Условия возникновения пожара в помещении при газовом взрыве. Экспериментальные данные

Введение. Пожары, которые происходят при газовых взрывах в бытовых помещениях, усугубляют и без того опасную ситуацию, но они возникают не всегда. Это позволяет надеяться на возможность снижения пожарных рисков при газовых взрывах за счет проведения исследований и разработки соответствующих мер.

Задача исследования определена как изучение условий, при которых возникают пожары в случае газовых взрывов в помещении. Процесс взаимодействия газов и горючих материалов характеризуется кратковременностью взрыва и нагревом горючих материалов при дефиците кислорода. Предположительно, условиями возгорания горючих материалов являются их малая теплоемкость, место положения в объеме помещения и поступление туда наружного воздуха.

Методы и средства исследования. Экспериментальные исследования проводились в кубической камере объемом 10 м³, заполненной пропан-воздушной смесью. Осуществлялась регистрация давления взрыва и видеозапись вне и внутри камеры. Для оценки уровня воздействия пламени на горючий материал использовались специально разработанные индикаторы тепловых импульсов с чувствительным элементом из бумаги. Внутри камеры было установлено 35 индикаторов.

Результаты исследования и их обсуждение. Исследованиями установлено, что наименее пожароопасными местами, где тепловой импульс составлял менее 500 кДж/м², оказались углы камеры и ее пристенные области (за исключением верхней стенки), а наиболее пожароопасным — объем от центра вверх и до оконного проема по всей его ширине, где тепловой импульс составлял 600 кДж/м² и более. В местах склейки бумаги и проволоки коксование было заметно меньше, чем на остальной ее части. Бумага, находившаяся в пожаро-опасной зоне, воспламенялась при поступлении наружного воздуха после взрыва.

Выводы. Предположения об условиях возникновения пожара при газовом взрыве в помещении подтвердились: опасность возникновения пожара зависит от теплоемкости горючих материалов, места их положения в объеме и поступления наружного воздуха в камеру после взрыва.

1. Корольченко А. Я., Бушманов С. А. Количественная оценка величины пожарного риска // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. — 2010. — Т. 19, № 6. — С. 27–29.

2. Брушлинский Н. Н., Соколов С. В., Вагнер П. Человечество и пожары. — М. : ИПЦ “Маска”, 2007. — 142 с.

3. Брушлинский Н. Н., Соколов С. В., Григорьева М. П. Анализ основных пожарных рисков в странах мира и в России // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. — 2017. — Т. 26, № 2. — С. 72–80. DOI: 10.18322/PVB.2017.26.02.72-80.

4. America Burning: The Report of the National Commission on Fire Prevention and Control / Neville A. E., Tipton H. D., Bland R. E. (eds.). — Washington : U. S. Government Printing Office, 1973. — 177 p.

5. America Burning Revisited. National Workshop — Tyson’s Corner, Virginia. — Washington : FEMA, 1987. — 141 p.

6. Hylton J. G. Haynes. Fire loss in the United States during 2015. — Quincy, MA : National Fire Protection Association, 2016. — 50 p.

7. Fei Ren, Longhua Hu, Xiaolei Zhang, Xiepeng Sun, Jianping Zhang, Michael Delichatsios. Experi¬mental study of transitional behavior of fully developed under-ventilated compartment fire and associated fa¬cade flame height evolution // Combustion and Flame. — 2019. — Vol. 208. — P. 235–245. DOI: 10.1016/j.combustflame.2019.07.003.

8. Santner J., Goldsborough S. S. Hot-spot induced mild ignition: Numerical simulation and scaling analysis // Combustion and Flame. — 2019. — Vol. 209. — P. 41–62. DOI: 10.1016/j.combustflame.2019.07.017.

9. Report on NC gas explosion recommends hiring more FFs. 19 November 2019. URL: https://www.fire-rescue1.com/recruitment/articles/report-on-nc-gas-explosion-recommends-hiring-more-ffs-lTUbZv72tKPFqpad/ (дата обращения: 16.12.2019).

10. СП 12.13130.2009. Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности (с изм. № 1). URL: http://docs.cntd.ru/document/1200071156 (дата обращения: 13.12.2019).

11. Технический регламент о требованиях пожарной безопасности : Федер. закон РФ от 22.07.2008 № 123-ФЗ (в ред. от 27.12.2018). URL: http://docs.cntd.ru/document/902111644 (дата обращения: 16.12.2019).

12. BS EN 14797:2006. Explosion venting devices. — BSI, 2007. — 32 p.

13. NFPA 68:2018. Standard on explosion protection by deflagration venting. — Quincy, MA : National Fire Protection Association, 2018.

14. Мордасова Инна. Взрывов бытового газа в СССР было в разы меньше, чем в современной ¬России. URL: https://pronedra.ru/pochemu-v-sssr-vzryvov-bytovogo-gaza-bylo-v-razy-menshe-363956-pid-n.html (дата обращения: 16.12.2019).

15. Адушкин В. В., Горбенко Б. З., Овсянников Г. А., Разоренов А. А. О методах измерения светового излучения воздушного ядерного взрыва // Ядерные испытания. Кн. 1: Ядерные испытания в -Арктике. — М. : Картуш, 2006. — Т. 2. — С. 246–262. URL: http://elib.biblioatom.ru/text/yadernye-ispytaniya_kn1_t2_2006/go,246/ (дата обращения: 13.12.2019).

16. Griffith C. Atomic Archive: Enhanced Edition. — San Diego, California : AJ Software & Multimedia, 2002 (CD-ROM).

17. Серков Б. Б., Сивенков А. Б., Тхань Б. Д., Асеева Р. М. Термическое разложение древесины тропических пород // Лесной вестник. — 2005. — № 2. — С. 70–76.

18. Асеева Р. М., Серков Б. Б., Сивенков А. Б. Горение и пожарная опасность древесины // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. — 2012. — Т. 21, № 1. — C. 19–32.

19. Еналеев Р. Ш., Теляков Э. Ш., Чистов Ю. С., Габидуллин А. Ф. Пожарная опасность зажигания целлюлозных материалов тепловым излучением // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. — 2012. — Vol. 21, № 8. — С. 36–41.

20. Гришин А. М. Общая физико-математическая модель зажигания и горения древесины // Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. — 2010. — № 2(10). — С. 60–70.

21. Merzhanov A. G., Averson A. E. The present state of the thermal ignition theory: An invited review // Combustion and Flame. — 1971. — Vol. 16, Issue 1. — P. 89–124. DOI: 10.1016/s0010-2180(71)80015-9.

22. Gongxin Dai, Kaige Wang, Guanyu Wang, Shurong Wang. Initial pyrolysis mechanism of cellulose revealed by in-situ DRIFT analysis and theoretical calculation // Combustion and Flame. — 2019. — Vol. 208. — P. 273–280. DOI: 10.1016/j.combustflame.2019.07.009.

23. Wasan S. R., Rauwoens P., Vierendeels J., Merci B. An enthalpy-based pyrolysis model for charring and non-charring materials in case of fire // Combustion and Flame. — 2010. — Vol. 157, Issue 4. — P. 715–734. DOI: 10.1016/j.combustflame.2009.12.007.

24. Vermesi I., DiDomizio M. J., Richter F., Weckman E. J., Rein G. Pyrolysis and spontaneous ignition of wood under transient irradiation: Experiments and a-priori predictions // Fire Safety Journal. — 2017. — Vol. 91. — P. 218–225. DOI: 10.1016/j.firesaf.2017.03.081.

25. Поландов Ю. Х., Добриков C. А., Кукин Д. А. Результаты испытаний легкосбрасываемых конструкций // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. — 2017. — Т. 26, № 8. — С. 5–14. DOI: 10.18322/PVB.2017.26.08.5-14.

26. Polandov Yu., Korolchenko A., Dobrikov S. Gas explosion in a room with a window and passage to an adjacent room // MATEC Web of Conferences. — 2016. — Vol. 86. — Article No. 04031. — 7 p. DOI: 10.1051/matecconf/20168604031.

27. Xiao H., Makarov D., Sun J., Molkov V. Experimental and numerical investigation of premixed flame propagation with distorted tulip shape in a closed duct // Combustion and Flame. — 2012. — Vol. 159, Issue 4. — P. 1523–1538. DOI: 10.1016/j.combustflame.2011.12.003.