1.Podaj przykłady materiałów palnych ulegających samozapaleniu. Jaki jest konieczny warunek, aby doszło do samozapłonu materiału palnego.
samozapłon-proces samorzutnego nagrzewania się mat. palnych, zachodzący w wyniku egzotermicznej reakcji mat. palnego i utleniacza bez udziału zewnętrznych bodzców. Samozapaleniu ulegają wszystkie substancje, które spełniają niżej określone warunki:
a) posiadają stosunkowo niską temperaturę samozapłonu,
b) występują w stosunkowo dużym rozdrobnieniu (warunek dot. pyłów),
c) ciała stałe lite (nie rozdrobnione) muszą mieć małą gęstość - słabo, źle przewodzą ciepło. PRZYKŁADY CIAŁ ULEGAJĄCYCH SAMOZAPALENIU:
- wszystkie ciała porowate (słoma, siano, bawema polano HNO 3 samozapalają się),
- ciecze o niskich temp.samozapłonu (poniżej 100 st.C)
- gazy(np. H 2S),
- pyły(KC103),
- siarczki żelaza (siarko siarczek żelaza - piryt posiadający b.dużą zdolność absorbowania tlenu z otoczenia, co sprzyja samonagrzewaniu się, inne związki chemiczne dzielone na dwie grupy
a) samozapalające się pod wpływem powietrza (temp.zapł. pon. 100 st. C)[oznacza to, że pobierają tlen z powietrza w temp. pokojowej-temp.samozapł 40-80 st.C] przykłady fosfor biały, żółty, pyły: cynku, glinu, magnezu,
b) samozapalające się pod wpływem wody (Na, K, Rb, Cs, CaC 2, NaC 2, Na2O) Wśród cieczy charakterystyczne są oleje roślinne (jedyny zwierzęcy to tran) łatwo ulegające samozapaleniu. Ważne czynniki decydujące o zdolności do samozapalenia to:
- ilość wiązań podwójnych w strukturze (ma to wpływ na zdoiność oleju do samonagrzewania się),
- właściwości zaolejonego materiału,
- temp. otoczenia,
- straty cieplne.
Własności samozapalające olejów i tłuszczów określa się wyznaczając liczbę jodową tj. ilość gramów jodu, którą jest w stanie przyłączyć 100 g oleju. Im większa liczba jodowa tym szybciej olej samozapala się.
2. Czy ciepło gazyfikacji wpływa na szybkość spalania ciała stałego?
Tak. Im ciepło gazyfikacji większe tym szybkość spalania mniejsza. Jeżeli ciepło gazyfikacji maleje substancja staje się łatwiej zapalna. Ciepło gazyfikacji wraz ze strumieniem ciepła docierającym do powierzchni paliwa z płomienia odgrywają najistotniejszą rolę w ocenie szybkości spalania paliwa.
3.Omów podstawowe różnice między spalaniem detonacyjnym i deflagracyjnym.
DEFLAGRACJA (inaczej spalanie wybuchowe)-rozprzestrzenianie się wybuchu następuje przez lokalne ogrzewanie mieszaniny wybuchowej:
- mechanizm rozprowadzania ciepła, transfer ciepła
- prędkość płomienia – poddźwiękowa
- płomień - fala ciśnienia
- fala ciśnienia - słyszalna, poprzedzana przez front płomienia
- fala ciśnienia i płomienia - rozdzielone
DETONACJA- rozprzestrzenianie się fali uderzeniowej, która powoduje powstawanie wysokich temperatur i ciśnienia, a strefa reakcji rozprzestrzenia się z prędkością naddźwiękową:
- mechanizm rozprzestrzeniania - sprężanie w fali uderzeniowej,
- prędkość — naddźwiękowa,
- fala uderzeniowa -ciągła,
- wybuch i fala uderzeniowa razem
- brak efektów dźwiękowych
4.Podai na przykładach mechanizm działania środków ogniochronnych tworzyw sztucznych
HALONY- eliminują z reakcji wysokoenergetyczne rodniki O, H, OH, które łączą się w cząstki obojętne, a na ich miejsce wchodzą obojętne rodniki chloru
(bromu)
Zw. antymonu-w wyniku reakcji syntezy i analizy w płomieniu (wolnorodnikowe zachodzą w temperaturach 250-550 st.C.) tworzą połączenie SbCl 3, który to
związek wchodzi w reakcję z rodnikami H, OH, powodując ich zobojętnienie do H 2O lub H2. Aby nastąpiło działanie ogniochronne zw. Antymonowe muszą
spowodować dehydratację (odwodnienie), dehydrohalogenizację , odwodornienie. W efekcie tworzywo traci z głównego łańcucha rodniki, zwęgla się i spalanie
zostaje przerwane.
Zw. Fosforowe - powodują rekombinację atomów H w cząsteczki H2
Nieorganiczne zw. Ogniochronne- są to plastyfikatory, wypełniacze substancje podnoszące temperaturę rozkładu tworzywa. Najpopularniejszy jest uwodniony
tlenek glinu Al.(OH)3, a także Mg(OH)2, H3BO3 (kw.borowy)( Wszystkie te związki działają przez dehydratację tzn. odłączenie wody (proces endodermiczny).
W wyniku odparowania wody na powierzchni tworzy się biały proszek, który doskonale odbija promieniowanie i chłodzi jednocześnie środowisko spalania.
Zw. dające warstwy pęczniejące- nieorganiczne związki ogniochronne(mery) zawierające kwasy nieorganiczne bądź ich sole. Pod wpływem ciepła rozkładają się
tworząc na powierzchni materiału warstwę pęczniejącą, zawierającą niepalne gazy. Długie oddziaływanie ciepła nie powoduje zapalenia się tylko zwęglanie
(żywice mocznikowe, fenolowe, chlorofiny — uwalniają HO, NH3 i tworzy się warstwa węgla na materiale chronionym).
Mechanizm działania:
I Etap: rozkład soli nieorganicznych
NH4H2PO4- NH3+H3PO4
II: składiki związków pęcczniejących, pod wpływem ciepła zaczynają mięknąć. Powstały kwas powoduje estryfikację związków alkoholowych
C5H8(OH)4+H3PO4- C5H8OH*H3PO4
III etap: Powstały związek pod wpływem ciepła rozkłada się powstałe gazy spieniają masę
C5H8OH4*H3PO4- H3PO4 + H2O + C
IV ETAP: W tym asmy czasie pod wpływem ciepła środek pianotwórczy rozkłada się i tworzące się gazy spieniają masę
5.Które z wymienionych niżej związków chemicznych wydziela najwięcej dymu w warunkach spalania płomieniowego?
a) alkohol etylowy (C2H5OH)
b) OCTAN ETYLU (CH3 COO C2H5)
c) Benzen (C6H6)
d) Etan (C2H6)
e) Propan (C3H6)
Materiały, związki zawierające w swoim składzie tlen (alk.etylowy, aceton) wydzielają mniej dymu niż węglowodory od których pochodzą.
6.W jaki sposób budowa chemiczna węglowodorów wpływa na wielkość ich temperatury samozapłonu.
Im więcej w węglowodorze jest atomów węgla tym niższa jest temp. zapalenia.
7.Omów zagrożenie pożarowe stwarzane przez wyroby z PCW.
Główne zagrożenia pożarowe powodowane przez PCW, to duże ilości silnie toksycznego dymu, niska (jak na warunki pożarowe) temperatura, w której rozpoczyna się proces pirolizy (200-300 st.C). W produktach rozkładu możemy spotkać HC1, Cl, Benzen. Ponadto należy zauważyć, że uwolnione do atmosfery gazy spalinowe (produkty pirolizy) w połączeniu z powietrzem są zdolne do zapalenia od zewnętrznego bodźca energetycznego.
8.Podaj metody zmniejszania palności tworzyw sztucznych.
Aby to osiągnąć dodaje się do tworzyw środków ognioochronnych, inhibitorów i antypirenów. Zadaniem tych związków jest zwiększenie ognioodporności materiałów polimerowych lub/i zmodyfikowanie ich zachowania w płomieniu w określonych warunkach użytkowania, przy minimalnym pogorszeniu jego właściwości użytkowych.
Zmniejszenie palności tworzyw można osiągnąć na dwa sposobu: w fazie produkcji(wbudowane w łańcuch polimerowy, po produkcji np. tworzywa pęczniejące.
14. W jaki sposób trójtlenek Antymonu (Sb2O3) wprowadzony do PCV oddziaływuje na sposób spalania się tego tworzywa?
Pod wpływem ciepła, w wyniku zachodzących reakcji syntezy i analizy w płomieniu (reakcje wolnorodnikowe zachodzące w temperaturze 250 - 550°C) tworzą połączenie SbCI3, który to związek wchodzi w reakcje z rodnikami H i OH powodując ich zobojętnienie, tzn. otrzymywanie H2O lub H2. Ten ciąg reakcji w płomieniu pokazuje, że aby nastąpiło działanie ogniochronne, związki antymonowe muszą spowodować:
- dehydratację, czyli odwodnienie,
- dehydrohalogenizację, czyli odczepienie związków kwasów chlorowcowodorowych,
- odwodornienie.
W wyniku tych procesów tworzywo traci z łańcucha głównego rodniki - zwęgla się i spalanie zostaje przerwane.
4.1. Zachowanie poszczególnych grup tworzyw w czasie spalania.
O spalaniu tworzywa decydują zarówno właściwości fizyczne, jak i własności chemiczne. Najistotniejsze cechy tworzyw, które wpływają bezpośrednio na szybkość spalania oraz na szybkość inicjacji tej reakcji dotyczą przede wszystkim termostabilności tworzywa, sposobu jego rozkładu oraz warunków, w których ma miejsce spalanie.
Fizyczne i chemiczne własności polimerów są dla każdego tworzywa ściśle określone. Obejmują one:
- odporność temperaturową,
- temperaturę rozkładu.
Sposób rozkładu tworzywa oznacza mechanizm rozkładu tego tworzywa, co ma wpływ na jego stan po rozkładzie. Najprostszym sposobem rozkładu jest rozerwanie łańcucha - depolimeryzacja [(CH2=CHCI)n->HCI], sieciowanie, zwęglanie.
Na szybkość spalania tworzywa mają również wpływ warunki w jakich to tworzywo się znajduje:
- kształt - stosunek powierzchni do objętości - powierzchnia właściwa strat cieplnych,
- typ źródła ciepła,
- wentylacja - szybkość przepływu powietrza w środowisku pożarowym. Czyli zachowanie się tworzywa w czasie spalania nie jest wewnętrzną własnością tworzywa (materiału), ale sposób badania też ma wpływ na własności palne materiału.
- typ płomienia (dym, świecenie, zapach).
mateo745