Теория горения и взрыва

ТЕОРИЯ ГОРЕНИЯ 
И ВЗРЫВА

С.Н. ОРЛОВСКИЙ

Москва
ИНФРА-М
2024

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

Рекомендовано
Учебно-методическим советом федерального государственного 
бюджетного образовательного учреждения высшего образования 
«Красноярский государственный аграрный университет» 
для внутривузовского использования в качестве учебного пособия 
для студентов, обучающихся по специальности 
20.03.01«Техносферная безопасность», профиль «Безопасность 
технологических процессов и производств в АПК»

УДК 544.45(075.8)
ББК 24.54я73
 
О66

Орловский С.Н.
О66  
Теория горения и взрыва : учебное пособие / С.Н. Орловский. — 
Москва : ИНФРА-М, 2024. — 318 с. — (Высшее образование). 

ISBN 978-5-16-019141-6 (print)
ISBN 978-5-16-111896-2 (online)
В учебном пособии приведены сведения о процессах горения и взрыва, 
которые могут произойти на предприятиях АПК при нарушении правил 
техники безопасности. Даны методики расчетов возгорания, самовозгорания и тепловыделения. Описаны способы и методы тушения различных 
веществ и их безопасного хранения. Особое внимание уделено пожарной 
безопасности хранения и применения гербицидов и удобрений в сельском 
хозяйстве.
Предназначено для студентов, обучающихся по направлению подготовки 20.03.01 «Техносферная безопасность» (профиль «Безопасность технологических процессов и производств в АПК»).

УДК 544.45(075.8)
ББК 24.54я73

Р е ц е н з е н т ы:
Карнаухов А.И., кандидат технических наук, доцент кафедры технологии и машин природообустройства Сибирского государственного 
университета науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева;
Едимичев Д.А., кандидат технических наук, доцент кафедры пожарной безопасности Института нефти и газа Сибирского федерального 
университета

ISBN 978-5-16-019141-6 (print)
ISBN 978-5-16-111896-2 (online)

© Орловский С.Н., 2023
© Красноярский государственный 
аграрный университет, 2023

ОГЛАВЛЕНИЕ 
 
ВВЕДЕНИЕ 
7 

1 
ГОРЕНИЕ И ЕГО КИНЕТИКА. ПРОЦЕСС  
ГОРЕНИЯ 

 
9 

1.1 
История изучения процесса горения 
9 

1.2 
Понятие о горении 
11 

1.3 
Теплота сгорания 
15 

1.4 
Расход воздуха при горении 
19 

1.4.1 
Горючее вещество – индивидуальное химическое  
соединение 

 
20 

1.4.2 
Горючее вещество – сложная смесь химических  
соединений 

 
22 

1.4.3  
Горючее вещество – смесь газов 
23 

1.4.4 
Продукты сгорания. Дым 
25 

1.4.5 
Расчёты уравнений реакций горения 
26 

1.4.6  
Горючее вещество – сложная смесь химических  
соединений 

 
28 

1.4.7 
Горючее вещество – смесь газов – расчёт сгорания 
30 

1.5 
Температура горения 
31 

1.6 
Диффузионное и кинетическое горение 
36 

1.7 
Диффузионное пламя 
40 

Вопросы для самопроверки  
44 

2 
САМОВОСПЛАМЕНЕНИЕ И ВОСПЛАМЕНЕНИЕ 
46 

2.1 
Кинетика химических реакций 
46 

2.2 
Превращение горючих веществ при нагревании 
53 

2.3 
Теории окисления горючих веществ 
55 

2.4 
Теория самовоспламенения 
58 

2.5 
Температура самовоспламенения 
61 

2.6 
Процесс воспламенения 
69 

Вопросы для самопроверки  
73 

3 
САМОВОЗГОРАНИЕ 
75 

3.1 
Связь между самовоспламенением и самовозгоранием 
75 

3.2 
Вещества, самовозгорающиеся под действием воздуха 76 

3.3 
Вещества, самовозгорающиеся под действием воды 
88 

3.4 
Вещества, самовозгорающиеся под действием  
окислителей 

 
89 

Вопросы для самопроверки  
92 

4 
ГОРЕНИЕ ГАЗОВ И ПАРОВ 
95 

4.1 
Концентрационные пределы воспламенения газовых 
смесей 

 
95 

4.1.1 
Мощность источника зажигания 
99 

4.1.2  
Турбулентность 
101 

4.1.3  
Примеси негорючих паров и газов 
101 

4.1.4  
Температура смеси 
103 

4.1.5  
Давление смеси 
104 

4.1.6  
Объём и диаметр сосуда 
105 

4.2 
Горение газовых смесей 
109 

Вопросы для самопроверки  
113 

5 
ГОРЕНИЕ ЖИДКОСТЕЙ 
115 

5.1 
Испарение жидкостей. Насыщенный пар 
115 

5.2 
Температурные пределы воспламенения. Температура 
вспышки 

 
118 

5.3 
Теплообмен в процессе горения жидкостей 
123 

5.4 
Распределение температуры в горящей жидкости 
126 

Вопросы для самопроверки  
133 

6  
ГОРЕНИЕ СМЕСЕЙ ПЫЛЕЙ С ВОЗДУХОМ 
135 

6.1 
Свойства пылей 
135 

6.2 
Пределы воспламенения аэровзвесей 
138 

6.3  
Горение аэровзвесей 
144 

6.4 
Классификация пылей по их пожарной опасности 
147 

Вопросы для самопроверки  
148 

7  
ГОРЕНИЕ ТВЁРДЫХ ВЕЩЕСТВ 
150 

7.1 
Состав и свойства твёрдых горючих веществ 
150 

7.2 
Горение древесины 
156 

7.3 
Горение металлов 
159 

7.4 
Горение пластмасс 
161 

Вопросы для самопроверки  
163 

8  
СВОЙСТВА И ПОЖАРНАЯ ОПАСНОСТЬ  
УГЛЕВОДОРОДОВ 

 
165 

8.1 
Предельные углеводороды 
165 

8.2  
Непредельные углеводороды 
169 

8.3 
Ароматические углеводороды 
175 

8.4 
Нефть и нефтепродукты 
178 

Вопросы для самопроверки 
181 

9  
ПОЖАРНАЯ ОПАСНОСТЬ ОРГАНИЧЕСКИХ  
СОЕДИНЕНИЙ 

 
183 

9.1  
Спирты и простые эфиры 
183 

9.2 
Альдегиды и кетоны 
190 

9.3  
Сложные эфиры 
193 

9.4 
Нитросоединения 
196 

9.5 
Сложные эфиры азотной кислоты 
198 

Вопросы для самопроверки  
202 

10  
ПОЖАРНАЯ 
ОПАСНОСТЬ 
ПЛАСТИЧЕСКИХ 

МАСС 

 
203 

10.1 
Пластические массы на основе полимеризационных 
смол 

 
203 

10.2 
Пластические массы на основе поликонденсационных 
смол 

 
208 

10.3 
Синтетические волокна 
210 

10.4 
Натуральный и синтетические каучуки 
214 

Вопросы для самопроверки  
218 

11 
СВОЙСТВА И ПОЖАРНАЯ ОПАСНОСТЬ ХИМИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ, ПРИМЕНЯЕМЫХ В АПК 

 
220 

11.1 
Пестициды 
220 

11.2 
Удобрения 
224 

Вопросы для самопроверки  
227 

12 
ТЕОРИЯ ВЗРЫВА 
229 

12.1 
Основы теории взрыва 
229 

12.2 
Характеристики взрывчатых веществ 
237 

12.3 
Удельная энергия взрывчатого вещества 
240 

12.4 
Возбуждение взрыва 
243 

12.5 
Чувствительность взрывчатых веществ 
246 

12.6 
Гидродинамическая теория детонации 
249 

Вопросы для самопроверки  
252 

13 
ВЗРЫВ В ВОЗДУХЕ 
253 

13.1 
Расширение взрывчатых веществ 
253 

13.2 
Разлёт взрывных газов фигурных зарядов в воздухе 
261 

13.3 
Скорость движения взрывных газов 
262 

Вопросы для самопроверки  
270 

14  
ДЕЙСТВИЕ ВЗРЫВНЫХ ГАЗОВ 
272 

14.1 
Действие газов на преграду 
272 

14.2 
Сила удара воздушной волны 
278 

14.3 
Давление на фронте ударной волны 
280 

14.4 
Скорость ударной волны 
283 

14.5 
Отражение ударной волны 
284 

Вопросы для самопроверки  
285 

15  
МЕТАНИЕ ВЗРЫВОМ ОСКОЛКОВ, ВЗРЫВНАЯ 
ШТАМПОВКА, НАПРАВЛЕННЫЙ ВЫБРОС  
ПОРОДЫ ВЗРЫВОМ 

 
 
286 

15.1  
Скорость метания осколков взрывом 
286 

15.2 
Штампование подводным взрывом 
287 

15.3 
Направленный взрыв 
288 

15.4 
Физика взрыва на сброс 
298 

15.5 
Сейсмическое действие взрыва на выброс 
302 

15.6 
Взрыв без взрывчатого вещества – электрическая  
искра 

 
304 

15.7 
Взрыв без взрыва – кавитация 
305 

15.8 
Тушение торфяных пожаров с применением 
взрывчатых веществ 

 
305 

Вопросы для самопроверки  
310 

16 
ПРАВИЛА ПЕРЕВОЗКИ И ХРАНЕНИЯ  
ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ 

 
312 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 
315 

ЛИТЕРАТУРА 
316 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ВВЕДЕНИЕ 
 
Учебная дисциплина «Теория горения и взрыва» – обязательная 
общепрофессиональная дисциплина, в которой соединены тематика 
изучения горения веществ и вопросы их тушения, воздействия продуктов горения и его негативных факторов на человека и окружающую среду.  
Любой пожар – неконтролируемый процесс горения вне специального очага, сопровождающийся уничтожением материальных 
ценностей и создающий опасность для жизни людей. Изучение дисциплины достигается формированием представления о неразрывном 
единстве эффективной профессиональной деятельности по тушению 
пожаров с требованиями к безопасности и защищённости человека, 
производственных и жилых объектов. Примеры воздействия негативных факторов горения и взрыва на человека и объект труда сформируют у изучающих курс представление о мерах профилактики пожаров и их тушения. 

В нём описаны основные показатели, определяющие пожарную 

опасность веществ, процесс горения, в частности диффузионное горение и пожароопасные свойства различных классов соединений. 
Кроме горения в нашем курсе будет изучаться и взрыв. Для понимания теории взрыва необходимо будет обратиться к физике высоких 
температур и значительных скоростей, математическим основам расчёта действия взрыва и экспериментальных средств его изучения. Эти 
знания необходимы специалистам по охране труда для правильного 
понимания природы пожара и взрыва, способов его предотвращения 
и применения в народном хозяйстве. 
Основная задача дисциплины – вооружить будущих специалистов по безопасности технологических процессов теоретическими и 
практическими навыками, необходимыми: 
- для безопасных условий труда при хранении и переработке горючих или взрывоопасных материалов; 

- соблюдения требований по охране труда при эксплуатации химических установок, выполнении в них наладочных и ремонтных работ, испытаний;  
- обеспечения надёжной, безопасной и рациональной эксплуатации машин и аппаратов химических производств, поддержания их в 
исправном состоянии; 
- выявления опасностей, вредных и опасных производственных 
факторов естественного и антропогенного происхождения, их оценки 
и контроля; 
- разработки и реализации мер защиты человека от воздействия 
опасностей, вредных и опасных факторов технологического оборудования и технологических процессов в соответствии с требованиями 
нормативных законодательных документов для обеспечения их безопасности и экологичности.  
Также необходимо изучить действия руководителей различных 
структур в обеспечении предупреждения загораний и организации их 
тушения, защите персонала от возможных поражающих факторов, 
аварий и принятие мер по ликвидации их, прогнозирование и оценка 
ситуаций.  
В результате освоения дисциплины студент должен уметь решать основные проблемы в области пожарной профилактики на сельскохозяйственных объектах.  
Изучение дисциплины «Теория горения и взрыва» формирует 
специалиста, владеющего знаниями в области пожарной безопасности предприятий АПК.  
 Согласно Государственному образовательному стандарту профессионального высшего образования государственные требования к 
минимуму содержания и уровню подготовки выпускника предполагают, что в результате изучения дисциплины «Теория горения и 
взрыва» студент не только сможет грамотно разработать меры безопасности при выполнении тем курсовых и дипломного проектов, но 
и организовать работу на предприятии по профилактике пожаров. 

 
 
 
 
 

1 
ГОРЕНИЕ И ЕГО КИНЕТИКА. ПРОЦЕСС  
ГОРЕНИЯ 
 
1.1 История изучения процесса горения 
 
Пожар – неконтролируемый процесс горения вне специального 
очага, сопровождающийся уничтожением материальных ценностей и 
создающий опасность для жизни людей. К основным явлениям, характерным для каждого пожара, относятся химическое взаимодействие горючего вещества с кислородом воздуха, выделение большого 
количества тепла и интенсивный газовый обмен продуктов сгорания. 
Пожар, потушенный в самой начальной стадии развития, называется 
загоранием. Безубыточные загорания составляют около 25% от общего количества пожаров. Крупные пожары, возникающие в местах 
концентрации материальных ценностей (базы, склады, магазины), составляют несколько процентов, однако материальный ущерб от них 
весьма значителен.  
Прекращение горения при пожаре достигается воздействием на 
поверхность горящих материалов охлаждающими огнетушащими 
средствами; разбавлением горящих веществ или воздуха, поступающего в зону горения, негорючими парами или газами; созданием 
между зоной горения и горючим материалом (или воздухом) изолирующего слоя из огнетушащих средств. В качестве основного огнетушащего средства используется вода. Распылённые струи воды используются для осаждения дыма, защиты от теплового излучения и 
охлаждения поверхностей нагретых конструкций. Помимо воды в качестве огнетушащих средств широко используются химическая и 
воздушно-механическая пена, углекислый газ, азот, порошки, водяной пар, а также вещества, тормозящие химическую реакцию 
горения. 

Начало научных исследований процессов горения следует отне
сти, по-видимому, к 1660 г. – к экспериментам представителей оксфордской школы во главе с Робертом Бойлем, отбросившим идеализм 
древнегреческих натурфилософов, считавших, что «пламя – это           
элемент». 

Однако во времена Бойля связь науки с практической деятель
ностью человечества была слабой. Развитие науки в последующие 
века было неразрывно связано с развитием производства, и исследования горения являются полным тому подтверждением. 

25 мая 1812 г. в Англии на одной из угольных шахт произошёл 

взрыв, унесший жизнь 92 человек. После этой катастрофы в г. Сандерленде (Англия) было учреждено общество по предотвращению 
аварий на угольных шахтах. А двумя годами позже по поручению 
этого общества в Королевском научном обществе сэром Хэмфри           
Дэви был выполнен ряд исследований пламени. В дальнейшем учёные и инженеры Америки и Европы, связанные с каменноугольной 
промышленностью и занимающиеся исследованиями в целях борьбы 
с авариями в шахтах, заложили фундамент науки о горении. 

Вначале внимание исследователей горения было направлено на 

химические аспекты, т.е. на изучение преобразования веществ при 
горении. Однако для практического использования горения было 
необходимо исследовать и физику горения, т.е. изучить явления распространения пламени и воспламенения, температуру и излучение газов сгорания. В конце XIX в. Маляр и Ле-Шателье начали исследования распространения пламени с помощью фотосъёмки. С началом 
этих исследований изучение горения вступило в новый важный этап. 

Одними из первых объектов исследований процессов горения в 

промышленности были доменные печи. В 1838 г. в Германии Бунзен 
исследовал доменные газы на металлургических заводах Векерхагена. 

В связи с изобретением во второй половине XIX в. двигателей 

внутреннего сгорания расширяются исследования горения, постепенно выделившись в отдельную область знаний, получившую название 
«физика горения». Эта область науки бурно развивается в начале           
ХХ в., когда были построены самолёты и всё более интенсивно развивались автомобильная и авиационная отрасли промышленности. 
Изучение горения в двигателях внутреннего сгорания не только способствовало усовершенствованию последних, но и внесло важный 
вклад в науку о горении. В конце XIX в. в двигателях внутреннего 
сгорания стали использовать искровое зажигание, однако научные исследования явления зажигания были начаты лишь приблизительно в 
1910 г. Торнтоном. Большой вклад в этой области сделали учёныеэлектротехники. 

В настоящее время изучение горения успешно развивается в об
ластях фундаментальных исследований и практического применения 
процессов горения. Заметный качественный и количественный скачок 
в развитии этих исследований произошёл перед самым началом Второй мировой войны в связи с разработкой реактивных и ракетных