- Khí hậu và thời tiết: Từ thực tiễn ta thấy rằng khí hậu và thời tiết có quan hệ chặt chẽ với cháy rừng Khí hậu và thời tiết khô hanh làm cho độ ẩm của vật liệu
CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH CHỮA CHÁY RỪNG BẰNG SỨC GIÓ
3.2.1. Cấu trúc của ngọn lửa khuyếch tán khi cháy rừng
Muốn cháy được, các chất rắn phải có quá trình nhiệt phân để tạo ra hơi và khí cháy. Sản phẩm nhiệt phân hỗn hợp với không khí tạo thành hỗn hợp cháy khi đủ điều kiện thì sẽ bốc cháy. Sự khác biệt cơ bản của việc hình thành cấu trúc ngọn lửa khuyếch tán khi cháy chất rắn so với cháy chất khí và cháy chất lỏng là nhiệt độ ban đầu của quá trình bay hơi cao hơn. Nhiệt độ của nguồn gây cháy chất rắn phụ thuộc bởi kích thước hình học của chất cháy.
Theo [20], nhiệt độ cực đại của ngọn lửa khuyếch tán khi cháy đa số các chất rắn và vật liệu cháy có gốc hữu cơ thường đạt giá trị 1.200 - 1.2500C. Các chất là vật liệu cháy sau khi nung nóng tới giá trị nhiệt độ cao hơn 250 - 3000C chúng sẽ bị nhiệt phân ở trên bề mặt tạo thành hỗn hợp hơi, khí cháy với không khí. Ở các chất rắn khi cháy hết với các phần tử hơi chất rắn sẽ lại tiếp tục xuất hiện thêm các quá trình toả nhiệt cháy nốt phần than hoá và quá trình nhiệt phân. Chính các quá trình đó đã làm tăng cường sự đốt cháy chất cháy rắn và tăng tốc độ nhiệt phân dẫn đến lượng hơi và khí cháy vào vùng phản ứng cháy càng nhiều. Vận tốc cháy lan trên bề mặt chất rắn nằm ngang thường là thấp. Vận tốc cháy lan thường được tính bằng cm/s và nó phụ thuộc vào nhiệt độ ban đầu, kích thước hình học và tư thế chất cháy trong không gian. Cấu trúc ngọn lửa khuyếch tán khi cháy chất rắn được thể hiện ở hình vẽ (3.1).
S¶n phÈm ch¸y
Kh«ng khÝ
S¶n phÈm ph©n huû nhiÖt Kh«ng khÝ
1 2 3
Hình 3.1: Cấu trúc ngọn lửa khuyếch tán khi cháy gỗ Trong đó: I - Vùng bề mặt chất rắn chuẩn bị bốc cháy;
II - Vùng ngọn lửa cháy đồng pha;
III - Vùng cháy dị pha (cháy âm ỉ);
1 - Phần than gỗ còn lại cháy âm ỉ;
2 - Phần than gỗ và gỗ đang bị nhiệt phân;
3 - Phần gỗ còn lại chưa bị nhiệt phân.
Khi nhiệt độ của chất rắn tăng lên thì giá trị vận tốc cháy lan cũng nhanh chóng tăng theo. Sự phụ thuộc vận tốc lan truyền ngọn lửa trên bề mặt chất rắn bởi nhiệt độ ban đầu của nó và góc nghiêng được thể hiện trên hình vẽ (3.2) và (3.3).
V.10 (m/s) V.10 (m/s) 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2 360 380 400 420 440 460
Hình 3.2: Sự phụ thuộc của vận tốc lan truyền ngọn lửa trên bề mặt chất rắn bởi nhiệt độ ban đầu của nó
Nhận xét: Qua hình vẽ ta nhận thấy khi nhiệt độ ban đầu của chất rắn tăng lên thì vận tốc lan truyền ngọn lửa trên bề mặt chất rắn cũng tăng lên. Khi nhiệt độ ban đầu của chất rắn trong khoảng (380 - 410)0K thì vận tốc lan truyền ngọn lửa trên bề mặt chất rắn tăng nhưng tăng rất chậm, khi nhiệt độ ban đầu của chất rắn từ 4100K trở lên thì vận tốc ngọn lửa tăng lên rất nhanh.
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0 50 100 150 200 V.10 (m/s)
Hình 3.3: Sự phụ thuộc của vận tốc lan truyền ngọn lửa bởi góc nghiêng
Nhận xét: Qua hình vẽ chúng ta nhận thấy khi góc nghiêng càng lớn thì vận tốc cháy lan càng nhỏ và ngược lại.
- Khi α0 < 900 thì vận tốc lan truyền ngọn lửa trên bề mặt chất rắn tăng lên rất nhanh;
- Khi α0 = 900 thì vận tốc lan truyền ngọn lửa trên bề mặt chất rắn bằng 1;
- Khi 900 < α0 < 1800 thì vận tốc ngọn lửa trên bề mặt chất rắn tăng rất chậm và đến một giá trị nào đó thì không tăng nữa;
Một điểm khác biệt khi cháy chất rắn so với chất khí và chất lỏng đó là sự sắp đặt chất cháy trong không gian và cả hình thức cháy lan trên bề mặt chất rắn cháy có thể khác nhau. Bề mặt cháy có thể theo phương nằm ngang (nghiêng hoặc theo phương thẳng đứng).
Trường hợp cháy lan theo dòng khí đối lưu thì nhiệt độ tác động tới chất cháy không khí bức xạ và cả dòng nhiệt đối lưu. Cả ngọn lửa và sản phẩm cháy trong trường hợp này tăng nhanh.