Tipuri de amestecuri combustibile viteza de propagare a flăcării. Viteza normală de propagare a flăcării. Principalele încălcări ale procesului de ardere în motoarele cu ardere internă cu aprindere prin scânteie. Detonaţie

Distribuția zonei de transformări chimice într-un sistem combustibil deschis

Arderea începe cu aprinderea amestecului combustibil în volumul local al sistemului combustibil, apoi se răspândește în direcția amestecului în mișcare. Zona de ardere în care se desfășoară reacțiile chimice redox vizibile observatorului se numește flacără. Suprafața care separă flacăra și amestecul care nu arde încă servește drept front de flacără. Natura propagării flăcării depinde de multe procese, dar procesul de încălzire a amestecului combustibil este decisiv. În funcție de metoda de încălzire a amestecului combustibil la temperatura de aprindere, se disting propagarea flăcării normale, turbulente și de detonare.

Propagarea normală a flăcării este observată în timpul arderii într-un sistem combustibil cu un amestec laminar în mișcare. În timpul propagării normale a flăcării, energia termică este transferată din stratul de ardere în cel rece în principal prin conductivitate termică, precum și prin difuzie moleculară. Conductivitatea termică în gaze se caracterizează prin intensitate scăzută, astfel încât viteza normală de propagare a flăcării este scăzută.

În timpul mișcării turbulente a unui amestec combustibil, transferul energiei termice din stratul de ardere în cel rece are loc în principal prin difuzie molară, precum și prin conductivitate termică. Transferul molar este proporțional cu scara turbulenței, care este determinată de viteza amestecului. Viteza de propagare a flăcării turbulente depinde de proprietățile amestecului și de dinamica gazelor a fluxului.

Răspândirea flăcării într-un amestec combustibil din zona de ardere către straturile reci prin procese moleculare și molare se numește deflagrație.

Procesele de ardere fizică și chimică sunt însoțite de creșterea temperaturii și presiunii în flacără. În sistemele combustibile, în anumite condiții, pot apărea zone tensiune arterială crescută, capabil să comprima straturile învecinate, încălzindu-le până la starea de aprindere. Propagarea flăcării prin comprimarea rapidă a unui amestec rece la temperatura de aprindere se numește detonare și este întotdeauna explozivă.

În sistemele combustibile se poate produce arderea vibrațională, în care frontul de flăcări se mișcă cu o viteză care variază atât ca mărime, cât și ca direcție.

Viteza de propagare a frontului de ardere într-un amestec laminar sau staționar se numește viteza normală sau fundamentală de propagare a flăcării. Valoarea numerică a vitezei normale este determinată de viteza amestecului care nu s-a aprins încă, îndreptată în mod normal către frontul de ardere.

Valoarea lui u n pentru un front de ardere plat poate fi determinată din starea de echilibru dinamic între viteza de încălzire a amestecului prin conductivitate termică la temperatura de aprindere și viteza reacției chimice. Rezultatul este următoarea formulă

unde l este coeficientul de conductivitate termică a amestecului de gaze, с р este coeficientul de capacitate termică a amestecului la presiune constantă, T init este temperatura inițială a amestecului, T a este temperatura de ardere adiabatică, Arr este criteriul Arrhenius, k 0 este coeficientul legii Arrhenius.

Viteza normală poate fi determinată experimental din viteza frontului într-un tub cu amestec staționar sau din înălțimea conului de ardere într-un arzător Bunsen. Arzătorul Bunsen este un arzător de laborator cu preamestec parțial de gaz și aer. La ieșirea arzătorului se formează o flacără cu un front de ardere sub forma unui con de formă regulată (Fig.).

Fig.7. Front de ardere într-un arzător Bunsen

Cu o poziţie stabilă a frontului de ardere, viteza de propagare a flăcării u n este echilibrată de componenta W n normală la suprafaţa conului de ardere şi viteza amestecului gaz-aer W, adică.

unde j este unghiul dintre vectorul viteză al amestecului gaz-aer și vectorul componentei acestuia normal pe suprafața conului de ardere.

Valoarea vitezei de mișcare a amestecului gaz-aer la ieșirea duzei cu un con de ardere în formă regulată este determinată de formula

unde d 0 este diametrul duzei arzătorului, V este debitul amestecului gaz-aer prin arzător.

Valoarea cos j poate fi exprimată în termeni de înălțime a conului de ardere

Ținând cont de faptul că suprafața de ardere este suprafața laterală a unui con obișnuit

se determină valoarea vitezei normale

Valoarea vitezei normale de propagare a flăcării este afectată de:

1. Temperatura inițială a amestecului. La temperaturi scăzute u n este direct proporţional cu pătratul temperaturii absolute a amestecului care intră în ardere. La o temperatură peste temperatura de aprindere, conceptul de viteză normală își pierde sensul, deoarece amestecul devine capabil de autoaprindere.

2. Temperatura peretilor canalului, cu conditia ca flacara sa se propage in interiorul acestui canal. Pereții reci întrerup reacțiile în lanț și încetinesc răspândirea flăcării.

3. Diametrul canalului. Pentru fiecare amestec combustibil, există o valoare critică a diametrului d cr, începând de la care propagarea flăcării în interiorul canalului este imposibilă. Valoarea diametrului critic poate fi determinată prin formula

unde un cm este difuzivitatea termică a amestecului.

4. Presiune. Odată cu creșterea presiunii, u n scade.

5. Compoziția amestecului. Pentru un amestec cu o compoziție apropiată de stoichiometria, viteza normală are o valoare maximă. În plus, există limite inferioare și superioare în ceea ce privește concentrația de combustibil, dincolo de care flacăra nu se poate răspândi.

Lubrifianți

Scopul principal în dezvoltarea lubrifianților ecologici este crearea unui produs cu biodegradabilitate ridicată și ecotoxicitate scăzută. În țările dezvoltate din Occident,

În prezent, companiile publice și private încep să creeze o piață pentru lubrifianți ecologici. Majoritatea studiilor se concentrează pe compoziția chimică a produsului și pe evaluarea biodegradabilității acestuia. Atunci când se creează lubrifianți ecologici, sunt luate în considerare două domenii principale: producția de uleiuri de bază, a căror natură chimică determină natura impactului asupra mediului și sinteza de noi aditivi care sunt ecologici, biodegradabili și eficienți.

În prezent, și probabil în viitor, trei grupuri de uleiuri de bază derivate din diferite surse de materie primă sunt de o importanță deosebită: uleiuri de petrol hidrocracate (HA), polialfaolefine (PAO) și esteri, care sunt rapid biodegradabili în mediu inconjurator. De mare importanță pentru o perioadă nedeterminată lungă, uleiurile petroliere de bază ale schemelor tradiționale de flux vor rămâne, fără îndoială, mai ales având în vedere faptul că lubrifianții obținuți pe bază de PAO. esterii polialcoolilor, polialchilenglicolii și diesterii, au un cost de 2-10 ori mai mare decât produsele petroliere. Biodegradabilitatea crescută nu este un stimulent pentru a depăși diferențele de preț.

Înalt caracteristici de performanta iar curatenia ecologica a uleiurilor minerale este asigurata de un set de anumite calitati. În primul rând, aceasta este compoziția lor chimică fracționată îngustă și favorabilă cu o cantitate minimă de compuși cu sulf și azot în uleiurile de bază. Alegerea materiilor prime, sortarea uleiurilor utilizate la producerea uleiurilor cu indice mare și prelucrarea lor separată sunt de o importanță capitală. În obținerea uleiurilor minerale de bază care îndeplinesc cerințele de mediu, purificarea selectivă joacă un rol important,

carcinogenitatea semnificativă a produsului. În prezent, în SUA și Canada, peste 70% din uleiurile de bază sunt obținute prin rafinare selectivă. Utilizarea unor astfel de procese moderne precum hidrocracarea, hidrodeparafinarea, hidroizomerizarea deschide posibilități largi. Aceste tehnologii sunt descrise în detaliu în lucrare. Utilizarea proceselor hidrocatalitice în combinație cu metode tradiționale de rafinare a materiilor prime petroliere cu solvenți selectivi îmbunătățește performanța și proprietățile de mediu ale uleiurilor de bază.

În tabel. Tabelul 1.4 prezintă date comparative privind compoziția chimică a uleiurilor de bază obținute prin rafinare selectivă și hidrotratare. Acesta din urmă reduce semnificativ conținutul de arene, sulf și azot din uleiuri.

Tabelul 14

Efectul hidrotratării asupra compoziției chimice

uleiuri de bază

Introducerea proceselor de hidrocracare și hidroizomerizare în producția de uleiuri minerale de bază face posibilă obținerea de produse cu biodegradabilitate crescută și fără arenă. Uleiuri de hidrocracare, conform rezultatelor obținute folosind metode moderne testat, netoxic, absența practică a arenelor în ele indică o carcinogenitate foarte scăzută și o probabilitate nesemnificativă de creștere a acesteia prin formarea și acumularea de arene policiclice în timpul funcționării; absenţa arenelor şi predominanţa

Administrarea de izoparafine oferă o biodegradabilitate destul de ridicată.

Uleiurile de bază hidrocracate au fost produse în SUA de la sfârșitul anului 1996. . O instalație în Finlanda a fost pregătită pentru pornire.

În Rusia, VNIINP, împreună cu centrul științific și de inginerie al OAO LUKOIL și AO LUKOIL - Volgogradneftepererabotka, desfășoară activități de cercetare pentru a organiza producția unui număr de uleiuri și baze rare folosind tehnologii de hidrogenare, în special uleiul de aviație MS-8 și fluid hidraulic de aviație AMG -ten.

În comparație cu uleiurile minerale, uleiurile sintetice au în unele cazuri caracteristici de mediu mai bune. Cele mai importante clase de uleiuri sintetice din punct de vedere al siguranței mediului includ uleiurile fabricate pe bază de esteri sintetici, polialfao-lefine și polibutene. Sunt netoxice, necancerigene, caracterizate prin emisii reduse de substanțe nocive.

Uleiurile sintetice pe bază de esteri cu aditivi au fost utilizate pe scară largă în motoarele cu turbine cu gaz ale aeronavelor civile și militare încă din anii 1960. În CIAM, împreună cu VNIINP și cel de-al 25-lea Institut de Cercetare de Stat al Ministerului Apărării al Federației Ruse, se lucrează pentru a crea un ulei ester foarte stabil termic (până la 240 ° C), folosind compoziții eficiente de aditivi care nu sunt inferioare ca calitate. la cele mai bune uleiuri străine. O analiză a informațiilor științifice, tehnice și de brevetare privind uleiurile pentru motoarele cu turbină cu gaz de aviație arată că esterii poliolilor rămân clasa principală de compuși pentru utilizare ca stocuri de bază [PO]. Cu toate acestea, situația se schimbă odată cu următoarea generație de motoare de aeronave, deoarece îmbunătățirile de design și nevoia de reducere a consumului de combustibil duc la creșterea presiunii, a temperaturii și a stresului asupra uleiului.

Acesta din urmă contribuie la pericolul formațiunilor locale de carbon. Prin urmare, pentru aviația militară în viitor, este necesar să se renunțe la utilizarea uleiurilor pe bază de esteri. În acest scop, uleiurile de tip nou sunt cele mai promițătoare - bazate pe perfluoroalchilpolieteri simpli. Conform datelor moderne, acești compuși sunt netoxici și sunt utilizați chiar și în străinătate în parfumerie și pentru conservarea monumentelor de artă și arhitectură din marmură.

Aditivii au o mare influență asupra proprietăților de mediu ale lubrifianților. În uleiurile de aviație, antioxidanți tradiționali și inhibitori de coroziune precum dioctildifenilamină, fenil-p-naftilamină, benzotriazol, aditiv K-51 de tip succinimidă și alții care s-au dovedit sunt utilizați pe scară largă ca aditivi.

În întreaga lume, se lucrează de mult timp pentru a crea noi produse non-toxice și biodegradabile. În special, începând cu anii 90, au fost dezvoltați înlocuitori pentru aditivii care conțin clor. O problemă importantă este înlocuirea compușilor de plumb. Înlocuitorii plumbului sunt compușii de bismut. Dezvoltarea unui aditiv de bismutditiocarbamat a început.

Aditivi precum Mif-1 (aditiv de tip benzen cu compoziție complexă), Irganox L-57 (aditiv antioxidant de la Siba, difenilamină octilată și butilată), aditivul X (un compus care conține fluor cu grupe funcționale oxisulfit și hidroxicarbamat) și alții au fost dezvoltat.

Proprietățile aditivilor cunoscuți sunt îmbunătățite. Astfel, în fosfatul de tricrezil, conținutul de ortoizomer neutrotoxic este redus la 3% (Rusia), iar în SUA se produce fosfatul de tricrezil care nu conține ortoizomerul.

Pericol de incendiu și explozie al combustibililor și lubrifianților

Combustibilii și lubrifianții utilizați în prezent sunt produse inflamabile. În ceea ce privește focul, combustibilii gazoși sunt deosebit de periculoși. Combustibilii cu hidrocarburi (carburanți cu reacție, benzine etc.) sunt lichide inflamabile (lichide inflamabile). Se caracterizează prin producție mare de căldură (-2000 ° C) și volatilitate, creează cu ușurință amestecuri combustibile cu aer, care, atunci când sunt arse, formează o cantitate mare de produse de ardere (coeficient stoechiometric mare), care sunt dielectrici buni și, prin urmare, poate acumula sarcini de electricitate statică.

În funcție de pericolul de incendiu, lichidele inflamabile sunt împărțite în trei categorii. Punctul de aprindere este utilizat ca indicator determinant (este determinat conform GOST 12.1.044-89):

În funcție de temperatura de autoaprindere (determinată conform GOST 12.1.044-89), combustibilii cu hidrocarburi aparțin unuia sau altuia grup de amestec exploziv de vapori cu aer:

Îndrăznim vaporii de combustibili cu hidrocarburi cu aer aparțin categoriei de explozivi TTA: este determinat conform GOST 12.1.011-78. Acest indicator este utilizat la alegerea tipului de echipament electric antideflagrant și la proiectarea stingătoarelor de incendiu.

Proprietățile de pericol de incendiu ale combustibilului sunt determinate și de limitele concentrației de aprindere (CIL) - conținutul minim și maxim de vapori de combustibil într-un amestec cu aer (oxidant), la care propagarea flăcării prin amestec este posibilă la orice distanță de aprindere. sursă (GOST 12.1.044-89). O caracteristică importantă a combustibilului este limitele temperaturii de aprindere - temperaturile la care vaporii saturati de combustibil din aer sunt în concentrații egale cu CPV-ul inferior, respectiv superior. De mare importanță este energia minimă a descărcării electrice necesară pentru aprinderea amestecului vapori-aer.

La evaluarea pericolului de incendiu la manipularea combustibililor, se determină și rata de ardere - cantitatea de combustibil care arde pe unitatea de timp de la o unitate de suprafață; energie minimă de aprindere - pentru a asigura siguranța scânteilor electrostatice. Se evaluează interacțiunea combustibilului de ardere cu agenții de stingere cu apă-spumă (conform GOST 12.1.044-89).

Un incendiu este adesea precedat de o explozie a unui amestec gaz-aer. Odată cu explozia amestecurilor de aer în țevi de diametru și lungime mare, poate avea loc arderea prin detonare, propagăndu-se cu o viteză de 1100-1400 m/s. În acest caz, presiunea poate crește la 0,8 MPa sau mai mult. O undă de șoc de mare viteză provoacă o creștere bruscă a presiunii, a temperaturii și a densității amestecului combustibil, care, la rândul său, accelerează reacțiile chimice de ardere și sporește efectul distructiv.

Concentrațiile explozive de vapori de combustibil cu aer se pot forma într-o gamă largă de temperaturi și în special în spații închise și containere. Natura și conținutul măsurilor de precauție sunt reglementate prin instrucțiuni departamentale speciale. Esența precauțiilor este prevenirea apariției unei surse de încălzire în locurile în care se formează amestecuri explozive, în special o sursă de foc deschis. Una dintre cele mai periculoase surse de foc deschis este descărcarea potențialelor electrostatice printr-un mediu vapor-aer și formarea unei scântei atunci când este lovită de corpuri solide. Apariția potențialelor electrice ridicate în combustibil se explică prin proprietățile sale electrofizice. Ele pot fi caracterizate prin capacitatea de a acumula sarcini în volum (electrolizabilitate)și încărcați proprietăți de relaxare (fir electric la ei).

În tabel. 1.5. sunt dați indicatori care caracterizează proprietățile de pericol de incendiu ale combustibililor pentru aviație.

Tabelul 1.5

Proprietățile inflamabile ale combustibililor pentru aviație

1 Calculat prin aditivitate.

^ Calculat conform ecuațiilor (47) și (48) GOST 12.1.044-89 pe baza punctului inițial de fierbere de -10/-4°C.

° La numărător - într-un creuzet închis, la numitor - într-un deschis. a „Limite de propagare a flăcării conform GOST 10277-89.

viteza normala răspândirea flăcării

Viteza de propagare a flăcării într-un amestec combustibil depinde de condițiile de determinare și numărare a acestuia. Pentru o evaluare comparativă a combustibililor în funcție de această caracteristică s-a adoptat viteza normală de propagare a flăcării - aceasta este viteza liniară de mișcare a zonei de ardere față de un amestec combustibil omogen proaspăt în direcția normală cu frontul de flăcări. Viteza de propagare a flăcării în astfel de condiții pentru o compoziție dată a amestecului combustibil poate fi considerată ca o caracteristică fizico-chimică care depinde numai de presiune și temperatură.

Experimental, viteza normală de propagare a flăcării este determinată conform GOST 12.1.044-89.

La o temperatură de 20 ° C și o presiune de 0,101 MPa în amestecurile hidrocarburi-hidrogen-aer, viteza maximă u se realizează la o concentrație de combustibil în amestecul de C ^ ~ 1,15 C st x (Fig. 1.24), adică.

cu a - 0,87 și cu numărul de atomi de carbon din hidrocarbură n\u003e 7, este de -39-40 cm / s (Fig. 1.25). Viteza minimă normală de propagare a flăcării și viteza de ardere în masă realizate în limitele de concentrație de propagare a flăcării în condiții normale sunt de 4-6 cm/s și respectiv (5-7) 10° g/(cm 2 s).

În absența datelor experimentale, viteza normală de propagare a flăcării ar trebui aleasă prin interpolare dintre valorile lui u pentru amestecuri cu proprietăți fizico-chimice similare sau trebuie utilizate ecuații empirice. Ecuații simple și convenabile au fost propuse de A.S. Înainte de conducere:

• (1.3)

t \u003d t p + B (St-C ^ (C în -C t),

unde u este viteza de propagare în cm/s; m este viteza de ardere în masă a amestecului, g/(cm 2 s); și 11P, tn - valori limită (minime) ale vitezei de propagare a flăcării; С„ și С n sunt concentrația de combustibil în amestec la limitele inferioare și superioare de concentrație de propagare a flăcării; A și B sunt coeficienți determinați dintr-un punct experimental.

Orez. 1.24.

propagarea flăcării în funcție de coeficientul stoechiometric molar al excesului de aer bm:

• - parafina; * - olefinic; ° - acetilena; D - ulei; © - dipolar; ° hidrocarburi cu cicluri C p 11 2 „
• 1 2 3 4 5 b 7 str

Orez. 1.25. Viteza maximă normală de propagare a flăcării în amestecul combustibil-aer în funcție de numărul de atomi de carbon din molecula de hidrocarbură (P=0,101 MPa, 1=20°C, tub de sticlă deschis: lungime 57 cm, diametru 2,5 cm): - parafină; * - olefinic;

° - acetilena; D - naftenic; în - dnolsfipovye; o ciclic (C P P2 ");

1 - benzină [ 116]; 2 - benzen

Relația funcțională dintre viteza de propagare a flăcării și concentrația de combustibil C t la C t C * t (dar dată de EMIN) poate fi reprezentată prin ecuația:

• - = 11 p

/ s r -s; l

"s t -s "t"

unde m si si n- viteza normală de propagare a flăcării

la concentraţiile de combustibil din amestecul C t şi CT, cm/s; și pp- de asemenea,

la limita inferioară a concentrației de propagare a flăcării, cm/s.

Cursul aproximativ al curbei si n - /(CT)într-un amestec de complex

compoziția poate fi construită pe trei puncte de referință corespunzătoare limitelor inferioare și superioare de concentrație și vitezei maxime de propagare a flăcării. Pentru aceste puncte trebuie cunoscute concentrațiile de combustibil și vitezele de propagare a flăcării.

Valorile C t și si si pentru punctele specificate sunt calculate

prin următoarea metodă. Fiecare amestec complex de gaze combustibile este reprezentat ca fiind format dintr-un număr corespunzător de amestecuri simple. Calculul compoziției la limitele de concentrație și în punctul de viteză maximă se realizează conform regulii de amestecare, pe baza limitelor de concentrație și a compoziției „amestecuri maxime”. Ecuația de calcul corespunzătoare are forma:

C] + C* 2 + Su uh...

• -IG...
• (1.5)

Unde b- concentrația de combustibil pe CPRP sau într-un amestec cu o viteză maximă de propagare a flăcării, % (vol.); C, C 2, C 3, ... - concentrație gaze simpleîntr-un amestec complex

(s, + C2 + C3 + ... = 100%); b|, b 2 , b 3> ... - concentrația gazelor în amestecuri simple la KPRP sau în amestecuri cu șiși, % (vol.).

Valoarea vitezei normale maxime de propagare a flăcării în amestec se calculează prin ecuație;

C, r/, + C2u2 + C3u3 +

C, + C 2 + c 3 4-...

• (1.6)

unde C*, C 2 , C 3 - conţinutul de amestecuri simple într-un amestec complex cu o viteză maximă de propagare a flăcării, % (vol.); și*, și 2, iar 3 sunt vitezele maxime de propagare a flăcării în amestecuri simple, cm/s.

Pentru a calcula alte puncte de curbă si si= /(C; .) ar trebui să setați mai multe valori arbitrare ale vitezei flăcării, găsiți concentrația b într-un amestec complex conform ecuației (1.5), în care C, C 2 , C 3 sunt date de compoziția lui amestecul.

Această metodă de calcul este aplicabilă amestecurilor de gaze de natură similară (de exemplu metan-propan). Această tehnică nu este aplicabilă unui amestec de S P N W cu H3 și CO.

Viteza de ardere în masă este direct proporțională cu temperatura absolută de preîncălzire a amestecului și poate fi calculată din ecuația:

unde w, atunci și t „ R eo- viteza de ardere în masă a amestecului la temperatura T, To și T P r e d, respectiv, g/(cm -s).

Dacă T»T pr e D, atunci

Dependența vitezei normale maxime de propagare a flăcării de temperatură și presiune este descrisă aproximativ de ecuația:

și' =u1(T/273) 2 ?(/’/10 5)", (19)

unde u'o este viteza maximă normală de propagare a flăcării la o temperatură de 293 K și o presiune de 0,101 MPa, cm/s; T este temperatura l a flăcării, în K; P - presiunea, în Pa; p - exponent, ns în funcție de presiunea în intervalul MO 4 + 5-10 5 Pa; pentru amestecul aer-combustibil n = -0,3 -*? -0,4; pentru amestecuri hidrocarburi-oxigen P = -0,1 -5-0.

Viteza maximă normală de propagare a flăcării în funcție de concentrația de oxigen din oxidant P R P Wu P

giil = \%ig" 0 + B-

unde G „I! Dar - la y, p y^ 0 , cm2/s; B - coeficient determinat din datele experimentale (pentru propan B ~ 0,22); u/t- concentrație extrem de scăzută de oxigen în oxidant.

Valoarea u*n la diferite concentrații de oxigen în oxidant 1 //"P când temperatura de preîncălzire a amestecului se schimbă de la 310 la 422 K, aceasta poate fi determinată prin ecuația:

":=at; (u,-s), (MO

unde u*n - în cm/s; T - în K; А, С ip - se găsesc conform datelor experimentale, valorile lor pentru propan, izooctan și etilenă sunt date mai jos:

Limitele de concentrație și temperatură ale propagării flăcării

Limitele de concentrație de propagare a flăcării (KPRP) într-un amestec combustibil sunt concentrațiile minime și maxime limită de combustibil din amestec la care propagarea flăcării este încă posibilă (limitele inferioare și respectiv superioare). Acestea depind de activitatea chimică a combustibilului, concentrația oxidantului și a impurităților inerte, conductivitatea termică și capacitatea de căldură a amestecului, temperatură și presiune. KPPR pentru combustibilii în suspensie, pe baza proprietăților lor fizice și chimice, sunt determinate de mediul de dispersie. Determinarea KPRP pentru amestecuri combustibile omogene se efectuează conform GOST 12.1.044-89: conform clauzei 4.11 experimental și conform clauzei 4.12 - prin calcul.

Conform GOST 12.1.044-84, limitele de concentrație ale propagării flăcării sunt definite ca

unde Cn (i) - CPRP inferior (superior),% (vol.); R- coeficientul stoichiometric (numărul de moli de oxigen pe mol de combustibil); Ași b- constante universale, valorile lor sunt date mai jos:

Pentru combustibili C P N W

P \u003d n + t / 4.

Eroare de calcul: pentru limita inferioară 0,12; pentru cea superioară 0,40 at (3 p > 7,5. Date despre KIRP în funcție de R(% vol.) sunt date în tabel. 1,6 (GOST 12.1.044-84).

Tabelul 1.6

Limitele de concentrație ale propagării flăcării (inferioară și superioară) a vaporilor și gazelor în aer

Există și alte ecuații pentru calcularea CPRP, și anume:

• 4,76-(N-1) + ! '
• (1.14)

• 4,76/A +4'
• (1.15)

unde С„ și De la catre -în aproximativ.); N este numărul de atomi de oxigen necesari pentru oxidarea completă a combustibilului.

Pentru combustibil С„Н t

• (1.17)
• 3,74 10 5

unde Cn - în% (vol.); () n este cea mai mică putere calorică molară, kJ/kmol.

Pentru combustibilii cu hidrocarburi SpN t la 3 p 10, eroarea de calcul este de ±15%.

Dacă KRI pentru componentele individuale de combustibil sunt cunoscute, atunci KRI-ul său inferior este recomandat să fie calculat folosind ecuația:

unde C și Cn sunt concentrațiile primului component din amestec și la limita inferioară, % (vol.).

Pentru combustibili C p N t în prima aproximare a k ~ a p - 1.42. Recalculare, iar de la in la un nși un n produs:

unde Cn (d) este concentrația de combustibil la partea inferioară (superioară)

KPRP, % (vol.); Mt și Mo sunt greutatea moleculară a combustibilului și a oxidantului; Bo - în kg de oxidant/kg de combustibil; bm este coeficientul stoechiometric molar, mol de combustibil/mol de combustibil.

Recalcularea KPPR inferioară pentru diferite temperaturi poate fi efectuată conform ecuației:

L II l

T - 293

unde Tn este temperatura (în K) a produșilor de ardere ai amestecului în care concentrația de combustibil la 293 K corespunde cu KPP mai mic (în prima aproximare, Tn pentru un amestec hidrocarbură-aer este 1600-1650K); C „ și C „ - concentrații de combustibil corespunzătoare limitei inferioare de concentrație la temperaturi T și 293 K, % (despre.).

Ecuația (1.20) este valabilă pentru o gamă largă de temperaturi, dar nu poate fi utilizată la temperaturi apropiate de temperatura de autoaprindere.

Temperatura produselor de ardere la KPRP inferior poate fi calculată și folosind ecuația

• (A. + 1) -s_s
• (1.21)

steh

unde Tn în K; T cu temperatura amestecului înainte de ardere, K; Сstsh - concentrația de combustibil într-un amestec de compoziție stoechiometrică, % (vol.);

Срш este capacitatea termică izobară medie a produselor de ardere la temperatura T, „ kJ / (kg ° С).

CRP este practic independent de dimensiunile unui vas de reacție cilindric dacă diametrul acestuia este mai mare de 50 mm, iar pentru unul sferic, dacă volumul depășește 2000 cm 3 .

Pentru a determina KRP și compoziție optimă amestec hidrocarbură-aer, graficele prezentate în fig. 1.26.

С„,s,%(ov.)

Orez. 1.26. Limitele de concentrație de propagare a flăcării în amestecuri hidrocarburi-aer (Cb și C") și concentrația de hidrocarburi în amestecuri de compoziție stoichiometrică (Cc, ") în funcție de coeficientul stoichiometric molar 1^ m la H20 ° C P = 0,101 MPa:

• - parafina; a - olefinic;
• ? - naftenic; ? - aromatice

Amestecuri combustibile de vapori de combustibil cu aer în spațiul de deasupra combustibilului se pot forma numai într-un anumit interval de temperatură. Temperatura minimă la care se poate forma un amestec combustibil capabil de ardere staționară atunci când este aprins dintr-o sursă externă într-un volum închis al spațiului de supracombustibil se numește limită inferioară de temperatură; corespunde KPP-ului inferior. Cea mai mare temperatură la care amestecul de vapori cu aer din spațiul de deasupra combustibilului păstrează încă capacitatea de ardere staționară se numește limită superioară de temperatură; corespunde KPRP superior.Determinarea experimentală a limitelor de temperatură pentru formarea amestecurilor explozive se realizează în conformitate cu GOST 12.1.044-89 (p. 4.12), calculată - conform aplicării aceluiași standard.

Temperatura la care se atinge limita inferioară de temperatură pentru formarea unui amestec exploziv la presiunea atmosferică este de obicei identificată cu punctul de aprindere. La punctul de aprindere arde doar amestecul vapor-aer rezultat, dar procesul de ardere nu se stabilizează.

Calculul limitelor de temperatură pentru formarea amestecurilor combustibile se reduce la următoarele operații. Inițial, la o presiune totală dată P și valori cunoscute ale coeficientului de exces de oxidant (aer) corespunzător KPRP inferior și superior (A n și a c), conform ecuaţiei (1.22) determinaţi

presiuni parțiale ale vaporilor de combustibil Р t :

X | 0,232 aproximativ? 0 M t " ?« -

unde P este presiunea totală, Pa; C - coeficientul stoichiometric, kg de oxidant/kg de combustibil; A - factor de exces de oxidant; Mt este masa unui mol de combustibil, kg/kmol; Mo este masa unui mol de agent oxidant, pentru aer Mo = 28,966 kg / kmol; la/ 0 - concentrația de oxigen în oxidant în masă.

Orez. 1.27.

Apoi, conform tabelelor sau graficelor, Pc.p. = ^ (0 (unde P, presiunea vaporilor saturați de combustibil) găsiți temperaturile corespunzătoare valorilor calculate ale Pt-

Dacă limitele de concentrație pentru formarea amestecurilor combustibile sunt necunoscute, atunci limitele de temperatură pot fi calculate aproximativ folosind ecuația:

1,15 1*(7,5 R d) - 0,239 3,31

unde I - la 0 C; 15% - punctul de fierbere al fracțiunii de 5%, 0 C; Рт - presiunea vaporilor de combustibil la KPP (Є sau Є), kPa; 8 „ cu „ - entropia evaporării la temperatura de 15% și presiunea atmosferică (luată conform graficului din fig. 1.28).

Orez. 1.28.

60 80 100 120 140 160 180 1,°C

Limite de energie inflamabilă și concentrație inflamabilă

Inflamabilitatea unui amestec combustibil omogen de către o sursă de căldură externă se caracterizează prin limitele de concentrație și energia necesară pentru aprinderea acestuia.

Limitele de aprindere prin concentrație (CFL) sunt astfel de concentrații limitatoare de combustibil din amestec la care sursa locală de aprindere (descărcare electrică, corp încălzit, flacără) este capabilă să asigure extinderea procesului de ardere la întregul volum al amestecului. Prin analogie cu KG1RP, se disting CPV inferior și superior. Acestea depind de proprietățile fizico-chimice ale combustibilului și ale oxidantului, de energie și de tipul sursei de aprindere, de locația acesteia etc.

Potrivit lui Ya.B. Zeldovich, energia necesară pentru a aprinde un amestec combustibil omogen este determinată de:

R1-T cu r (T 2 -T c)

unde pc și T c sunt densitatea și temperatura amestecului; T g este temperatura produselor de ardere în camera de ardere inițială; L 7 - coeficientul de conductivitate termică a produselor de ardere la Tg; u - viteza normală de propagare a flăcării; C rt - mediu

capacitatea termică izobară de masă a gazului într-un strat sferic 8 T care înconjoară camera de ardere inițială sferică; 5, - latimea termica a frontului de flacara.

Ecuația (1.24) este aplicabilă și în cazul aprinderii unui amestec în mișcare, dacă coeficientul de conductivitate termică L 7 fi înlocuit cu coeficientul de schimb turbulent IV/"(/ - scară

turbulenţă, V/*- viteza pulsatorie), iar valoarea lui n - viteza de propagare a flăcării într-un flux turbulent.

Compoziția amestecului corespunzătoare minimului curbei O = KS,), se numeste optim. Pentru hidrocarburile parafinice normale, concentrația combustibilului într-un amestec de compoziție optimă la 25°C poate fi determinată din raportul:

• 1 - metan; 2 - etan; 3 - propan;
• 4 - n-butan; 5 - n-hexan; 6 - n-heptan;
• 7 - ciclopropan: 8 - dietil eter;
• 9 - benzen

Odată cu creșterea concentrației de oxigen din oxidant, compoziția optimă a amestecului combustibil se deplasează în regiunea cu concentrație mai mică de combustibil.

Dependența energiei optime (minime) de aprindere de presiunea și temperatura amestecului combustibil este descrisă de ecuația [114]:

O-opt

unde Oopt este energia de aprindere la P și T, J; Cb - energia de aprindere la T = 273 K și P = 10 5 Pa.

Ecuația (1.26) are o corelație bună cu datele experimentale.

Relația dintre energia optimă de aprindere și concentrația de oxigen din oxidant este descrisă de ecuație

unde (С? 0 „„,) y / = / - valoarea optimă a energiei de aprindere a amestecului combustibil-oxigen; ~ concentrare în volum

oxigen în oxidant; n este exponentul, este aproape de unitate (n ~ 0,8).

Date experimentale pentru metan, etan și propan la schimbare c/ x, de la 0,1 la 0,21 și presiunile de la 0,98 la 19,6 kPa confirmă ecuația (1.27). Aparent, rămâne valabil pentru amestecuri de hidrocarburi.

Concentrațiile de combustibil la limitele de aprindere pot fi calculate dacă KPRP și valorile () ref și C opt sunt cunoscute conform ecuațiilor

o.5 (s; + s;) \u003d C_ + 0,15 (C. (1,29)

Ecuațiile (1.28) și (1.29) sunt valabile pentru --

Notând părțile drepte ale acestor ecuații, respectiv, B și 0,5A, obținem

DIN" - DIN" = B și C"+ C" = DAR . (1.30)

C" = 0,5 (L-B)și C; =0,5 (A + B). (1.31)

În ecuațiile de mai sus: C in și C n - concentrațiile de combustibil în amestec la KPRP superior și inferior; C in și C " - concentrația de combustibil în amestec la CPV superior și inferior cu energia de aprindere a sarcinii electrice capacitive; C opt - concentrația de combustibil în amestec corespunzătoare O ref.

Ecuațiile (1.28) și (1.29) se bazează pe rezultatele studiilor experimentale prezentate în fig. 1.30.

• (s;-s>;)-2s opt

Orez. 1.30. Zona de aprindere a amestecurilor C p N P1 + 02 + ^ în funcție de energia de aprindere

Limitele de concentrație de aprindere depind de debit, apropiindu-se unele de altele odată cu creșterea acestuia (Fig. 1.31 și 1.32).

Influența vitezei de curgere asupra energiei de aprindere este corect descrisă de ecuația:

(2 = (?o + Au "la (1,32))

unde (Zo - energia de aprindere a unui amestec staționar, 10 "3 J; XV - viteza de curgere, m / s; A - coeficient stabilit experimental.

Orez. 1.31.

Orez. 1.32. Coeficientul de aer în exces a la CPV al amestecului benzină-aer în funcție de debit? și presiunea Р [ 114]:

Punctul de aprindere și temperatura de autoaprindere

Punctul de aprindere este temperatura minimă la care amestecul vapor-aer rezultat poate fi aprins de o sursă externă de căldură, dar procesul de ardere nu este stabilizat. Experimental, punctul de aprindere este determinat într-un creuzet deschis sau închis conform GOST 12.1.044-84 (articolele 4.3 și 4.4). Determinarea calculată a punctului de aprindere se face în conformitate cu GOST 12.1.044.84 (clauza 4.5).

Punctul de aprindere este cu 10-15°C sub limita de temperatură pentru formarea unui amestec combustibil capabil de propagarea flăcării.

Pentru o determinare aproximativă a punctului de aprindere, poate fi utilizată dependența prezentată în Fig. 1. 1.33.

Orez. 1.33. Punctul de aprindere 1 V cp al carburanților de reacție și benzinei B-70 în funcție de presiunea vaporilor saturați Pn p la 1=40°C într-un creuzet închis (62]: o - combustibil compoziție diferită; - curba de generalizare

Autoaprinderea este procesul de aprindere a unui amestec combustibil fără contact cu o flacără sau cu un corp fierbinte. Temperatura minimă inițială suficientă pentru autoaprinderea unui amestec combustibil se numește temperatura de autoaprindere. Depinde de natura chimică a combustibilului, compoziția amestecului aer-combustibil, presiune, natura adiabatică a procesului de autoaprindere, prezența catalizatorilor și inhibitorilor de oxidare și alți factori.

Intervalul de timp dintre momentul în care amestecul combustibil atinge temperatura de autoaprindere și apariția flăcării se numește perioadă de întârziere la autoaprindere. La furnizarea combustibilului lichid, acesta acoperă procesul de atomizare, încălzire și evaporare a picăturilor de combustibil, difuzia vaporilor de combustibil și de oxigen și, în final, reacții chimice.

Temperatura și perioada de întârziere la autoaprindere sunt interconectate prin relația:

Unde E- energia de activare efectivă, kJ/kmol; E\u003d 8,31419 kJ / (kmol K) - constanta universală a gazului; t- perioada de întârziere la autoaprindere la temperatura T.

Tendinţa de autoaprindere a hidrocarburilor şi a amestecurilor acestora se caracterizează prin temperatura minimă de autoaprindere obţinută în condiţii adiabatice, când timpul de expunere a amestecului combustibil în condiţii iniţiale date nu limitează procesul de autoaprindere.

Temperatura minimă de autoaprindere este determinată în mod unic de structura moleculei. Deci, de exemplu, pentru hidrocarburile parafinice, 1 st este în relație directă cu lungimea efectivă a lanțului de carbon Lc, care este calculată prin ecuația:

• 21>GLG,
• (1.34)

unde r este numărul de grupări CH3 din moleculă; k este numărul de lanțuri de carbon care încep și se termină cu grupa CH 3, m* este numărul de lanțuri posibile care conțin b^-atomi de carbon. Dependența 1 sv =A(bc) este prezentată în fig. 1.34.

Orez. 1.34.

• 1 - CH4; 2-C2H6; 3 - C3H"; 10-n-C4H10; 11-n-C5H12;
• 14 - n - S L N M; 15-n-C7H16; 16 - n - SkNsch; 17 - n - SdN 2 o;
• 18 - n - C| 0H22; 19-n-C, 2H2I; 21-n-C14H30; 22 - n - C|^H 3 4

Temperatura de autoaprindere a amestecurilor de hidrocarburi nu respectă regula aditivității, de obicei este mai mică decât cea calculată pe baza acestei reguli.

Datele privind temperatura de autoaprindere a amestecurilor aer-combustibil cu compoziția optimă în funcție de numărul de atomi de carbon din molecula de hidrocarbură (pentru carburanții cu reacție în formula de mai sus) sunt prezentate în Fig. 2. 1.35. Efectul presiunii și al concentrației de oxigen în oxidant este ilustrat de datele prezentate în Fig. 1.36.

Orez. 1.35. Dependența temperaturii de autoaprindere a amestecurilor aer-combustibil de compoziție optimă de numărul de atomi de hidrocarburi n din moleculă la Р=0,101 MPa [124]; t este perioada de întârziere la autoaprindere; t L - „despre; R.T. - carburanți (p-în formula de mai sus) - parafină; a-olefinic; ? - hidrocarburi naftenice

Orez. 1.36. Dependența temperaturii de autoaprindere a combustibilului T-6 de presiunea P și concentrația de oxigen din oxidant f 0 2 (conform lui V.V. Malyshev):

2 = 0 2/(°2+L, d)

Temperatura de autoaprindere este determinată de capacitatea combustibilului de a forma amestecuri combustibile în faza de vapori. De aici rezultă că temperatura de autoaprindere a suspensiei

combustibilii este determinat de mediul de dispersie si agent de ingrosare. Faza dispersată participă la procesul de autoaprindere numai în ceea ce privește absorbția de căldură atunci când suspensia este încălzită la temperatura de autoaprindere a fazei lichide.

Presiunea de explozie într-un volum închis

Presiune de explozie - cea mai mare presiune care apare în timpul unei explozii de deflagrație a unui amestec de vapori-aer într-un volum închis la o presiune inițială de 0,101 MPa. Viteza de creștere a presiunii în timpul unei explozii este derivata presiunii de explozie în funcție de timp (s1R/(1t) pe secţiunea ascendentă a dependenţei P=Y t).

Experimental, presiunea maximă de explozie și viteza de creștere a presiunii în timpul exploziei amestecurilor de abur-aer sunt determinate conform GOST 12.1.044-89 (Anexa 8). Determinarea calculată a ratei de creștere a presiunii în timpul unei explozii se efectuează în conformitate cu GOST 12.1.044-89 (Anexa 12).

Presiunea de explozie este determinată de:

unde Pvzr - presiunea de explozie, Pa; Pn - presiunea inițială, Pa; T „, și T p.s. - temperatura initiala si temperatura produselor de ardere. LA; spike - numărul de moli de produse de ardere și amestecul inițial.

Viteza maximă de creștere a presiunii (în Pa/s) este calculată din ecuație

unde Ro este presiunea inițială. Pa; u - viteza normală de propagare a flăcării la Po și To m/s; To este temperatura inițială a amestecului, K; r este raza bombei, m; P - R m /P 0 - presiune maximă de explozie redusă; k este indicele adiabatic pentru amestecul testat; e- indicator termocinetic, în funcție de și n, presiune și temperatură; dacă valoare e necunoscut, se ia egal cu 0,4.

Rata medie de creștere a presiunii (în Pa/s) este calculată din ecuația:

„s1R _ ZR 0 și ‘(i-)-i k * e ^m) cu g / (l, k, e)

Unde ^m,k 7 e)-functie, valoarea acesteia se gaseste conform nomogramei fig. 1,37.

Orez. 1,37. Dependența de funcție /(n, c.s) de la presiune redusă n=P/P K,„ exponent adiabatic lași indicele termocinetic Cu amestec de testare (apendicele la GOST 12.1.044-84)

Valori tg iar k se află prin calcul termodinamic sau. in caz de imposibilitate de calcul se accepta la= 9,0 și k=1,4.

Urgențe și urgențe

Un accident este un incident periculos provocat de om care creează o amenințare pentru viața și sănătatea umană la un obiect, un anumit teritoriu sau zonă de apă și duce la distrugerea clădirilor, structurilor, echipamentelor și vehiculelor, întreruperea procesului de producție sau transport, precum și deteriorarea mediului natural (GOST R 22.0 .05-94).

Un accident este o eliberare distructivă necontrolată de energie sau componente active din punct de vedere chimic (biologic, radiații). În funcție de sursa apariției, se disting situațiile de urgență (ES) de natură naturală, artificială și naturală de om. Pe fig. 1.38 arată creșterea relativă a numărului de accidente și dezastre naturale, provocate de om și provocate de om în Rusia. Pe fig. 1.39 arată dinamica numărului tuturor accidentelor provocate de om în Rusia pentru perioada 1990-94. Din figură se poate observa că creșterea numărului de urgențe nu se produce fără probleme, ci brusc, cu izbucniri care au loc în perioade imediat după răsturnările sociale (august 1991, octombrie 1993).

Mai ales ascuțit în anul trecut numărul de urgențe provocate de om a crescut, inclusiv în aviație.

Obiecte potențiale de accidente sunt aeronavele, precum și spațiile de depozitare și depozite pentru produse petroliere explozive și inflamabile situate pe teritoriul aeroportului, punctele de realimentare și întreținere, puncte de reparatie. Cauza situațiilor de urgență poate fi scurgerile de ulei.

produse prin unitățile de etanșare ale supapelor de închidere, pompe de transfer, conducte și dispozitive de umplere; prin ventilarea spațiului de gaz al rezervoarelor; preaplinul rezervoarelor, cisternelor și rezervoarelor; curățarea rezervorului; distrugerea prin coroziune a rezervoarelor și comunicațiilor.

Pentru depozitarea și transportul produselor petroliere se folosesc diverse containere. Funcționarea în siguranță a containerelor este determinată de rezistența acestora. Cu toate acestea, accidentele la astfel de instalații pot apărea din cauza deficiențelor sistem existent controlul și monitorizarea stării structurilor, precum și lipsa documentației de reglementare și tehnică.

Siguranța funcționării instalațiilor de depozitare a produselor petroliere trebuie să fie asigurată în timpul proiectării, construcției și exploatării. Această abordare este dictată de analiza documentației de acceptare și operațională, precum și de cauzele situațiilor de urgență. sarcină importantă, a cărei soluție va îmbunătăți fiabilitatea instalațiilor de depozitare operate, este de a efectua examinările tehnice cuprinzătoare bazate pe știință și de a le echipa cu un sistem de diagnosticare și monitorizare operațională a stării metalului, fundației, structurilor termoizolante și echipamentelor de proces. .

Pentru gestionarea în siguranță a fluxurilor de produse petroliere, funcționalitatea fitingurilor tehnologice ale conductelor este de mare importanță: oprire, accelerație, dispozitive de siguranță; supape de control; supape de acțiune inversă (pentru a preveni posibilitatea de mișcare a produsului, inversul lucrătorului); fitinguri de urgență și de întrerupere (pentru oprirea automată a fluxului către secția de urgență sau oprirea acesteia), scurgeri de condens etc.

Numărul de accidente

Orez. 1,38.

• 1 - pg „rude;
• 2 - natural-tehnogen;
• 3 - tehnogen

Orez. 1.39.

Când echipamentul este depresurizat, produsul se scurge și se evaporă rapid cu formarea unei concentrații

de amestecuri explozive şi inflamabile gaz-vapori-aer. Emisiile accidentale sau scurgerile de amestecuri de vapori-gaz conduc la formarea de nori care pot detona. În lucrare este luată în considerare detonarea sistemelor de abur-gaz și aerodisperse. Apariția detonației în nori marime mare explicate prin următoarele mecanisme. Prima dintre ele ia în considerare posibilul efect al radiației termice intense de la o flacără lungă în nori amestecați preliminar de fluxuri de gaze turbulente.

Al doilea mecanism de producere a detonației implică accelerarea flăcărilor în norii mari din cauza diferenței de accelerare a volumelor elementare ale gazului ars și a amestecului proaspăt în flacără turbulentă. Această diferență apare sub acțiunea gradienților medii de presiune în flacără din cauza flotabilității diferite a volumelor de gaz elementare de diferite densități, ceea ce duce la turbulență suplimentară a fluxului și feedback. Acest mecanism de feedback pozitiv, determinat de diferența de densități în diferite zone ale norului, poate intensifica în mod semnificativ accelerația flăcării.

Aprinderea este însoțită de un bliț strălucitor la temperatură ridicată. cel mai acceptabil figură geometrică amestecul fulger de vapori-gaz este figura unei bile sau elipse neregulate (minge de foc). O minge de foc (OS) este înțeleasă ca un produs al evaporării sau scurgerii bruște de combustibil (sau gaz) gazeificat, însoțit de fulgerarea lor și arderea ulterioară normală sau deflagrativă. Pentru numeroase descărcări liniare și ciclice combustibile cu hidrocarburi în intervalul de densități de la 700 la 1000 kg / m 3, sunt date rapoartele pentru diametrul mingii de foc:

unde M este masa combustibilului în OH, kg;

Тf - temperatura reală în OR (în nor), 0 С;

Trep - temperatura de referință (de referință), °C.

Intervalul coeficientului 4,2n-5,3 depinde de tipul de combustibil și de condițiile de formare a norilor.

Pe durata de viață a unui nor în timpul arderii sale naturale, expresia are forma:

m = 0M-*1m-1±.

Aceste dependențe sunt prezentate în fig. 1.40 și 1.41.

Orez. 1.40.

Orez. 1.41.

Există un mare pericol de explozie a amestecurilor de vapori-gaz-aer într-un volum închis. În tabel. 1.7 prezintă limitele de detonare a hidrocarburilor în aer în volum închis și spațiu deschis, care indică un pericol mai mare de explozie a amestecurilor de gaz sau gaz-vapori în volum închis. Acest lucru se explică atât prin procesele de accelerare a reacției datorită autocatalizei crescute, cât și datorită amplificării undelor reflectate în timpul începutului procesului arian și datorită unui număr de motive cinetice mereu existente. Ușurința crescută de excitare a detonării în vase se datorează capacității pereților de a genera turbulențe în fluxul din fața flăcării, ceea ce accelerează trecerea de la ardere la detonare.

Limitele de detonare pentru hidrocarburile din aer

Explozia amestecului de gaz acumulat se poate produce sub acțiunea unei scântei accidentale. Cu o încărcare deschisă a unui produs petrolier, o explozie este posibilă și datorită unei descărcări statice, în special în absența unui dispozitiv de împământare. Cea mai frecventă cauză a unei explozii este o scânteie, inclusiv ca urmare a acumulării de electricitate statică. O scânteie electrică poate apărea fără conductori și rețele. Este periculos pentru că apare în locurile cele mai neașteptate: pe pereții rezervoarelor, pe anvelopele mașinilor, pe haine, la impact, la frecare etc. O altă cauză a exploziei este neglijența și indisciplina muncitorilor.

Acolo unde este posibilă formarea amestecurilor de vapori-gaz-aer, este necesar să se asigure o protecție fiabilă împotriva trăsnetului, protecție împotriva electricității statice și să se prevadă măsuri împotriva scânteilor aparatelor electrice și a altor echipamente.

În cazul accidentelor asociate cu explozii, are loc distrugerea obiectelor din jur și oamenii sunt răniți. Distrugerea este o consecință a acțiunii fantomă a produselor exploziei și a undei de șoc aerian. În acest caz, principalii factori dăunători sunt unda de șoc, radiația lumino-termică și încărcăturile toxice ( monoxid de carbon). Persoanele care se află la o distanță de 5 m primesc arsuri de gradul I și alte răni.

Accidentele explozive sunt adesea însoțite de incendii, care pot provoca consecințe catastrofale și, ulterioare, explozii mai puternice și mai multe distrugeri. Cauzele incendiilor sunt de obicei aceleași cu exploziile. În acest caz, o explozie poate fi cauza sau efectul unui incendiu și invers, un incendiu poate fi cauza sau efectul unei explozii.

Un incendiu este un oraș de reniu care se dezvoltă spontan, neprevăzut procese tehnologice. Arderea produselor petroliere poate avea loc în rezervoare, echipamente de producție și deversări în zone deschise. În cazul unui incendiu al produselor petroliere în rezervoare, pot apărea explozii, fierberea și eliberarea acestora și, ca urmare, vărsări de lichid fierbinte. Emisiile și fierberea produselor petroliere sunt de mare pericol, care este asociată cu prezența apei în acestea și se caracterizează prin arderea rapidă a masei spumante de produse. La fierbere, temperatura crește brusc (până la 1500 ° C) și înălțimea flăcării.

Pentru a evalua gradul de deteriorare a unui obiect, se folosește de obicei așa-numita curbă de prag, care pune în legătură fluxul energiei luminii termice u (fluxul de căldură) și energia totală O, care scădea pe unitate de suprafață (Fig. 1.42).

Orez. 1.42.

Pentru vremuri mari efect termic depășind timpul posibilei existențe nedeteriorate a obiectului, pragul de deteriorare va fi determinat exclusiv de fluxul termic (termo-luminos) n. În cazul impulsurilor de expunere scurtă, pragul va fi determinat în principal de energia O. Valorile R și O care depășesc pragul vor cauza daune necondiționate obiectului.

Dacă fie I sau O sunt mai mici decât valorile lor de prag, atunci nu există o leziune tipică și este posibil doar un disconfort ușor. De exemplu, cu o creștere a duratei radiației de la 0,5 la 2 s, i scade de la 120 la 30 de unități, adică. cu o ușoară creștere a O chiar și cu o creștere a timpului de expunere de 4 ori, afectând leziunile

sunt absente și o persoană poate simți doar un ușor disconfort.

Cu toate acestea, valoarea energiei totale O care cade pe obiectul de distrugere în aceeași perioadă de timp crește de la aproximativ 10 la 25 de unități. (^.

Astfel, linia K, răspunzând la modificările interdependente ale I și O, formează o zonă (zonă) a leziunii, indicată în figura din dreapta liniei K.

Una dintre cele mai neplăcute consecințe ale deteriorării cauzate de energia radiantă este arderea „tijelor” și „conurilor” ochiului.

Pe fig. 1.43 arată dependența lui i de m, precum și T de m, care determină zonele de durere tolerabilă și intolerabilă în timpul formării arsurilor cu lumină termică de diferite grade. Criteriul implementat în figură se bazează pe faptul că, în timpul iradierii termice, durerea insuportabilă apare atunci când temperatura unui strat de piele de aproximativ 0,14-0,15 mm grosime (sub suprafața stratului epitelial superior) atinge sau depășește o temperatură de 45 °. C.

După eliminarea radiațiilor (dar nu mai mult de 20-30 s), durerea ascuțită dispare și apoi, de regulă, dispare cu totul. O creștere a temperaturii stratului specificat cu 4-10 grade sau mai mult provoacă un șoc de durere și arsuri evidente ale pielii.

Zona de durere tolerabilă prezentată în grafic este determinată de faptul că, în momentul expunerii la radiații, apare un reflex biologic de protecție, determinând o creștere a fluxului sanguin din părțile periferice ale corpului, ceea ce previne o creștere locală. în temperatură până la un nivel de prag. Când este expus la o doză mare de presiune termică, acest mecanism fiziologic nu mai poate asigura îndepărtarea necesară a căldurii, iar organismul suferă încărcări termice patologice și uneori prohibitive. Din natura liniilor din Fig. 1.42 arată că există un anumit cantitativ

doza de radiație q și temperatura T, care provoacă daune termice și apariția unei dureri insuportabile atunci când această doză este asigurată cu timpul de expunere necesar.

Durata expunerii, s Fig 1.43. Limitele vătămărilor termice și ușoare

accidente cu aeronave(LA) apar în principal din cauza unei defecțiuni a unităților, în primul rând - defecțiunea motorului, atacuri teroriste, un incendiu și sunt însoțite de explozii. O explozie poate avea loc în aer sau la impactul cu solul. Când o aeronavă cade pe zone rezidențiale, se pot deteriora persoane, structuri etc.. Exemple de urgențe aviatice, analiza acestora este dată în lucrări.

Unul dintre principalele pericole în aviație este posibilitatea unui incendiu în timpul unei aterizări de urgență. Combustibilul care iese din rezervoarele deteriorate poate fi aprins de scântei de frecare de la fierbinte

suprafețe sau flăcări deschise. În acest caz, centrul de ardere rezultat se răspândește rapid peste toate zonele în care raportul abur/aer combustibil se află în regiunea de inflamabilitate. O metodă de reducere a riscului de incendiu este utilizarea combustibililor gelificați, care se răspândesc mai lent și sunt mai puțin volatili decât combustibilii lichizi convenționali. Când un rezervor cu combustibil îngroșat este deteriorat, atât rata de răspândire a combustibilului, cât și rata de formare a aerosolilor inflamabili sunt reduse drastic. Acest lucru vă permite să măriți perioada de timp în care pasagerii pot fi evacuați.

Urgențele și situațiile de urgență cauzează pagube materiale mari și exacerba problemele de mediu. În cazul accidentelor însoțite de explozii și incendii, există un puternic impact mecanic, termic și chimic asupra mediului. În același timp, emisiile de poluanți cresc brusc; suprafața pământului este plină de fragmente de LL, reziduuri de combustibil, produse de ardere; se produc daune semnificative peisaj natural, flora, fauna; pășunile și solurile fertile mor.

Efectul mecanic se caracterizează prin încălcarea stratului superior (fertil) de sol datorită suprafeței și distrugerii profunde, impactul energiei exploziei (unda de șoc); încălcarea stratului de iarbă, deteriorarea sau moartea arbuștilor, copacilor și a altor vegetații. Structura stratului fertil superior, schimbul de gaze și apă și structura capilară se schimbă.

Măsurile care vizează îmbunătățirea siguranței în situații de urgență sunt de obicei împărțite în două categorii. Prima include activități desfășurate după apariția

situație de urgență. Activitățile EL1 sunt de obicei numite operaționale și se rezumă în esență la protejarea populației și eliminarea consecințelor situațiilor de urgență. Al doilea grup de măsuri include activitățile efectuate în prealabil. Acestea includ creșterea fiabilității echipamentelor de proces, reducerea stocurilor de substanțe periculoase în instalații, îndepărtarea unei instalații periculoase și luarea de măsuri timpurii pentru protejarea oamenilor.

De mare importanță este sistemul de siguranță activă a zborului (ASOSPS), care este un element al sistemului de suport „inteligent” al pilotului de la bord, cunoscut în practica aviației ca „asistent pilot”, conceput să funcționeze atât în ​​situații de zbor normale, cât și în situații anormale. ASOBP emite semnale de avertizare cu privire la o amenințare la adresa siguranței zborului, precum și consiliază prompt informații sub formă de „sfaturi” pentru controlul aeronavei și a complexului său la bord pentru a preveni intrarea aeronavei în moduri de zbor critice. Pentru a preveni coliziunile cu suprafața pământului și între aeronave, ASOBP generează traiectorii spațiale de „separare”.

Unul dintre domeniile eficiente de lucru privind prevenirea accidentelor de aviație este o investigare completă, profundă și obiectivă a evenimentelor care au avut loc deja și elaborarea de recomandări pe această bază pentru a preveni reapariția acestora.

Eficacitatea unei astfel de lucrări depinde nu numai de un nivel suficient de resurse, ci și de puterile exhaustive ale organismului care efectuează o investigație independentă, permițându-i să influențeze orice domeniu al sistemului de transport aerian (producție, proiectare, testare, certificare). , exploatare, reparare, cadru de reglementare etc.) .

Standard 5.4. Anexa 13 la Convenția privind Aviația Civilă Internațională prevede: „Autorității de Investigare a Accidentelor i se va acorda independență în desfășurarea investigației și autoritate nelimitată pentru a o conduce”. Această cerință este, de asemenea, implementată în Regulile ruse de investigare aprobate de Guvernul Federației Ruse. Comitetul Interstatal de Aviație (IAC) format prin Acord a primit de la șefii de stat și de guvern ai CSI dreptul de a investiga în mod independent accidentele de aviație. Din 1992, specialiștii IAC au investigat peste 270 de accidente de aviație, inclusiv peste 50 de accidente internaționale, inclusiv investigații ale evenimentelor cu aeronave de fabricație occidentală.

În prezent, există șapte astfel de centre specializate de investigare a accidentelor în lume (SUA, Franța, Marea Britanie, Canada, Germania, Australia și IAC).

O importanță nu mică este furnizarea de informații statelor cu date privind defecțiunile și defecțiunile echipamentelor aviatice și acțiunile eronate ale echipajelor. Folosind aceste date, autoritățile aviatice ale fiecărui stat pot lua măsuri preventive.

Deasupra suprafeței unui lichid sau solid la orice temperatură există un amestec de vapori-aer, a cărui presiune în starea de echilibru este determinată de presiunea vaporilor saturați sau de concentrația acestora. Odată cu creșterea temperaturii, presiunea vaporilor saturați va crește, dar exponențial (ecuația Clapeyron - Clausis):

unde P n „ - presiunea aburului saturat, Pa; Q„ C11 - căldură de vaporizare, kJ/mol; T - temperatura lichidului, K.

Pentru orice lichid, există un interval de temperatură în care concentrația de vapori saturați deasupra oglinzii (suprafața lichidului) va fi în regiunea de aprindere, adică. NKPV

Pentru a crea LCVV de vapori, este suficient să încălziți nu întregul lichid, ci doar stratul său de suprafață, la o temperatură egală cu LTPV.

În prezența unei surse de aprindere, un astfel de amestec va fi capabil de aprindere. În practică, conceptele de „punct de aprindere” și „temperatura de aprindere” sunt mai des folosite.

Punct de aprindere - temperatura minimă a unui lichid la care se formează o concentrație de vapori deasupra suprafeței sale, capabilă să fie aprinsă de o sursă de aprindere, dar rata de formare a vaporilor este insuficientă pentru a susține arderea.

Astfel, atât la punctul de aprindere, cât și la limita inferioară a temperaturii de aprindere deasupra suprafeței lichidului, se formează o limită de concentrație inferioară a aprinderii, totuși, în acest din urmă caz, LEL este creat de vapori saturați. Prin urmare, punctul de aprindere este întotdeauna ceva mai mare decât LTLW. Deși se observă o aprindere de scurtă durată a vaporilor la punctul de aprindere, care nu este capabil să se transforme într-o ardere stabilă a unui lichid, cu toate acestea, în anumite condiții, un fulger poate provoca un incendiu.

Punctul de aprindere este luat ca bază pentru clasificarea lichidelor în lichide inflamabile (lichide inflamabile) și lichide combustibile (FL). Lichidele inflamabile includ lichide cu un punct de aprindere într-un vas închis de 61 ° C și mai jos, lichide combustibile cu un punct de aprindere mai mare de 61 ° C.

Experimental, punctul de aprindere este determinat în dispozitive deschise și închise. În vasele închise, valorile punctului de aprindere sunt întotdeauna mai mici decât în ​​cele deschise, deoarece în acest caz vaporii lichizi au posibilitatea de a difuza în atmosferă și este necesară o temperatură mai mare pentru a crea o concentrație combustibilă deasupra suprafeței.

În tabel. 2.4 arată punctul de aprindere al unor lichide, determinat de dispozitive de tip deschis și închis.

Tabelul 2.4

Punct de aprindere tipuri diferite lichide cu diferite metode de determinare

Temperatura de aprindere - temperatura minimă a unui lichid la care, după aprinderea vaporilor dintr-o sursă de aprindere, se stabilește arderea staționară.

În lichidele inflamabile, temperatura de aprindere este mai mare decât punctul de aprindere cu 1-5 °, în timp ce cu cât este mai mic punctul de aprindere, cu atât este mai mică diferența dintre punctele de aprindere și de aprindere.

Pentru lichidele combustibile cu un punct de aprindere ridicat, diferența dintre aceste temperaturi ajunge la 25-35 °. Există o corelație între punctul de aprindere într-un creuzet închis și limita inferioară a temperaturii de aprindere, descrisă de formula

Această relație este valabilă pentru Г В(.

Dependența semnificativă a temperaturilor de flash și aprindere de condițiile experimentale provoacă anumite dificultăți în crearea unei metode de calcul pentru estimarea valorilor acestora. Una dintre cele mai comune dintre ele este metoda semi-empirica propusa de V. I. Blinov:

unde G soare - punctul de aprindere (aprindere), K; R np - presiunea parțială a vaporilor saturați de lichid la punctul de aprindere (aprindere), Pa; D()- coeficientul de difuzie al vaporilor lichizi, s/m 2 ; b- numărul de molecule de oxigen necesare pentru oxidarea completă a unei molecule de combustibil; AT - constanta metodei definirii.

Când se calculează punctul de aprindere într-un vas închis, se recomandă să se ia LA= 28, într-un vas deschis LA= 45; pentru a calcula temperatura de aprindere, luați LA = 53.

Limitele de temperatură inflamabilă pot fi calculate:

Conform valorilor cunoscute ale punctului de fierbere

unde ^n(v)' 7/ip - limita de temperatură inferioară (superioară) a aprinderii și, respectiv, punctul de fierbere, °C; k, eu- parametri, ale căror valori depind de tipul de lichid combustibil;

Conform valorilor cunoscute ale limitelor de concentrație. Pentru a face acest lucru, mai întâi determinați concentrația de vapori saturati deasupra suprafeței lichidului

unde (р„ n este concentrația de vapori saturați, %; R n p - presiunea vaporilor saturați, Pa; R 0 - presiunea externă (atmosferică), Pa.

Din formula (2.41) rezultă

După ce am determinat presiunea vaporilor saturați cu valoarea limitei inferioare (superioare) de aprindere, găsim temperatura la care se atinge această presiune. Este limita inferioară (superioară) a temperaturii de aprindere.

Folosind formula (2.41), se poate rezolva și problema inversă: calculați limitele de concentrație de aprindere din valorile cunoscute ale limitelor de temperatură.

Proprietatea unei flăcări de propagare spontană este observată nu numai în timpul arderii amestecurilor de gaze combustibile cu un agent oxidant, ci și la arderea lichidelorși solide. Sub expunerea locală la o sursă de căldură, de exemplu, o flacără deschisă, lichidul se va încălzi, viteza de evaporare va crește, iar când suprafața lichidului atinge temperatura de aprindere la locul expunerii la sursa de căldură, amestecul vapori-aer se va aprinde, se va stabili o flacără stabilă, care se va răspândi apoi cu o anumită viteză pe suprafață și pe lichidele părții reci.

Care este forța motrice din spatele propagării procesului de ardere, care este mecanismul acestuia?

Propagarea flăcării pe suprafața lichidului are loc ca rezultat al transferului de căldură datorat radiației, convecției și conducției moleculare a căldurii din zona flăcării către suprafața oglinzii lichide.

Conform conceptelor moderne, principala forță motrice pentru răspândirea procesului de ardere este radiația de căldură de la flacără. Flacăra, având o temperatură ridicată (mai mult de 1000 ° C), este cunoscută a fi capabilă să radieze energie termică. Conform legii Stefan-Boltzmann, intensitatea radiantului flux de caldura dat de corpul încălzit este determinat de relaţia

Unde c i- intensitatea fluxului de căldură radiantă, kW/m 2 ; 8 0 - gradul de întuneric al corpului (flacără) (e 0 \u003d 0,75-H.0); a = = 5,7 10 11 kJ / (m 2 s K 4) - constanta Stefan-Boltzmann; Г g - temperatura corpului (flacără), K; Г 0 - temperatură medie, K.

Căldura, radiind în toate direcțiile, pătrunde parțial în zonele suprafeței lichidului care încă nu au luat foc, încălzindu-le. Odată cu creșterea temperaturii stratului de suprafață deasupra zonei încălzite, procesul de evaporare a lichidului este intensificat și se formează un amestec de vapori-aer. De îndată ce concentrația de vapori lichizi depășește NKVP, acesta va fi aprins de la flacără. Apoi, această secțiune a suprafeței lichide începe să încălzească intens secțiunea adiacentă a suprafeței lichide și așa mai departe. Viteza de propagare a flăcării prin lichid depinde de viteza de încălzire a suprafeței lichidului de către fluxul de căldură radiantă din flacără, adică asupra vitezei de formare a unui amestec combustibil de vapori-aer deasupra suprafeței lichidului, care, la rândul său, depinde de natura lichidului și de temperatura inițială.

Fiecare tip de lichid are propria sa căldură de vaporizare și punctul de aprindere. Cu cât valorile lor sunt mai mari, cu atât este mai mare timpul necesar încălzirii sale pentru a forma un amestec combustibil vapor-aer, cu atât viteza de propagare a flăcării este mai mică. Odată cu creșterea greutății moleculare a unei substanțe din aceeași serie omoloagă, presiunea de vapori a elasticității scade, căldura de evaporare și punctul de aprindere cresc, iar viteza de propagare a flăcării scade în consecință.

Creșterea temperaturii lichidului crește viteza de propagare a flăcării, deoarece timpul necesar pentru încălzirea lichidului până la punctul de aprindere din fața zonei de ardere este redus.

În timpul unei fulgerări, viteza de propagare a flăcării de-a lungul oglinzii lichide va fi (prin sens fizic) egală cu viteza de propagare a flăcării prin amestecul de vapori-aer al unei compoziții apropiate de LCV, adică. 4-5 cm/s. Odată cu o creștere a temperaturii inițiale a lichidului peste punctul de aprindere, viteza de propagare a flăcării va depinde (în mod similar cu viteza de propagare a flăcării) de compoziția amestecului combustibil. Într-adevăr, pe măsură ce temperatura lichidului crește peste punctul său de aprindere, concentrația amestecului de vapori-aer deasupra suprafeței oglinzii va crește de la NKVP la 100% (punctul de fierbere).

Prin urmare, inițial, pe măsură ce temperatura lichidului crește de la punctul de aprindere la temperatura la care se formează vapori saturati deasupra suprafeței, cu o concentrație egală cu stoichiometria (mai precis, puțin mai mare decât stoichiometria), viteza de propagare a flăcării. va creste. În vasele închise, pe măsură ce temperatura lichidului crește și mai mult, viteza de propagare a flăcării începe să scadă, până la viteza corespunzătoare limitei superioare de temperatură de aprindere, la care propagarea flăcării și a amestecului vapori-aer nu va mai poate fi posibilă din cauza lipsei de oxigen din amestecul vapori-aer deasupra suprafeței lichidului. Deasupra suprafeței unui rezervor deschis, concentrația de vapori la diferite niveluri va fi diferită: la suprafață va fi maximă și va corespunde concentrației de vapori saturați la o anumită temperatură, pe măsură ce distanța de la suprafață crește, concentrația va fi treptat. scade datorita difuziei convective si moleculare.

La o temperatură a lichidului apropiată de punctul de aprindere, viteza de propagare a flăcării pe suprafața lichidului va fi egală cu viteza de propagare a acestuia prin amestecul de vapori în aer la LIP, adică. 3-4 cm/s. În acest caz, frontul de flacără va fi situat lângă suprafața lichidului. Odată cu o creștere suplimentară a temperaturii inițiale a lichidului, viteza de propagare a flăcării va crește în mod similar cu creșterea vitezei normale de propagare a flăcării în amestecul vapori-aer cu o creștere a concentrației acestuia. La viteza maxima, flacara se va propaga prin amestec cu o concentratie apropiata de stoichiometria. În consecință, odată cu creșterea temperaturii inițiale a lichidului peste G stx, viteza de propagare a flăcării va rămâne constantă, egală cu valoarea maximă a vitezei de propagare a arderii în amestecul stoechiometric sau ceva mai mare decât aceasta (Fig. 2.5). În acest fel,

Orez. 25.

1 - lichid de ardere într-un recipient închis; 2 - arderea unui lichid într-un recipient deschis cu o modificare a temperaturii inițiale a lichidului într-un recipient deschis într-un interval larg de temperatură (până la punctul de fierbere), viteza de propagare a flăcării va varia de la câțiva milimetri la 3-4 m / s.

La viteza maxima, flacara se va propaga prin amestec cu o concentratie apropiata de stoichiometria. Odată cu creșterea temperaturii lichidului peste Гstx, distanța deasupra lichidului va crește, la care se va forma concentrația stoechiometrică, iar viteza de propagare a flăcării va rămâne aceeași (vezi Fig. 2.5). Această împrejurare trebuie reținută întotdeauna, atât la organizarea lucrărilor preventive, cât și la stingerea incendiilor, când, de exemplu, poate exista pericolul ca aerul să fie aspirat într-un recipient închis - depresurizarea acestuia.

După aprinderea lichidului și răspândirea flăcării, se stabilește însă suprafața acestuia modul de difuzie al epuizării sale, care se caracterizează prin masa specifică WrMși liniară W V Jl viteze.

Viteza de masă specifică - masa unei substanțe care arde dintr-o unitate de suprafață a unei oglinzi lichide pe unitate de timp (kg / (m 2 * s)).

Viteza liniară - distanța pe care se mișcă nivelul oglinzii lichide pe unitatea de timp din cauza arderii acesteia (m / s).

Ratele de ardere în masă și liniară sunt interconectate prin densitatea lichidului p:

După aprinderea lichidului, temperatura suprafeței acestuia crește de la temperatura de aprindere la fierbere și se formează un strat încălzit. În această perioadă, viteza de ardere a lichidului crește treptat, înălțimea flăcării crește în funcție de diametrul rezervorului și de tipul de lichid combustibil. După 1-10 minute de ardere, procesul se stabilizează: rata de ardere și dimensiunile flăcării rămân neschimbate în viitor.

Înălțimea și forma flăcării în timpul arderii prin difuzie a lichidului și gazului respectă aceleași legi, deoarece în ambele cazuri procesul de ardere este determinat de difuzia reciprocă a combustibilului și a oxidantului. Cu toate acestea, dacă în timpul arderii prin difuzie a gazelor viteza jetului de gaz nu depinde de procesele care au loc în flacără, atunci în timpul arderii unui lichid se stabilește o anumită viteză de ardere, care depinde atât de parametrii termodinamici ai lichid si asupra conditiilor de difuzie a oxigenului aerului si vaporilor lichizi.

Se stabilește un anumit transfer de căldură și masă între zona de ardere și suprafața lichidului (Fig. 2.6). O parte din fluxul de căldură care ajunge la suprafața lichidului q 0y se cheltuieste pe incalzirea lui pana la punctul de fierbere q ucn . În plus, cald q CT pentru încălzire lichidul provine de la torța flăcării prin pereții rezervorului datorită conducției căldurii. Cu un diametru suficient de mare q CT poate fi neglijat, atunci q() = K „n +

Este evident că

unde c este capacitatea termică a lichidului, kJDkg-K); p este densitatea lichidului, kg / m 3; Wnc- rata de crestere a stratului incalzit, m/s; W Jl- rata de epuizare liniară, m/s; 0i SP - căldură de vaporizare, kJ/kg; G kip - punctul de fierbere al lichidului, K.

Orez. 2.6.

Г () - temperatura initiala; G kip - punctul de fierbere;

T g- temperatura de ardere; q KUW q Jl - fluxurile de căldură convective și, respectiv, radiante; q 0 - fluxul de căldură care intră pe suprafața lichidului

Din formula (2.45) rezultă că intensitatea fluxului de căldură din zona flăcării determină o anumită rată de alimentare cu combustibil a acestei zone, a cărei interacțiune chimică cu oxidantul, la rândul său, afectează valoarea # 0 . Acesta este ceea ce constă relația de masăși schimbul de căldură între zona de flacără și faza condensată în timpul arderii lichidelor și solidelor.

Estimarea ponderii căldurii din degajarea totală de căldură în timpul arderii lichidului, care este cheltuită pentru pregătirea acestuia pentru ardere q 0, poate fi efectuată în următoarea secvență.

Luând pentru simplitate wrijl= W nx , obținem

Rata de eliberare a căldurii pe unitatea de suprafață a oglinzii lichide (căldura specifică de foc qll7K) poate fi determinat prin formula

unde Q H este cea mai mică putere calorică a substanței, kJ/kg; P p - coeficientul de completitudine a arderii.

Apoi, ținând cont de starea (2.44) și împărțind expresia (2.45) la formula (2.46), obținem

Calculele arată că aproximativ 2% din degajarea totală de căldură în timpul arderii lichidului este cheltuită pentru formarea și livrarea vaporilor de lichid în zona de ardere. Când procesul de ardere este stabilit, temperatura suprafeței lichidului crește până la punctul de fierbere, care ulterior rămâne neschimbat. Această afirmație se referă la un lichid individual. Dacă, totuși, luăm în considerare amestecuri de lichide cu puncte de fierbere diferite, atunci la început are loc eliberarea fracțiilor cu fierbere ușoară, apoi - cele cu punct de fierbere din ce în ce mai mare.

Rata de ardere este afectată semnificativ de încălzirea lichidului în profunzime ca urmare a transferului de căldură din lichidul încălzit de fluxul radiant. q0 suprafața lichidului până la adâncimea sa. Acest transfer de căldură este realizat de conductivitate termicăși conventii.

Încălzirea unui lichid datorită conductivității termice poate fi reprezentată printr-o dependență exponențială a formei

Unde T x - temperatura stratului lichid la adâncime X, LA; G kip - temperatura suprafeței (punctul de fierbere), K; k- coeficientul de proporționalitate, m -1 .

Acest tip de câmp de temperatură se numește distribuția temperaturii de primul fel(Fig. 2.7).

Convenția laminară apare ca urmare a diferitelor temperaturi ale lichidului la pereții rezervorului și în centrul acestuia, precum și ca urmare a distilării fracționate în stratul superior în timpul arderii amestecului.

Transferul suplimentar de căldură de la pereții încălziți ai rezervorului la lichid duce la încălzirea straturilor sale din apropierea pereților la o temperatură mai mare decât în ​​centru. Lichidul mai încălzit lângă pereți (sau chiar bule de vapori dacă este încălzit lângă pereții deasupra punctului de fierbere) se ridică, ceea ce contribuie la amestecarea intensivă și la încălzirea rapidă a lichidului la adâncime mare. Asa numitul strat homotermic, acestea. un strat cu o temperatură practic constantă, a cărui grosime crește în timpul arderii. Un astfel de câmp de temperatură se numește distribuția temperaturii de al doilea fel.

Orez. 2.7.

1 - distribuția temperaturii de primul fel; 2 - distribuția temperaturii de al doilea fel

Formarea unui strat homotermic este posibilă și ca rezultat al distilării fracționate a straturilor apropiate de suprafață ale unui amestec de lichide cu puncte de fierbere diferite. Pe măsură ce astfel de lichide se ard, stratul apropiat de suprafață este îmbogățit în fracții mai dense, cu punct de fierbere ridicat, care se scufundă, contribuind la încălzirea cea mai convectivă a lichidului.

S-a stabilit că cu cât punctul de fierbere al unui lichid este mai scăzut (combustibil diesel, ulei de transformator), cu atât este mai dificil să se formeze un strat homotermic. Când ard, temperatura pereților rezervorului depășește rar punctul de fierbere. Cu toate acestea, la arderea produselor uleioase umede cu punct de fierbere ridicat, probabilitatea formării unui strat homotermic este destul de mare. Când pereții rezervorului sunt încălziți la 100°C și mai mult, se formează bule de vapori de apă care, grăbindu-se în sus, provoacă o mișcare intensă a întregului lichid și o încălzire rapidă în profunzime. Dependența grosimii stratului homotermic de timpul de ardere este descrisă prin relație

Unde X - grosimea stratului homotermic la un anumit moment al timpului de ardere, m; x pr - grosimea limitatoare a stratului homotermic, m; t este timpul numărat de la începutul formării stratului, s; p - coeficient, s -1.

Posibilitatea formării unui strat homotermic suficient de gros în timpul arderii produselor petroliere umede este plină de apariția fierberii și a ejectării lichidului.

Rata de ardere depinde în mod semnificativ de tipul de lichid, temperatura inițială, umiditatea și concentrația de oxigen din atmosferă.

Din ecuația (2.45), ținând cont de expresia (2.44), se poate determina rata de epuizare în masă:

Din formula (2.50) este evident că rata de ardere este afectată de intensitatea fluxului de căldură care vine de la flacără către oglinda lichidă și de parametrii termofizici ai combustibilului: punctul de fierbere, capacitatea termică și căldura de evaporare.

Din Tabel. 2.5 este evident că există o anumită corespondență între rata de ardere și costurile de căldură pentru încălzirea și evaporarea lichidului. Astfel, în seria benzenexilenglicerolilor, cu o creștere a consumului de căldură pentru încălzire și evaporare, scade rata de burnout. Cu toate acestea, la trecerea de la benzen la dietil eter, costurile de căldură scad. Această discrepanță aparentă se datorează diferenței de intensitate a fluxurilor de căldură care vin de la flacără la suprafața lichidului. Fluxul radiant este suficient de mare pentru o flacără de benzen fumurie și mic pentru o flacără de eter dietilic relativ transparent. De regulă, raportul dintre ratele de ardere a lichidelor cu cea mai rapidă ardere și cele mai lente lichide este destul de mic și se ridică la 3,0-4,5.

Tabelul 25

Dependența ratei de ardere de consumul de căldură pentru încălzire și evaporare

Din expresia (2.50) rezultă că odată cu creșterea Г 0 rata de ardere crește, deoarece costurile de căldură pentru încălzirea lichidului până la punctul de fierbere scad.

Conținutul de umiditate din amestec reduce rata de ardere a lichidului, în primul rând, datorită consumului suplimentar de căldură pentru evaporarea acestuia și, în al doilea rând, ca urmare a efectului flegmatizant al vaporilor de apă în zona gazoasă. Aceasta din urmă duce la o scădere a temperaturii flăcării și, prin urmare, conform formulei (2.43), scade și puterea sa radiantă. Strict vorbind, rata de ardere a unui lichid umed (lichid care contine apa) nu este constanta, aceasta creste sau scade in timpul procesului de ardere in functie de punctul de fierbere al lichidului.

Combustibilul umed poate fi reprezentat ca un amestec de două lichide: combustibil + apă, în timpul arderii cărora au dispersie fracționată. Dacă punctul de fierbere al lichidului combustibil este mai mic decât punctul de fierbere al apei (100°C), atunci combustibilul se arde de preferință, amestecul este îmbogățit cu apă, rata de ardere scade și, în final, arderea se oprește. Dacă punctul de fierbere al lichidului este mai mare de 100 ° C, atunci, dimpotrivă, umiditatea se evaporă mai întâi și concentrația acesteia scade. Ca urmare, viteza de ardere a lichidului crește, până la viteza de ardere a produsului pur.

De regulă, odată cu creșterea vitezei vântului, rata de ardere a lichidului crește. Vântul intensifică procesul de amestecare a combustibilului cu oxidantul, ridicând astfel temperatura flăcării (Tabelul 2.6) și apropiind flacăra de suprafața de ardere.

Tabelul 2.6

Efectul vitezei vântului asupra temperaturii flăcării

Toate acestea măresc intensitatea fluxului de căldură furnizat încălzirii și evaporării lichidului, prin urmare, conduc la o creștere a ratei de ardere. La viteze mai mari ale vântului, flacăra se poate rupe, ceea ce va duce la oprirea arderii. Deci, de exemplu, atunci când kerosenul tractorului a ars într-un rezervor cu un diametru de 3 m, stingerea a avut loc la o viteză a vântului de 22 m/s.

Majoritatea lichidelor nu pot arde într-o atmosferă cu mai puțin de 15% oxigen. Odată cu creșterea concentrației de oxigen peste această limită, rata de ardere crește. Într-o atmosferă semnificativ îmbogățită cu oxigen, arderea lichidului are loc cu eliberarea unei cantități mari de funingine în flacără și se observă o fierbere intensă a fazei lichide. Pentru lichidele multicomponente (benzină, kerosen etc.), temperatura suprafeței crește odată cu creșterea conținutului de oxigen din mediu.

O creștere a ratei de ardere și a temperaturii suprafeței lichidului cu o creștere a concentrației de oxigen din atmosferă se datorează unei creșteri a emisivității flăcării ca urmare a creșterii temperaturii de ardere și a unui conținut ridicat de funingine în ea.

De asemenea, rata de ardere se modifică semnificativ odată cu scăderea nivelului de lichid inflamabil din rezervor: rata de ardere scade, până la încetarea arderii. Deoarece alimentarea cu oxigen din aer din mediul din interiorul rezervorului este dificilă, atunci când nivelul lichidului scade, distanța h npîntre zona flăcării și suprafața de ardere (Fig. 2.8). Fluxul radiant către oglinda lichidă scade și, în consecință, scade și rata de ardere, până la atenuare. La arderea lichidelor în rezervoare cu diametru mare, adâncimea limită /g pr la care arderea este atenuată este foarte mare. Deci, pentru un rezervor cu un diametru de 5 m, este de 11 m, iar cu un diametru de Im - aproximativ 35 m.

distanța parcursă de frontul de flăcări pe unitatea de timp. (Vezi: ST SEV 383-87. Siguranța privind incendiile in constructie. Termeni și definiții.)

Sursă: „Casa: terminologia clădirii”, Moscova: Buk-press, 2006.

• O măsură a prevalenței unei boli bazată pe prevalența acesteia într-o populație, fie la un moment dat) fie într-o anumită perioadă de timp)...

  termeni medicali

• - Mișcarea zonei de rădăcină a flăcării de la ieșirile arzătorului în direcția fluxului de combustibil sau amestec combustibil Vezi toți termenii GOST 17356-89. ARZĂTORI PE GAZ ȘI COMBUSTIBILI LICHIDI...

  Dicționar de vocabular GOST

• - Deplasarea zonei de rădăcină a flăcării către amestecul care curge A se vedea toți termenii GOST 17356-89. ARZATORE PENTRU GAZ SI COMBUSTIBILI LICHIZI. TERMENI ȘI DEFINIȚII Sursa: GOST 17356-89...

  Dicționar de vocabular GOST

• - Schimbarea alternativă a parametrilor flăcării și localizarea zonei rădăcinii sale. Vedeți toți termenii GOST 17356-89. ARZATORE PENTRU GAZ SI COMBUSTIBILI LICHIZI. TERMENI ȘI DEFINIȚII Sursa: GOST 17356-89...

  Dicționar de vocabular GOST

• - un fenomen caracterizat prin evacuarea flăcării în corpul arzătorului. Sursa: „Casa: Terminologia clădirii”, M.: Buk-press, 2006...

  Dicționar de construcții

• - propagarea arderii de foc pe suprafata substantelor si materialelor. Sursa: „Casa: Terminologia clădirii”, M.: Buk-press, 2006...

  Dicționar de construcții

• - gradul de durată a transportului mărfurilor pe calea ferată...

  Dicționar comercial de referință

• - indicator hemodinamic: viteza de mișcare a undei de presiune cauzată de sistola inimii de-a lungul aortei și arterelor mari ...

  Dicţionar medical mare

• - un dispozitiv care detectează o flacără și semnalizează prezența acesteia. Poate consta dintr-un detector de flacără, un amplificator și un releu pentru transmiterea semnalului...

  Dicționar de construcții

• - un fenomen caracterizat printr-o detașare generală sau parțială a bazei flăcării deasupra orificiilor arzătorului sau deasupra zonei de stabilizare a flăcării. Sursa: „Casa: Terminologia clădirii”, M.: Buk-press, 2006...

  Dicționar de construcții

• - una dintre cele fizice proprietățile cărbunelui, măsurate prin metode cantitative obiective. Strâns legat nu numai de structură și compoziție, ci și de prezența fisurilor și a porilor, precum și de miner. impurităţi...

  Enciclopedia Geologică

• - viteza de propagare a fazei de perturbare elastică în dec. medii elastice. În mediile izotrope nemărginite, undele elastice se propagă adiabatic, fără dispersie...

  Enciclopedia Geologică

• - „... - un indicator adimensional condiționat care caracterizează capacitatea materialelor de a se aprinde, de a răspândi flacăra pe suprafață și de a genera căldură...” Sursa: „REGOLAMENTE DE SIGURANȚĂ LA INCENDII...

  Terminologie oficială

• - „...: un indicator care caracterizează capacitatea vopsea aprinde, împrăștie flacăra pe suprafața sa și generează căldură...” Sursa: „SIGURANȚA MATERIALELOR DE VOPSELE ȘI LACURI...

  Terminologie oficială

• - FLACĂRI. Flacără etc. vezi flacara...

  Dicționar explicativ al lui Ushakov

• - adj., număr de sinonime: 2 mocnit mocnit ...

  Dicţionar de sinonime

„viteza flăcării” în cărți

Gheață și ceva foc

Din cartea Pe toate cele patru laturi autor Gill Adrian Anthony

Gheață și ceva foc Islanda, martie 2000 De ce, cu atâta abundență de pământuri create de Dumnezeu, a venit cineva aici? Și de ce, venind aici și s-au uitat în jur, acești oameni nu și-au întors barca familiei și nu au plecat în iad cu toți copiii lor și

flăcări gemene

Din cartea Soul Integration de Rachel Sal

Twin Flames Salutări dragilor, aceasta este Leah. Din nou, îmi face mare plăcere să vorbesc cu tine. În tot timpul în care Arcturienii, Fondatorii și Sinele Superior al acestui canal au comunicat cu voi, am fost și noi cu voi. Acum vom vorbi despre un subiect care ne este apropiat de inimă.

DEDICAT FLACĂRII

Din cartea Misterul focului. Colectie autor Hall Manly Palmer

DEDICAT FLACĂRII Cel ce trăiește Viața va ști

1.6. Poate viteza schimbului de informații să depășească viteza luminii?

Din cartea Quantum Magic autor Doronin Serghei Ivanovici

1.6. Poate viteza schimbului de informații să depășească viteza luminii? Destul de des se aude că experimentele de testare a inegalităților lui Bell, care infirmă realismul local, confirmă prezența semnalelor superluminale. Aceasta înseamnă că informațiile pot

Meditație asupra flăcării

Din cartea Înțelepciunii. Mantrele. Meditații. Practici cheie de Loy-So

Meditația cu flacără Există un alt tip de meditație care are un efect puternic de vindecare și vindecare. Este despre despre meditația la lumânare. Flacăra a fost mult timp venerată în toate culturile, precum și cenușa, reprezentând esența purificată a subiectului. Se credea că

UPR. Meditație asupra flăcării

Din cartea NIMIC ORDINAR autorul Millman Dan

UPR. Meditația cu flacără Data viitoare când aveți gânduri supărătoare, tulburătoare, faceți o meditație simplă, dar puternică: luați o lumânare care arde constantă și constantă.Puneți-o pe o masă departe de obiecte inflamabile, cum ar fi perdele.

Viteza de propagare a interacțiunilor gravitaționale

Din cartea Gravity [De la sfere de cristal la găuri de vierme] autor Petrov Alexandru Nikolaevici

Viteza de propagare a interacțiunilor gravitaționale La sfârșitul capitolului, vom discuta încă o problemă interesantă. Relativitatea generală include două constante fundamentale: G gravitațional și viteza luminii c. Prezența primului dintre ele este evidentă și firească – avem de-a face

19.22. Stingerea flăcării

Din cartea Stratagemelor. Despre arta chineză de a trăi și de a supraviețui. TT. 12 autor von Senger Harro

19.22. Stingerea flăcării În timp ce arabii au avut succes în războiul Yom Kippur (6-22 octombrie 1973) (trupele egiptene au traversat Canalul Suez și au reluat o parte din Peninsula Sinai din cauza unui atac surpriză), Uniunea Sovietică nu a cerut încetarea focului . 9 octombrie la

Viteza de propagare

Din cartea Viața zilnică a călugărilor medievali Europa de Vest(secolele X-XV) autor Moulin Leo

Viteza de răspândire Amploarea răspândirii este remarcabilă, dar și mai impresionantă este viteza cu care s-a răspândit influența monahismului. Căci de îndată ce s-a știut că o mână de oameni s-au stabilit într-un „deșert”, ca literalmente chiar acolo în jurul lor

În flăcări

Din carte, Partizanii acceptă lupta autor Lobanok Vladimir Eliseevici

În flăcări Războiul a lăsat o urmă adâncă, de neșters, asupra tuturor celor care i-au supraviețuit. Evenimentele o deranjează în fiecare zi, se întâmplă să nu o lase să doarmă noaptea, rănile încă calde ale inimii o tulbură. Deci probabil ar trebui să fie, tot va fi atâta timp cât cei care au fost pe front vor fi în viață

PRELEȚIA XI TREI CĂI DE DISTRIBUȚIE A INFLUENȚEI MAGNETICE. – 1) FOTOGRAFIE MENTALĂ. – 2) METODA PLEXUSULUI SOLAR. – 3) CALEA MUSCULARĂ TREI CĂI DE DISTRIBUȚIE DIRECTĂ A INFLUENȚEI MAGNETICE.

Din cartea Magnetism personal (curs curs) autor Daniels Van Taille

PRELEȚIA XI TREI CĂI DE DISTRIBUȚIE A INFLUENȚEI MAGNETICE. – 1) FOTOGRAFIE MENTALĂ. – 2) METODA PLEXUSULUI SOLAR. – 3) CALEA MUSCULARĂ TREI CĂI DE DISTRIBUȚIE DIRECTĂ A INFLUENȚEI MAGNETICE. Când se aplică fiecare dintre cele trei metode, este necesar în primul rând

Lectia 1. Sf. apostoli din 70: Iason, Sosipater și alți sfinți martiri cu ei (Despre ce au făcut sfinții apostoli pentru a răspândi credința creștină și ce trebuie să facem noi pentru a o răspândi)

Din cartea Full Yearly Circle of Brief Teachings. Volumul II (aprilie-iunie) autor Diachenko Grigori Mihailovici

Lectia 1. Sf. apostoli din 70: Iason, Sosipater și alți sfinți mucenici cu ei (Despre ce au făcut sfinții apostoli pentru a răspândi credința creștină și ce trebuie să facem noi pentru a o răspândi) I. Sf. Apostolii Iason și Sosipater, a căror amintire este sărbătorită astăzi, ucenicii și

Viteza citirii practice ar trebui să fie de trei ori viteza citirii normale.

Din cartea Speed ​​Reading. Cum să-ți amintești mai mult citind de 8 ori mai repede de Kamp Peter

Viteza de exersare a citirii ar trebui să fie de trei ori mai rapidă decât lectura normală.Regula de bază a practicii este că, dacă doriți să citiți cu o anumită viteză, atunci trebuie să faceți exersarea citirii de aproximativ trei ori mai rapid. Asa de,

52. Viteza undei ciocanului de berbec

Din cartea Hidraulica autorul Babaev M A

52. Viteza de propagare a undei de șoc hidraulic În calculele hidraulice, viteza de propagare a undei de șoc a unui șoc hidraulic, precum și șocul hidraulic în sine, prezintă un interes considerabil. Cum să-l definești? Pentru a face acest lucru, luați în considerare o transversală rotundă

51. Viteza de curgere într-un canal care se îngustează, viteza de curgere în masă

Din cartea Heat Engineering autor Burkhanova Natalia

51. Viteza de ieșire într-un canal de îngustare, viteza de curgere în masă Viteza de ieșire într-un canal de îngustare Să luăm în considerare procesul de scurgere adiabatică a materiei. Să presupunem că un fluid de lucru cu un anumit volum specific (v1) se află într-un rezervor sub

1) Umiditatea materialului.

2) Influența orientării probei în spațiu.

La unghiuri negative de înclinare (direcția mișcării flăcării de sus în jos), viteza de propagare a flăcării fie nu se modifică, fie scade ușor. Cu o creștere a unghiului pozitiv de înclinare (direcția mișcării flăcării de jos în sus) peste 10-15 0, viteza de propagare a flăcării crește brusc.

3) Influența vitezei și direcției fluxurilor de aer.

Odată cu creșterea vitezei vântului din spate, schimbul de gaz se îmbunătățește, iar unghiul de înclinare al flăcării față de probă scade. Viteza de propagare este în creștere.

Fluxul de aer îndreptat împotriva direcției de mișcare a flăcării are un efect dublu asupra vitezei de propagare a flăcării.

Ca urmare a decelerarii aerodinamice si a racirii suprafetelor incalzite din fata frontului flacarii, viteza de propagare a flacarii scade. Pe de altă parte, fluxul de aer intensifică amestecarea produselor de piroliză cu agentul de oxidare, formarea unui amestec combustibil omogen are loc mai rapid, nasul flăcării se apropie de suprafața materialului solid, ceea ce, la rândul său, duce la un creșterea intensității, iar aceasta accelerează răspândirea flăcării.

4) Influența dimensiunilor geometrice ale probei.

Există mostre termic groase și termic subțiri.

Grosimea termică este grosimea unui strat de material solid încălzit înaintea frontului de flăcări peste temperatura inițială în momentul în care flacăra se extinde pe o anumită suprafață.

5) Influența materialului substratului.

În cazul în care un material combustibil este în contact cu materialul (substratul), proprietăți termofizice care sunt diferite de aer, acest lucru va afecta și viteza de propagare a flăcării (hârtie lipită, izolație de sârmă etc.). Dacă l jos > l munți. mat. , atunci căldura va fi îndepărtată intens din probă, iar viteza de propagare va fi mai mică decât în ​​cazul absenței unui substrat.

6) Influența conținutului de oxigen în mediu.

Pe măsură ce conținutul de oxigen din mediu crește, crește viteza de propagare a flăcării.

7. Influența temperaturii inițiale a probei.

Pentru lemn, o creștere a temperaturii inițiale la 230–250 ° C (interval de temperatură de piroliză) duce la o creștere bruscă a u l.

Arderea materialelor dure

Concomitent cu răspândirea flăcării pe suprafața materialului, începe procesul de ardere a acestuia. Modelele de ardere a materialelor solide depind în esență de natura transformării fazei solide în produși gazoși.

Dacă descompunerea fazei solide se desfășoară într-un strat îngust aproape de suprafață fără formarea unui strat de carbon, atunci arderea are loc în acest caz cu o viteză constantă. După aprindere, la suprafața fazei solide se stabilește o temperatură constantă, egală cu temperatura de fierbere sau de sublimare a substanței.

Mecanismul de ardere a solidelor, care procedează cu formarea unui reziduu carbonic pe suprafața de ardere, este mai complex. Așa ard aproape toate substanțele. origine vegetală, unele materiale plastice care conțin în compoziția lor umpluturi incombustibile sau cu ardere lentă (talc, funingine etc.). Lemnul este una dintre cele mai comune substanțe combustibile de origine vegetală de acest tip. În momentul aprinderii, datorită fluxului de căldură din zona flăcării, temperatura stratului de suprafață al lemnului crește rapid la 450-500 ° C. Descompunerea intensivă a substanțelor are loc cu formarea de produse volatile și cărbune, în timp ce temperatura la suprafață se ridică la 600 ° C.

În adâncimea arderii lemnului, există zone cu caracteristici fizice și fizico-chimice diferite. În mod convențional, acestea pot fi împărțite în 4 zone:

I - cărbune, format din carbon 99%;

II - lemn cu diferite grade de piroliză;

III - lemn nepirolizat, uscat;

IV - lemn original.

Pe măsură ce produsele volatile sunt eliberate din faza solidă în timpul arderii lemnului, materialul este carbonizat la o adâncime din ce în ce mai mare. O creștere a grosimii stratului de carbon determină o creștere a rezistenței sale termice și, prin urmare, reduce viteza de încălzire și piroliză a straturilor de lemn încă nedescompuse, iar viteza de ardere a flăcării scade treptat. Arderea în foc a lemnului se oprește atunci când rata de masă a emisiei volatile scade la 5 g/(m 2 s). Grosimea stratului de cărbune în acest caz ajunge la 15-20 mm.

Oprirea arderii de foc a lemnului deschide accesul oxigenului aerului la cărbunele încălzit la o temperatură de 650-700 ° C. Începe a doua etapă a arderii lemnului - oxidarea eterogenă a stratului de carbon, în principal prin reacția C + O 2 ® CO 2 + 33000 kJ / kg, temperatura stratului de carbon crește la 800 ° C și procesul ardere eterogenă cărbunele este și mai intensificat.

Imaginea reală a tranziției ardere omogenăîn heterogen este oarecum diferit de cel de mai sus.

Principalul parametru cantitativ care caracterizează procesul de ardere a materialelor solide este rata de ardere în masă, care este unul dintre parametrii care determină dinamica unui incendiu.

Rata de ardere în masă redusă este cantitatea de substanță care se arde pe unitatea de timp pe unitatea de suprafață de incendiu.

Arderea metalelor

În funcție de natura arderii, metalele sunt împărțite în două grupe: volatile și nevolatile.

Metalele volatile au T pl< 1000 К, Т кип < 1500 К. К ним относятся щелочные металлы (литий, натрий, калий и др.) и щелочноземельные (магний, кальций).

Metalele nevolatile au Ttopire >1000 K, Tboil >2500 K. Mecanismul de ardere este determinat în mare măsură de proprietățile oxidului metalic. Temperatura de topire a metalelor volatile este mai mică decât cea a oxizilor acestora. În acest caz, acestea din urmă sunt formațiuni destul de poroase.

Când IS este adus la suprafața metalului, acesta se evaporă și se oxidează. Când concentrația de vapori este egală cu limita inferioară a concentrației de aprindere, aceștia se aprind. Zona ardere prin difuzie este instalat aproape de suprafață, o mare parte de căldură este transferată metalului și este încălzită la T kip. Vaporii rezultați, care se difuzează liber prin filmul de oxid poros, intră în zona de ardere. Fierberea metalului determină distrugerea periodică a peliculei de oxid, ceea ce intensifică arderea. Produsele de ardere (oxizi metalici) difuzează nu numai pe suprafața metalului, contribuind la formarea unei cruste de oxid, ci și în spațiul înconjurător, unde, condensându-se, formează particule solide sub formă de fum alb. Formarea de fum alb dens este un semn vizual al arderii metalelor volatile.

Pentru metalele nevolatile cu temperaturi ridicate de tranziție de fază, în timpul arderii, la suprafață se formează o peliculă de oxid foarte densă, care aderă bine la suprafața metalului. Ca rezultat, viteza de difuzie a vaporilor de metal prin peliculă este redusă brusc și particulele mari, cum ar fi aluminiul și beriliul, nu pot arde. De regulă, incendiile unor astfel de metale apar atunci când sunt sub formă de așchii, pulberi și aerosoli. Arderea lor are loc fără formarea de fum dens. Formarea unui film dens de oxid pe suprafața metalului duce la explozia de particule. Acest fenomen, care se observă în special atunci când o particulă se mișcă într-un mediu oxidant la temperatură înaltă, este asociat cu acumularea de vapori de metal sub filmul de oxid, urmată de ruperea sa bruscă. Acest lucru, desigur, duce la o intensificare bruscă a arderii.

praf arzător

Praf este un sistem dispers format dintr-un mediu de dispersie gazos (aer, etc.) și o fază solidă dispersată (făină, zahăr, lemn, cărbune etc.).

Factori care afectează viteza de propagare a flăcării prin amestecuri de praf-aer:

1) Concentrația de praf.

Ca și în cazul arderii unui amestec omogen gaz-aer, viteza maximă de propagare a flăcării are loc pentru amestecuri ceva mai mari decât compoziția stoechiometrică. Pentru praful de turbă, acesta este de 1,0-1,5 kg / m 3.

2) Conținut de cenușă.

Odată cu creșterea conținutului de cenușă, concentrația componentei combustibile scade și, în consecință, viteza de propagare a flăcării scade.

Pe măsură ce conținutul de oxigen scade, viteza de propagare a flăcării scade.

Clasificarea pulberilor în funcție de pericolul de incendiu și explozie.

În funcție de pericolul de explozie, praful este împărțit în clase:

Clasa I - cel mai exploziv - j n până la 15 g / m 3;

Clasa II - exploziv - 15 g / m 3< j н < 65 г/м 3 ;

Clasa III - cel mai periculos incendiu - j n > 65 g / m 3; T St până la 250 aproximativ C;

Clasa IV - pericol de incendiu - j n > 65 g/m 3; T St > 250 o C.

DINAMICA FOCULUI

Dinamica unui incendiu este înțeleasă ca un set de legi și regularități care descriu modificarea parametrilor principali ai unui incendiu în timp și spațiu. Natura unui incendiu poate fi judecată prin combinarea unui număr mare de parametri ai săi: după aria incendiului, după temperatura focului, viteza de propagare a acestuia, intensitatea degajării căldurii, intensitatea incendiului. schimbul de gaze, intensitatea fumului etc.

Există atât de mulți parametri de incendiu încât în ​​unele tipuri de incendii unii dintre ei sunt primari, în timp ce în altele sunt secundari. Totul depinde de ce obiective sunt stabilite în studiul unui anumit tip de incendiu.

Ca principali parametri variabili în timp pentru studierea dinamicii unui incendiu, luăm aria incendiului, temperatura focului, intensitatea schimbului de gaze și a fumului și viteza de propagare a incendiului. Acești parametri de incendiu sunt cei mai accesibili pentru măsurare, analiză și calcule. Acestea servesc drept date inițiale pentru determinarea tipului de echipament necesar și calcularea forțelor și mijloacelor de stingere a incendiilor, proiectarea sistemelor automate de stingere a incendiilor etc.

Din momentul in care se produce un incendiu, cu desfasurarea sa libera, pana la incetarea sa completa, un incendiu intr-o incapere poate fi impartit in faze.

Fazele de incendiu

I. Faza de aprindere.

Flacăra provine dintr-o sursă externă de aprindere într-o zonă mică și se extinde încet. În jurul zonei de ardere se formează un flux de gaz convectiv, care asigură schimbul de gaz necesar. Suprafața materialului combustibil se încălzește, dimensiunea torței crește, schimbul de gaze crește și fluxul de căldură radiantă crește, care pătrunde în spațiul înconjurător și pe suprafața materialului combustibil. Durata fazei de bronzare variază de la 1 la 3 minute.

II. faza incendiului.

Temperatura camerei crește încet. Se repetă întregul proces anterior, dar cu o intensitate mai mare. Durata celei de-a doua etape este de aproximativ 5-10 minute.

III. Faza volumetrica de dezvoltare a incendiului- proces rapid de creștere a tuturor parametrilor enumerați. Temperatura în cameră ajunge la 250 -300°C. Încep faza „volum” a dezvoltării incendiului și faza de propagare volumetrică a incendiului. La o temperatură a mediului gazos din încăpere de 300 ° C, geamul este distrus. În acest caz, post-arderea poate avea loc și în afara incintei (incendiul iese din deschideri spre exterior). Intensitatea schimbului de gaze se modifică brusc: crește brusc, procesul de ieșire a produselor fierbinți de ardere și afluxul de aer proaspăt în zona de ardere se intensifică.

IV.Faza de foc.

În această fază, temperatura camerei poate scădea pentru o perioadă scurtă de timp. Dar, în conformitate cu schimbarea condițiilor de schimb de gaze, astfel de parametrii de incendiu cresc brusc, odată cu finalizarea arderii, rata de ardere și răspândirea procesului de ardere. În consecință, degajarea totală de căldură în foc crește, de asemenea, brusc. Temperatura, care a scăzut ușor în momentul distrugerii geamului din cauza afluxului de aer rece, crește brusc, ajungând la 500 - 600 ° C. Procesul de dezvoltare a incendiului se intensifică rapid. Se mărește valoarea numerică a tuturor parametrilor de incendiu menționați anterior. Zona incendiului, temperatura medie volumetrică din încăpere (800-900 ° C), intensitatea arderii încărcăturii de foc și gradul de fum ating un maxim.

V. Faza arderii staţionare.

Parametrii de incendiu se stabilizează. Acest lucru are loc de obicei în 20-25 de minute de la un incendiu și, în funcție de magnitudinea încărcăturii incendiului, poate dura 20-30 de minute.

VI. Faza de dezintegrare.

Intensitatea arderii scade treptat, deoarece. cea mai mare parte a încărcăturii de foc a ars deja. În cameră s-a acumulat o cantitate mare de produse de ardere. Concentrația de volum medie a oxigenului din cameră a scăzut la 16-17%, iar concentrația de produse de ardere care împiedică arderea intensă a crescut până la valoarea limită. Intensitatea transferului de căldură radiantă către materialul combustibil a scăzut din cauza scăderii temperaturii în zona de ardere. Datorită creșterii densității optice a mediului, intensitatea arderii scade lent, ceea ce duce la scăderea tuturor celorlalți parametrii de incendiu. Zona de incendiu nu se micșorează: poate crește sau se poate stabiliza.

VII. Faza de epuizare.

Această fază finală a incendiului se caracterizează prin mocnire lentă, după care, după un timp, uneori destul de lung, arderea se oprește.

Parametrii de bază de incendiu

Să luăm în considerare cantitativ câțiva dintre principalii parametri ai unui incendiu care determină dinamica dezvoltării acestuia. Să determinăm intensitatea eliberării căldurii într-un incendiu, deoarece acesta este unul dintre principalii parametri ai procesului de ardere:

Q \u003d βQ r n V m ’Sp, (kJ / s)

unde β și Q p n sunt constante (coeficientul de subardere și puterea calorică inferioară a încărcăturii de foc);

V m ¢ - rata redusă de epuizare a masei;

S p - zona de incendiu;

V m ¢ şi S p depind de timpul de desfăşurare a incendiului, de temperatura focului, de intensitatea schimbului de gaze etc.

Rata de ardere redusă a masei V m ¢ este determinată de formula:

v m ¢ \u003d (a × T p + b × I g) v m o ¢

unde a, b sunt coeficienți empirici;

v m o ¢ este rata redusă de ardere în masă a sarcinii de foc pentru un anumit tip de material combustibil;

T p - valoarea medie a temperaturii focului;

I g - intensitatea schimbului de gaze.

Dependența zonei de incendiu de principalii parametri ai dezvoltării sale are forma:

S p \u003d k (v p ∙ τ) n

unde k și n sunt coeficienți în funcție de forma geometrică a zonei de incendiu;

v p - viteza liniară de propagare a incendiului;

τ este timpul dezvoltării sale libere.

k = π; n = 2 k = ; n = 2 k = 2a; n=1

k = ; n = 2 k = 2a; n=1

Viteza liniară de propagare a incendiului depinde de tipul de încărcare combustibilă, de temperatura medie a focului și de intensitatea schimbului de gaze:

v p \u003d (a 1 T p + b 1 I g) v po

unde a 1 și b 1 sunt coeficienți empirici care stabilesc dependența vitezei liniare de propagare a focului de temperatura și intensitatea medie a schimbului de gaze, a căror valoare numerică este determinată empiric pentru fiecare tip specific de combustibil;

v p o - viteza liniară de propagare a arderii pentru un anumit tip de combustibil.

Pe măsură ce focul se dezvoltă, temperatura focului și intensitatea schimbului de gaze vor crește, crescând rata liniară de propagare a arderii și rata redusă de ardere a masei.

Regimul termic la foc

Apariția și rata de apariție a proceselor termice depind de intensitatea degajării de căldură în zona de ardere, adică. de la căldura focului. O caracteristică cantitativă a schimbării degajării de căldură într-un incendiu, în funcție de diverse conditii arderea servește ca regim de temperatură. Sub regim de temperatură focul înțelege schimbarea temperaturii în timp. Determinarea temperaturii unui incendiu atât prin metode experimentale, cât și prin metode de calcul este extrem de dificilă. Pentru calculele de inginerie, atunci când se rezolvă o serie de probleme practice, temperatura focului este determinată din ecuația de echilibru termic. Bilanțul de căldură pe un foc este compilat nu numai pentru a determina temperatura focului, ci și pentru a identifica distribuția cantitativă a energiei termice. În cazul general, bilanţul termic al unui incendiu pentru un moment dat în timp poate fi reprezentat după cum urmează:

Q p \u003d Q pg + Q la + Q l

unde Q p este căldura degajată în foc, kJ;

Q pg - căldură conținută în produsele de ardere, kJ;

Q la - căldură transferată din zona de ardere prin convecție către aerul din jurul zonei, dar care nu participă la ardere, kJ;

Q l - căldură transferată din zona de ardere prin radiație.

Pentru focurile deschise s-a stabilit că ponderea căldurii transferate din zona de ardere prin radiație și convecție este de 40-50% din Q p. Cota de căldură rămasă (60-70% din Q p) este utilizată pentru încălzirea produse de ardere. Astfel, 60-70% din temperatura teoretică de ardere a unui anumit material combustibil va da o valoare aproximativă pentru temperatura flăcării. Temperatura focurilor deschise depinde de puterea calorică a materialelor combustibile, de viteza de ardere a acestora și de condițiile meteorologice. În medie, temperatura maximă a unui foc deschis pentru gazele combustibile este de 1200 - 1350°C, pentru lichide - 1100 - 1300°C și pentru materiale combustibile solide de origine organică - 1100 - 1250°C.

În timpul unui incendiu intern, temperatura este influențată de mai mulți factori: natura materialului combustibil, amploarea încărcăturii de incendiu și locația acestuia, zona de ardere, dimensiunile clădirii (suprafața podelei, înălțimea încăperii etc.) și intensitatea schimbului de gaze (dimensiunea și amplasarea deschiderilor). Să luăm în considerare mai detaliat influența acestor factori.

Focul poate fi împărțit în trei perioade caracteristice în funcție de schimbările de temperatură: inițială, principală și finală.

Perioada inițială- caracterizat printr-o temperatură de volum medie relativ scăzută.

Perioada principală- în timpul acesteia se arde 70-80% din încărcătura totală de materiale combustibile. Sfârșitul acestei perioade are loc atunci când temperatura medie a volumului atinge cea mai mare valoare sau redus la cel mult 80% din valoarea maximă.

Perioada finală- caracterizată printr-o scădere a temperaturii datorită arderii încărcăturii de foc.

Figura 9.1. Modificarea în timp a temperaturii unui incendiu intern: 1 - curba unui incendiu specific; 2 - curba standard

Deoarece rata de creștere și valoarea absolută a temperaturii de foc în fiecare caz specific au propriile valori și caracteristici caracteristice, a fost introdus conceptul de curbă standard de temperatură (Fig. 21.2), generalizând cel mai mult caracteristici modificări ale temperaturii incendiilor interne. Temperatura standard este descrisă de ecuație.

Distribuie acest articol prietenilor tăi:

Articole similare

• 

  Care este de fapt relația ta cu soțul tău?
• 

  Modalități de normalizare a funcției intestinale
• 

  Se prăbușește World of Tanks - ce să faci?