Druhy horľavých zmesí rýchlosť šírenia plameňa. Normálna rýchlosť šírenia plameňa. Hlavné porušenia spaľovacieho procesu v spaľovacích motoroch s iskrou. Detonácia

Rozloženie zóny chemických premien v otvorenom horľavom systéme

Spaľovanie začína vznietením horľavej zmesi v miestnom objeme horľavého systému, potom sa šíri v smere pohybujúcej sa zmesi. Horiaca zóna, v ktorej sa uskutočňujú redoxné chemické reakcie viditeľné pre pozorovateľa, sa nazýva plameň. Plocha oddeľujúca plameň a ešte nehoriacu zmes slúži ako čelo plameňa. Charakter šírenia plameňa závisí od mnohých procesov, ale rozhodujúci je proces ohrevu horľavej zmesi. Podľa spôsobu ohrevu horľavej zmesi na zápalnú teplotu sa rozlišuje normálne, turbulentné a detonačné šírenie plameňa.

Normálne šírenie plameňa sa pozoruje pri spaľovaní v horľavom systéme s laminárnou pohyblivou zmesou. Pri normálnom šírení plameňa sa tepelná energia prenáša z horiacej vrstvy do studenej najmä tepelnou vodivosťou, ako aj molekulárnou difúziou. Tepelná vodivosť v plynoch sa vyznačuje nízkou intenzitou, preto je rýchlosť bežného šírenia plameňa nízka.

Pri turbulentnom pohybe horľavej zmesi dochádza k prenosu tepelnej energie z horiacej vrstvy do studenej najmä molárnou difúziou, ako aj tepelnou vodivosťou. Molárny prenos je úmerný rozsahu turbulencie, ktorá je určená rýchlosťou zmesi. Rýchlosť šírenia turbulentného plameňa závisí od vlastností zmesi a od dynamiky prúdenia plynu.

Šírenie plameňa v horľavej zmesi zo spaľovacej zóny do studených vrstiev molekulárnymi a molárnymi procesmi sa nazýva deflagrácia.

Fyzikálne a chemické procesy spaľovania sú sprevádzané zvýšením teploty a tlaku v plameni. V horľavých systémoch sa za určitých podmienok môžu vyskytnúť zóny vysoký krvný tlak, schopné stlačiť susedné vrstvy a zahriať ich do stavu vznietenia. Šírenie plameňa rýchlym stlačením studenej zmesi na zápalnú teplotu sa nazýva detonácia a je vždy výbušné.

V horľavých systémoch môže dochádzať k vibračnému spaľovaniu, pri ktorom sa čelo plameňa pohybuje rýchlosťou, ktorá sa mení tak vo veľkosti, ako aj v smere.

Rýchlosť šírenia čela spaľovania v laminárne sa pohybujúcej alebo stacionárnej zmesi nazývame normálna alebo základná rýchlosť šírenia plameňa. Číselná hodnota normálnej rýchlosti je určená rýchlosťou ešte nezapálenej zmesi, normálne smerujúcej k čelu spaľovania.

Hodnotu u n pre ploché čelo spaľovania možno určiť z podmienky dynamickej rovnováhy medzi rýchlosťou ohrevu zmesi tepelnou vodivosťou na teplotu vznietenia a rýchlosťou chemickej reakcie. Výsledkom je nasledujúci vzorec

kde l je koeficient tepelnej vodivosti zmesi plynov, с р je koeficient tepelnej kapacity zmesi pri konštantnom tlaku, Tinit je počiatočná teplota zmesi, T a je teplota adiabatického spaľovania, Arr je Arrheniovo kritérium, k 0 je koeficient Arrheniovho zákona.

Normálna rýchlosť sa dá určiť experimentálne z rýchlosti čela v trubici so stacionárnou zmesou alebo z výšky kužeľa horenia v Bunsenovom horáku. Bunsenov horák je laboratórny horák s čiastočným predmiešaním plynu a vzduchu. Na výstupe z horáka sa vytvorí plameň s čelom spaľovania v tvare kužeľa pravidelného tvaru (obr.).

Obr.7. Spaľovanie vpredu v Bunsenovom horáku

Pri stabilnej polohe čela horenia je rýchlosť šírenia plameňa u n vyvážená zložkou W n kolmou k povrchu kužeľa horenia a rýchlosťou zmesi plynu a vzduchu W, t.j.

kde j je uhol medzi vektorom rýchlosti zmesi plynu a vzduchu a vektorom jej zložky kolmým na povrch kužeľa horenia.

Hodnota rýchlosti pohybu zmesi plynu a vzduchu na výstupe z dýzy s kužeľom spaľovania pravidelného tvaru je určená vzorcom

kde d0 je priemer dýzy horáka, V je prietok zmesi plynu a vzduchu cez horák.

Hodnota cos j môže byť vyjadrená ako výška spaľovacieho kužeľa

Berúc do úvahy skutočnosť, že spaľovacia plocha je bočná plocha pravidelného kužeľa

určí sa hodnota normálnej rýchlosti

Hodnota normálnej rýchlosti šírenia plameňa je ovplyvnená:

1. Počiatočná teplota zmesi. O nízke teploty u n je priamo úmerné druhej mocnine absolútnej teploty zmesi vstupujúcej do spaľovania. Pri teplote nad teplotou vznietenia stráca pojem normálnej rýchlosti význam, pretože zmes sa stáva schopnou samovznietenia.

2. Teplota stien kanála za predpokladu, že sa plameň šíri vo vnútri tohto kanála. Studené steny prerušujú reťazové reakcie a spomaľujú šírenie plameňa.

3. Priemer kanála. Pre každú horľavú zmes existuje kritická hodnota priemeru dcr, od ktorej je už šírenie plameňa vo vnútri kanála nemožné. Hodnota kritického priemeru môže byť určená vzorcom

kde a cm je tepelná difúzivita zmesi.

4. Tlak. So zvyšujúcim sa tlakom u n klesá.

5. Zloženie zmesi. Pre zmes so zložením blízkym stechiometrickému má normálna rýchlosť maximálnu hodnotu. Okrem toho existujú spodné a horné limity z hľadiska koncentrácie paliva, za ktoré sa plameň nemôže šíriť.

Mazivá

Hlavným cieľom pri vývoji ekologických mazív je vytvorenie produktu s vysokou biologickou odbúrateľnosťou a nízkou ekotoxicitou. Vo vyspelých krajinách Západu

V súčasnosti verejné a súkromné ​​spoločnosti začínajú vytvárať trh s mazivami šetrnými k životnému prostrediu. Väčšina štúdií je zameraná na chemické zloženie produktu a hodnotenie jeho biologickej odbúrateľnosti. Pri vytváraní mazív šetrných k životnému prostrediu sa zvažujú dve hlavné oblasti: výroba základových olejov, ktorých chemická podstata určuje charakter vplyvu na životné prostredie, a syntéza nových aditív, ktoré sú šetrné k životnému prostrediu, biologicky odbúrateľné a účinné.

V súčasnosti a pravdepodobne aj v budúcnosti sú mimoriadne dôležité tri skupiny základových olejov odvodených z rôznych zdrojov surovín: hydrokrakované ropné oleje (HA), polyalfaolefíny (PAO) a estery, ktoré sú rýchlo biologicky odbúrateľné. životné prostredie. Veľký význam na neurčito dlhé obdobie nepochybne zostanú základné ropné oleje tradičných prietokových schém, najmä vzhľadom na skutočnosť, že mazivá získané na báze PAO. estery polyalkoholov, polyalkylénglykoly a diestery, majú cenu 2-10 krát vyššiu ako ropné produkty. Zvýšená biologická odbúrateľnosť nie je stimulom na prekonanie cenových rozdielov.

Vysoká výkonnostné charakteristiky a ekologickú čistotu minerálnych olejov zabezpečuje súbor určitých kvalít. V prvom rade ide o ich úzke frakčné a priaznivé skupinové chemické zloženie s minimálnym množstvom zlúčenín síry a dusíka v základových olejoch. Prvoradý význam má výber surovín, triedenie olejov používaných pri výrobe olejov s vysokým indexom indexu a ich samostatné spracovanie. Pri získavaní základných minerálnych olejov, ktoré spĺňajú environmentálne požiadavky, hrá dôležitú úlohu selektívne čistenie,

významnú karcinogenitu produktu. V súčasnosti sa v USA a Kanade viac ako 70 % základových olejov získava selektívnou rafináciou. Použitie takých moderných procesov, ako je hydrokrakovanie, hydrogenačné odparafínovanie, hydroizomerizácia, otvára široké možnosti. Tieto technológie sú v práci podrobne popísané. Použitie hydrokatalytických procesov v kombinácii s tradičnými metódami rafinácie ropných surovín selektívnymi rozpúšťadlami zlepšuje výkon a environmentálne vlastnosti základových olejov.

V tabuľke. V tabuľke 1.4 sú uvedené porovnávacie údaje o chemickom zložení základových olejov získaných pomocou selektívnej rafinácie a hydrorafinácie. Ten výrazne znižuje obsah arénov, síry a dusíka v olejoch.

Tabuľka 14

Vplyv hydrogenačnej rafinácie na chemické zloženie

základové oleje

Zavedenie procesov hydrokrakovania a hydroizomerizácie do výroby základných minerálnych olejov umožňuje získať produkty so zvýšenou biologickou odbúrateľnosťou a bez arénov. Hydrokrakovacie oleje, podľa výsledkov získaných použitím moderné metódy testované, netoxické, praktická absencia arén v nich svedčí o veľmi nízkej karcinogenite a nevýznamnej pravdepodobnosti jej rastu tvorbou a hromadením polycyklických arén počas prevádzky; absencia arén a prevaha

Poskytnutie izoparafínov poskytuje pomerne vysokú biologickú odbúrateľnosť.

Hydrokrakové základové oleje sa vyrábajú v USA od konca roku 1996. . Na spustenie bola pripravená inštalácia vo Fínsku.

V Rusku VNIINP spolu s vedeckým a inžinierskym centrom OAO LUKOIL a AO LUKOIL - Volgogradneftepererabotka vykonávajú výskumné práce s cieľom organizovať výrobu množstva vzácnych olejov a zásad pomocou hydrogenačných technológií, najmä leteckého oleja MS-8 a letecká hydraulická kvapalina AMG -ten.

V porovnaní s minerálnymi olejmi majú syntetické oleje v niektorých prípadoch lepšie environmentálne vlastnosti. Medzi najdôležitejšie triedy syntetických olejov z hľadiska environmentálnej bezpečnosti patria oleje vyrobené na báze syntetických esterov, polyalfaolefínov a polybuténov. Sú netoxické, nekarcinogénne, vyznačujúce sa nízkou emisiou škodlivých látok.

Syntetické oleje na báze esterov s prísadami sa vo veľkej miere používajú v motoroch s plynovými turbínami civilných a vojenských lietadiel od 60. rokov minulého storočia. V CIAM spolu s VNIINP a 25. Štátnym výskumným ústavom Ministerstva obrany Ruskej federácie prebiehajú práce na vytvorení vysoko tepelne stabilného (až do 240 °C) esterového oleja s použitím účinných aditívnych kompozícií, ktoré nie sú kvalitatívne horšie. k najlepším zahraničným olejom. Analýza vedeckých, technických a patentových informácií o olejoch pre letecké motory s plynovou turbínou ukazuje, že estery polyolov zostávajú hlavnou triedou zlúčenín používaných ako základné suroviny [PO]. S ďalšou generáciou leteckých motorov sa však situácia mení, pretože konštrukčné vylepšenia a potreba zníženia spotreby paliva vedú k zvýšeniu tlaku, teploty a namáhania oleja.

Ten prispieva k nebezpečenstvu tvorby miestnych uhlíkov. Preto je pre vojenské letectvo v budúcnosti potrebné opustiť používanie olejov na báze esterov. Na tento účel sú najsľubnejšie oleje nového typu - na báze jednoduchých perfluóralkylpolyéterov. Podľa moderných údajov sú tieto zlúčeniny netoxické av zahraničí sa dokonca používajú v parfumérii a na konzerváciu mramorových pamiatok umenia a architektúry.

Aditíva majú veľký vplyv na environmentálne vlastnosti mazív. V leteckých olejoch sa ako prísady široko používajú také tradičné antioxidanty a inhibítory korózie, ako je dioktyldifenylamín, fenyl-p-naftylamín, benzotriazol, aditívum sukcínimidového typu K-51 a iné.

Na celom svete sa už dlho pracuje na vytvorení nových netoxických a biologicky odbúrateľných produktov. Najmä od 90. rokov boli vyvinuté náhrady za prísady obsahujúce chlór. Dôležitou otázkou je nahradenie zlúčenín olova. Náhradou olova sú zlúčeniny bizmutu. Začal sa vývoj bizmutditiokarbamátovej prísady.

Aditíva ako Mif-1 (aditívum benzénového typu komplexného zloženia), Irganox L-57 (antioxidačné aditívum od Siba, oktylovaný a butylovaný difenylamín), aditívum X (zlúčenina obsahujúca fluór s oxysulfitovými a hydroxykarbamátovými funkčnými skupinami) a ďalšie majú boli vyvinuté.

Zlepšujú sa vlastnosti známych prísad. V trikrezylfosfáte sa teda obsah neutrotoxického ortoizoméru zníži na 3 % (Rusko) a v USA sa vyrába trikrezylfosfát, ktorý ortoizomér neobsahuje.

Nebezpečenstvo požiaru a výbuchu leteckých palív a mazív

V súčasnosti používané letecké palivá a mazivá sú horľavé produkty. Z hľadiska požiaru sú nebezpečné najmä plynné palivá. Uhľovodíkové palivá (tryskové palivá, benzíny atď.) sú horľavé kvapaliny (horľavé kvapaliny). Vyznačujú sa vysokou produkciou tepla (-2000 ° C) a prchavosťou, ľahko vytvárajú horľavé zmesi so vzduchom, ktoré pri spaľovaní vytvárajú veľké množstvo produktov spaľovania (veľký stechiometrický koeficient), ktoré sú dobrými dielektrikami, a preto môže akumulovať náboje statickej elektriny.

Podľa nebezpečenstva požiaru sa horľavé kvapaliny delia do troch kategórií. Bod vzplanutia sa používa ako určujúci indikátor (určuje sa podľa GOST 12.1.044-89):

V závislosti od teploty samovznietenia (určenej podľa GOST 12.1.044-89) uhľovodíkové palivá patria do jednej alebo druhej skupiny výbušnej zmesi pár so vzduchom:

Trúfame si, že výpary uhľovodíkových palív so vzduchom patria do kategórie výbušnín TTA: je určená podľa GOST 12.1.011-78. Tento indikátor sa používa pri výbere typu elektrického zariadenia odolného proti výbuchu a pri navrhovaní hasiacich prístrojov.

Požiarne vlastnosti paliva určujú aj limity koncentrácie vznietenia (CIL) - minimálny a maximálny obsah pár paliva v zmesi so vzduchom (oxidačným činidlom), pri ktorom je možné šírenie plameňa zmesou v akejkoľvek vzdialenosti od vznietenia zdroj (GOST 12.1.044-89). Dôležitou charakteristikou paliva sú limity teplôt vznietenia - teploty, pri ktorých sú nasýtené palivové výpary vo vzduchu v koncentráciách rovnajúcich sa dolnej alebo hornej CPV, resp. Veľký význam má minimálna energia elektrického výboja potrebná na zapálenie zmesi pary a vzduchu.

Pri posudzovaní požiarneho nebezpečenstva pri manipulácii s palivami sa zisťuje aj rýchlosť vyhorenia - množstvo paliva, ktoré vyhorí za jednotku času z jednotkovej plochy; minimálna energia vznietenia - pre zaistenie bezpečnosti elektrostatickej iskry. Hodnotí sa interakcia horiaceho paliva s vodno-penovými hasiacimi prostriedkami (podľa GOST 12.1.044-89).

Požiaru často predchádza výbuch zmesi plynu a vzduchu. Pri výbuchu vzduchových zmesí v potrubiach veľkého priemeru a dĺžky môže dôjsť k detonačnému horeniu šíriacemu sa rýchlosťou 1100-1400 m/s. V tomto prípade môže tlak stúpnuť na 0,8 MPa alebo viac. Rázová vlna s vysokou rýchlosťou spôsobuje prudké zvýšenie tlaku, teploty a hustoty horľavej zmesi, čo následne urýchľuje chemické reakcie spaľovania a zvyšuje deštruktívny účinok.

Výbušné koncentrácie výparov paliva so vzduchom sa môžu vytvárať v širokom rozsahu teplôt a najmä v uzavretých priestoroch a nádobách. Charakter a obsah preventívnych opatrení upravujú osobitné rezortné pokyny. Podstatou opatrení je zabrániť vzniku zdroja vykurovania v miestach, kde sa tvoria výbušné zmesi, najmä zdroj otvoreného ohňa. Jedným z najnebezpečnejších zdrojov otvoreného ohňa je výboj elektrostatických potenciálov cez médium para-vzduch a vznik iskry pri zasiahnutí pevnými telesami. Výskyt vysokých elektrických potenciálov v palive sa vysvetľuje jeho elektrofyzikálnymi vlastnosťami. Možno ich charakterizovať schopnosťou akumulovať náboje v objeme (elektrolyzovateľnosť) a nábojové relaxačné vlastnosti (elektrický drôt k nim).

V tabuľke. 1.5. sú uvedené ukazovatele charakterizujúce požiarne nebezpečné vlastnosti leteckých palív.

Tabuľka 1.5

Horľavé vlastnosti leteckých palív

1 Vypočítané aditívnosťou.

^ Vypočítané podľa rovníc (47) a (48) GOST 12.1.044-89 na základe počiatočnej teploty varu -10/-4°C.

° V čitateli - v uzavretom tégliku, v menovateli - v otvorenom. a „Limity šírenia plameňa podľa GOST 10277-89.

normálna rýchlosťšírenie plameňa

Rýchlosť šírenia plameňa v horľavej zmesi závisí od podmienok na jeho určenie a počítanie. Pre porovnávacie hodnotenie palív podľa tejto charakteristiky bola prijatá normálna rýchlosť šírenia plameňa - to je lineárna rýchlosť pohybu spaľovacej zóny vzhľadom na čerstvú homogénnu horľavú zmes v smere kolmom na čelo plameňa. Rýchlosť šírenia plameňa za takýchto podmienok pre dané zloženie horľavej zmesi možno považovať za fyzikálno-chemickú charakteristiku, ktorá závisí len od tlaku a teploty.

Experimentálne sa normálna rýchlosť šírenia plameňa určuje podľa GOST 12.1.044-89.

Pri teplote 20 °C a tlaku 0,101 MPa v zmesiach uhľovodík-vodík-vzduch sa maximálna rýchlosť u dosahuje pri koncentrácii paliva v zmesi C ^ ~ 1,15 C st x (obr. 1.24), t.j.

s a - 0,87 a s počtom atómov uhlíka v uhľovodíku n\u003e 7 je -39-40 cm / s (obr. 1.25). Minimálna normálna rýchlosť šírenia plameňa a rýchlosť hromadného spaľovania dosiahnutá v rámci koncentračných limitov šírenia plameňa za normálnych podmienok sú 4-6 cm/sa (5-7) 10° g/(cm 2 s).

Pri absencii experimentálnych údajov by sa normálna rýchlosť šírenia plameňa mala zvoliť interpoláciou z hodnôt u pre zmesi s podobnými fyzikálno-chemickými vlastnosťami, alebo by sa mali použiť empirické rovnice. Jednoduché a pohodlné rovnice navrhol A.S. Pred jazdou:

• (1.3)

t \u003d t p + B (St-C ^ (C v -Ct),

kde u je rýchlosť šírenia v cm/s; m je hmotnostná rýchlosť spaľovania zmesi, g/(cm 2 s); a 11P, tn - hraničné (minimálne) hodnoty rýchlosti šírenia plameňa; С a С n sú koncentrácia paliva v zmesi pri dolnej a hornej hranici koncentrácie šírenia plameňa; A a B sú koeficienty určené z jedného experimentálneho bodu.

Ryža. 1.24.

šírenie plameňa v závislosti od molárneho stechiometrického koeficientu prebytočného vzduchu bm:

• - parafín; * - olefínové; ° - acetylén; D - olej; © - dipolárny; ° uhľovodíky s Cp 11 2 „cyklami
• 1 2 3 4 5 b 7 str

Ryža. 1.25. Maximálna normálna rýchlosť šírenia plameňa v zmesi paliva a vzduchu v závislosti od počtu atómov uhlíka v molekule uhľovodíka (P=0,101 MPa, 1=20°C, otvorená sklenená trubica: dĺžka 57 cm, priemer 2,5 cm): - parafín; * - olefínové;

° - acetylén; D - nafténové; in - dnolsfipovye; o cyklický (CPP2");

1 - benzín [ 116]; 2 - benzén

Funkčný vzťah medzi rýchlosťou šírenia plameňa a koncentráciou paliva C t pri C t C * t (ale daný EMIN) možno znázorniť rovnicou:

• - = 11 p

/ s r -s; l

"s t -s "t"

kde m a a n- normálna rýchlosť šírenia plameňa

pri koncentráciách paliva v zmesi C t a C*t, cm/s; a pp- tiež,

pri dolnej hranici koncentrácie šírenia plameňa, cm/s.

Približný priebeh krivky a n - /(C t) v zmesi komplexu

zloženie možno postaviť na troch referenčných bodoch zodpovedajúcich dolnému a hornému koncentračnému limitu a maximálnej rýchlosti šírenia plameňa. Pre tieto body musia byť známe koncentrácie paliva a rýchlosť šírenia plameňa.

Hodnoty C t a a a za uvedené body sa vypočítajú

nasledujúcou metódou. Každá komplexná zmes horľavých plynov je reprezentovaná ako pozostávajúca zo zodpovedajúceho počtu jednoduchých zmesí. Výpočet zloženia v koncentračných limitoch a v bode maximálnych rýchlostí sa vykonáva podľa zmiešavacieho pravidla na základe koncentračných limitov a zloženia „maximálnych zmesí“. Zodpovedajúca výpočtová rovnica má tvar:

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

• -ja---g...
• (1.5)

kde b- koncentrácia paliva na CPRP alebo v zmesi s maximálnou rýchlosťou šírenia plameňa, % (obj.); C, C 2, C 3, ... - koncentrácia jednoduché plyny v komplexnej zmesi

(s, + C2 + C3 + ... = 100 %); b|, b 2 , b 3> ... - koncentrácia plynov v jednoduchých zmesiach na KPRP alebo v zmesiach s a a % (obj.).

Hodnota maximálnej normálnej rýchlosti šírenia plameňa v zmesi sa vypočíta z rovnice;

C, r/, + C2u2 + C3u3+

C, + C2 + c 3 4-...

• (1.6)

kde C*, C 2, C 3 - obsah jednoduchých zmesí v komplexnej zmesi s maximálnou rýchlosťou šírenia plameňa, % (obj.); a*, a 2, a 3 sú maximálne rýchlosti šírenia plameňa v jednoduchých zmesiach, cm/s.

Na výpočet ďalších bodov krivky a a= /(C; .) treba nastaviť niekoľko ľubovoľných hodnôt rýchlosti plameňa, nájsť koncentráciu b v komplexnej zmesi podľa rovnice (1.5), v ktorej C, C 2 , C 3 sú dané zložením zmes.

Táto metóda výpočtu je použiteľná pre zmesi plynov príbuzného charakteru (napr. metán-propán). Táto technika nie je použiteľná pre zmes S P N W s H3 a CO.

Rýchlosť spaľovania hmoty je priamo úmerná absolútnej teplote predohrevu zmesi a možno ju vypočítať z rovnice:

kde w, potom a t „R eo- rýchlosť hromadného spaľovania zmesi pri teplote T, To a T P r e d v uvedenom poradí, g/(cm-s).

Ak T»T pr e D, tak

Závislosť maximálnej normálnej rýchlosti šírenia plameňa od teploty a tlaku približne vystihuje rovnica:

a' =u1(T/273) 2 ?(/’/10 5)", (19)

kde u'o je maximálna normálna rýchlosť šírenia plameňa pri teplote 293 K a tlaku 0,101 MPa, cm/s; T je teplota l plameňa v K; P - tlak, v Pa; p - exponent, ns v závislosti od tlaku v rozsahu MO 4 + 5-10 5 Pa; pre zmes vzduch-palivo n = -0,3 -*? -0,4; pre zmesi uhľovodíkov a kyslíka P = -0,1 -5-0.

Maximálna normálna rýchlosť šírenia plameňa ako funkcia koncentrácie kyslíka v oxidačnom zariadení PR Wu P

giil = \%ig" 0 + B-

kde G „ja! Ale - pri y, p y^ 0, cm2/s; B - koeficient stanovený z experimentálnych údajov (pre propán B ~ 0,22); u/ t- extrémne nízka koncentrácia kyslíka v okysličovadle.

Hodnota u*n pri rôznych koncentráciách kyslíka v okysličovadle 1 //"P keď sa teplota predhrievania zmesi zmení z 310 na 422 K, možno ju určiť rovnicou:

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

kde u*n - v cm/s; T - v K; А, С ip - sa nachádzajú podľa experimentálnych údajov, ich hodnoty pre propán, izooktán a etylén sú uvedené nižšie:

Koncentračné a teplotné limity šírenia plameňa

Koncentračné limity šírenia plameňa (KPRP) v horľavej zmesi sú hraničné minimálne a maximálne koncentrácie paliva v zmesi, pri ktorých je ešte možné šírenie plameňa (spodná a horná hranica). Závisia od chemickej aktivity paliva, koncentrácie okysličovadla a inertných nečistôt, tepelnej vodivosti a tepelnej kapacity zmesi, teploty a tlaku. KPPR pre suspenzné palivá sú na základe ich fyzikálnych a chemických vlastností určené disperzným prostredím. Stanovenie KPRP pre homogénne horľavé zmesi sa vykonáva podľa GOST 12.1.044-89: podľa článku 4.11 experimentálne a podľa článku 4.12 - výpočtom.

Podľa GOST 12.1.044-84 sú koncentračné limity šírenia plameňa definované ako

kde Cn (i) - spodná (horná) CPRP, % (obj.); R- stechiometrický koeficient (počet mólov kyslíka na mól paliva); a a b- univerzálne konštanty, ich hodnoty sú uvedené nižšie:

Pre palivá C P N W

P \u003d n + t / 4.

Chyba výpočtu: pre spodnú hranicu 0,12; pre horných 0,40 at (3 p > 7,5. Údaje o KIRP v závislosti od R(% obj.) sú uvedené v tabuľke. 1.6 (GOST 12.1.044-84).

Tabuľka 1.6

Limity koncentrácie šírenia plameňa (dolné a horné) pár a plynov vo vzduchu

Existujú aj iné rovnice na výpočet CPRP, a to:

• 4,76-(N-1)+! '
• (1.14)

• 4,76/Y +4'
• (1.15)

kde С a Od do - asi.); N je počet atómov kyslíka potrebných na úplnú oxidáciu paliva.

Pre palivo С„Н t

• (1.17)
• 3,74 10 5

kde Cn - v % (obj.); () n je najnižšia molárna výhrevnosť, kJ/kmol.

Pre uhľovodíkové palivá SpN t pri 3 p 10 je chyba výpočtu ±15 %.

Ak je známe KRI pre jednotlivé zložky paliva, potom sa odporúča vypočítať jeho nižšiu KRI pomocou rovnice:

kde C a Cn sú koncentrácie 1. zložky v zmesi a pri dolnej hranici, % (obj.).

Pre palivá C p N t v prvej aproximácii a k ~ a p - 1.42. Prepočet a od do a n a a n vyrobené:

kde Cn (d) je koncentrácia paliva v dolnej (hornej)

KPRP, % (obj.); Mt a Mo sú molekulová hmotnosť paliva a oxidačného činidla; Bo - v kg okysličovadla/kg paliva; bm je molárny stechiometrický koeficient, mól paliva/mol paliva.

Prepočet dolnej KPPR pre rôzne teploty je možné vykonať podľa rovnice:

L II l

T - 293

kde Tn je teplota (v K) produktov spaľovania zmesi, v ktorej koncentrácia paliva pri 293 K zodpovedá nižšej KPP (v prvej aproximácii je Tn pre zmes uhľovodíka a vzduchu 1600-1650 K); C „ a C „ - koncentrácie paliva zodpovedajúce dolnej hranici koncentrácie pri teplotách T a 293 K, % (asi.).

Rovnica (1.20) platí pre široký rozsah teplôt, ale nemožno ju použiť pri teplotách blízkych teplote samovznietenia.

Teplotu produktov spaľovania pri nižšom KPRP možno tiež vypočítať pomocou rovnice

• (A. + 1) -s_s
• (1.21)

steh

kde Tn v K; T s teplotou zmesi pred spaľovaním, K; Сstsh - koncentrácia paliva v zmesi stechiometrického zloženia, % (obj.);

Срш je priemerná izobarická tepelná kapacita produktov spaľovania pri teplote T, „ kJ / (kg ° С).

CRP je prakticky nezávislý od rozmerov valcovej reakčnej nádoby, ak je jej priemer väčší ako 50 mm, a pre guľovú, ak objem presahuje 2000 cm3.

Na určenie KRP a optimálne zloženie zmes uhľovodíka a vzduchu, grafy znázornené na obr. 1.26.

С„,s,%(ov.)

Ryža. 1.26. Koncentračné limity šírenia plameňa v zmesiach uhľovodíka so vzduchom (Cb a C) a koncentrácie uhľovodíkov v zmesiach stechiometrického zloženia (Cc, ") v závislosti od molárneho stechiometrického koeficientu 1^m pri H20°C P = 0,101 MPa:

• - parafín; a - olefinický;
• ? - nafténové; ? - aromatický

Horľavé zmesi pár paliva so vzduchom v priestore nad palivom môžu vznikať len v určitom teplotnom rozsahu. Minimálna teplota, pri ktorej sa ešte môže v uzavretom objeme preplňovacieho priestoru vytvoriť horľavá zmes schopná stacionárneho horenia pri zapálení z vonkajšieho zdroja, sa nazýva dolná hranica teploty; zodpovedá nižšiemu KPP. Najvyššia teplota, pri ktorej si zmes pár so vzduchom v priestore nad palivom ešte zachováva schopnosť stacionárneho horenia, sa nazýva horná hranica teploty; zodpovedá hornej KPRP Experimentálne stanovenie teplotných limitov pre tvorbu výbušných zmesí sa vykonáva v súlade s GOST 12.1.044-89 (s. 4.12), vypočítané - podľa aplikácie rovnakej normy.

Teplota, pri ktorej sa dosiahne dolná hranica teploty pre vznik výbušnej zmesi pri atmosférickom tlaku, sa zvyčajne stotožňuje s bodom vzplanutia. Pri bode vzplanutia horí iba výsledná zmes para-vzduch, ale proces horenia sa nestabilizuje.

Výpočet teplotných limitov pre tvorbu horľavých zmesí je redukovaný na nasledujúce operácie. Spočiatku pri danom celkovom tlaku P a známych hodnotách koeficientu prebytočného okysličovadla (vzduchu) zodpovedajúceho dolnej a hornej KPRP (a n a a c), podľa rovnice (1.22) určiť

parciálne tlaky palivových pár Р t :

X | asi 0,232? 0 M t " ?« -

kde P je celkový tlak, Pa; C - stechiometrický koeficient, kg okysličovadla/kg paliva; a - faktor prebytku oxidantu; Mt je hmotnosť mólu paliva, kg/kmol; Mo je hmotnosť mólu oxidačného činidla, pre vzduch Mo = 28,966 kg / kmol; pri/ 0 - hmotnostná koncentrácia kyslíka v oxidante.

Ryža. 1.27.

Potom podľa tabuliek alebo grafov Pc.p. = ^ (0 (kde P, tlak nasýtených palivových pár) nájdite teploty zodpovedajúce vypočítaným hodnotám Pt-

Ak nie sú známe koncentračné limity pre tvorbu horľavých zmesí, potom je možné teplotné limity približne vypočítať pomocou rovnice:

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

kde I - pri 0 °C; 15% - bod varu 5% frakcie, 0 C; Рт - tlak palivových pár na KPP (Р„ alebo Р„), kPa; 8 „ s „ - entropia vyparovania pri teplote 15 % a atmosférickom tlaku (zobraté podľa grafu na obr. 1.28).

Ryža. 1.28.

60 80 100 120 140 160 180 1,°С

Horľavá energia a limity horľavých koncentrácií

Horľavosť homogénnej horľavej zmesi vonkajším zdrojom tepla je charakterizovaná koncentračnými limitmi a energiou potrebnou na jej zapálenie.

Koncentračné limity vznietenia (CFL) sú také limitné koncentrácie paliva v zmesi, pri ktorých je lokálny zdroj vznietenia (elektrický výboj, vyhrievané teleso, plameň) schopný zabezpečiť rozšírenie spaľovacieho procesu na celý objem zmesi. Analogicky s KG1RP sa rozlišuje spodná a horná CPV. Závisia od fyzikálno-chemických vlastností paliva a okysličovadla, energie a typu zdroja vznietenia, jeho umiestnenia atď.

Podľa Ya.B. Zeldovich, energia potrebná na zapálenie homogénnej horľavej zmesi je určená:

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

kde pc a Tc sú hustota a teplota zmesi; Tg je teplota produktov spaľovania v počiatočnej spaľovacej komore; L 7 - súčiniteľ tepelnej vodivosti produktov spaľovania pri Tg; u - normálna rýchlosť šírenia plameňa; C rt - stredná

hmotnostná izobarická tepelná kapacita plynu v guľovej vrstve 8T obklopujúcej guľovú počiatočnú spaľovaciu komoru; 5, - tepelná šírka čela plameňa.

Rovnica (1.24) platí aj pre prípad vznietenia pohybujúcej sa zmesi, ak súčiniteľ tepelnej vodivosti L 7 nahradiť koeficientom turbulentnej výmeny IV/"(/ - mierka

turbulencie, V/*- rýchlosť pulzovania) a hodnotu n - rýchlosť šírenia plameňa pri turbulentnom prúdení.

Zloženie zmesi zodpovedajúce minimu krivky O = KS,), sa nazýva optimálna. Pre normálne parafínové uhľovodíky možno koncentráciu paliva v zmesi optimálneho zloženia pri 25 °C určiť z pomeru:

• 1 - metán; 2 - etán; 3 - propán;
• 4 - n-bután; 5 - n-hexán; 6 - n-heptán;
• 7 - cyklopropán: 8 - dietyléter;
• 9 - benzén

S nárastom koncentrácie kyslíka v okysličovadle sa optimálne zloženie horľavej zmesi posúva do oblasti nižšej koncentrácie paliva.

Závislosť optimálnej (minimálnej) zápalnej energie od tlaku a teploty horľavej zmesi popisuje rovnica [114]:

O-opt

kde Oopt je energia vznietenia pri P a T, J; Cb - energia vznietenia pri T = 273 K a P = 10 5 Pa.

Rovnica (1.26) má dobrú koreláciu s experimentálnymi údajmi.

Vzťah medzi optimálnou energiou vznietenia a koncentráciou kyslíka v oxidačnom zariadení je opísaný rovnicou

kde (С? 0 „„,) y / = / - optimálna hodnota energie vznietenia zmesi paliva a kyslíka; ~ objemová koncentrácia

kyslík v okysličovadle; n je exponent, blíži sa k jednote (n ~ 0,8).

Experimentálne údaje pre metán, etán a propán pri zmene c/ x, od 0,1 do 0,21 a tlaky od 0,98 do 19,6 kPa potvrdzujú rovnicu (1.27). Zrejme zostáva v platnosti pre zmesi uhľovodíkov.

Koncentrácie paliva na hraniciach vznietenia je možné vypočítať, ak sú KPRP a hodnoty () ref a C opt známe podľa rovníc

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

Rovnice (1.28) a (1.29) platia pre --

Označením správnych častí týchto rovníc dostaneme B a 0,5A

OD" - OD" = B a C"+ C" = ALE . (1.30)

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

Vo vyššie uvedených rovniciach: Cin a Cn - koncentrácie paliva v zmesi pri hornej a dolnej KPRP; C in a C " - koncentrácia paliva v zmesi pri hornom a dolnom CPV so zápalnou energiou kapacitného elektrického náboja; C opt - koncentrácia paliva v zmesi zodpovedajúca O ref.

Rovnice (1.28) a (1.29) vychádzajú z výsledkov experimentálnych štúdií uvedených na obr. 1.30.

• (s;-s>;)-2s opt

Ryža. 1.30. Oblasť vznietenia zmesí C p N P1 + 02 + ^ v závislosti od energie vznietenia

Koncentračné limity vznietenia závisia od prietoku, ktorý sa jeho nárastom približuje (obr. 1.31 a 1.32).

Vplyv rýchlosti prúdenia na energiu vznietenia je správne opísaný rovnicou:

(2 = (?o + Au "až (1,32))

kde (Zo - energia vznietenia stacionárnej zmesi, 10 "3 J; XV - rýchlosť prúdenia, m / s; A - experimentálne stanovený koeficient.

Ryža. 1.31.

Ryža. 1.32. Koeficient prebytočného vzduchu a pri CPV zmesi benzín-vzduch v závislosti od prietoku? a tlak Р [ 114]:

Bod vzplanutia a teplota samovznietenia

Bod vzplanutia je minimálna teplota, pri ktorej môže byť vzniknutá zmes para-vzduch zapálená vonkajším zdrojom tepla, ale spaľovací proces nie je stabilizovaný. Experimentálne sa bod vzplanutia určuje v otvorenom alebo uzavretom tégliku podľa GOST 12.1.044-84 (položky 4.3 a 4.4). Vypočítané stanovenie bodu vzplanutia sa vykonáva v súlade s GOST 12.1.044.84 (odsek 4.5).

Bod vzplanutia je 10-15°C pod teplotným limitom pre tvorbu horľavej zmesi schopnej šírenia plameňa.

Na približné určenie bodu vzplanutia možno použiť závislosť znázornenú na obr. 1.33.

Ryža. 1.33. Bod vzplanutia 1 V cp leteckých palív a benzínu B-70 v závislosti od tlaku nasýtených pár Pn p pri 1=40°C v uzavretom tégliku (62]: o - palivo odlišné zloženie; - zovšeobecňujúca krivka

Samovznietenie je proces vznietenia horľavej zmesi bez kontaktu s plameňom alebo horúcim telesom. Minimálna počiatočná teplota dostatočná na samovznietenie horľavej zmesi sa nazýva teplota samovznietenia. Závisí od chemickej povahy paliva, zloženia zmesi vzduch-palivo, tlaku, adiabatickej povahy procesu samovznietenia, prítomnosti katalyzátorov a inhibítorov oxidácie a ďalších faktorov.

Časový interval medzi okamihom, keď horľavá zmes dosiahne teplotu samovznietenia a objavením sa plameňa, sa nazýva doba oneskorenia samovznietenia. Pri dodávke kvapalného paliva zastrešuje proces atomizácie, ohrevu a vyparovania kvapiek paliva, difúziu pár paliva a kyslíka a napokon chemické reakcie.

Teplota a doba oneskorenia samovznietenia sú vzájomne prepojené vzťahom:

kde E- efektívna aktivačná energia, kJ/kmol; E\u003d 8,31419 kJ / (kmol K) - univerzálna plynová konštanta; t- doba oneskorenia samovznietenia pri teplote T.

Tendencia uhľovodíkov a ich zmesí k samovznieteniu je charakterizovaná minimálnou teplotou samovznietenia získanou za adiabatických podmienok, kedy doba expozície horľavej zmesi za daných počiatočných podmienok neobmedzuje proces samovznietenia.

Minimálna teplota samovznietenia je jednoznačne určená štruktúrou molekuly. Takže napríklad pre parafínové uhľovodíky je 1 st v priamom vzťahu k efektívnej dĺžke uhlíkového reťazca Lc, ktorá sa vypočíta podľa rovnice:

• 21>GLG,
• (1.34)

kde r je počet skupín CH3 v molekule; k je počet uhlíkových reťazcov začínajúcich a končiacich skupinou CH3, m* je počet možných reťazcov obsahujúcich b^-atómy uhlíka. Závislosť 1 sv =A(bc) je znázornená na obr. 1.34.

Ryža. 1.34.

• 1 - CH4; 2 - C2H6; 3 - C3H"; 10 - n - C4H10; 11 - n - C5H12;
• 14 - n - SL N M; 15 - n - C7H16; 16 - n - SkNsch; 17 - n - SdN2o;
• 18 - n - C| 0 H 22; 19 - n - C, 2H2I; 21 - n - C14H30; 22-n-C|^H3 4

Teplota samovznietenia zmesí uhľovodíkov nespĺňa pravidlo aditívnosti, zvyčajne je nižšia ako vypočítaná na základe tohto pravidla.

Údaje o teplote samovznietenia zmesí vzduch-palivo optimálneho zloženia v závislosti od počtu atómov uhlíka v molekule uhľovodíka (pre letecké palivá vo vyššie uvedenom vzorci) sú uvedené na obr. 1.35. Vplyv tlaku a koncentrácie kyslíka v oxidačnom zariadení je znázornený údajmi znázornenými na obr. 1.36.

Ryža. 1.35. Závislosť teploty samovznietenia zmesí vzduch-palivo optimálneho zloženia od počtu atómov uhľovodíkov n v molekule pri Р=0,101 MPa [124]; t je doba oneskorenia samovznietenia; t L - "asi; R.T. - letecké palivá (p-vo vyššie uvedenom vzorci) - parafín; a-olefínové; ? - nafténové uhľovodíky

Ryža. 1.36. Závislosť teploty samovznietenia paliva T-6 od tlaku P a koncentrácie kyslíka v okysličovadle f 0 2 (podľa V.V. Malysheva):

2 = 0 2/(°2+ L, d)

Teplota samovznietenia je určená schopnosťou paliva vytvárať horľavé zmesi v plynnej fáze. Z toho vyplýva, že teplota samovznietenia suspenzie

palivo je určené disperzným prostredím a zahusťovadlom. Dispergovaná fáza sa zúčastňuje procesu samovznietenia len z hľadiska absorpcie tepla, keď sa suspenzia zahreje na teplotu samovznietenia kvapalnej fázy.

Výbušný tlak v uzavretom objeme

Výbušný tlak - najvyšší tlak, ktorý vzniká pri deflačnom výbuchu zmesi pary a vzduchu v uzavretom objeme pri počiatočnom tlaku 0,101 MPa. Rýchlosť nárastu tlaku počas výbuchu je deriváciou tlaku výbuchu v závislosti od času (s1R/(1t) na vzostupnom úseku závislosti P=Y t).

Experimentálne sa maximálny tlak výbuchu a rýchlosť nárastu tlaku pri výbuchu zmesí pary a vzduchu určujú podľa GOST 12.1.044-89 (dodatok 8). Vypočítané určenie rýchlosti nárastu tlaku počas výbuchu sa vykonáva v súlade s GOST 12.1.044-89 (dodatok 12).

Výbušný tlak je určený:

kde Pvzr - tlak výbuchu, Pa; Pn - počiatočný tlak, Pa; T „, a T p.s. - počiatočná teplota a teplota produktov spaľovania. TO; hrot - počet mólov produktov spaľovania a počiatočná zmes.

Maximálna rýchlosť nárastu tlaku (v Pa/s) sa vypočíta z rovnice

kde Ro je počiatočný tlak. Pa; u - normálna rýchlosť šírenia plameňa pri Po a To m / s; To je počiatočná teplota zmesi, K; r je polomer bomby, m; P - R m /R 0 - znížený maximálny tlak výbuchu; k je adiabatický index pre testovanú zmes; e- termokinetický indikátor v závislosti od a n, tlaku a teploty; ak hodnota e neznáme, berie sa to ako 0,4.

Priemerná rýchlosť nárastu tlaku (v Pa/s) sa vypočíta z rovnice:

"s1R _ ZR 0 a „(i-)-i k * e ^m) s g / (l, k, e)

kde ^m,k 7 e)-funkcia, jej hodnotu zistíme podľa nomogramu obr. 1.37.

Ryža. 1.37. Funkčná závislosť /(n, c.s) zo zníženého tlaku n=P/P K,„ adiabatický exponent do a termokinetický index s skúšobná zmes (príloha k GOST 12.1.044-84)

hodnoty tg a k sa zistí termodynamickým výpočtom resp. v prípade nemožnosti výpočtu akceptovať do= 9,0 ak = 1,4.

Núdzové stavy a núdzové situácie

Nehoda je nebezpečná udalosť spôsobená človekom, ktorá ohrozuje život a zdravie ľudí na objekte, určitom území alebo vodnej ploche a vedie k zničeniu budov, stavieb, zariadení a dopravných prostriedkov, narušeniu výrobného alebo prepravného procesu, ako aj škody na prírodnom prostredí (GOST R 22.0 .05-94).

Nehoda je deštruktívne nekontrolované uvoľnenie energie alebo chemicky (biologicky, radiácia) aktívnych zložiek. Podľa zdroja výskytu sa rozlišujú havarijné situácie (ES) prírodného, ​​človekom vytvoreného a prírodného človeka vytvoreného charakteru. Na obr. 1.38 ukazuje relatívny rast počtu prírodných, umelých a prírodných nehôd a katastrof v Rusku. Na obr. 1.39 ukazuje dynamiku počtu všetkých nehôd spôsobených človekom v Rusku za obdobie rokov 1990-94. Z obrázku je vidieť, že nárast počtu mimoriadnych udalostí nenastáva plynulo, ale nárazovo, s nárazmi v obdobiach bezprostredne po spoločenských otrasoch (august 1991, október 1993).

Obzvlášť ostrý v posledné roky zvýšil sa počet mimoriadnych udalostí spôsobených človekom, a to aj v letectve.

Potenciálnymi objektmi nehôd sú lietadlá, ako aj sklady a sklady výbušných a horľavých ropných produktov nachádzajúce sa na území letiska, čerpacie stanice a Údržba, opravné body. Príčinou núdzových situácií môže byť únik oleja.

produkty cez tesniace jednotky uzatváracích ventilov, dopravných čerpadiel, potrubí a plniacich zariadení; cez vetranie plynového priestoru nádrží; pretečenie nádrží, cisterien a nádrží; čistenie nádrží; korózna deštrukcia nádrží a komunikácií.

Na skladovanie a prepravu ropných produktov sa používajú rôzne kontajnery. Bezpečnú prevádzku kontajnerov určuje ich pevnosť. V dôsledku nedostatkov sa však v takýchto zariadeniach môžu vyskytnúť nehody existujúci systém kontrola a monitorovanie stavu konštrukcií, ako aj nedostatok regulačnej a technickej dokumentácie.

Pri projektovaní, výstavbe a prevádzke musí byť zaistená bezpečnosť prevádzky skladov ropných produktov. Tento prístup je diktovaný analýzou akceptačnej a prevádzkovej dokumentácie, ako aj príčin havarijných situácií. dôležitá úloha, ktorej riešením sa zlepší spoľahlivosť prevádzkovaných skladovacích zariadení, je vykonať ich vedecky podložené komplexné technické preskúmanie a vybaviť ich systémom diagnostiky a prevádzkového sledovania stavu kovových, základových, tepelnoizolačných konštrukcií a technologických zariadení. .

Pre bezpečné riadenie tokov ropných produktov má veľký význam prevádzkyschopnosť potrubných technologických armatúr: uzáver, škrtiaca klapka, bezpečnostné zariadenia; regulačné ventily; ventily spätného chodu (aby sa zabránilo možnosti pohybu produktu, spätný chod pracovníka); havarijné a uzatváracie armatúry (na automatické uzatvorenie prietoku do havarijnej časti alebo jej odstavenie), odvody kondenzátu a pod.

Počet nehôd

Ryža. 1.38.

• 1 - str "príbuzní;
• 2 - prírodno-technologické;
• 3 - technogénne

Ryža. 1.39.

Keď je zariadenie odtlakované, produkt vyteká a rýchlo sa odparuje za vzniku koncentrácie

výbušných a horľavých zmesí plynu, pary a vzduchu. Náhodné emisie alebo úniky zmesí pár a plynov vedú k vytvoreniu mrakov, ktoré môžu vybuchnúť. V práci sa uvažuje o detonácii paroplynových a aerodisperzných systémov. Výskyt detonácie v oblakoch veľká veľkosť vysvetlené nasledujúcimi mechanizmami. Prvý z nich zohľadňuje možný vplyv intenzívneho tepelného žiarenia z dlhého plameňa v oblakoch predbežne zmiešaných turbulentnými prúdmi plynov.

Druhý mechanizmus vzniku detonácie zahŕňa zrýchlenie plameňov vo veľkých oblakoch v dôsledku rozdielu v zrýchleniach elementárnych objemov spáleného plynu a čerstvej zmesi v turbulentný plameň. Tento rozdiel vzniká pri pôsobení priemerných tlakových gradientov v plameni v dôsledku rozdielneho vztlaku elementárnych objemov plynu rôznych hustôt, čo vedie k dodatočnej turbulencii prúdenia a spätnej väzbe. Tento mechanizmus pozitívnej spätnej väzby, určený rozdielom hustôt v rôznych oblastiach oblaku, môže výrazne zintenzívniť zrýchlenie plameňa.

Zapálenie je sprevádzané jasným vysokoteplotným zábleskom. najprijateľnejšie geometrický obrazec blesková zmes pary a plynu je tvar nepravidelnej gule alebo elipsy (ohnivá guľa). Ohnivá guľa (OS) sa chápe ako produkt náhleho vyparenia alebo úniku splyneného paliva (alebo plynu), sprevádzaný ich vzplanutím a následným normálnym alebo deflačným horením. Pre množstvo uhľovodíkových horľavých lineárnych a cyklických výbojov v rozsahu hustoty od 700 do 1 000 kg / m 3 sú uvedené pomery pre priemer ohnivej gule:

kde M je hmotnosť paliva v OH, kg;

Тf - aktuálna teplota v OR (v oblaku), 0 С;

Trep - referenčná (referenčná) teplota, °С.

Rozsah koeficientu 4,2n-5,3 závisí od druhu paliva a podmienok tvorby oblačnosti.

Počas životnosti oblaku počas jeho prirodzeného spaľovania má výraz tvar:

m = 0M-*1m-1±.

Tieto závislosti sú znázornené na obr. 1,40 a 1,41.

Ryža. 1,40.

Ryža. 1.41.

V uzavretom priestore je veľké nebezpečenstvo výbuchu zmesí para-plyn-vzduch. V tabuľke. 1.7 sú uvedené limity detonácie uhľovodíkov na vzduchu v uzavretom objeme a otvorenom priestore, ktoré poukazujú na väčšie nebezpečenstvo výbuchu plynu alebo zmesi plynov a pár v uzavretom objeme. Vysvetľuje sa to tak procesmi zrýchlenia reakcie v dôsledku zvýšenej autokatalýzy, ako aj zosilnením odrazených vĺn počas začiatku árijského procesu a množstvom vždy existujúcich kinetických dôvodov. Zvýšená ľahkosť budenia detonácie v nádobách je spôsobená schopnosťou stien vytvárať turbulencie v prúdení pred plameňom, čo urýchľuje prechod od horenia k detonácii.

Detonačné limity pre uhľovodíky vo vzduchu

K výbuchu nahromadenej zmesi plynov môže dôjsť pôsobením náhodnej iskry. Pri otvorenom naložení ropného produktu je tiež možný výbuch v dôsledku statického výboja, najmä v neprítomnosti uzemňovacieho zariadenia. Najčastejšou príčinou výbuchu je iskra, a to aj v dôsledku nahromadenia statickej elektriny. Elektrická iskra sa môže vyskytnúť bez akýchkoľvek vodičov a sietí. Je nebezpečný, pretože sa vyskytuje na najneočakávanejších miestach: na stenách nádrží, na pneumatikách áut, na oblečení, pri náraze, na trení atď. Ďalšou príčinou výbuchu je nedbalosť a nedisciplinovanosť pracovníkov.

Tam, kde je možná tvorba zmesí para-plyn-vzduch, je potrebné zabezpečiť spoľahlivú ochranu pred bleskom, ochranu pred statickou elektrinou a zabezpečiť opatrenia proti iskreniu elektrických spotrebičov a iných zariadení.

Pri nehodách spojených s výbuchmi dochádza k deštrukcii okolitých objektov a k zraneniu osôb. Zničenie je dôsledkom duchovného pôsobenia produktov výbuchu a vzduchovej rázovej vlny. V tomto prípade sú hlavnými škodlivými faktormi rázová vlna, svetlo-tepelné žiarenie a toxické záťaže ( oxid uhoľnatý). Ľudia, ktorí sú vo vzdialenosti 5 m, utrpia popáleniny 1. stupňa a iné zranenia.

Výbušné nehody sú často sprevádzané požiarmi, ktoré môžu spôsobiť katastrofálne následky a následné silnejšie výbuchy a väčšiu skazu. Príčiny požiarov sú zvyčajne rovnaké ako výbuchy. V tomto prípade môže byť výbuch príčinou alebo následkom požiaru a naopak požiar môže byť príčinou alebo dôsledkom výbuchu.

Oheň je spontánne sa rozvíjajúce mesto rénia, ktoré nie je zabezpečené technologických procesov. K spaľovaniu ropných produktov môže dôjsť v nádržiach, výrobných zariadeniach a úniky na otvorených priestranstvách. V prípade požiaru ropných produktov v nádržiach môže dôjsť k výbuchom, vykypeniu a ich uvoľneniu a následne k rozliatiam horúcej kvapaliny. Emisie a vykypenie ropných produktov predstavujú veľké nebezpečenstvo, ktoré je spojené s prítomnosťou vody v nich a vyznačuje sa rýchlym spaľovaním penovej hmoty produktov. Pri varení sa prudko zvýši teplota (až 1500 °C) a výška plameňa.

Na posúdenie stupňa poškodenia predmetu sa zvyčajne používa tzv. prahová krivka, ktorá dáva do vzťahu tok tepelnej svetelnej energie u (tepelný tok) a celkovej energie O, dopadajúcej na jednotku plochy (obr. 1.42).

Ryža. 1.42.

Na veľké časy tepelný efekt prekročením doby možnej nepoškodenej existencie objektu bude prah poškodenia určený výlučne tepelným (tepelno-svetelným) tokom n. Pri impulzoch krátkej expozície bude prah určený hlavne energiou O. Hodnoty R a O, ktoré prah prekročia, spôsobia bezpodmienečné poškodenie objektu.

Ak je buď I alebo O nižšie ako ich prahové hodnoty, potom nejde o typickú léziu a je možný len mierny diskomfort. Napríklad s predĺžením trvania žiarenia z 0,5 na 2 s klesá i zo 120 na 30 jednotiek, t.j. s miernym zvýšením O aj so 4-násobným zvýšením expozičného času, čo ovplyvňuje zranenia

chýbajú a človek môže cítiť len mierne nepohodlie.

Hodnota celkovej energie O dopadajúcej na objekt deštrukcie v rovnakom časovom období však rastie z približne 10 na 25 jednotiek. (^.

Čiara K, reagujúca na vzájomne súvisiace zmeny v I a O, tvorí zónu (oblasť) lézie, naznačenú na obrázku vpravo od čiary K.

Jedným z najnepríjemnejších dôsledkov poškodenia žiarivou energiou je popálenie „tyčiniek“ a „čípkov“ oka.

Na obr. 1.43 je znázornená závislosť i na m, ako aj T na m, ktorá určuje oblasti tolerovateľnej a netolerovateľnej bolesti pri vzniku tepelných svetelných popálenín rôzneho stupňa. Kritérium implementované na obrázku je založené na skutočnosti, že počas tepelného ožarovania nastáva neznesiteľná bolesť, keď teplota vrstvy kože s hrúbkou asi 0,14-0,15 mm (pod povrchom hornej epitelovej vrstvy) dosiahne alebo prekročí teplotu 45 ° C.

Po odstránení žiarenia (ale nie viac ako 20-30 s) ostrá bolesť ustúpi a potom spravidla úplne zmizne. Zvýšenie teploty špecifikovanej vrstvy o 4-10 stupňov alebo viac spôsobuje bolestivý šok a zjavné popáleniny kože.

Oblasť tolerovateľnej bolesti znázornená v grafe je určená skutočnosťou, že v okamihu vystavenia žiareniu dochádza k biologickému ochrannému reflexu, ktorý spôsobuje zvýšenie prietoku krvi z periférnych častí tela, čo zabraňuje lokálnemu zvýšeniu v teplote na prahovú úroveň. Pri vystavení vysokej dávke tepelného tlaku tento fyziologický mechanizmus už nedokáže zabezpečiť potrebný odvod tepla a organizmus podlieha patologickej a niekedy až neúmernej tepelnej záťaži. Z povahy čiar na obr. 1.42 ukazuje, že existuje určitá kvantitatívna hodnota

dávka žiarenia q a teplota T, čo spôsobuje tepelné poškodenie a vznik neznesiteľnej bolesti, keď je táto dávka zabezpečená potrebným expozičným časom.

Trvanie expozície, s Obr 1.43. Hranice tepelného a ľahkého poranenia

nehody s lietadla(LA) vznikajú najmä v dôsledku poruchy jednotiek, v prvom rade - porucha motora, teroristické útoky, požiar a sú sprevádzané výbuchmi. Výbuch môže nastať vo vzduchu alebo pri dopade na zem. Pri páde lietadla na obytné oblasti môže dôjsť k poškodeniu ľudí, konštrukcií atď.. Príklady leteckých mimoriadnych udalostí, ich analýza je uvedená v práci.

Jedným z hlavných nebezpečenstiev v letectve je možnosť požiaru počas núdzového pristátia. Palivo unikajúce z poškodených nádrží sa môže vznietiť trecími iskrami z horúčavy

povrchov alebo otvoreného ohňa. V tomto prípade sa výsledné spaľovacie centrum rýchlo rozšíri cez všetky zóny, v ktorých sú pomery para/palivo vzduch v oblasti horľavosti. Jedným zo spôsobov zníženia rizika požiaru je použitie gélových palív, ktoré sa šíria pomalšie a sú menej prchavé ako bežné kvapalné palivá. Pri poškodení nádrže so zahusteným palivom sa prudko zníži rýchlosť šírenia paliva aj rýchlosť tvorby horľavých aerosólov. To vám umožní predĺžiť dobu, počas ktorej môžu byť cestujúci evakuovaní.

Núdzové situácie a núdzové situácie spôsobujú veľké materiálne škody a zhoršujú environmentálne problémy. Pri haváriách sprevádzaných výbuchmi a požiarmi dochádza k silnému mechanickému, tepelnému a chemickému vplyvu na životné prostredie. Súčasne sa prudko zvyšujú emisie znečisťujúcich látok; povrch zeme je posiaty úlomkami LL, zvyškami paliva, produktmi spaľovania; spôsobí značné škody prírodná krajina, flóra, fauna; pasienky a úrodná pôda odumierajú.

Mechanický účinok je charakterizovaný porušením hornej (úrodnej) vrstvy pôdy v dôsledku jej povrchu a hlbokého zničenia, vplyvu energie výbuchu (rázová vlna); porušenie trávneho porastu, poškodenie alebo odumretie kríkov, stromov a inej vegetácie. Mení sa štruktúra hornej úrodnej vrstvy, výmena plynov a vody, štruktúra kapilár.

Opatrenia zamerané na zlepšenie bezpečnosti v núdzových situáciách sa zvyčajne delia do dvoch kategórií. Prvá zahŕňa činnosti vykonávané po vzniku

pohotovostna situacia. Aktivity El1 sa zvyčajne nazývajú prevádzkové a v podstate sa scvrkávajú na ochranu obyvateľstva a odstraňovanie následkov mimoriadnych udalostí. Do druhej skupiny opatrení patria činnosti vykonávané vopred. Patrí medzi ne zvýšenie spoľahlivosti technologických zariadení, zníženie zásob nebezpečných látok v zariadeniach, odstránenie nebezpečného zariadenia a prijatie včasných opatrení na ochranu ľudí.

Veľký význam má systém aktívnej bezpečnosti letu (ASOSPS), ktorý je prvkom palubného „inteligentného“ pilotného podporného systému, v leteckej praxi známeho ako „asistent pilota“, určený na prácu v normálnych aj abnormálnych letových situáciách. ASOBP vydáva varovné signály o ohrození bezpečnosti letu, ako aj promptne radí informácie vo forme „tipov“ na ovládanie lietadla a jeho palubného komplexu, aby sa zabránilo vstupu lietadla do kritických letových režimov. Aby sa zabránilo kolíziám so zemským povrchom a medzi lietadlami, ASOBP generuje priestorové trajektórie „separácie“.

Jednou z efektívnych oblastí práce na prevencii leteckých nehôd je úplné, hĺbkové a objektívne vyšetrovanie udalostí, ktoré už nastali a na tomto základe vypracovanie odporúčaní na predchádzanie ich opakovaniu.

Efektívnosť takejto práce závisí nielen od dostatočnej úrovne zdrojov, ale aj od vyčerpávajúcich právomocí orgánu, ktorý vykonáva nezávislé vyšetrovanie, čo mu umožňuje ovplyvniť akúkoľvek oblasť systému leteckej dopravy (výroba, dizajn, testovanie, certifikácia). , prevádzka, oprava, regulačný rámec atď.).

Štandard 5.4. Príloha 13 k Dohovoru o medzinárodnom civilnom letectve uvádza: "Orgán pre vyšetrovanie nehôd má mať pri vedení vyšetrovania nezávislosť a neobmedzenú právomoc ho viesť." Táto požiadavka je implementovaná aj v Ruských vyšetrovacích pravidlách schválených vládou Ruskej federácie. Medzištátny výbor pre letectvo (IAC) vytvorený dohodou dostal od hláv štátov a vlád SNŠ právo nezávisle vyšetrovať letecké nehody. Od roku 1992 špecialisti IAC vyšetrovali viac ako 270 leteckých nehôd, vrátane viac ako 50 medzinárodných, vrátane vyšetrovania udalostí s lietadlami západnej výroby.

V súčasnosti je vo svete sedem takýchto špecializovaných centier na vyšetrovanie nehôd (USA, Francúzsko, Veľká Británia, Kanada, Nemecko, Austrália a IAC).

Nemenej dôležité je poskytovanie informácií štátom s údajmi o poruchách a poruchách leteckej techniky a chybnom konaní posádok. Pomocou týchto údajov môžu letecké úrady každého štátu prijať preventívne opatrenia.

Nad povrchom kvapaliny alebo tuhej látky sa pri akejkoľvek teplote nachádza zmes para-vzduch, ktorej tlak v rovnovážnom stave je určený tlakom nasýtených pár alebo ich koncentráciou. So zvýšením teploty sa tlak nasýtených pár zvýši, ale exponenciálne (Clapeyron - Clausisova rovnica):

kde P n „ - tlak nasýtenej pary, Pa; Q„ C11 - výparné teplo, kJ/mol; T - teplota kvapaliny, K.

Pre akúkoľvek kvapalinu existuje teplotný rozsah, v ktorom bude koncentrácia nasýtených pár nad zrkadlom (povrchom kvapaliny) v oblasti vznietenia, t.j. NKPV

Na vytvorenie LCVV pár stačí zohriať nie celú kvapalinu, ale len jej povrchovú vrstvu na teplotu rovnajúcu sa LTPV.

V prítomnosti zdroja vznietenia bude takáto zmes schopná vznietenia. V praxi sa častejšie používajú pojmy "bod vzplanutia" a "teplota vznietenia".

Bod vzplanutia - minimálna teplota kvapaliny, pri ktorej sa nad jej povrchom vytvorí koncentrácia pary, ktorá sa môže zapáliť zdrojom vznietenia, ale rýchlosť tvorby pary je nedostatočná na udržanie horenia.

Teda ako pri bode vzplanutia, tak aj pri spodnej teplotnej hranici vznietenia nad povrchom kvapaliny sa vytvorí spodná koncentračná hranica vznietenia, avšak v druhom prípade je LEL vytvorený nasýtenými parami. Preto je bod vzplanutia vždy o niečo vyšší ako LTLW. Aj keď je pozorované krátkodobé vznietenie pár pri bode vzplanutia, ktorý nie je schopný premeniť sa na stabilné horenie kvapaliny, za určitých podmienok môže záblesk spôsobiť požiar.

Bod vzplanutia sa berie ako základ pre klasifikáciu kvapalín na horľavé (horľavé kvapaliny) a horľavé kvapaliny (FL). Medzi horľavé kvapaliny patria kvapaliny s bodom vzplanutia v uzavretej nádobe 61 °C a nižším, horľavé kvapaliny s bodom vzplanutia vyšším ako 61 °C.

Experimentálne sa bod vzplanutia určuje v otvorených a uzavretých zariadeniach. V uzavretých nádobách sú hodnoty bodu vzplanutia vždy nižšie ako v otvorených, pretože v tomto prípade majú kvapalné pary možnosť difundovať do atmosféry a na vytvorenie horľavej koncentrácie nad povrchom je potrebná vyššia teplota.

V tabuľke. 2.4 ukazuje bod vzplanutia niektorých kvapalín, určený zariadeniami otvoreného a uzavretého typu.

Tabuľka 2.4

Bod vzplanutia odlišné typy kvapaliny s rôznymi metódami stanovenia

Teplota vznietenia - minimálna teplota kvapaliny, pri ktorej po zapálení pár zo zdroja vznietenia dôjde k stacionárnemu spaľovaniu.

V horľavých kvapalinách je teplota vznietenia vyššia ako bod vzplanutia o 1-5 °, pričom čím je bod vzplanutia nižší, tým je rozdiel medzi bodmi vzplanutia a vzplanutia menší.

Pre horľavé kvapaliny s vysokým bodom vzplanutia dosahuje rozdiel medzi týmito teplotami 25-35 °. Existuje korelácia medzi bodom vzplanutia v uzavretom tégliku a spodnou hranicou teploty vznietenia, opísanou vzorcom

Tento vzťah platí pre Г В(.

Značná závislosť teplôt vzplanutia a vznietenia od experimentálnych podmienok spôsobuje určité ťažkosti pri vytváraní výpočtovej metódy na odhad ich hodnôt. Jednou z najbežnejších z nich je semiempirická metóda navrhnutá V. I. Blinovom:

kde G slnko - bod vzplanutia (vznietenie), K; R np - parciálny tlak nasýtených pár kvapaliny pri bode vzplanutia (vznietenie), Pa; D()- koeficient difúzie kvapalných pár, s/m 2 ; b- počet molekúl kyslíka potrebný na úplnú oxidáciu jednej molekuly paliva; AT - definičná metóda konštanta.

Pri výpočte bodu vzplanutia v uzavretej nádobe sa odporúča vziať AT= 28, v otvorenej nádobe AT= 45; na výpočet teploty vznietenia vezmite AT = 53.

Teplotné limity horľavosti možno vypočítať:

Podľa známych hodnôt bodu varu

kde ^n(v)' 7/ip - dolná (horná) hranica teploty vznietenia a bodu varu, v tomto poradí, °C; k, ja- parametre, ktorých hodnoty závisia od typu horľavej kvapaliny;

Podľa známych hodnôt koncentračných limitov. Za týmto účelom najskôr určte koncentráciu nasýtených pár nad povrchom kvapaliny

kde (р„ n je koncentrácia nasýtených pár, %; R n p - tlak nasýtených pár, Pa; P 0 - vonkajší (atmosférický) tlak, Pa.

Zo vzorca (2.41) to vyplýva

Po určení tlaku nasýtenej pary hodnotou dolnej (hornej) hranice vznietenia nájdeme teplotu, pri ktorej sa tento tlak dosiahne. Je to spodná (horná) teplotná hranica vznietenia.

Pomocou vzorca (2.41) je možné vyriešiť aj inverzný problém: vypočítať koncentračné limity vznietenia zo známych hodnôt teplotných limitov.

Vlastnosť plameňa k samovoľnému šíreniu sa pozoruje nielen pri spaľovaní zmesí horľavých plynov s oxidačným činidlom, ale aj pri spaľovaní tekutín a pevné látky. Pri lokálnom vystavení zdroju tepla, napríklad otvorenému plameňu, sa kvapalina zahreje, rýchlosť vyparovania sa zvýši a keď povrch kvapaliny dosiahne teplotu vznietenia v mieste vystavenia zdroju tepla, zmes para-vzduch sa zapáli, vytvorí sa stabilný plameň, ktorý sa potom bude šíriť určitou rýchlosťou po povrchu a chladnej časti kvapalín.

Čo je hybnou silou šírenia spaľovacieho procesu, aký je jeho mechanizmus?

Šírenie plameňa po povrchu kvapaliny prebieha v dôsledku prenosu tepla v dôsledku žiarenia, konvekcie a vedenia molekulárneho tepla zo zóny plameňa na povrch zrkadla kvapaliny.

Podľa moderných koncepcií je hlavnou hnacou silou šírenia spaľovacieho procesu sálanie tepla z plameňa. Je známe, že plameň s vysokou teplotou (viac ako 1000 °C) je schopný vyžarovať tepelnú energiu. Podľa Stefanovho-Boltzmannovho zákona intenzita žiar tepelný tok daný ohrievaným telesom je určený vzťahom

kde c i- intenzita toku sálavého tepla, kW/m 2 ; 8 0 - stupeň čiernosti tela (plameň) (e 0 \u003d 0,75-H,0); a = = 5,7 10 11 kJ / (m 2 s K 4) - Stefan-Boltzmannova konštanta; Г g - teplota tela (plameň), K; Г 0 - stredná teplota, K.

Teplo, sálajúce všetkými smermi, čiastočne vstupuje do oblastí povrchu kvapaliny, ktoré sa ešte nevznietili, a ohrieva ich. So zvyšovaním teploty povrchovej vrstvy nad vyhrievanou oblasťou sa zintenzívňuje proces vyparovania kvapaliny a vytvára sa zmes para-vzduch. Akonáhle koncentrácia kvapalnej pary prekročí NKVP, dôjde k jej zapáleniu z plameňa. Potom táto časť povrchu kvapaliny začne intenzívne ohrievať susednú časť povrchu kvapaliny atď. Rýchlosť šírenia plameňa kvapalinou závisí od rýchlosti ohrevu povrchu kvapaliny sálavým tepelným tokom z plameňa, t.j. na rýchlosti tvorby horľavej zmesi para-vzduch nad povrchom kvapaliny, ktorá zase závisí od povahy kvapaliny a počiatočnej teploty.

Každý typ kvapaliny má svoje vlastné výparné teplo a bod vzplanutia. Čím sú ich hodnoty vyššie, tým dlhší je čas potrebný na jeho zahriatie na vytvorenie horľavej zmesi para-vzduch, tým nižšia je rýchlosť šírenia plameňa. So zvyšovaním molekulovej hmotnosti látky v rámci rovnakej homologickej série klesá pružnosť pár, zvyšuje sa výparné teplo a bod vzplanutia a zodpovedajúcim spôsobom klesá rýchlosť šírenia plameňa.

Zvyšovaním teploty kvapaliny sa zvyšuje rýchlosť šírenia plameňa, pretože sa skracuje čas potrebný na zahriatie kvapaliny na bod vzplanutia pred oblasťou horenia.

Počas záblesku bude rýchlosť šírenia plameňa pozdĺž zrkadla kvapaliny (fyzikálnym významom) rovná rýchlosti šírenia plameňa cez zmes pary so vzduchom zloženia blízkeho LCV, t.j. 4-5 cm/s. Pri zvýšení počiatočnej teploty kvapaliny nad bod vzplanutia bude rýchlosť šírenia plameňa závisieť (podobne ako rýchlosť šírenia plameňa) od zloženia horľavej zmesi. Keď teplota kvapaliny stúpne nad jej bod vzplanutia, koncentrácia zmesi pary a vzduchu nad povrchom zrkadla sa zvýši z NKVP na 100 % (bod varu).

Preto spočiatku, keď teplota kvapaliny stúpa z bodu vzplanutia na teplotu, pri ktorej sa nad povrchom tvoria nasýtené pary, s koncentráciou rovnou stechiometrickej (presnejšie mierne vyššej ako stechiometrické), rýchlosť šírenia plameňa vzrastie. V uzavretých nádobách, keď teplota kvapaliny ďalej stúpa, rýchlosť šírenia plameňa začína klesať až na rýchlosť zodpovedajúcu hornej teplotnej hranici vznietenia, pri ktorej už nebude šírenie plameňa a zmesi pary so vzduchom je možné kvôli nedostatku kyslíka v zmesi para-vzduch nad povrchom kvapaliny. Nad hladinou otvorenej nádrže bude koncentrácia pár na rôznych úrovniach rôzna: na hladine bude maximálna a bude zodpovedať koncentrácii nasýtenej pary pri danej teplote, so zväčšujúcou sa vzdialenosťou od hladiny sa koncentrácia bude postupne zvyšovať. pokles v dôsledku konvekčnej a molekulárnej difúzie.

Pri teplote kvapaliny blízkej bodu vzplanutia bude rýchlosť šírenia plameňa po povrchu kvapaliny rovná rýchlosti jeho šírenia zmesou pár vo vzduchu na LIP, t.j. 3-4 cm/s. V tomto prípade bude čelo plameňa umiestnené blízko povrchu kvapaliny. S ďalším zvyšovaním počiatočnej teploty kvapaliny sa rýchlosť šírenia plameňa bude zvyšovať podobne ako rast normálnej rýchlosti šírenia plameňa v zmesi para-vzduch so zvyšovaním jeho koncentrácie. Pri maximálnej rýchlosti sa plameň bude šíriť cez zmes s koncentráciou blízkou stechiometrickej. V dôsledku toho pri zvýšení počiatočnej teploty kvapaliny nad Gstx zostane rýchlosť šírenia plameňa konštantná, rovná maximálnej hodnote rýchlosti šírenia horenia v stechiometrickej zmesi alebo o niečo väčšia ako je (obr. 2.5). Touto cestou,

Ryža. 25.

1 - horiaca kvapalina v uzavretej nádobe; 2 - horenie kvapaliny v otvorenej nádobe so zmenou počiatočnej teploty kvapaliny v otvorenej nádobe v širokom rozsahu teplôt (až do bodu varu), rýchlosť šírenia plameňa sa bude pohybovať od niekoľkých milimetrov do 3-4 m / s.

Pri maximálnej rýchlosti sa plameň bude šíriť cez zmes s koncentráciou blízkou stechiometrickej. S nárastom teploty kvapaliny nad Гstx sa zväčší vzdialenosť nad kvapalinou, pri ktorej sa vytvorí stechiometrická koncentrácia a rýchlosť šírenia plameňa zostane rovnaká (pozri obr. 2.5). Na túto okolnosť treba vždy pamätať ako pri organizovaní preventívnych prác, tak aj pri hasení požiarov, kedy môže hroziť napríklad nasávanie vzduchu do uzavretej nádoby – jej odtlakovanie.

Po zapálení kvapaliny a šírení plameňa sa však jej povrch ustáli difúzny režim jeho vyhorenia, ktorý sa vyznačuje špecifickou hmotnosťou WrM a lineárne W V Jl rýchlosti.

Špecifická hmotnostná rýchlosť - hmotnosť látky, ktorá vyhorí z jednotkovej plochy zrkadla kvapaliny za jednotku času (kg / (m 2 * s)).

Lineárna rýchlosť - vzdialenosť, o ktorú sa hladina zrkadla kvapaliny pohybuje za jednotku času v dôsledku jeho vyhorenia (m / s).

Hmotnostné a lineárne rýchlosti vyhorenia sú vzájomne prepojené prostredníctvom hustoty kvapaliny p:

Po zapálení kvapaliny stúpne jej povrchová teplota z teploty vznietenia do varu a vytvorí sa zohriata vrstva. V tomto období sa rýchlosť vyhorenia kvapaliny postupne zvyšuje, výška plameňa rastie v závislosti od priemeru nádrže a druhu horľavej kvapaliny. Po 1–10 minútach spaľovania sa proces stabilizuje: rýchlosť vyhorenia a rozmery plameňa zostanú v budúcnosti nezmenené.

Výška a tvar plameňa pri difúznom spaľovaní kvapaliny a plynu sa riadia rovnakými zákonmi, pretože v oboch prípadoch je spaľovací proces určený vzájomnou difúziou paliva a okysličovadla. Ak však pri difúznom spaľovaní plynov rýchlosť prúdu plynu nezávisí od procesov prebiehajúcich v plameni, potom pri spaľovaní kvapaliny vzniká určitá rýchlosť horenia, ktorá závisí jednak od termodynamických parametrov plameňa. kvapaline a za podmienok difúzie vzdušného kyslíka a kvapalnej pary.

Medzi spaľovacou zónou a povrchom kvapaliny je vytvorený určitý prenos tepla a hmoty (obr. 2.6). Časť tepelného toku prichádzajúca na povrch kvapaliny q 0r sa vynakladá na jej zahriatie na bod varu q ucn . Navyše teplý q CT na ohrev kvapaliny pochádza z horáka plameňa cez steny nádrže v dôsledku vedenia tepla. S dostatočne veľkým priemerom q CT možno potom zanedbať q() = K „ n +

To je zrejmé

kde c je tepelná kapacita kvapaliny, kJDkg-K); p je hustota kvapaliny, kg / m 3; Wnc- rýchlosť rastu zahriatej vrstvy, m/s; W Jl- lineárna rýchlosť vyhorenia, m/s; 0i SP - výparné teplo, kJ/kg; G kip - bod varu kvapaliny, K.

Ryža. 2.6.

Г () - počiatočná teplota; G kip - bod varu;

T g- teplota spaľovania; q KUW q Jl - konvekčné a sálavé tepelné toky; q 0 - tepelný tok vstupujúci na povrch kvapaliny

Zo vzorca (2.45) vyplýva, že intenzita tepelného toku zo zóny plameňa určuje určitú rýchlosť dodávky paliva do tejto zóny, ktorej chemická interakcia s oxidačným činidlom zasa ovplyvňuje hodnotu # 0 . Toto sa skladá vzťah hmoty a výmena tepla medzi zónou plameňa a kondenzovanou fázou pri spaľovaní kvapalín a pevných látok.

Odhad podielu tepla z celkového uvoľneného tepla pri spaľovaní kvapaliny, ktoré sa vynakladá na jej prípravu na spaľovanie q 0 sa môže uskutočniť v nasledujúcom poradí.

Prijatie jednoduchosti wrijl= W nx , dostaneme

Rýchlosť uvoľňovania tepla na jednotku povrchu tekutého zrkadla (špecifické teplo ohňa qll7K) možno určiť podľa vzorca

kde Q H je najnižšia výhrevnosť látky, kJ/kg; P p - koeficient úplnosti spaľovania.

Potom, keď vezmeme do úvahy stav (2.44) a vydelíme výraz (2.45) vzorcom (2.46), dostaneme

Výpočty ukazujú, že asi 2 % z celkového množstva tepla uvoľneného počas spaľovania kvapaliny sa vynakladajú na tvorbu a dodávku pár kvapaliny do spaľovacej zóny. Keď dôjde k procesu vyhorenia, teplota povrchu kvapaliny sa zvýši na bod varu, ktorý následne zostane nezmenený. Toto vyhlásenie sa vzťahuje na jednotlivú kvapalinu. Ak však vezmeme do úvahy zmesi kvapalín s rôznymi bodmi varu, potom najskôr dochádza k uvoľňovaniu ľahko vriacich frakcií, potom - čoraz vyššie vriacich.

Rýchlosť vyhorenia je výrazne ovplyvnená ohrevom kvapaliny do hĺbky v dôsledku prenosu tepla z kvapaliny ohriatej sálavým prúdom q0 povrch kvapaliny do jej hĺbky. Tento prenos tepla sa uskutočňuje pomocou tepelná vodivosť a dohovorov.

Ohrev kvapaliny v dôsledku tepelnej vodivosti môže byť reprezentovaný exponenciálnou závislosťou formy

kde T x - teplota vrstvy kvapaliny v hĺbke X, TO; G kip - povrchová teplota (bod varu), K; k- koeficient proporcionality, m -1 .

Tento typ teplotného poľa sa nazýva rozloženie teploty prvého druhu(obr. 2.7).

Laminárna konvencia vzniká v dôsledku rozdielnych teplôt kvapaliny na stenách nádrže a v jej strede, ako aj v dôsledku frakčnej destilácie v hornej vrstve počas spaľovania zmesi.

Dodatočný prenos tepla z ohriatych stien zásobníka do kvapaliny vedie k ohrevu jeho vrstiev v blízkosti stien na vyššiu teplotu ako v strede. Viac zohriata kvapalina pri stenách (alebo dokonca bublinky pary, ak sa zohrieva pri stenách nad bod varu) stúpa, čo prispieva k intenzívnemu miešaniu a rýchlemu ohrevu kvapaliny vo veľkej hĺbke. Takzvaný homotermálna vrstva, tie. vrstva s prakticky konštantnou teplotou, ktorej hrúbka sa pri spaľovaní zväčšuje. Takéto teplotné pole sa nazýva rozloženie teploty druhého druhu.

Ryža. 2.7.

1 - rozloženie teploty prvého druhu; 2 - rozloženie teploty druhého druhu

Vytvorenie homotermálnej vrstvy je tiež možné ako výsledok frakčnej destilácie povrchových vrstiev zmesi kvapalín s rôznymi bodmi varu. Keď takéto kvapaliny vyhoria, povrchová vrstva sa obohatí o hustejšie frakcie s vysokou teplotou varu, ktoré klesajú, čím prispievajú k najkonvektívnemu ohrevu kvapaliny.

Zistilo sa, že čím nižší je bod varu kvapaliny (nafta, transformátorový olej), tým ťažšie je vytvoriť homotermickú vrstvu. Keď horia, teplota stien nádrže zriedka prekročí bod varu. Pri spaľovaní mokrých vysokovriacich ropných produktov je však pravdepodobnosť vytvorenia homotermálnej vrstvy dosť vysoká. Pri zahriatí stien nádrže na 100°C a viac sa vytvárajú bublinky vodnej pary, ktoré pri nábehu nahor spôsobujú intenzívny pohyb celej kvapaliny a rýchle zahriatie do hĺbky. Závislosť hrúbky homotermálnej vrstvy od času horenia popisuje vzťah

kde X - hrúbka homotermálnej vrstvy v určitom okamihu horenia, m; x pr - hraničná hrúbka homotermálnej vrstvy, m; t je čas počítaný od začiatku tvorby vrstvy, s; p - koeficient, s -1.

Možnosť vytvorenia dostatočne hrubej homotermálnej vrstvy počas spaľovania mokrých ropných produktov je spojená s výskytom varu a výronu kvapaliny.

Rýchlosť vyhorenia výrazne závisí od typu kvapaliny, počiatočnej teploty, vlhkosti a koncentrácie kyslíka v atmosfére.

Z rovnice (2.45), berúc do úvahy výraz (2.44), je možné určiť rýchlosť hromadného vyhorenia:

Zo vzorca (2.50) je zrejmé, že rýchlosť vyhorenia je ovplyvnená intenzitou tepelného toku prichádzajúceho z plameňa do zrkadla kvapaliny a termofyzikálnymi parametrami paliva: bod varu, tepelná kapacita a výparné teplo.

Z tabuľky. 2.5 je zrejmé, že existuje určitý súlad medzi rýchlosťou vyhorenia a nákladmi na teplo na ohrev a odparovanie kvapaliny. V sérii benzenexylénglycerolov sa teda s nárastom spotreby tepla na ohrev a odparovanie znižuje rýchlosť vyhorenia. Pri prechode z benzénu na dietyléter však náklady na teplo klesajú. Tento zjavný nesúlad je spôsobený rozdielom v intenzite tepelných tokov prichádzajúcich z plameňa na povrch kvapaliny. Žiarivý tok je dostatočne veľký pre dymiaci plameň benzénu a malý pre relatívne transparentný plameň dietyléteru. Pomer rýchlostí vyhorenia najrýchlejšie horiacich kvapalín a najpomalšie horiacich kvapalín je spravidla dosť malý a predstavuje 3,0 až 4,5.

Tabuľka 25

Závislosť rýchlosti vyhorenia od spotreby tepla na vykurovanie a odparovanie

Z výrazu (2.50) vyplýva, že s nárastom Г 0 rastie rýchlosť vyhorenia, pretože náklady na teplo na ohrev kvapaliny na bod varu klesajú.

Obsah vlhkosti v zmesi znižuje rýchlosť vyhorenia kvapaliny, po prvé v dôsledku dodatočnej spotreby tepla na jej odparovanie a po druhé, v dôsledku flegmatizačného účinku vodnej pary v plynovej zóne. Ten vedie k zníženiu teploty plameňa, a preto podľa vzorca (2.43) klesá aj jeho žiarivý výkon. Presne povedané, rýchlosť vyhorenia mokrej kvapaliny (kvapaliny obsahujúcej vodu) nie je konštantná, počas spaľovacieho procesu sa zvyšuje alebo znižuje v závislosti od bodu varu kvapaliny.

Mokré palivo môže byť reprezentované ako zmes dvoch kvapalín: palivo + voda, pri spaľovaní ktorých ich frakčné rozptýlenie. Ak je bod varu horľavej kvapaliny nižší ako bod varu vody (100°C), palivo prednostne dohorí, zmes sa obohatí vodou, zníži sa rýchlosť horenia a nakoniec sa horenie zastaví. Ak je bod varu kvapaliny vyšší ako 100 ° C, potom sa naopak vlhkosť najskôr odparí a jej koncentrácia sa zníži. V dôsledku toho sa rýchlosť vyhorenia kvapaliny zvyšuje až na rýchlosť horenia čistého produktu.

Spravidla sa so zvyšujúcou sa rýchlosťou vetra zvyšuje rýchlosť vyhorenia kvapaliny. Vietor zintenzívňuje proces miešania paliva s okysličovadlom, čím zvyšuje teplotu plameňa (tabuľka 2.6) a približuje plameň k spaľovaciemu povrchu.

Tabuľka 2.6

Vplyv rýchlosti vetra na teplotu plameňa

To všetko zvyšuje intenzitu tepelného toku dodávaného do ohrevu a odparovania kvapaliny, čo vedie k zvýšeniu rýchlosti vyhorenia. Pri vyššej rýchlosti vetra sa plameň môže odlomiť, čo povedie k zastaveniu horenia. Takže napríklad, keď v nádrži s priemerom 3 m horel traktorový petrolej, došlo k plameňu pri rýchlosti vetra 22 m/s.

Väčšina kvapalín nemôže horieť v atmosfére s menej ako 15 % kyslíka. So zvýšením koncentrácie kyslíka nad túto hranicu sa rýchlosť horenia zvyšuje. V atmosfére výrazne obohatenej kyslíkom prebieha spaľovanie kvapaliny s uvoľňovaním veľkého množstva sadzí v plameni a pozoruje sa intenzívny var kvapalnej fázy. Pri viaczložkových kvapalinách (benzín, petrolej a pod.) sa povrchová teplota zvyšuje so zvyšovaním obsahu kyslíka v prostredí.

Zvýšenie rýchlosti horenia a teploty povrchu kvapaliny so zvýšením koncentrácie kyslíka v atmosfére je spôsobené zvýšením emisivity plameňa v dôsledku zvýšenia teploty spaľovania a vysokého obsahu sadze v ňom.

Rýchlosť vyhorenia sa tiež výrazne mení s poklesom hladiny horľavej kvapaliny v nádrži: rýchlosť vyhorenia sa znižuje až do zastavenia horenia. Keďže prísun vzdušného kyslíka z prostredia vo vnútri nádrže je obtiažny, pri poklese hladiny kvapaliny vzdialenosť h np medzi zónou plameňa a spaľovacou plochou (obr. 2.8). Znižuje sa tok žiarenia do zrkadla kvapaliny a následne sa znižuje aj rýchlosť vyhorenia až do útlmu. Pri spaľovaní kvapalín v nádržiach s veľkým priemerom je medzná hĺbka /g pr, pri ktorej dochádza k útlmu horenia, veľmi veľká. Takže pre nádrž s priemerom 5 m je to 11 m a s priemerom Im - asi 35 m.

vzdialenosť, ktorú prejde čelo plameňa za jednotku času. (Pozri: ST SEV 383-87. Požiarna bezpečnosť v stavebníctve. Pojmy a definície.)

Zdroj: "Dom: Stavebná terminológia", Moskva: Buk-press, 2006.

• Miera prevalencie choroby na základe jej prevalencie v populácii, buď v určitom časovom bode) alebo počas určitého časového obdobia)...

  lekárske termíny

• - Pohyb koreňovej zóny plameňa z výstupov horáka v smere toku paliva alebo horľavej zmesi Pozri všetky podmienky GOST 17356-89. HORÁKY NA PLYN A KVAPALNÉ PALIVÁ...

  Slovník slovnej zásoby GOST

• - Posunutie koreňovej zóny plameňa smerom k vytekajúcej zmesi Pozri všetky podmienky GOST 17356-89. HORÁKY NA PLYN A KVAPALNÉ PALIVÁ. POJMY A DEFINÍCIE Zdroj: GOST 17356-89...

  Slovník slovnej zásoby GOST

• - Striedavá zmena parametrov plameňa a lokalizácia jeho koreňovej zóny Pozri všetky podmienky GOST 17356-89. HORÁKY NA PLYN A KVAPALNÉ PALIVÁ. POJMY A DEFINÍCIE Zdroj: GOST 17356-89...

  Slovník slovnej zásoby GOST

• - jav charakterizovaný únikom plameňa do telesa horáka. Zdroj: "Dom: Stavebná terminológia", M.: Buk-press, 2006...

  Stavebný slovník

• - šírenie ohnivého horenia nad povrchom látok a materiálov. Zdroj: "Dom: Stavebná terminológia", M.: Buk-press, 2006...

  Stavebný slovník

• - stupeň trvania prepravy tovaru po železnici ...

  Referenčný komerčný slovník

• - hemodynamický indikátor: rýchlosť pohybu tlakovej vlny spôsobenej systolou srdca pozdĺž aorty a veľkých tepien ...

  Veľký lekársky slovník

• - zariadenie, ktoré detekuje plameň a signalizuje jeho prítomnosť. Môže pozostávať z detektora plameňa, zosilňovača a relé na prenos signálu...

  Stavebný slovník

• - jav charakterizovaný všeobecným alebo čiastočným oddelením základne plameňa nad otvormi horáka alebo nad zónou stabilizácie plameňa. Zdroj: "Dom: Stavebná terminológia", M.: Buk-press, 2006...

  Stavebný slovník

• - jeden z fyzických vlastnosti uhlia, merané objektívnymi kvantitatívnymi metódami. Úzko súvisí nielen so štruktúrou a zložením, ale aj s prítomnosťou trhlín a pórov, ako aj s baníkom. nečistoty...

  Geologická encyklopédia

• - rýchlosť šírenia elastickej perturbačnej fázy v dec. elastické prostredia. V neohraničených izotropných prostrediach sa elastické vlny šíria adiabaticky, bez disperzie...

  Geologická encyklopédia

• - "... - podmienený bezrozmerný indikátor charakterizujúci schopnosť materiálov vznietiť sa, šíriť plameň po povrchu a vytvárať teplo ..." Zdroj: "POŽIARNE BEZPEČNOSTNÉ PREDPISY ...

  Oficiálna terminológia

• - „...: ukazovateľ charakterizujúci schopnosť lakovanie zapáliť, šíriť plameň po jeho povrchu a vytvárať teplo...“ Zdroj: „BEZPEČNOSŤ NÁTEROV A LAKOVÝCH MATERIÁLOV...

  Oficiálna terminológia

• - PLAMENE. Plameň atď. vidieť plameň...

  Vysvetľujúci slovník Ushakova

• - príd., počet synoným: 2 tlejúci tlejúci ...

  Slovník synonym

„rýchlosť plameňa“ v knihách

Ľad a trochu ohňa

Z knihy Na všetky štyri strany autora Gill Adrian Anthony

Ľad a oheň Island, marec 2000 Prečo sem vôbec niekto prišiel s takým množstvom Bohom stvorených krajín? A prečo títo ľudia, keď sem prišli a rozhliadli sa, neotočili svoju rodinnú loď a neodplávali do pekla so všetkými svojimi deťmi a

dvojplamene

Z knihy Integrácia duší od Rachel Sal

Twin Flames Zdravím vás drahí, toto je Leah. Opäť je pre mňa veľkým potešením hovoriť s vami. Po celý čas, čo s vami Arkturiáni, Zakladatelia a Vyššie Ja tohto kanála komunikovali, sme boli aj my s vami. Teraz sa porozprávame o téme, ktorá je nám blízka

VENOVANÉ PLAMEŇU

Z knihy Záhada ohňa. Zbierka autora Hall Manly Palmer

ODDANÉ PLAMEŇU Kto žije Život, pozná

1.6. Môže rýchlosť výmeny informácií prekročiť rýchlosť svetla?

Z knihy Kvantová mágia autora Doronin Sergej Ivanovič

1.6. Môže rýchlosť výmeny informácií prekročiť rýchlosť svetla? Pomerne často počujeme, že experimenty na testovanie Bellových nerovností, ktoré vyvracajú lokálny realizmus, potvrdzujú prítomnosť superluminálnych signálov. To znamená, že informácie môžu

Meditácia na plameni

Z knihy múdrosti. Mantry. Meditácie. Kľúčové postupy od Loy-So

Plamenná meditácia Existuje aj iný typ meditácie, ktorý má silný liečivý a liečivý účinok. Je to o o sviečkovej meditácii. Plameň bol dlho uctievaný vo všetkých kultúrach, rovnako ako popol, ktorý predstavuje očistenú podstatu subjektu. Verilo sa tomu

UPR. Meditácia na plameni

Z knihy NIČ OBYČAJNÉ autor Millman Dan

UPR. Plameňová meditácia Keď budete mať nabudúce nepríjemné, znepokojujúce myšlienky, urobte jednoduchú, ale silnú meditáciu: Vezmite stabilne horiacu sviečku a položte ju na stôl ďaleko od horľavých predmetov, ako sú závesy.

Rýchlosť šírenia gravitačných interakcií

Z knihy Gravitácia [Od krištáľových gúľ po červie diery] autora Petrov Alexander Nikolajevič

Rýchlosť šírenia gravitačných interakcií Na konci kapitoly si rozoberieme ešte jeden zaujímavý problém. Všeobecná relativita zahŕňa dve základné konštanty: gravitačné G a rýchlosť svetla c. Prítomnosť prvého z nich je zrejmá a prirodzená - máme čo do činenia

19.22. Uhasenie plameňa

Z knihy Stratégie. O čínskom umení žiť a prežiť. TT. 12 autora von Senger Harro

19.22. Uhasenie plameňa Kým Arabi boli úspešní v Jomkipurskej vojne (6. – 22. októbra 1973) (egyptské jednotky prekročili Suezský prieplav a vďaka prekvapivému útoku znovu dobyli časť Sinajského polostrova), Sovietsky zväz nepožadoval prímerie. . 9. októbra o hod

Rýchlosť šírenia

Z knihy Každodenný život stredovekých mníchov západná Európa(X-XV storočia) autor Moulin Leo

Rýchlosť šírenia Šírka šírenia je pozoruhodná, ale ešte pôsobivejšia je rýchlosť, s akou sa šíril vplyv mníšstva. Lebo hneď ako vyšlo najavo, že hŕstka ľudí sa usadila v nejakej „púšti“, doslova priamo tam okolo nich

V plameňoch

Z knihy Partizáni akceptujú bitku autora Lobanok Vladimír Eliseevič

V plameňoch Vojna zanechala hlbokú, nezmazateľnú stopu v každom, kto ju prežil. Udalosti ju trápia každý deň, stáva sa, že ju v noci nenechajú spať, rušia ju ešte teplé rany srdca. Tak by to asi malo byť, bude to tak dlho, kým budú žiť tí, čo boli na fronte

PREDNÁŠKA XI TRI SPÔSOBY DISTRIBÚCIE MAGNETICKÉHO VPLYVU. – 1) MENTÁLNA FOTOGRAFIA. – 2) METÓDA SOLAR PLEXUS. – 3) SVALOVÁ CESTA TRI SPÔSOBY PRIAMYHO ROZDELENIA MAGNETICKÉHO VPLYVU.

Z knihy Osobný magnetizmus (prednáškový kurz) autora Daniels Van Taille

PREDNÁŠKA XI TRI SPÔSOBY DISTRIBÚCIE MAGNETICKÉHO VPLYVU. – 1) MENTÁLNA FOTOGRAFIA. – 2) METÓDA SOLAR PLEXUS. – 3) SVALOVÁ CESTA TRI SPÔSOBY PRIAMYHO ROZDELENIA MAGNETICKÉHO VPLYVU. Pri aplikácii každej z troch metód je to potrebné predovšetkým

Lekcia 1. Sv. apoštoli od roku 70: Jason, Sosipater a ďalší svätí mučeníci s nimi (O tom, čo robili svätí apoštoli pre šírenie kresťanskej viery a čo musíme robiť my, aby sme ju šírili)

Z knihy Úplný ročný kruh stručných náuk. Zväzok II (apríl – jún) autora Djačenko Grigorij Michajlovič

Lekcia 1. Sv. apoštolov od roku 70: Jason, Sosipater a s nimi iní svätí mučeníci (O tom, čo robili svätí apoštoli pre šírenie kresťanskej viery a čo musíme robiť my, aby sme ju šírili) I. sv. Apoštoli Jason a Sosipater, ktorých pamiatka sa dnes slávi, učeníci a

Rýchlosť cvičného čítania by mala byť trojnásobkom rýchlosti normálneho čítania.

Z knihy Rýchle čítanie. Ako si zapamätať viac čítaním 8-krát rýchlejšie od Kampa Petra

Rýchlosť nácviku čítania by mala byť trikrát rýchlejšia ako normálne čítanie Základným pravidlom praxe je, že ak chcete čítať určitou rýchlosťou, musíte čítať nácvik približne trikrát rýchlejšie. takže,

52. Rýchlosť vĺn vodného rázu

Z knihy Hydraulika autor Babaev M A

52. Rýchlosť šírenia sa hydraulickej rázovej vlny V hydraulických výpočtoch je veľmi zaujímavá rýchlosť šírenia rázovej vlny hydraulického rázu, ako aj samotný hydraulický ráz. Ako to definovať? Ak to chcete urobiť, zvážte okrúhly priečny

51. Rýchlosť výtoku v zužujúcom sa kanáli, rýchlosť prúdenia hmoty

Z knihy Tepelná technika autora Burkhanová Natália

51. Rýchlosť výtoku v zužujúcom sa kanáli, rýchlosť prúdenia hmoty Rýchlosť výtoku v zužujúcom sa kanáli Uvažujme proces adiabatického výtoku hmoty. Predpokladajme, že pracovná kvapalina s určitým špecifickým objemom (v1) je v zásobníku pod

1) Vlhkosť materiálu.

2) Vplyv orientácie vzorky v priestore.

Pri negatívnych uhloch sklonu (smer pohybu plameňa zhora nadol) sa rýchlosť šírenia plameňa buď nemení, alebo mierne klesá. S nárastom kladného uhla sklonu (smer pohybu plameňa zdola nahor) nad 10-15 0 sa rýchlosť šírenia plameňa prudko zvyšuje.

3) Vplyv rýchlosti a smeru prúdenia vzduchu.

So zvyšujúcou sa rýchlosťou zadného vetra sa zlepšuje výmena plynov a znižuje sa uhol sklonu plameňa k vzorke. Rýchlosť šírenia sa zvyšuje.

Prúd vzduchu smerujúci proti smeru pohybu plameňa má na rýchlosť šírenia plameňa dvojnásobný vplyv.

V dôsledku aerodynamického spomaľovania a ochladzovania vyhrievaných plôch pred čelom plameňa sa rýchlosť šírenia plameňa znižuje. Na druhej strane prúd vzduchu zintenzívňuje premiešavanie produktov pyrolýzy s oxidačným činidlom, rýchlejšie nastáva tvorba homogénnej horľavej zmesi, nos plameňa sa približuje k povrchu tuhého materiálu, čo zase vedie k ďalšiemu zvýšenie intenzity, a to urýchli šírenie plameňa.

4) Vplyv geometrických rozmerov vzorky.

Existujú tepelne hrubé a tepelne tenké vzorky.

Tepelná hrúbka je hrúbka vrstvy pevného materiálu zahriateho pred čelom plameňa nad počiatočnú teplotu v čase, keď sa plameň rozšíri na danú plochu povrchu.

5) Vplyv materiálu substrátu.

Ak horľavý materiál je v kontakte s materiálom (podkladom), termofyzikálne vlastnosti ktoré sú odlišné od vzduchu, ovplyvní to aj rýchlosť šírenia plameňa (prilepený papier, izolácia drôtov a pod.). Ak l nízke > l hory. mat. Potom bude zo vzorky intenzívne odvádzané teplo a rýchlosť šírenia bude menšia ako v prípade neprítomnosti substrátu.

6) Vplyv obsahu kyslíka v prostredí.

So zvyšujúcim sa obsahom kyslíka v prostredí sa zvyšuje rýchlosť šírenia plameňa.

7. Vplyv počiatočnej teploty vzorky.

V prípade dreva vedie zvýšenie počiatočnej teploty na 230–250 ° C (teplotný rozsah pyrolýzy) k prudkému zvýšeniu u l.

Vyhorenie tvrdých materiálov

Súčasne so šírením plameňa po povrchu materiálu začína proces jeho vyhorenia. Vzory vyhorenia pevných materiálov v podstate závisia od povahy premeny pevnej fázy na plynné produkty.

Ak rozklad tuhej fázy prebieha v úzkej pripovrchovej vrstve bez vytvorenia uhlíkatej vrstvy, potom v tomto prípade horenie prebieha konštantnou rýchlosťou. Po zapálení sa na povrchu tuhej fázy vytvorí konštantná teplota, ktorá sa rovná teplote varu alebo sublimácie látky.

Mechanizmus spaľovania pevných látok, pri ktorom sa na spaľovacom povrchu tvoria uhlíkaté zvyšky, je zložitejší. Takto horia takmer všetky látky. rastlinného pôvodu, niektoré plasty obsahujúce vo svojom zložení nehorľavé alebo pomaly horiace plnivá (mastenec, sadze atď.). Drevo je jednou z najbežnejších horľavých látok rastlinného pôvodu tohto typu. V momente vznietenia sa vplyvom tepelného toku zo zóny plameňa rýchlo zvýši teplota povrchovej vrstvy dreva na 450 – 500 ° C. Nastáva intenzívny rozklad látok s tvorbou prchavých produktov a dreveného uhlia, pričom teplota na povrchu stúpa na 600 °C.

V hĺbke horiaceho dreva sa nachádzajú oblasti s rôznymi fyzikálnymi a fyzikálno-chemickými vlastnosťami. Obvykle sa dajú rozdeliť do 4 zón:

I - drevené uhlie pozostávajúce z 99% uhlíka;

II - drevo s rôznym stupňom pyrolýzy;

III - nepyrolyzované, suché drevo;

IV - pôvodné drevo.

Keďže pri spaľovaní dreva sa z tuhej fázy uvoľňujú prchavé produkty, materiál je zuhoľnatený do stále väčšej hĺbky. Zväčšenie hrúbky uhlíkovej vrstvy spôsobuje zvýšenie jej tepelného odporu a tým znižuje rýchlosť ohrevu a pyrolýzy ešte nerozložených vrstiev dreva a rýchlosť horenia plameňom postupne klesá. Ohnivé spaľovanie dreva sa zastaví, keď hmotnostná rýchlosť prchavých emisií klesne na 5 g/(m 2 s). Hrúbka uhoľnej vrstvy v tomto prípade dosahuje 15-20 mm.

Zastavenie ohnivého spaľovania dreva otvára prístup vzdušného kyslíka k uhliu ohriatemu na teplotu 650-700 °C. Začína sa druhá etapa spaľovania dreva - heterogénna oxidácia uhlíkovej vrstvy hlavne reakciou C + O 2 ® CO 2 + 33000 kJ / kg, teplota uhlíkovej vrstvy sa zvýši na 800 ° C a proces heterogénne spaľovanie uhlie je ešte intenzívnejšie.

Skutočný obraz prechodu homogénne spaľovanie v heterogénnom sa trochu líši od vyššie uvedeného.

Hlavným kvantitatívnym parametrom charakterizujúcim proces horenia pevných materiálov je rýchlosť vyhorenia hmoty, ktorá je jedným z parametrov určujúcich dynamiku požiaru.

Znížená rýchlosť hromadného vyhorenia je množstvo látky, ktoré vyhorí za jednotku času na jednotku požiarnej plochy.

Horiace kovy

Podľa charakteru spaľovania sa kovy delia do dvoch skupín: prchavé a neprchavé.

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

Neprchavé kovy majú Tmelt >1000 K, Tboil >2500 K. Mechanizmus horenia je do značnej miery určený vlastnosťami oxidu kovu. Teplota topenia prchavých kovov je nižšia ako teplota ich oxidov. V tomto prípade ide o skôr porézne útvary.

Keď sa IS privedie na kovový povrch, odparí sa a oxiduje. Keď sa koncentrácia pár rovná dolnej hranici koncentrácie vznietenia, vznietia sa. Zóna difúzne spaľovanie sa inštaluje blízko povrchu, veľká časť tepla sa odovzdá kovu a ten sa zohreje na T kip. Výsledné pary voľne difundujúce cez porézny oxidový film vstupujú do spaľovacej zóny. Varenie kovu spôsobuje periodickú deštrukciu oxidového filmu, čo zintenzívňuje spaľovanie. Splodiny horenia (oxidy kovov) difundujú nielen na povrch kovu, čím prispievajú k tvorbe oxidovej kôry, ale aj do okolitého priestoru, kde kondenzáciou vytvárajú pevné častice vo forme bieleho dymu. Tvorba bieleho hustého dymu je vizuálnym znakom horenia prchavých kovov.

U neprchavých kovov s vysokými teplotami fázového prechodu sa pri spaľovaní na povrchu vytvorí veľmi hustý oxidový film, ktorý dobre priľne na kovový povrch. V dôsledku toho sa rýchlosť difúzie kovových pár cez fóliu výrazne zníži a veľké častice, ako je hliník a berýlium, nie sú schopné horieť. K požiarom takýchto kovov spravidla dochádza, keď sú vo forme triesok, práškov a aerosólov. K ich horeniu dochádza bez tvorby hustého dymu. Vytvorenie hustého oxidového filmu na povrchu kovu vedie k výbuchu častíc. Tento jav, ktorý sa obzvlášť často pozoruje, keď sa častica pohybuje vo vysokoteplotnom oxidačnom médiu, je spojený s akumuláciou kovových pár pod oxidovým filmom, po ktorom nasleduje jeho náhle prasknutie. To samozrejme vedie k prudkému zintenzívneniu spaľovania.

horiaci prach

Prach je dispergovaný systém pozostávajúci z plynného disperzného média (vzduch a pod.) a tuhej dispergovanej fázy (múka, cukor, drevo, uhlie atď.).

Faktory ovplyvňujúce rýchlosť šírenia plameňa cez zmesi prachu a vzduchu:

1) Koncentrácia prachu.

Rovnako ako v prípade spaľovania homogénnej zmesi plynu a vzduchu, maximálna rýchlosť šírenia plameňa nastáva pri zmesiach o niečo vyšších ako je stechiometrické zloženie. Pre rašelinový prach je to 1,0-1,5 kg / m3.

2) Obsah popola.

So zvyšujúcim sa obsahom popola klesá koncentrácia horľavej zložky a tým aj rýchlosť šírenia plameňa.

So znižovaním obsahu kyslíka sa rýchlosť šírenia plameňa znižuje.

Klasifikácia prachu podľa nebezpečenstva požiaru a výbuchu.

Podľa nebezpečenstva výbuchu je prach rozdelený do tried:

I trieda - najvýbušnejšia - j n do 15 g / m 3;

Trieda II - výbušnina - 15 g / m 3< j н < 65 г/м 3 ;

Trieda III - požiarne najnebezpečnejšia - j n > 65 g / m 3; T St do 250 asi C;

Trieda IV - nebezpečenstvo požiaru - j n > 65 g / m 3; T St > 250 °C.

DYNAMIKA POŽIARU

Dynamika požiaru je chápaná ako súbor zákonitostí a zákonitostí, ktoré popisujú zmenu hlavných parametrov požiaru v čase a priestore. Povaha požiaru sa dá posúdiť kombináciou veľkého počtu jeho parametrov: podľa oblasti požiaru, podľa teploty požiaru, rýchlosti jeho šírenia, intenzity uvoľňovania tepla, intenzity výmena plynov, intenzita dymu a pod.

Existuje toľko požiarnych parametrov, že pri niektorých typoch požiarov sú niektoré primárne, zatiaľ čo pri iných sú sekundárne. Všetko závisí od toho, aké ciele sú stanovené pri štúdiu konkrétneho typu požiaru.

Ako hlavné časovo premenné parametre na štúdium dynamiky požiaru berieme oblasť požiaru, teplotu požiaru, intenzitu výmeny plynov a dymu a rýchlosť šírenia požiaru. Tieto požiarne parametre sú najprístupnejšie pre meranie, analýzu a výpočty. Slúžia ako východiskové údaje pre určenie typu potrebného zariadenia a výpočet síl a prostriedkov na hasenie požiarov, projektovanie automatických hasiacich systémov atď.

Od okamihu vzniku požiaru s jeho voľným rozvojom až do jeho úplného zániku možno požiar v miestnosti rozdeliť na fázy.

Požiarne fázy

I. Fáza vznietenia.

Plameň pochádza z vonkajšieho zdroja vznietenia na malej ploche a pomaly sa šíri. Okolo spaľovacej zóny sa vytvára konvekčný prúd plynu, ktorý zabezpečuje potrebnú výmenu plynu. Povrch horľavého materiálu sa zahrieva, zväčšuje sa veľkosť horáka, zvyšuje sa výmena plynov a zvyšuje sa sálavý tepelný tok, ktorý vstupuje do okolitého priestoru a na povrch horľavého materiálu. Trvanie opaľovacej fázy sa pohybuje od 1 do 3 minút.

II. fázy požiaru.

Teplota v miestnosti pomaly stúpa. Celý predchádzajúci proces sa opakuje, ale s väčšou intenzitou. Trvanie druhej fázy je približne 5-10 minút.

III. Fáza vývoja objemového požiaru- rýchly proces rastu všetkých uvedených parametrov. Teplota v miestnosti dosahuje 250 - 300°C. Začína sa „objemová“ fáza rozvoja požiaru a fáza objemového šírenia požiaru. Pri teplote plynného média v miestnosti 300 °C sa zasklenie zničí. V tomto prípade môže dohorenie nastať aj mimo priestorov (oheň uniká z otvorov von). Intenzita výmeny plynu sa prudko mení: prudko sa zvyšuje, proces odtoku horúcich produktov spaľovania a prílev čerstvého vzduchu do spaľovacej zóny sa zintenzívňujú.

IV.Fáza požiaru.

Počas tejto fázy sa môže teplota v miestnosti na krátky čas znížiť. Ale v súlade so zmenou podmienok výmeny plynov sa také parametre požiaru prudko zvyšujú, ako je úplnosť spaľovania, rýchlosť vyhorenia a šírenie spaľovacieho procesu. V súlade s tým sa prudko zvyšuje aj celkové uvoľňovanie tepla v ohni. Teplota, ktorá sa v čase deštrukcie zasklenia v dôsledku prílevu studeného vzduchu mierne znížila, prudko stúpa a dosahuje 500 - 600 °C. Proces rozvoja požiaru sa rýchlo zintenzívňuje. Číselná hodnota všetkých vyššie uvedených požiarnych parametrov sa zvýši. Plocha požiaru, priemerná objemová teplota v miestnosti (800-900 ° C), intenzita vyhorenia požiarneho zaťaženia a stupeň dymu dosahujú maximum.

V. Fáza stacionárneho spaľovania.

Požiarne parametre sa stabilizujú. Zvyčajne k tomu dôjde do 20-25 minút od požiaru a v závislosti od veľkosti požiarneho zaťaženia môže trvať 20-30 minút.

VI. Fáza rozpadu.

Intenzita horenia postupne klesá, pretože. veľká časť požiarneho nákladu už vyhorela. V miestnosti sa nahromadilo veľké množstvo produktov spaľovania. Priemerná objemová koncentrácia kyslíka v miestnosti klesla na 16-17% a koncentrácia splodín horenia, ktoré bránia intenzívnemu horeniu, sa zvýšila na hraničnú hodnotu. Intenzita prenosu sálavého tepla do horľavého materiálu sa znížila v dôsledku poklesu teploty v spaľovacej zóne. Nárastom optickej hustoty média pomaly klesá intenzita horenia, čo vedie k poklesu všetkých ostatných parametrov požiaru. Oblasť požiaru sa nezmenšuje: môže rásť alebo sa stabilizovať.

VII. Fáza vyhorenia.

Táto záverečná fáza ohňa je charakteristická pomalým tlením, po ktorom po nejakom, niekedy aj dosť dlhom čase horenie prestane.

Základné požiarne parametre

Uvažujme kvantitatívne o niektorých hlavných parametroch požiaru, ktoré určujú dynamiku jeho vývoja. Určme intenzitu uvoľňovania tepla pri požiari, pretože je to jeden z hlavných parametrov spaľovacieho procesu:

Q \u003d βQ r n V m ’Sp, (kJ/s)

kde β a Q p n sú konštanty (koeficient podhorenia a nižšia výhrevnosť požiarneho zaťaženia);

V m ¢ - znížená rýchlosť hromadného vyhorenia;

S p - požiarny priestor;

V m ¢ a S p závisia od času rozvoja požiaru, teploty požiaru, intenzity výmeny plynov atď.

Znížená miera vyhorenia hmoty V m ¢ je určená vzorcom:

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

kde a, b sú empirické koeficienty;

v m o ¢ je znížená rýchlosť vyhorenia hmoty požiarneho zaťaženia pre daný typ horľavého materiálu;

T p - priemerná hodnota teploty požiaru;

I g - intenzita výmeny plynov.

Závislosť požiarnej oblasti od hlavných parametrov jej vývoja má formu:

S p \u003d k (v p ∙ τ) n

kde k a n sú koeficienty závislé od geometrického tvaru požiarnej plochy;

v p - lineárna rýchlosť šírenia požiaru;

τ je čas jeho voľného vývoja.

k = π; n = 2 k =; n = 2 k = 2a; n=1

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

Lineárna rýchlosť šírenia požiaru závisí od druhu horľavého zaťaženia, priemernej teploty požiaru a intenzity výmeny plynov:

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

kde a 1 a b 1 sú empirické koeficienty, ktoré stanovujú závislosť lineárnej rýchlosti šírenia požiaru od priemernej teploty a intenzity výmeny plynov, ktorých číselná hodnota je určená empiricky pre každý konkrétny druh paliva;

v p o - lineárna rýchlosť šírenia horenia pre daný druh paliva.

S rozvojom požiaru sa zvýši teplota požiaru a intenzita výmeny plynov, čím sa zvýši lineárna rýchlosť šírenia horenia a zníži sa rýchlosť vyhorenia hmoty.

Tepelný režim v ohni

Výskyt a rýchlosť výskytu tepelných procesov závisí od intenzity uvoľňovania tepla v spaľovacej zóne, t.j. z tepla ohňa. Kvantitatívna charakteristika zmeny uvoľňovania tepla pri požiari v závislosti od rôzne podmienky spaľovanie slúži ako teplotný režim. Pod teplotný režim oheň pochopiť zmenu teploty v priebehu času. Určenie teploty požiaru experimentálnymi aj výpočtovými metódami je mimoriadne náročné. Pre inžinierske výpočty sa pri riešení množstva praktických problémov teplota požiaru určuje z rovnice tepelnej bilancie. Tepelná bilancia na požiari sa zostavuje nielen na určenie teploty požiaru, ale aj na identifikáciu kvantitatívneho rozloženia tepelnej energie. Vo všeobecnom prípade možno tepelnú bilanciu požiaru pre daný časový bod znázorniť takto:

Q p \u003d Q pg + Q až + Q l

kde Q p je teplo uvoľnené v ohni, kJ;

Q pg - teplo obsiahnuté v produktoch spaľovania, kJ;

Q to - teplo prenášané zo spaľovacej zóny konvekciou do vzduchu obklopujúceho zónu, ale nezúčastňuje sa spaľovania, kJ;

Q l - teplo odovzdané zo spaľovacej zóny sálaním.

Pre otvorené ohniská sa stanovilo, že podiel tepla odovzdaného zo spaľovacej zóny sálaním a konvekciou je 40 – 50 % Q p. Zvyšný podiel tepla (60 – 70 % Q p) sa používa na ohrev produkty spaľovania. Teda 60 až 70 % teoretickej teploty horenia daného horľavého materiálu poskytne približnú hodnotu teploty plameňa. Teplota otvoreného ohňa závisí od výhrevnosti horľavých materiálov, rýchlosti ich vyhorenia a meteorologických podmienok. Priemerná maximálna teplota otvoreného ohňa pre horľavé plyny je 1200 - 1350 °C, pre kvapaliny - 1100 - 1300 °C a pre tuhé horľavé materiály organického pôvodu - 1100 - 1250 °C.

Pri vnútornom požiari ovplyvňuje teplotu viacero faktorov: povaha horľavého materiálu, veľkosť požiarneho zaťaženia a jeho umiestnenie, plocha horenia, rozmery budovy (podlahová plocha, výška miestnosti atď.) intenzita výmeny plynov (veľkosť a umiestnenie otvorov). Pozrime sa podrobnejšie na vplyv týchto faktorov.

Požiar možno rozdeliť do troch charakteristických období podľa teplotných zmien: počiatočné, hlavné a konečné.

Počiatočné obdobie- vyznačuje sa relatívne nízkou priemernou objemovou teplotou.

Hlavné obdobie- počas nej vyhorí 70-80% z celkovej záťaže horľavých materiálov. Koniec tohto obdobia nastáva, keď priemerná objemová teplota dosiahne najväčšiu hodnotu alebo znížená na nie viac ako 80 % maximálnej hodnoty.

Záverečné obdobie- charakterizovaný poklesom teploty v dôsledku vyhorenia požiarneho zaťaženia.

Obrázok 9.1. Zmena teploty vnútorného požiaru v čase: 1 - krivka špecifického požiaru; 2 - štandardná krivka

Keďže rýchlosť rastu a absolútna hodnota teploty požiaru v každom konkrétnom prípade majú svoje vlastné charakteristické hodnoty a vlastnosti, zaviedol sa koncept štandardnej teplotnej krivky (obr. 21.2), ktorý najviac zovšeobecňuje vlastnosti zmeny teploty vnútorných požiarov. Štandardná teplota je opísaná rovnicou.

Zdieľajte tento článok so svojimi priateľmi:

Podobné články

• 

  Aký je vlastne tvoj vzťah s manželom?
• 

  Spôsoby normalizácie funkcie čriev
• 

  World of Tanks havaruje - čo robiť?