Введение. Известны оценки максимального размера d_cr взрывоопасных частиц для двух видов сульфидной руды, выполненные на основе качественного подхода к анализу дисперсности горючих образцов руды (Soundararajan, Amyotte & Pegg, 1996): 49 мкм < d_cr, PO < 63 мкм для пирротина (PO); 85 мкм < d_cr, PY < 145 мкм для пирита (PY). Поставлена задача уточнить эти оценки, используя количественный метод упомянутого анализа и учитывая нижний концентрационный предел распространения пламени (НКПР) по взвеси руды.

Метод обработки экспериментальных данных. Для двух полидисперсных образцов пирротина (НКПР_PO,1 = 475 г/м³ и НКПР_PO,2 = 1375 г/м³) и двух полидисперсных образцов пирита (НКПР_PY,1 = 375 г/м³ и НКПР_PY,2 = 500 г/м³) построены непрерывные функции F распределения частиц по размерам d. Полученные функции F_PO,₁(d), F_PO,2(d), F_PY,1(d) и F_PY,2(d) представлялись распределениями Розина – Раммлера, заполняющими промежутки между дискретными данными ситового анализа образцов.

Оценка d_cr. Следуя процедуре оценки d_cr (Полетаев, 2014), находили значения d_cr, PO и d_cr, PY из уравнений F_PO,1(d_cr, PO)/F_PO,2(d_cr, PO) = НКПР_PO,2/НКПР_PO,1 и F_PY,1(d_cr, PY)/F_PY,2(d_cr, PY) = НКПР_PY,2/НКПР_PY,1, решение которых представлялось в наглядной графической форме.

Обсуждение результатов. Из-за низких значений показателей взрыва пирротина и пирита в 20‑литровой камере (максимальное давление взрыва P_max ≤ 350 кПа, индекс K_st ≤ 2 МПа ∙ м/с) обсуждалась правомерность отнесения руд к взрывоопасным пылям. Низкие показатели взрыва подтверждают, что основным горючим в аэровзвеси выступает сера. Эмпирическое обоснование взрывоопасности руд (Selle & Zehr, 1954) получено путем оценки температуры горения, которая превышает 1000 °С.

Выводы. Уточнены значения d_cr сульфидных руд: для пирротина d_cr = 40 мкм, для пирита d_cr = 107 мкм. В аэровзвесях руд выгорает, в основном, только сера, что заметно ослабляет взрывоопасность руд.

Введение. В работе рассматривается аварийный взрыв газа в помещении при условии сброса давления через проемы, в которых были установлены легкосбрасываемые конструкции.

Решение данной проблемы актуально для защиты от последствий взрыва в жилых зданиях. Это связано с тем, что объемы помещений в жилых зданиях невелики по сравнению с промышленными зданиями, что определяет более жесткие условия сброса давления в начальный момент развития взрыва. В работе показано, что в малом объеме за время движения легкосбрасываемой конструкции в проеме до момента начала сброса давления оно может достигнуть критических значений.

Цели. В работе ставится цель определить формирование взрывных нагрузок начиная с момента взрыва до формирования максимального значения давления с учетом свойств легкосбрасываемых конструкций и закономерности их вскрытия. Такая цель обусловлена тем, что до настоящего времени формирование давления на этой стадии рассматривалось без учета места установки легкосбрасываемых конструкций по глубине стенового проема. Основное внимание при этом уделялось подбору площади проема.

Методы. С использованием метода теории размерностей, численного и аналитического моделирования процессов взрыва, истечения газов и движения твердого тела получены безразмерные комплексы, которые описывают формирование взрывной нагрузки до момента достижения ее максимального значения. Эти комплексы позволяют определить взрывные нагрузки для помещений разного объема, что также является новым результатом.

Результаты. В настоящей работе выявлено влияние на конечный результат отдельных факторов, таких как: объем помещения; давление, при котором легкосбрасываемая конструкция начинает движение; масса и глубина установки легкосбрасываемой конструкции в проеме; периметр проема и скорость взрывного горения.

Выводы. Результаты, полученные в процессе работы, позволяют определять динамическую нагрузку взрыва на стадии ее роста. Знание этой величины дает возможность более надежно устанавливать несущие характеристики конструкций при аварийных взрывах в жилых помещениях.

Введение. Одним из способов снижения пожарной опасности промышленных объектов является нанесение вспучивающихся огнезащитных покрытий. Известно, что огнезащитные интумесцентные составы являются многокомпонентными композиционными материалами, эффективность которых обусловлена сложными химическими превращениями между компонентами исследуемого огнезащитного материала при воздействии высоких температур. В связи с этим проблема исследования физико-химических процессов и теплофизических характеристик огнезащитных терморасширяющихся материалов является востребованной и актуальной.

Целью настоящей статьи является анализ теплофизических свойств огнезащитных вспучивающихся составов на водной и акриловой основах для повышения безопасности объектов нефтегазового комплекса.

Для реализации данной цели были решены следующие задачи:

• исследование методами термического анализа огнезащитных материалов интумесцентного типа на основе акриловой дисперсии;
• анализ огнезащитных материалов интумесцентного типа на основе водной дисперсии методами термического анализа;
• сравнительный анализ термоокислительной деструкции исследуемых огнезащитных материалов.

Методы. При проведении исследования основными методами были выбраны термогравиметрический анализ, дифференциально-термогравиметрический анализ, дифференциально-сканирующая калориметрия, метод квадрупольной масс-спектрометрии.

Результаты. В результате исследований методами синхронного термического анализа огнезащитных составов интумесцентного типа на акриловой и водной основах обнаружено сходство протекающих физико-химических процессов: наличие четырех основных этапов потери массы и высокий экзотермический эффект. Высокое значение теплового эффекта реакции свидетельствует о высокой горючести исследуемых огнезащитных материалов.

Выводы. На основании проведенного анализа сделан вывод, что огнезащитные составы интумесцентного типа на основе акриловой винилацетатной эмульсии и на основе водной дисперсии начинают утрачивать необходимые для огнезащитного материала эксплуатационные качества при достижении температуры ~600 °С.

Введение. Во время лесного пожара в атмосферу выделяется большое количество загрязняющих веществ, в том числе и углеродистые частицы сажи. Повышенное содержание этих частиц в воздухе может привести к развитию у людей кардиореспираторных заболеваний или к летальному исходу. Замечено, что определенное количество сажевых частиц продуцируется на стадии пиролиза лесного горючего материала. В связи с этим целесообразно изучать закономерности процессов пиролиза и сажеообразования для разработки эффективных методов их прогнозирования и предотвращения.

Цель работы. Целью данного исследования является математическое моделирование теплопереноса в элементе типичного лесного горючего материала (лист березы) с учетом термического разложения сухого органического вещества и образования сажевых частиц.

Материалы и методы. В рамках работы проведено сценарное моделирование процессов тепломассопереноса в образце лесного горючего материала (листа березы), находящегося под воздействием высокотемпературной среды. При численном моделировании решались одномерное уравнение теплопроводности и кинетическое уравнение с соответствующими начальными и граничными условиями. Полученная система дифференциальных уравнений решалась методом конечных разностей. Реализация вычислений осуществлялась с помощью программного пакета RAD Studio. Обработка графических результатов проводилась с помощью программного пакета OriginPro.

Результаты. При сценарном моделировании был учтен тип лесного пожара, период пожароопасного сезона, свойства лесного горючего материала, степень диспергирования лесного горючего материала, начальное влагосодержание элемента лесного горючего материала. Выявлено, что основное влияние оказывает степень диспергирования и вид лесного пожара. Также установлено подобие качественных характеристик процесса сажеобразования для всех видов лесных пожаров.

Выводы. Предложенная математическая модель может быть использована совместно с геоинформационными системами для визуализации исходной и выходной информации при оценке, мониторинге и прогнозировании лесных пожаров и их экологических последствий.

Введение. Рассмотрена проблема предотвращения взрывообразной потери целостности бетона и обеспечения требуемой огнестойкости железобетонных конструкций. Ее актуальность обусловлена недостаточным объемом как огневых испытаний таких конструкций под нагрузкой, так и теплотехнических расчетов, необходимых для объективного анализа их результатов.

Цель и задачи. Обоснование выбора эффективных способов предотвращения взрывообразной потери целостности бетона и обеспечения заданной огнестойкости конструкций. Для этого организовано проведение серии огневых испытаний железобетонных колонн и плит перекрытия при наличии и отсутствии полипропиленовой микрофибры в составе бетона и при использовании конструктивной огнезащиты, а также обеспечено проведение теплотехнического анализа полученных результатов.

Методы. Оценивалась огнестойкость натурных образцов колонн и плит по стандартизованной методике в ходе испытаний в огневой печи под нагрузкой с проведением дополнительных термопарных измерений, результаты которых использовались в ходе теплотехнического анализа. Анализ проводился с использованием методик и программ численных расчетов нестационарных температурных полей в конструкциях с огнезащитой в одномерной и двумерной постановке.

Результаты. Получены дополнительные данные огневых экспериментов при проведении испытаний под нагрузкой, подтверждающие эффективность введения в состав бетона микрофибры как средства для предотвращения взрывообразного разрушения колонн и плит из тяжелого бетона и обеспечения их высоких пределов огнестойкости (R 120 и R 150, при постоянной статической нагрузке). Продемонстрирована роль и особенности использования для этой цели конструктивной огнезащиты в виде плит «ПРОЗАСК Файерпанель» и штукатурки «ИГНИС ЛАЙТ». Приведены примеры, демонстрирующие целесообразность и эффективность проведения теплотехнических расчетов в одномерной и в двумерной постановке в качестве инструмента для анализа результатов проведенных испытаний. Показана возможность пересчета результатов измерений при экспериментах на другие условия, что необходимо для принятия обоснованных технических решений по огнестойкости железобетонных конструкций, подобных испытанным, а также по их рациональной огнезащите.

Выводы. Проведенные огневые эксперименты и результаты их тщательного теплотехнического анализа позволили получить значительный объем важной информации, необходимой для обеспечения заданной огнестойкости несущих железобетонных колонн и плит перекрытия и дальнейших путей развития данного важного направления экспериментальных и теоретических исследований. Продемонстрирована эффективность тепло-технических расчетов как инструмента для оценки параметров огнестойкости и огнезащиты железобетонных конструкций и возможность сокращения с их помощью количества дорогостоящих огневых испытаний.

Введение. Массовое применение на автомобильных двигателях каталитических нейтрализаторов и сажевых фильтров обострило проблему их возгорания и актуализировало научно-методическое обеспечение экспертизы причин пожарно-аварийных режимов (ПАР) эксплуатации топливно-каталитических агрегатов (ТКА). Подтверждена связь ПАР работы ТКА с отказами топливной аппаратуры, износами цилиндропоршневой группы двигателей и отклонениями состава топлива. Целью являлась разработка метода диагностики пожароопасных режимов эксплуатации ТКА автотранспорта.

Методология. Обоснована модель окислительного катализа в ТКА. Она обеспечивает расчет термокаталитической эффективности и генерации тепла в активном слое платинового катализатора на γ-Al2O3 в зависимости от температуры отработавших газов (ОГ), концентрации СО, СН и сажи. Установлено, что теоретически процесс катализа может развиваться в четырех предельных областях: внутренняя кинетическая область, внутридиффузионная область, внешнедиффузионная область, внешнекинетическая область.

Результаты и обсуждение. Экспериментально-расчетные исследования показали вероятность аварийных автомобилей с многократным превышением выброса сажи и термической напряженности. На двигателе КамАЗ 10‑кратное увеличение в ОГ СО, СН и сажи увеличивает тепловую производительность каталитической реакции с 17 282 до 491 907 кДж/ч, создавая угрозу возгорания. Для идентификации ПАР предложен метод диагностики на основе режима «свободного ускорения» (СУ) по ГОСТ 33997–2016. Процедура дополнена максимальными оборотами и ограничением (0,5 с) времени режима СУ. Последнее необходимо для гарантированного выхода двигателя на «внешнюю скоростную характеристику». Метод применен в пожарно-технических исследованиях автомобиля Ford Mondeo с дизелем TDCi («Common Rail System») и каталитическим сажевым фильтром. Лабораторными экспертно-аналитическими исследованиями было установлено, что основной причиной работы ТКА в аварийных (по экологической и пожарной опасности) режимах является накапливаемая при длительной эксплуатации коррозия прецизионных деталей топливной аппаратуры. Прогрессирующая коррозия происходит по причине избыточного содержания в топливе и масле серы и влаги.

Выводы. Показано, что аварийный разогрев каталитического нейтрализатора приводит к резкому увеличению риска возгорания автомобиля. Предложен оригинальный метод диагностики пожароопасных режимов эксплуатации нейтрализаторов на основе процедур ГОСТ 33997–2016 (ТР ТС 018/2011).

Введение. Действующее в России Положение о классификации гостиниц практически не учитывает состояние их пожарной безопасности. Принятая в Положении система предусматривает экспертную балльную оценку параметров гостиниц для их отнесения к определенной категории (звездности). Целью статьи является разработка методов, позволяющих определять уровень пожарной безопасности гостиниц также в баллах, соизмеримых с принятой системой оценок, для дальнейшего использования при присвоении гостиницам соответствующих категорий.

Теоретические основы методов балльной оценки пожарной безопасности гостиниц. Разработаны три под- хода к расчету «пожарных баллов» для гостиниц, основанные на делении гостиниц на классы и определении показателя пожарной безопасности гостиниц в пределах одного класса. Первый метод балльной оценки – индексный метод Гретенера расчета интегрального показателя пожарной безопасности. Для полученной статистики гостиниц определяются первый и третий квартили. Гостиницы, для которых значение показателя не превышает первый квартиль, относятся к подгруппе с высоким уровнем пожарной безопасности; в интервале от первого (включительно) до третьего квартиля – к среднему уровню. Если значения показателя пожарной опасности гостиниц не меньше третьего квартиля, то они относятся к подгруппе с низким уровнем пожарной безопасности. Второй метод основан на использовании «запаса безопасности» по времени эвакуации людей. Третья модель оценки пожарной опасности гостиниц включает: деление гостиниц на группы; определение величины индивидуального пожарного риска; ранжирование гостиниц по величине пожарного риска от наименьшего значения к наибольшему.

Результаты и их обсуждение. Некоторые сложности соединения физического подхода к определению пожарной опасности с экспертным методом балльной оценки при классификации гостиниц решаются за счет выбора пропорции между баллами используемой системы и «пожарными баллами», задаваемой коэффициентом настройки. Присваиваемые подгруппам гостиниц «пожарные баллы» имеют ориентировочный характер и должны быть уточнены в рамках предложенного подхода.

Выводы. Опытное применение разработанных методов на примерах реальных гостиниц позволит выбрать оптимальный инженерный метод учета уровня пожарной безопасности гостиниц при их классификации.

Введение. Для формирования современных нормативных требований по обеспечению огнестойкости строительных конструкций в условиях пожара, разработки научно-обоснованных решений по противопожарной защите зданий и сооружений в случае вынужденных отступлений от требований нормативных документов в части огнестойкости, обоснования возможности строительства зданий и сооружений с ненормируемыми пределами огнестойкости на основе современных конструктивных систем и т.д. необходима разработка методологических положений, позволяющих оценить влияние фактора огнестойкости строительных конструкций на безопасность людей при их эвакуации и спасении с учетом состава и функциональных характеристик иных систем противопожарной защиты.

Целью статьи является разработка общих методологических положений и математических соотношений, позволяющих оценить влияние пределов огнестойкости строительных конструкций как на возможность безопасной эвакуации из зданий, так и на возможность их безопасного спасения.

Методы. Используются аналитический и математический методы, позволяющие оценить совместное влияние динамики изменения опасных факторов пожара на путях эвакуации, в помещении с нахождением человека, ожидающего спасения пожарными подразделениями, а также на путях перемещения этого человека пожарными подразделениями, в сочетании с оценкой времени потери огнестойкости конструкций, которые определяют возможность безопасной эвакуации и спасения людей.

Результаты. Разработаны теоретические положения, позволяющие учесть влияние фактора огнестойкости строительных конструкций зданий на безопасность находящихся в здании людей при пожаре.

Выводы. На основе исследований проведена разработка общих методологических положений и математических соотношений, позволяющих определить количественные соотношения между степенью огнестойкости здания, пределами огнестойкости его строительных конструкций, временем прибытия пожарных подразделений, типом системы оповещения и управления эвакуации и возможностью безопасной эвакуации и безопасного спасения находящихся в этом здании людей.

Проведен анализ случаев возникновения возгораний и взрывов от литий-ионных аккумуляторов в Российской Федерации за последние пять лет. Рассмотрены различные типы конструкций литий-ионных аккумуляторов и их пожарная опасность. Дано описание процесса теплового разгона аккумулятора с его последующим воспламенением и/или взрывом. Представлена обобщенная схема возможных причин возгорания литий-ионного аккумулятора, связанных с внутренними и внешними факторами. Показаны возможные пути снижения пожаровзрывоопасных случаев при хранении, эксплуатации, техническом обслуживании и ремонте батарейных блоков.