم گسیختن است.
• مرحله 7، خاموشی: در این لحظه آتش خاموش شده است.

تعریف سرعت سوختن در آتش نشانی

اتش چه نوع انرژی دارد؟

امروزه بیش از 90% انرژی مصرفی جهان از راه احتراق فراهم می شود. پدیده های احتراق، از برهم کنش فرآیندهای شیمیایی و فیزیکی ناشی می شوند. هر واکنشی احتراقی دو سازنده دارد یکی سوخت و دیگری اکسنده نام دارد. مولکول های سوخت در اثر تشعشعات انرژی حرارتی شکسته شده و با اکسیژن ترکیب می گردند. تشکیل مولکول های جدید کوچکتر باعث آزاد شدن انرژی به صورت نور و گرما می شود که این انرژی، خود انرژی اولیه شکست مولکول های بعدی سوخت و در نهایت ادامه آتش سوزی می گردد.

1. سوختن آرام: در ظرف بسته ای که در آن مواد سوختی و اکسیژن پیش آمیخته در حالت گازی به آرامی گرم شوند. چنان چه دمای سیستم از اندازه معینی بالاتر نرود. گرمای آزاد شده در واکنش شیمیایی از راه دیواره های ظرف هدر می رود تا به پایان برسد. این نوع سوختن فقط برای شیمیدانان جالب است.
2. سوختن سرعت متوسط: با گذشتن دما از یک حد بحرانی معینی، سرعت متوسط واکنش ها و آزاد شدن انرژی در واکنش شیمیایی، از سرعت هدر رفتن گرما بیشتر می شود. لذا در محیط نور و حرارت خواهیم داشت.
3. سوختن با سرعت تند: اگر در کسری از ثانیه، مولکول های سوخت که به صورت گازی یا بخار با اکسیژن مخلوط شده اند به صورت یکنواخت واکنش دهند که ایجاد نور، حرارت و تراک نماید انفجار گویند. این نوع انفجار را انفجار ناشی از احتراق گویند.

سوختن (با شعله- بی شعله)

سوختن اکثر مواد یک واکنش اکسیداسیون حرارت زا (اگزوترمیک) بوده و انرژی حاصل از واکنش به صورت گرما آزاد شده که شامل ترکیبات تشعشع کننده و هدایت کننده (گازهای داغ) می باشد. اگر انرژی آزاد شده از ترکیبات تشعشع کننده در طیف مرئی قرار داشته باشد، شعله خواهیم داشت و به بیان دیگر عمل احتراق وقتی با شعله همراه است که واکنش اکسیداسیون سریع باشد و همچنین عنصری که با اکسیژن ترکیب می شود به بخار تبدیل شده باشد و در غیر این صورت شعله نخواهیم داشت.

همچنین پدیده درخشندگی ممکن است به عنوان شعله سرد (cold Flame) تلقی گردد و این عمل در حرارت های پایین صورت می پزیرد. مثال اکسیداسیون فسفر زرد را می توان ذکر کرد و همچنین اگر کمی اتر را بر روی صفحه آهنی داغ بریزیم عمل اشتعال صورت نگرفته، بلکه پرتو افکنی سبز رنگ در اتاق مشهود خواهد بود.

تعریف احتراق کامل و ناقص

احتراق کامل هنگامی است که تمام عناصر موجود در سوخت با بالاترین حد اکسیداسیون خود برسند ولی اگر مقداری از مواد قابل اکسید شدن در سوخت باقی بماند یا همراه دود برده شوند احتراق ناقص صورت گرفته است و در این حالت مقداری انرژی تلف شده است.

در صورتی که بخواهیم احتراق کامل صورت پذیرد شرایط زیر باید فراهم باشد:

اکسیژن به مقدار کافی جهت سوختن فراهم باشد. برای سوختن کامل باید مقدار هوای موجود بیش از هوای لازم تئوری باشد و این مقدار اضافی برای سوخت های مختلف متفاوت بوده و بستگی به نوع و جنس و ابعاد سوخت دارد. جهت سوخت های جامد مقدار هوای اضافی لازم 40 تا 50 درصد، برای سوخت های مایع 8 تا 15 درصد و برای سوخت های گازی صفر تا 5 درصد است.

ماده قابل سوخت باید به خوبی با اکسیژن مخلوط گردد. گازها و بخارات با هوا به خوبی مخلوط می شوند و به همین علت اگر شعله ای را به گاز و هوا نزدیک کنیم احتمال دارد تمام مخلوط مشتعل یا منفجر گردد.

مایعات به آسانی گازها نمی سوزند محترق نمی شوند، زیرا هوا نمی تواند در ذرات آن ها کاملا نفوذ نماید، ولی اگر مایع را در اثر فشار به صورت پودر در آوریم، با هوا مخلوط شده و مانند گازها به خوبی می سوزد.

اجسام جامد فقط در حالتی به سهولت می سوزند که به صورت قطعات کوچک باشند، یعنی سطح های آن ها با اکسیژن هوا بیشتر باشد و اگر سوخت جامد را به صورت پودر در آورده و با فشار در هوا پخش کنیم احتراق به راحتی انجام می شود، چنان چه شمش آلومینیم یا روی و دیگر فلزات به راحتی آتش نمی گیرند، در صورتی که پودر این فلزات به راحتی قابل اشتعال می باشد. انفجار سیلوهای گندم نمونه ای از این موارد است.

ارتفاع شعله

ارتفاع شعله تابع مقدار تولید مولکول آزاد از سطح ماده سوخت می باشد. هر چه مقدار تولید بیشتر و سریع تر صورت گیرد مولکول ها ناچار باید مسافت بیشتری طی کنند تا خود را به اکسیژن هوا برسانند، لذا ارتفاع شعله بالا می رود. در سوخت های مایع این میزان بسیار زیاد است. در چوب کم تر و در ذغال به حداقل می رسد و در فلزات غیر محسوس است.

مسئله تهیه اکسیژن باعث می شود تا ماده قابل احتراق و فرار برای تهیه اکسیژن به مناطقی دور از منبع خود زبانه بکشد که در نتیجه سبب تشکیل شعله ای بلند می گردد.

چند تعریف دیگر:

فشار بخار: فشار اعمال شده به وسیله بخارات مولکول های جدا شده از سطح مایع یا جامد در نقطه تعادل، فشار بخار نامیده می شود.

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 مولکول ها به قدری شدید است که نیروی های 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.

شرکت آتشران در تلاش است تا در راستای اهداف خود مبنی بر آموزش هرچه بیشتر برای ایمنی بیشتر در حوزه آتش نشانی و اطفا حریق مطالب مفیدی را در اختیار شما کاربران گرامی قرار دهد.