Vrste gorljivih mešanic Hitrost širjenja plamena. Normalna hitrost širjenja plamena. Glavne kršitve procesa zgorevanja v motorjih z notranjim zgorevanjem z vžigom na iskro. Detonacija

Porazdelitev cone kemičnih transformacij v odprtem gorljivem sistemu

Gorenje se začne z vžigom gorljive mešanice v lokalnem volumnu gorljivega sistema, nato pa se širi v smeri premikajoče se mešanice. Območje gorenja, v katerem potekajo opazovalcu vidne redoks kemične reakcije, se imenuje plamen. Površina, ki ločuje plamen od še negoreče mešanice, služi kot fronta plamena. Narava širjenja plamena je odvisna od mnogih procesov, odločilen pa je proces segrevanja gorljive mešanice. Glede na način segrevanja gorljive mešanice do temperature vžiga ločimo normalno, turbulentno in detonacijsko širjenje plamena.

Med zgorevanjem v gorljivem sistemu z laminarno gibajočo se mešanico opazimo normalno širjenje plamena. Pri normalnem širjenju plamena se toplotna energija prenaša iz goreče plasti v hladno predvsem s toplotno prevodnostjo, pa tudi z molekularno difuzijo. Za toplotno prevodnost v plinih je značilna nizka intenzivnost, zato je hitrost normalnega širjenja plamena majhna.

Pri turbulentnem gibanju gorljive zmesi pride do prenosa toplotne energije iz goreče plasti v hladno predvsem z molsko difuzijo, pa tudi s toplotno prevodnostjo. Molarni prenos je sorazmeren z obsegom turbulence, ki je določen s hitrostjo zmesi. Hitrost turbulentnega širjenja plamena je odvisna od lastnosti zmesi in od plinske dinamike toka.

Širjenje plamena v gorljivi mešanici iz območja zgorevanja v hladne plasti skozi molekularne in molarne procese imenujemo deflagracija.

Fizikalne in kemične procese zgorevanja spremlja povečanje temperature in tlaka v plamenu. V gorljivih sistemih se pod določenimi pogoji lahko pojavijo cone visok krvni pritisk, ki lahko stisne sosednje plasti in jih segreje do stanja vžiga. Širjenje plamena s hitrim stiskanjem hladne mešanice na temperaturo vžiga imenujemo detonacija in je vedno eksplozivno.

V gorljivih sistemih lahko pride do zgorevanja z vibracijami, pri katerem se fronta plamena premika s hitrostjo, ki se spreminja po velikosti in smeri.

Hitrost širjenja zgorevalne fronte v laminarno gibajoči se ali mirujoči zmesi imenujemo normalna ali osnovna hitrost širjenja plamena. Številčna vrednost normalne hitrosti je določena s hitrostjo mešanice, ki se še ni vžgala, običajno usmerjena proti fronti zgorevanja.

Vrednost u n za ravno zgorevalno fronto je mogoče določiti iz pogoja dinamičnega ravnovesja med hitrostjo segrevanja zmesi s toplotno prevodnostjo do temperature vžiga in hitrostjo kemične reakcije. Rezultat je naslednja formula

kjer je l koeficient toplotne prevodnosti mešanice plinov, с р je koeficient toplotne kapacitete mešanice pri konstantnem tlaku, T init je začetna temperatura mešanice, T a je adiabatna temperatura zgorevanja, Arr je Arrheniusov kriterij, k 0 je koeficient Arrheniusovega zakona.

Normalno hitrost lahko eksperimentalno določimo iz hitrosti fronte v cevi z mirujočo mešanico ali iz višine zgorevalnega stožca v Bunsenovem gorilniku. Bunsenov gorilnik je laboratorijski gorilnik z delnim predmešanjem plina in zraka. Na izhodu iz gorilnika se oblikuje plamen z zgorevalno fronto v obliki stožca pravilne oblike (slika).

Slika 7. Zgorevalna fronta v Bunsenovem gorilniku

Pri stabilnem položaju zgorevalne fronte je hitrost širjenja plamena u n uravnotežena s komponento W n, ki je normalno na površino zgorevalnega stožca, in hitrostjo mešanice plina in zraka W, tj.

kjer je j kot med vektorjem hitrosti mešanice plina in zraka in vektorjem njene komponente, ki je normalna na površino zgorevalnega stožca.

Vrednost hitrosti gibanja mešanice plina in zraka na izstopu iz šobe z zgorevalnim stožcem pravilne oblike je določena s formulo

kjer je d 0 premer šobe gorilnika, V je pretok mešanice plina in zraka skozi gorilnik.

Vrednost cos j lahko izrazimo z višino zgorevalnega stožca

Ob upoštevanju dejstva, da je zgorevalna površina stranska površina pravilnega stožca

se določi vrednost normalne hitrosti

Na vrednost normalne hitrosti širjenja plamena vpliva:

1. Začetna temperatura mešanice. pri nizke temperature u n je neposredno sorazmeren s kvadratom absolutne temperature zmesi, ki vstopa v zgorevanje. Pri temperaturi nad temperaturo vžiga pojem normalne hitrosti izgubi pomen, saj zmes postane sposobna samovžiga.

2. Temperatura sten kanala, pod pogojem, da se plamen širi znotraj tega kanala. Hladne stene prekinejo verižne reakcije in upočasnijo širjenje plamena.

3. Premer kanala. Za vsako gorljivo zmes obstaja kritična vrednost premer d cr, od katerega je širjenje plamena znotraj kanala nemogoče. Vrednost kritičnega premera je mogoče določiti s formulo

kjer je a cm toplotna difuzivnost zmesi.

4. Pritisk. Z naraščajočim pritiskom se u n zmanjšuje.

5. Sestava mešanice. Za mešanico s sestavo, ki je blizu stehiometrični, ima normalna hitrost največjo vrednost. Poleg tega obstajata spodnja in zgornja meja koncentracije goriva, preko katerih se plamen ne more razširiti.

Maziva

Glavni cilj pri razvoju okolju prijaznih maziv je ustvariti izdelek z visoko biorazgradljivostjo in nizko ekotoksičnostjo. V razvitih državah Zahoda,

Trenutno javna in zasebna podjetja začenjajo ustvarjati trg za okolju prijazna maziva. Večina raziskav je osredotočena na kemijsko sestavo izdelka in oceno njegove biorazgradljivosti. Pri ustvarjanju okolju prijaznih maziv se upoštevata dve glavni področji: proizvodnja baznih olj, katerih kemična narava določa naravo vpliva na okolje, in sinteza novih aditivov, ki so okolju prijazni, biorazgradljivi in ​​učinkoviti.

Trenutno in verjetno tudi v prihodnosti so posebej pomembne tri skupine baznih olj, pridobljenih iz različnih surovin: hidrokrekirana naftna olja (HA), polialfaolefini (PAO) in estri, ki so hitro biorazgradljivi v okolju. Izjemnega pomena za nedoločeno dolgo obdobje bodo nedvomno ostala bazna naftna olja tradicionalnih pretočnih shem, zlasti ob dejstvu, da so maziva pridobljena na osnovi PAO. estri polialkoholov, polialkilen glikolov in diestrov, imajo strošek 2-10 krat več kot naftni derivati. Povečana biorazgradljivost ni spodbuda za premagovanje cenovnih razlik.

visoko značilnosti delovanja in ekološko čistost mineralnih olj zagotavlja nabor določenih lastnosti. Najprej je to njihova ozka frakcijska in ugodna skupinska kemična sestava z minimalno količino žveplovih in dušikovih spojin v baznih oljih. Izbira surovin, sortiranje olj, ki se uporabljajo pri proizvodnji olj z visokim indeksom, in njihova ločena predelava so izjemnega pomena. Pri pridobivanju baznih mineralnih olj, ki izpolnjujejo okoljske zahteve, ima selektivno čiščenje pomembno vlogo,

pomembna rakotvornost izdelka. Trenutno je v ZDA in Kanadi več kot 70 % baznih olj pridobljenih s selektivno rafinacijo. Uporaba sodobnih procesov, kot so hidrokreking, hidrodeparafinizacija, hidroizomerizacija, odpira široke možnosti. Te tehnologije so podrobno opisane v delu. Uporaba hidrokatalitskih procesov v kombinaciji s tradicionalnimi metodami rafiniranja naftnih surovin s selektivnimi topili izboljša učinkovitost in okoljske lastnosti baznih olj.

V tabeli. Tabela 1.4 prikazuje primerjalne podatke o kemični sestavi baznih olj, pridobljenih s selektivnim rafiniranjem in hidrotretiranjem. Slednje bistveno zmanjša vsebnost arenov, žvepla in dušika v oljih.

Tabela 14

Vpliv hidrotretiranja na kemično sestavo

bazna olja

Uvedba postopkov hidrokrekinga in hidroizomerizacije v proizvodnjo baznih mineralnih olj omogoča pridobivanje produktov povečane biorazgradljivosti in brez arenov. Olja za hidrokreking, glede na rezultate, pridobljene z uporabo sodobne metode testirano, nestrupeno, praktična odsotnost arenov v njih kaže na zelo nizko rakotvornost in zanemarljivo verjetnost njenega razraščanja s tvorbo in kopičenjem policikličnih arenov med delovanjem; odsotnost arenov in prevlado

Dajanje izoparafinov zagotavlja dokaj visoko biorazgradljivost.

Od konca leta 1996 se v ZDA proizvajajo hidrokrekirana bazna olja. . Namestitev na Finskem je pripravljena za zagon.

V Rusiji VNIINP skupaj z znanstvenim in inženirskim centrom OAO LUKOIL in AO LUKOIL - Volgogradneftepererabotka izvajajo raziskave za organizacijo proizvodnje številnih redkih olj in baz z uporabo tehnologij hidrogeniranja, zlasti letalskega olja MS-8 in letalska hidravlična tekočina AMG -ten.

V primerjavi z mineralnimi olji imajo sintetična olja v nekaterih primerih boljše okoljske lastnosti. Najpomembnejši razredi sintetičnih olj z vidika okoljske varnosti so olja na osnovi sintetičnih estrov, polialfaolefinov in polibutenov. So nestrupeni, nekancerogeni, odlikuje jih nizka emisija škodljivih snovi.

Sintetična olja na osnovi estrov z dodatki se v plinskoturbinskih motorjih civilnih in vojaških letal pogosto uporabljajo že od šestdesetih let prejšnjega stoletja. V CIAM skupaj z VNIINP in 25. državnim raziskovalnim inštitutom Ministrstva za obrambo Ruske federacije poteka delo za ustvarjanje visoko termično stabilnega (do 240 ° C) esterskega olja z uporabo učinkovitih dodatkov, ki niso slabše kakovosti. do najboljših tujih olj. Analiza znanstvenih, tehničnih in patentnih informacij o oljih za letalske plinskoturbinske motorje kaže, da ostajajo poliolni estri glavni razred spojin za uporabo kot osnovne zaloge [PO]. Vendar pa se razmere spreminjajo z naslednjo generacijo letalskih motorjev, saj konstrukcijske izboljšave in potreba po zmanjšanju porabe goriva vodijo do povečanja tlaka, temperature in obremenitve olja.

Slednje prispeva k nevarnosti lokalnih tvorb ogljika. Zato je za vojaško letalstvo v prihodnosti treba opustiti uporabo olj na osnovi estrov. V ta namen so najbolj obetavna olja nove vrste - na osnovi enostavnih perfluoroalkilpolietrov. Po sodobnih podatkih so te spojine nestrupene in se v tujini uporabljajo celo v parfumeriji ter za konzerviranje marmornih spomenikov umetnosti in arhitekture.

Aditivi imajo velik vpliv na okoljske lastnosti maziv. V letalskih oljih se kot aditivi pogosto uporabljajo tradicionalni antioksidanti in zaviralci korozije, kot so dioktildifenilamin, fenil-p-naftilamin, benzotriazol, aditiv K-51 tipa sukcinimida in drugi, ki so se izkazali.

Po vsem svetu že dolgo poteka delo za ustvarjanje novih nestrupenih in biorazgradljivih izdelkov. Zlasti od 90. let prejšnjega stoletja so bili razviti nadomestki za aditive, ki vsebujejo klor. Pomembno vprašanje je zamenjava svinčevih spojin. Nadomestki svinca so bizmutove spojine. Začel se je razvoj aditiva bizmutditiokarbamata.

Dodatki, kot so Mif-1 (aditiv benzenskega tipa kompleksne sestave), Irganox L-57 (aditiv antioksidant podjetja Siba, oktiliran in butiliran difenilamin), aditiv X (spojina, ki vsebuje fluor s funkcionalnimi skupinami oksisulfita in hidroksikarbamata) in drugi razvita.

Lastnosti znanih dodatkov so izboljšane. Tako se v trikrezil fosfatu vsebnost nevtrotoksičnega ortoizomera zmanjša na 3% (Rusija), v ZDA pa se proizvaja trikrezil fosfat, ki ne vsebuje ortoizomera.

Nevarnost požara in eksplozije avnagoriv in maziv

Trenutno uporabljena letalska goriva in maziva so vnetljivi izdelki. Z vidika požara so še posebej nevarna plinasta goriva. Ogljikovodikova goriva (reaktivna goriva, bencini itd.) so vnetljive tekočine (vnetljive tekočine). Zanje je značilna visoka proizvodnja toplote (-2000 ° C) in hlapnost, zlahka ustvarjajo gorljive mešanice z zrakom, ki pri gorenju tvorijo veliko količino produktov zgorevanja (velik stehiometrični koeficient), ki so dobri dielektriki in zato lahko kopičijo naboje statične elektrike.

Vnetljive tekočine delimo glede na požarno nevarnost v tri kategorije. Plamenišče se uporablja kot določevalni indikator (določeno v skladu z GOST 12.1.044-89):

Glede na temperaturo samovžiga (določeno v skladu z GOST 12.1.044-89) ogljikovodikovo gorivo spada v eno ali drugo skupino eksplozivne mešanice hlapov z zrakom:

Upamo, da hlapi ogljikovodikovega goriva z zrakom spadajo v kategorijo eksplozivov TTA: določena je po GOST 12.1.011-78. Ta indikator se uporablja pri izbiri vrste protieksplozijsko varne električne opreme in pri načrtovanju gasilnih aparatov.

Lastnosti požarne nevarnosti goriva določajo tudi mejne vrednosti koncentracije vžiga (CIL) - najmanjša in največja vsebnost hlapov goriva v mešanici z zrakom (oksidant), pri kateri je širjenje plamena skozi mešanico možno na kateri koli razdalji od vžiga. vir (GOST 12.1.044-89). Pomembna značilnost goriva so mejne vrednosti temperature vžiga - temperature, pri katerih so nasičene hlape goriva v zraku v koncentracijah, ki so enake spodnjemu oziroma zgornjemu CPV. Zelo pomembna je minimalna energija električne razelektritve, ki je potrebna za vžig mešanice pare in zraka.

Pri ocenjevanju požarna nevarnost pri ravnanju z gorivi se določi tudi stopnja izgorevanja - količina goriva, ki zgoreva na enoto časa z enote površine; minimalna energija vžiga - za zagotovitev varnosti pred elektrostatično iskro. Ocenjeno je medsebojno delovanje gorečega goriva z gasilnimi sredstvi na vodni peni (po GOST 12.1.044-89).

Požaru pogosto sledi eksplozija mešanice plina in zraka. Pri eksploziji zračnih mešanic v ceveh velikega premera in dolžine lahko pride do detonacijskega zgorevanja, ki se širi s hitrostjo 1100-1400 m / s. V tem primeru lahko tlak naraste na 0,8 MPa ali več. Visokohitrostni udarni val povzroči močno povečanje tlaka, temperature in gostote gorljive mešanice, kar posledično pospeši kemične reakcije gorenja in poveča uničujoč učinek.

Eksplozivne koncentracije hlapov goriva z zrakom lahko nastanejo v širokem razponu temperatur, zlasti v zaprtih prostorih in posodah. Naravo in vsebino varnostnih ukrepov urejajo posebna resorska navodila. Bistvo previdnosti je preprečiti nastanek vira ogrevanja na mestih, kjer nastajajo eksplozivne zmesi, predvsem vira odprtega ognja. Eden najnevarnejših virov odprtega ognja je razelektritev elektrostatičnega potenciala skozi parozračni medij in nastanek iskre ob udarcu trdnih teles. Pojav visokih električnih potencialov v gorivu je razložen z njegovimi elektrofizikalnimi lastnostmi. Zanje je značilna sposobnost kopičenja nabojev v prostornini (zmožnost elektroliziranja) in napolnite sprostitvene lastnosti (električna žica do njih).

V tabeli. 1.5. podani so indikatorji, ki označujejo požarno nevarne lastnosti letalskih goriv.

Tabela 1.5

Vnetljive lastnosti letalskih goriv

1 Izračunano z aditivnostjo.

^ Izračunano v skladu z enačbama (47) in (48) GOST 12.1.044-89 na podlagi začetnega vrelišča -10/-4 °C.

° V števcu - v zaprtem lončku, v imenovalcu - v odprtem. a „Meje širjenja plamena po GOST 10277-89.

normalna hitrostširjenje plamena

Hitrost širjenja plamena v gorljivi mešanici je odvisna od pogojev za njeno določanje in štetje. Za primerjalno oceno goriv po tej lastnosti je bila sprejeta normalna hitrost širjenja plamena - to je linearna hitrost gibanja območja zgorevanja glede na svežo homogeno gorljivo mešanico v smeri, ki je normalna na fronto plamena. Hitrost širjenja plamena v takih pogojih za določeno sestavo gorljive zmesi lahko štejemo za fizikalno-kemijsko lastnost, ki je odvisna samo od tlaka in temperature.

Eksperimentalno se normalna hitrost širjenja plamena določi po GOST 12.1.044-89.

Pri temperaturi 20 ° C in tlaku 0,101 MPa v mešanicah ogljikovodik-vodik-zrak je največja hitrost u dosežena pri koncentraciji goriva v mešanici C ^ ~ 1,15 C st x (slika 1.24), tj.

z a - 0,87 in s številom ogljikovih atomov v ogljikovodiku n\u003e 7 je -39-40 cm / s (slika 1.25). Najmanjša normalna hitrost širjenja plamena in masna hitrost zgorevanja, dosežena v mejah koncentracije širjenja plamena pri normalnih pogojih, sta 4-6 cm/s oziroma (5-7) 10° g/(cm 2 s).

Če ni eksperimentalnih podatkov, je treba normalno hitrost širjenja plamena izbrati z interpolacijo iz vrednosti u za zmesi s podobnimi fizikalno-kemijskimi lastnostmi ali uporabiti empirične enačbe. Preproste in priročne enačbe je predlagal A.S. Predhodna vožnja:

• (1.3)

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

kjer je u hitrost širjenja v cm/s; m je masna stopnja zgorevanja zmesi, g / (cm 2 s); in 11P, tn - mejne (najmanjše) vrednosti hitrosti širjenja plamena; С„ in С n sta koncentracija goriva v mešanici pri spodnji in zgornji koncentracijski meji širjenja plamena; A in B sta koeficienta, določena iz ene eksperimentalne točke.

riž. 1.24.

širjenje plamena v odvisnosti od molskega stehiometričnega koeficienta presežka zraka bm:

• - parafin; * - olefin; ° - acetilen; D - olje; © - dipolarni; ° ogljikovodiki s C p 11 2 „ cikli
• 1 2 3 4 5 b 7 str

riž. 1.25. Največja normalna hitrost širjenja plamena v mešanici goriva in zraka v odvisnosti od števila ogljikovih atomov v molekuli ogljikovodika (P=0,101 MPa, 1=20°C, odprta steklena cev: dolžina 57 cm, premer 2,5 cm): - parafin; * - olefin;

° - acetilen; D - naftenski; v - dnolsfipovye; o ciklično (C P P2 ");

1 - bencin [ 116]; 2 - benzen

Funkcionalno razmerje med hitrostjo širjenja plamena in koncentracijo goriva C t pri C t C * t (vendar podano z EMIN) je mogoče predstaviti z enačbo:

• - = 11 str

/ s r -s; l

"s t -s "t"

kjer je m in in n- normalna hitrost širjenja plamena

pri koncentracijah goriva v mešanici C t in C*t, cm/s; in str-tudi,

pri spodnji koncentracijski meji širjenja plamena, cm/s.

Približen potek krivulje in n - /(C t) v mešanici kompleksnih

sestava se lahko gradi na treh referenčnih točkah, ki ustrezajo spodnji in zgornji koncentracijski meji ter največji hitrosti širjenja plamena. Za te točke je treba poznati koncentracije goriva in hitrosti širjenja plamena.

Vrednosti C t in in in za navedene točke se izračunajo

po naslednji metodi. Vsaka kompleksna mešanica gorljivih plinov je predstavljena kot sestavljena iz ustreznega števila enostavnih mešanic. Izračun sestave na mejnih koncentracijah in na točki največjih hitrosti poteka po mešalnem pravilu, ki temelji na mejnih koncentracijah in sestavi "največjih zmesi". Ustrezna računska enačba ima obliko:

C] + C* 2 + su uh...

• -Jaz---g...
• (1.5)

kje b- koncentracija goriva na CPRP ali v mešanici z največjo hitrostjo širjenja plamena, % (vol.); C, C 2, C 3, ... - koncentracija enostavni plini v kompleksni mešanici

(s, + C 2 + C 3 + ... = 100 %); b|, b 2 , b 3> ... - koncentracija plinov v enostavnih zmeseh pri KPRP ali v zmeseh z in in % (vol.).

Vrednost največje normalne hitrosti širjenja plamena v zmesi se izračuna po enačbi;

C, r/, + C2u2 + C3u3 +

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

• (1.6)

kjer C *, C 2, C 3 - vsebnost enostavnih mešanic v kompleksni mešanici z največjo hitrostjo širjenja plamena,% (vol.); in*, in 2, in 3 so največje hitrosti širjenja plamena v enostavnih mešanicah, cm/s.

Za izračun drugih točk krivulje in in= /(C; .) je treba nastaviti več poljubnih vrednosti hitrosti plamena, poiskati koncentracijo b v kompleksni mešanici po enačbi (1.5), v kateri so C, C 2 , C 3 podani s sestavo zmes.

Ta metoda izračuna se uporablja za mešanice plinov sorodne narave (npr. metan-propan). Ta tehnika ni uporabna za mešanico S P N W s H3 in CO.

Masna stopnja zgorevanja je neposredno sorazmerna z absolutno temperaturo predgretja mešanice in jo je mogoče izračunati iz enačbe:

kjer je w, potem in t „R eo- masna hitrost zgorevanja zmesi pri temperaturi T, To in T P r e d g/(cm -s).

Če T»T pr e D, tedaj

Odvisnost največje normalne hitrosti širjenja plamena od temperature in tlaka je približno opisana z enačbo:

in' =u1(T/273) 2 ?(/’/10 5)", (19)

kjer je u'o največja normalna hitrost širjenja plamena pri temperaturi 293 K in tlaku 0,101 MPa, cm/s; T je temperatura l plamena, v K; P - tlak, v Pa; p - eksponent, ns odvisno od tlaka v območju MO 4 + 5-10 5 Pa; za mešanico zrak-gorivo n = -0,3 -*? -0,4; za mešanice ogljikovodika in kisika P = -0,1 -5-0.

Največja normalna hitrost širjenja plamena kot funkcija koncentracije kisika v oksidantu P R P Wu P

giil = \%ig" 0 + B-

kjer G „Jaz! Toda - pri y, str y^ 0, cm 2 /s; B - koeficient, določen iz eksperimentalnih podatkov (za propan B ~ 0,22); u/t- izjemno nizka koncentracija kisika v oksidantu.

Vrednost u*n pri različnih koncentracijah kisika v oksidantu 1 //"P ko se temperatura predgretja mešanice spremeni s 310 na 422 K, jo lahko določimo z enačbo:

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

kjer je u*n - v cm/s; T - v K; А, С ip - najdemo glede na eksperimentalne podatke, njihove vrednosti za propan, izooktan in etilen so podane spodaj:

Koncentracijske in temperaturne meje širjenja plamena

Koncentracijske meje širjenja plamena (KPRP) v gorljivi mešanici so mejne minimalne in maksimalne koncentracije goriva v mešanici, pri katerih je še možno širjenje plamena (spodnja oziroma zgornja meja). Odvisne so od kemične aktivnosti goriva, koncentracije oksidanta in inertnih primesi, toplotne prevodnosti in toplotne kapacitete mešanice, temperature in tlaka. KPPR za suspenzijska goriva na podlagi njihovih fizikalnih in kemijskih lastnosti določa disperzijski medij. Določanje KPRP za homogene gorljive mešanice se izvaja v skladu z GOST 12.1.044-89: v skladu s klavzulo 4.11 eksperimentalno in v skladu s klavzulo 4.12 - z izračunom.

V skladu z GOST 12.1.044-84 so koncentracijske meje širjenja plamena opredeljene kot

kjer Cn (i) - spodnji (zgornji) CPRP,% (vol.); R- stehiometrični koeficient (število molov kisika na mol goriva); a in b- univerzalne konstante, njihove vrednosti so podane spodaj:

Za goriva C P N W

P \u003d n + t / 4.

Računska napaka: za spodnjo mejo 0,12; za zgornji 0,40 at (3 p > 7,5. Podatki o KIRP odvisno od R(% vol.) so podane v tabeli. 1.6 (GOST 12.1.044-84).

Tabela 1.6

Koncentracijske meje širjenja plamena (spodnje in zgornje) hlapov in plinov v zraku

Obstajajo še druge enačbe za izračun CPRP, in sicer:

• 4,76-(N-1) +! '
• (1.14)

• 4,76/Y +4'
• (1.15)

kjer © in od do - v približno.); N je število atomov kisika, potrebnih za popolno oksidacijo goriva.

Za gorivo С„Н t

• (1.17)
• 3,74 10 5

kjer je Cn - v% (vol.); () n je najnižja molska kurilna vrednost, kJ/kmol.

Pri ogljikovodikovih gorivih SpN t pri 3 p 10 je napaka izračuna ±15 %.

Če je KRI za posamezne komponente goriva znan, je priporočljivo, da se njegov nižji KRI izračuna z uporabo enačbe:

kjer sta C in Cn koncentraciji 1. komponente v mešanici in na spodnji meji, % (vol.).

Za C p N t goriva v prvem približku a k ~ a p - 1.42. Preračun, in od v do a n in a n proizvedeno:

kjer je Cn (d) koncentracija goriva na spodnjem (zgornjem)

KPRP, % (vol.); Mt in Mo sta molekulski masi goriva in oksidanta; Bo - v kg oksidanta/kg goriva; bm je molski stehiometrični koeficient, mol goriva/mol goriva.

Ponovni izračun spodnjega KPPR za različne temperature se lahko izvede v skladu z enačbo:

L II l

T - 293

kjer je Tn temperatura (v K) produktov zgorevanja mešanice, v kateri koncentracija goriva pri 293 K ustreza nižji KPP (v prvem približku je Tn za mešanico ogljikovodika in zraka 1600-1650 K); C „ in C „ - koncentracije goriva, ki ustrezajo spodnji mejni koncentraciji pri temperaturah T in 293 K, % (približno.).

Enačba (1.20) velja v širokem razponu temperatur, vendar je ni mogoče uporabiti pri temperaturah blizu temperature samovžiga.

Temperaturo produktov zgorevanja pri nižji KPRP lahko izračunamo tudi z enačbo

• (A. + 1) -s_s
• (1.21)

steh

kjer je Tn v K; T s temperaturo zmesi pred zgorevanjem, K; Сstsh - koncentracija goriva v mešanici stehiometrične sestave, % (vol.);

Срш je povprečna izobarična toplotna kapaciteta produktov zgorevanja pri temperaturi T, „ kJ / (kg ° С).

CRP je praktično neodvisen od dimenzij cilindrične reakcijske posode, če je njen premer večji od 50 mm, pri sferični pa, če prostornina presega 2000 cm 3 .

Za določitev KRP in optimalna sestava mešanica ogljikovodika in zraka, grafi, prikazani na sl. 1.26.

№,s,%(ov.)

riž. 1.26. Koncentracijske meje širjenja plamena v mešanicah ogljikovodika in zraka (Cb in C") in koncentracija ogljikovodikov v mešanicah stehiometrične sestave (Cc, ") odvisno od molskega stehiometričnega koeficienta 1^ m pri H20 ° C P = 0,101 MPa:

• - parafin; a - olefin;
• ? - naftenski; ? - aromatično

Gorljive mešanice hlapov goriva z zrakom v prostoru nad gorivom lahko nastanejo le v določenem temperaturnem območju. Najnižja temperatura, pri kateri se gorljiva zmes, ki lahko ob vžigu iz zunanjega vira še vedno tvori v zaprtem prostoru nadgorivnega prostora, se imenuje spodnja temperaturna meja; ustreza nižjemu KPP. Najvišjo temperaturo, pri kateri mešanica hlapov z zrakom v prostoru nad gorivom še ohrani sposobnost mirujočega gorenja, imenujemo zgornja temperaturna meja; ustreza zgornjemu KPRP.Eksperimentalno določanje mejnih temperatur za tvorbo eksplozivnih mešanic se izvaja v skladu z GOST 12.1.044-89 (str. 4.12), izračunano - glede na uporabo istega standarda.

Temperatura, pri kateri je dosežena spodnja temperaturna meja za nastanek eksplozivne zmesi pri atmosferskem tlaku, se običajno identificira s plameniščem. Na plamenišču gori samo nastala mešanica pare in zraka, vendar se proces zgorevanja ne stabilizira.

Izračun mejnih temperatur za tvorbo gorljivih mešanic se zmanjša na naslednje operacije. Sprva pri danem skupnem tlaku P in znanih vrednostih koeficienta presežnega oksidanta (zraka), ki ustreza spodnjemu in zgornjemu KPRP (a n in a c), po enačbi (1.22) določimo

parcialni tlaki hlapov goriva Р t :

X | 0,232 približno? 0 M t " ?« -

kjer je P skupni tlak, Pa; C - stehiometrični koeficient, kg oksidanta/kg goriva; a - faktor presežka oksidanta; Mt je masa mola goriva, kg/kmol; Mo je masa mola oksidanta, za zrak Mo = 28,966 kg / kmol; pri/ 0 - masna koncentracija kisika v oksidantu.

riž. 1.27.

Nato v skladu s tabelami ali grafi Pc.p. = ^ (0 (kjer je P, tlak nasičenih hlapov goriva) poiščite temperature, ki ustrezajo izračunanim vrednostim Pt-

Če so koncentracijske meje za tvorbo gorljivih zmesi neznane, se lahko temperaturne meje približno izračunajo z enačbo:

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

kjer I - pri 0 C; 15% - vrelišče 5% frakcije, 0 C; Рт - tlak hlapov goriva na KPP (Р„ ali Р„), kPa; 8 „ z „ - entropija izhlapevanja pri temperaturi 15% in atmosferskem tlaku (posneto po grafu na sliki 1.28).

riž. 1.28.

60 80 100 120 140 160 180 1,°C

Vnetljiva energija in mejne vrednosti koncentracije vnetljivosti

Za vnetljivost homogene gorljive mešanice z zunanjim virom toplote so značilne koncentracijske meje in energija, potrebna za vžig.

Koncentracijske meje vžiga (CFL) so takšne mejne koncentracije goriva v zmesi, pri katerih lahko lokalni vir vžiga (električna razelektritev, segreto telo, plamen) zagotovi širjenje zgorevalnega procesa na celotno prostornino zmesi. Po analogiji s KG1RP se razlikujeta spodnji in zgornji CPV. Odvisne so od fizikalno-kemijskih lastnosti goriva in oksidanta, energije in vrste vira vžiga, njegove lokacije itd.

Po mnenju Ya.B. Zeldovich, je energija, potrebna za vžig homogene gorljive mešanice, določena z:

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

kjer sta pc in T c gostota in temperatura zmesi; T g je temperatura produktov zgorevanja v začetni zgorevalni komori; L 7 - koeficient toplotne prevodnosti produktov zgorevanja pri Tg; u - normalna hitrost širjenja plamena; C rt - srednje

masna izobarna toplotna kapaciteta plina v sferična plast 8 T, ki obdaja sferično začetno zgorevalno komoro; 5, - toplotna širina fronte plamena.

Enačba (1.24) je uporabna tudi za primer vžiga gibljive mešanice, če je koeficient toplotne prevodnosti L 7 nadomestiti s koeficientom turbulentne izmenjave IV/"(/ - lestvica

turbulenca, V/*- pulzirajoča hitrost) in vrednost n - hitrost širjenja plamena v turbulentnem toku.

Sestava zmesi, ki ustreza minimumu krivulje O = KS,), se imenuje optimalno. Za normalne parafinske ogljikovodike lahko koncentracijo goriva v mešanici optimalne sestave pri 25 °C določimo iz razmerja:

• 1 - metan; 2 - etan; 3 - propan;
• 4 - n-butan; 5 - n-heksan; 6 - n-heptan;
• 7 - ciklopropan: 8 - dietileter;
• 9 - benzen

S povečanjem koncentracije kisika v oksidantu se optimalna sestava gorljive zmesi premakne v območje nižje koncentracije goriva.

Odvisnost optimalne (minimalne) energije vžiga od tlaka in temperature gorljive mešanice opisuje enačba [114]:

O-opt

kjer je Oopt energija vžiga pri P in T, J; Cb - energija vžiga pri T = 273 K in P = 10 5 Pa.

Enačba (1.26) ima dobro korelacijo z eksperimentalnimi podatki.

Razmerje med optimalno energijo vžiga in koncentracijo kisika v oksidantu opisuje enačba

kjer (С? 0 „„,) y / = / - optimalna vrednost vžigalne energije mešanice goriva in kisika; ~ volumska koncentracija

kisik v oksidantu; n je eksponent, je blizu enote (n ~ 0,8).

Eksperimentalni podatki za metan, etan in propan pri spreminjanju c/ x, od 0,1 do 0,21 in tlaki od 0,98 do 19,6 kPa potrjujejo enačbo (1.27). Očitno ostaja veljavno za mešanice ogljikovodikov.

Koncentracije goriva na mejah vžiga je mogoče izračunati, če so znani KPRP in vrednosti () ref in C opt v skladu z enačbami

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

Enačbi (1.28) in (1.29) veljata za --

Če označimo desne dele teh enačb, B oziroma 0,5A, dobimo

OD" - OD" = B in C"+ C" = AMPAK . (1.30)

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

V zgornjih enačbah: C in in C n - koncentracije goriva v mešanici pri zgornjem in spodnjem KPRP; C in in C " - koncentracija goriva v mešanici pri zgornjem in spodnjem CPV z vžigalno energijo kapacitivnega električnega naboja; C opt - koncentracija goriva v mešanici, ki ustreza O ref.

Enačbi (1.28) in (1.29) temeljita na rezultatih eksperimentalnih študij, prikazanih na sl. 1.30.

• (s;-s>;)-2s opt

riž. 1.30. Območje vžiga zmesi C p N P1 + 02 + ^ odvisno od energije vžiga

Koncentracijske meje vžiga so odvisne od pretoka, ki se približujejo drug drugemu s povečanjem (sl. 1.31 in 1.32).

Vpliv hitrosti toka na energijo vžiga je pravilno opisan z enačbo:

(2 = (?o + Au "do (1.32)

kjer je (Zo - energija vžiga stacionarne mešanice, 10 "3 J; XV - hitrost pretoka, m / s; A - koeficient, določen eksperimentalno.

riž. 1.31.

riž. 1.32. Koeficient presežka zraka a pri CPV mešanice bencina in zraka v odvisnosti od pretoka? in tlak Р [ 114]:

Plamenišče in temperatura samovžiga

Plamenišče je najnižja temperatura, pri kateri se lahko nastala mešanica pare in zraka vžge z zunanjim virom toplote, vendar se proces zgorevanja ne stabilizira. Eksperimentalno se plamenišče določi v odprtem ali zaprtem lončku po GOST 12.1.044-84 (točki 4.3 in 4.4). Izračunana določitev plamenišča je narejena v skladu z GOST 12.1.044.84 (točka 4.5).

Plamenišče je 10-15°C pod temperaturno mejo za nastanek vnetljive zmesi, ki lahko širi plamen.

Za približno določitev plamenišča se lahko uporabi odvisnost, prikazana na sliki 1. 1.33.

riž. 1.33. Plamenišče 1 V cp reaktivnih goriv in bencina B-70, odvisno od nasičenega parnega tlaka Pn p pri 1=40°C v zaprtem lončku (62]: o - gorivo drugačna sestava; - generalizirajoča krivulja

Samovžig je proces vžiga gorljive mešanice brez stika s plamenom ali vročim telesom. Najnižjo začetno temperaturo, ki zadostuje za samovžig gorljive mešanice, imenujemo temperatura samovžiga. Odvisno je od kemijske narave goriva, sestave mešanice zrak-gorivo, tlaka, adiabatske narave procesa samovžiga, prisotnosti katalizatorjev in inhibitorjev oksidacije ter drugih dejavnikov.

Časovni interval med trenutkom, ko gorljiva mešanica doseže temperaturo samovžiga, in pojavom plamena se imenuje čas zakasnitve samovžiga. Pri dovajanju tekočega goriva zajema proces atomizacije, segrevanja in izhlapevanja kapljic goriva, difuzijo hlapov goriva in kisika ter na koncu kemijske reakcije.

Temperatura in čas zakasnitve samovžiga sta med seboj povezani z razmerjem:

kje E- efektivna aktivacijska energija, kJ/kmol; E\u003d 8,31419 kJ / (kmol K) - univerzalna plinska konstanta; t- čas zakasnitve samovžiga pri temperaturi T.

Za nagnjenost ogljikovodikov in njihovih mešanic k samovžigu je značilna najnižja temperatura samovžiga, dosežena v adiabatskih pogojih, ko čas izpostavljenosti vnetljive mešanice pri danih začetnih pogojih ne omejuje procesa samovžiga.

Najnižja temperatura samovžiga je enolično določena s strukturo molekule. Tako je na primer za parafinske ogljikovodike 1 st v neposredni povezavi z efektivno dolžino ogljikove verige Lc, ki se izračuna z enačbo:

• 21>GLG,
• (1.34)

kjer je r število skupin CH 3 v molekuli; k je število ogljikovih verig, ki se začnejo in končajo s skupino CH 3, m* je število možnih verig, ki vsebujejo b^-ogljikove atome. Odvisnost 1 sv =A(bc) je prikazana na sl. 1.34.

riž. 1.34.

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

Temperatura samovžiga zmesi ogljikovodikov ne upošteva pravila aditivnosti, običajno je nižja od izračunane na podlagi tega pravila.

Podatki o temperaturi samovžiga mešanic zrak-gorivo optimalne sestave glede na število ogljikovih atomov v molekuli ogljikovodika (za reaktivna goriva v zgornji formuli) so prikazani na sliki 2. 1.35. Učinek tlaka in koncentracije kisika v oksidantu je prikazan s podatki, prikazanimi na sl. 1.36.

riž. 1.35. Odvisnost temperature samovžiga mešanic zrak-gorivo optimalne sestave od števila atomov ogljikovodikov n v molekuli pri Р=0,101 MPa [124]; t je čas zakasnitve samovžiga; t L - "približno; R.T. - reaktivna goriva (p-v zgornji formuli) - parafin; a- olefin; ? - naftenski ogljikovodiki

riž. 1.36. Odvisnost temperature samovžiga goriva T-6 od tlaka P in koncentracije kisika v oksidatorju f 0 2 (po V.V. Malyshevu):

2 = 0 2/(°2+L, d)

Temperatura samovžiga je določena s sposobnostjo goriva, da tvori gorljive zmesi v parni fazi. Iz tega sledi temperatura samovžiga suspenzije

goriva določata disperzijski medij in zgoščevalec. Disperzna faza sodeluje v procesu samovžiga le v smislu absorpcije toplote, ko se suspenzija segreje na temperaturo samovžiga tekoče faze.

Eksplozijski tlak v zaprti prostornini

Eksplozijski tlak - najvišji tlak, ki nastane med deflagracijsko eksplozijo mešanice pare in zraka v zaprti prostornini pri začetnem tlaku 0,101 MPa. Hitrost naraščanja tlaka med eksplozijo je odvod eksplozijskega tlaka glede na čas (s1R/(1t) na naraščajočem odseku odvisnosti P=Y t).

Eksperimentalno sta najvišji tlak eksplozije in hitrost povečanja tlaka med eksplozijo mešanic pare in zraka določena v skladu z GOST 12.1.044-89 (Dodatek 8). Izračunana določitev stopnje povečanja tlaka med eksplozijo se izvede v skladu z GOST 12.1.044-89 (Dodatek 12).

Eksplozijski tlak je določen z:

kjer je Pvzr - tlak eksplozije, Pa; Pn - začetni tlak, Pa; T „, in T p.s. - začetna temperatura in temperatura produktov zgorevanja. TO; konica - število molov produktov zgorevanja in začetne mešanice.

Največja hitrost dviga tlaka (v Pa/s) se izračuna iz enačbe

kjer je Ro začetni tlak. Pa; u - normalna hitrost širjenja plamena pri Po in To m / s; To je začetna temperatura mešanice, K; r je polmer bombe, m; P - R m /R 0 - znižani maksimalni tlak eksplozije; k je adiabatni indeks za preskušano zmes; e- termokinetični indikator, odvisno od in n, tlaka in temperature; če vrednost e neznano, je vzeto enako 0,4.

Povprečna hitrost dviga tlaka (v Pa/s) se izračuna iz enačbe:

"s1R _ ZR 0 in '(i-)-i k * e ^m) z g / (l, k, e)

kje ^m,k 7 e)-funkcijo, njeno vrednost najdemo po nomogramu sl. 1.37.

riž. 1.37. Funkcijska odvisnost /(n, c.s) od znižanega pritiska n=P/P K,„ adiabatni eksponent do in termokinetični indeks z preskusna mešanica (dodatek k GOST 12.1.044-84)

Vrednote tg k pa najdemo s termodinamičnim izračunom oz. v primeru nemožnosti izračuna sprejme do= 9,0 in k = 1,4.

Izredne razmere in izredne razmere

Nesreča je nevaren dogodek, ki ga povzroči človek, ki ogroža življenje in zdravje ljudi na objektu, določenem ozemlju ali vodnem območju in povzroči uničenje zgradb, objektov, opreme in vozil, motnje proizvodnega ali transportnega procesa, kot tudi škoda naravnemu okolju (GOST R 22.0 .05-94).

Nesreča je destruktivno nenadzorovano sproščanje energijsko ali kemično (biološko, sevalno) aktivnih sestavin. Glede na vir nastanka ločimo izredne razmere (ES) naravne, človeške in naravne narave. Na sl. 1.38 prikazuje relativno rast števila naravnih nesreč in nesreč, ki jih povzroči človek in jih povzroči človek, v Rusiji. Na sl. 1.39 prikazuje dinamiko števila vseh nesreč, ki jih povzroči človek, v Rusiji za obdobje 1990-94. Iz slike je razvidno, da naraščanje števila izrednih dogodkov ne poteka gladko, ampak nenadoma, z izbruhi v obdobjih neposredno po družbenih pretresih (avgust 1991, oktober 1993).

Še posebej oster v Zadnja leta povečalo se je število nesreč, ki jih povzroči človek, tudi v letalstvu.

Potencialni objekti nesreč so letala, pa tudi skladišča in skladišča za eksplozivne in vnetljive naftne derivate, ki se nahajajo na območju letališča, bencinska mesta in Vzdrževanje, točke popravila. Vzrok za izredne razmere je lahko puščanje olja.

izdelki skozi tesnilne enote zapornih ventilov, pretočnih črpalk, cevovodov in polnilnih naprav; skozi prezračevanje plinskega prostora rezervoarjev; prelivanje rezervoarjev, cistern in rezervoarjev; čiščenje rezervoarja; korozijsko uničenje rezervoarjev in komunikacij.

Za skladiščenje in transport naftnih derivatov se uporabljajo različni kontejnerji. Varno delovanje zabojnikov določa njihova trdnost. Lahko pa pride do nesreč na takih objektih zaradi pomanjkljivosti obstoječi sistem nadzor in spremljanje stanja konstrukcij, pa tudi pomanjkanje regulativne in tehnične dokumentacije.

Varnost obratovanja skladišč za naftne derivate mora biti zagotovljena že pri projektiranju, gradnji in obratovanju. Ta pristop narekuje analiza prevzemne in obratovalne dokumentacije ter vzrokov za nastanek izrednih razmer. pomembna naloga, katerega rešitev bo izboljšala zanesljivost obratujočih skladiščnih prostorov, je opraviti njihove znanstveno utemeljene celovite tehnične preglede in jih opremiti s sistemom za diagnostiko in obratovalni nadzor stanja kovinskih, temeljnih, toplotnoizolacijskih konstrukcij in tehnološka oprema.

Za varno upravljanje tokov naftnih derivatov velik pomen ima uporabnost cevovodne tehnološke opreme: zapiralne, dušilne, varnostne naprave; krmilni ventili; ventili povratnega delovanja (za preprečevanje možnosti premikanja izdelka, vzvratno od delavca); zasilne in zaporne armature (za avtomatsko zapiranje dotoka v zasilni odsek oz. njegovo zaustavitev), odvode kondenza itd.

Število nesreč

riž. 1.38.

• 1 - str "sorodniki;
• 2 - naravno-tehnogeno;
• 3 - tehnogeno

riž. 1.39.

Ko je oprema pod tlakom, produkt odteče in hitro izhlapi s tvorbo koncentracije

eksplozivnih in vnetljivih mešanic plina, pare in zraka. Nenamerni izpusti ali uhajanje mešanic hlapov in plinov povzročijo nastanek oblakov, ki lahko eksplodirajo. V delu je obravnavana detonacija parno-plinskih in aerodisperznih sistemov. Pojav detonacije v oblakih velika številka pojasnjeno z naslednjimi mehanizmi. Prvi od njih upošteva možen učinek intenzivnega toplotnega sevanja dolgega plamena v oblakih, ki so predhodno premešani s turbulentnimi plinskimi tokovi.

Drugi mehanizem za nastanek detonacije je pospeševanje plamenov v velikih oblakih zaradi razlike v pospeških elementarnih volumnov zgorelega plina in sveže mešanice v turbulenten plamen. Ta razlika nastane pod delovanjem povprečnih gradientov tlaka v plamenu zaradi različnega vzgona elementarnih plinskih volumnov različnih gostot, kar povzroči dodatno turbulenco toka in povratno zvezo. Ta mehanizem pozitivne povratne informacije, ki ga določa razlika v gostotah v različnih območjih oblaka, lahko znatno okrepi pospešek plamena.

Vžig spremlja svetel visokotemperaturni blisk. najbolj sprejemljivo geometrijski lik utripajoča parno-plinska zmes je lik nepravilne krogle ali elipse (ognjena krogla). Ognjena krogla (OS) se razume kot produkt nenadnega izhlapevanja ali uhajanja uplinjenega goriva (ali plina), ki ga spremlja njihov blisk in kasnejše normalno ali deflagracijsko zgorevanje. Za številne gorljive linearne in ciklične izpuste ogljikovodikov v območju gostote od 700 do 1000 kg / m 3 so podana razmerja za premer ognjene krogle:

kjer je M masa goriva v OH, kg;

Тf - dejanska temperatura v OR (v oblaku), 0 С;

Trep - referenčna (referenčna) temperatura, °C.

Razpon koeficienta 4,2n-5,3 je odvisen od vrste goriva in pogojev nastajanja oblakov.

Za življenjsko dobo oblaka med njegovim naravnim zgorevanjem ima izraz obliko:

m = 0M-*1m-1±.

Te odvisnosti so prikazane na sl. 1,40 in 1,41.

riž. 1.40.

riž. 1.41.

V zaprtem prostoru obstaja velika nevarnost eksplozije mešanic pare, plina in zraka. V tabeli. 1.7 prikazuje meje detonacije ogljikovodikov v zraku v zaprtem prostoru in odprtem prostoru, ki kažejo na večjo nevarnost eksplozije plina ali mešanice plina in pare v zaprtem prostoru. To je razloženo tako s procesi pospeševanja reakcije zaradi povečane avtokatalize kot zaradi ojačanja odbitih valov med začetkom arijskega procesa in zaradi številnih vedno obstoječih kinetičnih razlogov. Povečana enostavnost vzbujanja detonacije v posodah je posledica sposobnosti sten, da ustvarijo turbulenco v toku pred plamenom, kar pospeši prehod iz gorenja v detonacijo.

Detonacijske meje za ogljikovodike v zraku

Eksplozija nakopičene mešanice plinov lahko nastane pod vplivom naključne iskre. Pri odprtem polnjenju naftnega proizvoda je možna tudi eksplozija zaradi statične razelektritve, zlasti v odsotnosti ozemljitvene naprave. Najpogostejši vzrok za eksplozijo je iskra, tudi kot posledica kopičenja statične elektrike. Električna iskra lahko nastane brez vodnikov in omrežij. Nevaren je, ker se pojavi na najbolj nepričakovanih mestih: na stenah rezervoarjev, na avtomobilskih gumah, na oblačilih, ob udarcih, trenju itd. Vzrok za eksplozijo je tudi malomarnost in nedisciplina delavcev.

Kjer je možno nastajanje zmesi hlapov, plinov in zraka, je treba zagotoviti zanesljivo zaščito pred strelo, zaščito pred statično elektriko in poskrbeti za ukrepe proti iskrenju električnih naprav in druge opreme.

V primeru nesreč, povezanih z eksplozijami, pride do uničenja okoliških predmetov in poškodovanih ljudi. Uničenje je posledica duševnega delovanja produktov eksplozije in zračnega udarnega vala. V tem primeru so glavni škodljivi dejavniki udarni val, svetlobno-toplotno sevanje in toksične obremenitve ( ogljikov monoksid). Ljudje, ki so na razdalji 5 m, dobijo opekline 1. stopnje in druge poškodbe.

Eksplozivne nesreče pogosto spremljajo požari, ki lahko povzročijo katastrofalne posledice in posledično močnejše eksplozije in več razdejanja. Vzroki za požare so običajno enaki kot za eksplozije. V tem primeru je lahko eksplozija vzrok ali posledica požara in obratno, požar je lahko vzrok ali posledica eksplozije.

Požar je spontano razvijajoče se mesto renija, ki ni predvideno tehnološki procesi. V rezervoarjih, proizvodni opremi in razlitjih na odprtih območjih lahko pride do zgorevanja naftnih derivatov. V primeru požara naftnih derivatov v rezervoarjih lahko pride do eksplozij, vretja in njihovega izpusta ter posledično do razlitja vroče tekočine. Emisije in vrenje naftnih derivatov predstavljajo veliko nevarnost, ki je povezana s prisotnostjo vode v njih, za katero je značilno hitro zgorevanje penjene mase produktov. Pri vrenju se temperatura močno poveča (do 1500 ° C) in višina plamena.

Za oceno stopnje poškodbe predmeta se običajno uporablja tako imenovana mejna krivulja, ki povezuje pretok toplotne svetlobne energije u (toplotni tok) in celotno energijo O, ki pade na enoto površine (slika 1.42).

riž. 1.42.

Za velike čase toplotni učinek prekorači čas morebitnega nepoškodovanega obstoja objekta, bo prag poškodovanosti določen izključno s toplotnim (toplotno-svetlobnim) tokom n. Pod impulzi s kratko osvetlitvijo bo prag določen predvsem z energijo O. Vrednosti R in O, ki presegajo prag, povzročijo brezpogojno škodo na objektu.

Če sta I ali O nižja od njunih mejnih vrednosti, potem ni značilne lezije in je možno le blago nelagodje. Na primer, s povečanjem trajanja sevanja z 0,5 na 2 s se i zmanjša s 120 na 30 enot, tj. z rahlim povečanjem O tudi s podaljšanjem časa izpostavljenosti za 4-krat, kar vpliva na poškodbe

so odsotni in oseba lahko čuti le rahlo nelagodje.

Vendar pa vrednost skupne energije O, ki pade na predmet uničenja v istem časovnem obdobju, naraste s približno 10 na 25 enot. (^.

Tako črta K, ki se odziva na medsebojno povezane spremembe I in O, tvori območje (območje) lezije, prikazano na sliki desno od črte K.

Ena najbolj neprijetnih posledic poškodbe s sevalno energijo je opeklina "palic" in "stožcev" očesa.

Na sl. 1.43 prikazuje odvisnost i od m, kot tudi T od m, ki določa območja dopustne in nevzdržne bolečine med nastankom svetlobnih toplotnih opeklin različnih stopenj. Merilo, predstavljeno na sliki, temelji na dejstvu, da se med toplotnim obsevanjem pojavi neznosna bolečina, ko temperatura plasti kože debeline približno 0,14-0,15 mm (pod površino zgornje plasti epitelija) doseže ali preseže temperaturo 45 ° C.

Po izločitvi sevanja (vendar ne več kot 20-30 s) ostra bolečina popusti, nato pa praviloma popolnoma izgine. Povišanje temperature določenega sloja za 4-10 stopinj ali več povzroči bolečinski šok in očitne opekline kože.

Območje tolerantne bolečine, prikazano na grafu, je določeno z dejstvom, da se v trenutku izpostavljenosti sevanju pojavi biološki zaščitni refleks, ki povzroči povečan pretok krvi iz perifernih delov telesa, kar prepreči lokalno povečanje temperaturo do mejne vrednosti. Ko je izpostavljen visokemu odmerku toplotnega pritiska, ta fiziološki mehanizem ne more več zagotoviti potrebnega odvajanja toplote in telo je podvrženo patološkim in včasih previsokim toplotnim obremenitvam. Glede na naravo črt na sl. 1.42 kaže, da obstaja določena količina

dozo sevanja q in temperaturo T, kar povzroči toplotno poškodbo in pojav neznosnih bolečin, ko je ta doza zagotovljena s potrebnim časom izpostavljenosti.

Trajanje izpostavljenosti, s Slika 1.43. Meje toplotne in svetlobne poškodbe

nesreče z letalo(LA) se pojavijo predvsem zaradi okvare enot, v prvi vrsti - okvare motorja, terorističnih napadov, požara in jih spremljajo eksplozije. Eksplozija lahko nastane v zraku ali ob trku s tlemi. Ko letalo pade na stanovanjska območja, se lahko poškodujejo ljudje, objekti itd.. V delu so podani primeri izrednih dogodkov v letalstvu, njihova analiza.

Ena glavnih nevarnosti v letalstvu je možnost požara med zasilnim pristankom. Gorivo, ki uhaja iz poškodovanih rezervoarjev, se lahko vname zaradi tornih isker vročine

površin ali odprtega ognja. V tem primeru se nastalo zgorevalno središče hitro razširi po vseh conah, v katerih je razmerje para/gorivo zrak v območju vnetljivosti. Eden od načinov za zmanjšanje nevarnosti požara je uporaba želiranih goriv, ​​ki se širijo počasneje in so manj hlapljiva kot običajna tekoča goriva. Ko je rezervoar z zgoščenim gorivom poškodovan, se tako hitrost širjenja goriva kot hitrost nastajanja vnetljivih aerosolov močno zmanjšata. To vam omogoča, da povečate čas, v katerem je mogoče evakuirati potnike.

Izredne razmere in izredne razmere povzročajo veliko materialno škodo in zaostrujejo okoljske probleme. V primeru nesreč, ki jih spremljajo eksplozije in požari, pride do močnega mehanskega, toplotnega in kemičnega vpliva na okolje. Hkrati se močno povečajo emisije onesnaževal; površina zemlje je posejana z drobci LL, ostanki goriva, produkti zgorevanja; je povzročena znatna škoda naravna krajina, rastlinstvo, živalstvo; pašniki in rodovitna tla umirajo.

Za mehanski učinek je značilna kršitev zgornjega (rodovitnega) sloja tal zaradi njegovega površinskega in globokega uničenja, vpliva energije eksplozije (udarni val); kršitev travnatega pokrova, poškodbe ali smrt grmovja, dreves in druge vegetacije. Spreminjajo se struktura zgornjega rodovitnega sloja, izmenjava plinov in vode ter struktura kapilar.

Ukrepe za izboljšanje varnosti v izrednih razmerah običajno razdelimo v dve kategoriji. Prva vključuje dejavnosti, ki se izvajajo po nastanku

izredne razmere. Dejavnosti El1 običajno imenujemo operativne, v bistvu pa se nanašajo na zaščito prebivalstva in odpravo posledic izrednih dogodkov. V drugo skupino ukrepov spadajo vnaprej izvedene aktivnosti. Sem spadajo povečanje zanesljivosti procesne opreme, zmanjšanje zalog nevarnih snovi v objektih, odstranitev nevarnega objekta in zgodnji ukrepi za zaščito ljudi.

Zelo pomemben je sistem aktivne varnosti letenja (ASOSPS), ki je element vgrajenega "inteligentnega" sistema za podporo pilotu, v letalski praksi poznanega kot "pilotski asistent", ki je zasnovan za delovanje v običajnih in neobičajnih letalskih situacijah. ASOBP izda opozorilne signale o grožnji varnosti letenja, pa tudi takojšnje svetovanje informacij v obliki "nasvetov" za nadzor letala in njegovega kompleksa na krovu, da prepreči vstop letala v kritične načine letenja. Da bi preprečil trke z zemeljsko površino in med letali, ASOBP ustvari prostorske trajektorije "ločevanja".

Eno od učinkovitih področij dela na področju preprečevanja letalskih nesreč je popolna, poglobljena in objektivna preiskava že nastalih dogodkov in na tej podlagi priprava priporočil za preprečevanje njihove ponovitve.

Učinkovitost takega dela ni odvisna samo od zadostne ravni sredstev, temveč tudi od izčrpnih pooblastil organa, ki izvaja neodvisno preiskavo, kar mu omogoča, da vpliva na katero koli področje sistema zračnega prometa (proizvodnja, načrtovanje, testiranje, certificiranje). , delovanje, popravilo, regulativni okvir itd.) .

Standard 5.4. Aneks 13 h Konvenciji o mednarodnem civilnem letalstvu pravi: "Organu za preiskavo nesreč se prizna neodvisnost pri izvajanju preiskave in neomejena pooblastila za njeno izvajanje." Ta zahteva se izvaja tudi v ruskih preiskovalnih pravilih, ki jih je odobrila vlada Ruske federacije. Meddržavni letalski komite (IAC), ustanovljen s Sporazumom, je od voditeljev držav in vlad SND prejel pravico do neodvisnega preiskovanja letalskih nesreč. Od leta 1992 so strokovnjaki IAC preiskali več kot 270 letalskih nesreč, vključno z več kot 50 mednarodnimi nesrečami, vključno s preiskavami dogodkov z letali zahodne izdelave.

Trenutno je na svetu sedem tovrstnih specializiranih centrov za preiskovanje nesreč (ZDA, Francija, Velika Britanija, Kanada, Nemčija, Avstralija in IAC).

Nič manj pomembnega je obveščanje držav s podatki o okvarah in okvarah letalske opreme ter napačnih dejanjih posadk. Z uporabo teh podatkov lahko letalski organi vsake države sprejmejo preventivne ukrepe.

Nad površino tekočine ali trdne snovi pri kateri koli temperaturi obstaja zmes pare in zraka, katere tlak v ravnotežnem stanju je določen s tlakom nasičenih hlapov ali njihovo koncentracijo. S povišanjem temperature se bo tlak nasičene pare povečal, vendar eksponentno (Clapeyron-Clausisova enačba):

kjer je P n „ - tlak nasičene pare, Pa; Q„ C11 - toplota uparjanja, kJ/mol; T - temperatura tekočine, K.

Za vsako tekočino obstaja temperaturno območje, v katerem bo koncentracija nasičenih hlapov nad ogledalom (površino tekočine) v območju vžiga, tj. NKPV

Da bi ustvarili LCVV hlapov, je dovolj, da ne segrejemo celotne tekočine, temveč samo njeno površinsko plast na temperaturo, ki je enaka LTPV.

V prisotnosti vira vžiga se bo taka mešanica lahko vžgala. V praksi se pogosteje uporabljata koncepta "plamenišče" in "temperatura vžiga".

Plamenišče - najnižja temperatura tekočine, pri kateri se nad njeno površino tvori koncentracija hlapov, ki se lahko vžge z virom vžiga, vendar je hitrost tvorbe hlapov nezadostna za vzdrževanje gorenja.

Tako se tako pri plamenišču kot pri spodnji temperaturni meji vžiga nad površino tekočine tvori spodnja koncentracijska meja vžiga, vendar v slednjem primeru LEL ustvarjajo nasičene pare. Zato je plamenišče vedno nekoliko višje od LTLW. Čeprav na plamenišču opazimo kratkotrajen vžig hlapov, ki se ne more spremeniti v stabilno zgorevanje tekočine, lahko pod določenimi pogoji bliskavica povzroči požar.

Plamenišče je vzeto kot osnova za razvrstitev tekočin na vnetljive (vnetljive tekočine) in gorljive tekočine (FL). Vnetljive tekočine vključujejo tekočine s plameniščem v zaprti posodi 61 ° C in manj, gorljive tekočine s plameniščem nad 61 ° C.

Eksperimentalno določamo plamenišče v odprtih in zaprtih napravah. V zaprtih posodah so vrednosti plamenišča vedno nižje kot v odprtih, saj imajo v tem primeru hlapi tekočine možnost difundiranja v ozračje in je potrebna višja temperatura, da se ustvari koncentracija gorljive snovi nad površino.

V tabeli. 2.4 prikazuje plamenišče nekaterih tekočin, določeno z napravami odprtega in zaprtega tipa.

Tabela 2.4

Plamenišče različni tipi tekočine pri različne metode definicije

Temperatura vžiga - najnižja temperatura tekočine, pri kateri se po vžigu hlapov iz vira vžiga vzpostavi stacionarno zgorevanje.

V vnetljivih tekočinah je temperatura vžiga višja od plamenišča za 1-5 °, nižje kot je plamenišče, manjša je razlika med vžigom in plameniščem.

Za gorljive tekočine z visokim plameniščem razlika med tema temperaturama doseže 25-35 °. Obstaja korelacija med plameniščem v zaprtem lončku in spodnjo mejo temperature vžiga, ki jo opisuje formula

To razmerje velja za Г В(.

Pomembna odvisnost temperature bliska in vžiga od eksperimentalnih pogojev povzroča določene težave pri ustvarjanju računske metode za oceno njihovih vrednosti. Ena najpogostejših med njimi je polempirična metoda, ki jo je predlagal V. I. Blinov:

kjer je G sonce - plamenišče (vžig), K; R np - delni tlak nasičenih hlapov tekočine pri plamenišču (vžig), Pa; D()- difuzijski koeficient tekočih hlapov, s/m 2 ; b-število molekul kisika, potrebnih za popolno oksidacijo ene molekule goriva; V - definicijska metoda konstanta.

Pri izračunu plamenišča v zaprti posodi je priporočljivo vzeti AT= 28, v odprti posodi AT= 45; za izračun temperature vžiga vzemite AT = 53.

Mejne vrednosti vnetljive temperature je mogoče izračunati:

Glede na znane vrednosti vrelišča

kjer ^n(v)' 7/ip - spodnja (zgornja) temperaturna meja vžiga oziroma vrelišča, °C; k, jaz- parametri, katerih vrednosti so odvisne od vrste gorljive tekočine;

Glede na znane vrednosti mejnih koncentracij. Če želite to narediti, najprej določite koncentracijo nasičenih hlapov nad površino tekočine

kjer je (n n koncentracija nasičenih hlapov, %; R n p - nasičen parni tlak, Pa; P 0 - zunanji (atmosferski) tlak, Pa.

Iz formule (2.41) sledi

Po določitvi tlaka nasičenih hlapov z vrednostjo spodnje (zgornje) meje vžiga ugotovimo temperaturo, pri kateri je ta tlak dosežen. Je spodnja (zgornja) temperaturna meja vžiga.

Z uporabo formule (2.41) lahko rešimo tudi inverzni problem: izračunamo koncentracijske meje vžiga iz znanih vrednosti mejnih temperatur.

Lastnost plamena za spontano širjenje opazimo ne le pri zgorevanju mešanic gorljivih plinov z oksidantom, ampak tudi pri gorenju tekočin in trdne snovi. Pri lokalni izpostavljenosti viru toplote, na primer odprtemu ognju, se bo tekočina segrela, stopnja izhlapevanja se bo povečala in ko površina tekočine doseže temperaturo vžiga na mestu izpostavljenosti viru toplote, parozračna mešanica se bo vžgala, vzpostavil se bo stabilen plamen, ki se bo nato z določeno hitrostjo širil po površini in hladnih delih tekočin.

Kakšna je gonilna sila širjenja zgorevalnega procesa, kakšen je njegov mehanizem?

Širjenje plamena po površini tekočine poteka kot posledica prenosa toplote zaradi sevanja, konvekcije in molekularne toplotne prevodnosti iz območja plamena na površino tekočega zrcala.

Po sodobnih konceptih je glavna gonilna sila za širjenje zgorevalnega procesa toplotno sevanje plamena. Znano je, da lahko plamen z visoko temperaturo (več kot 1000 ° C) oddaja toplotno energijo. Po Stefan-Boltzmannovem zakonu je jakost sevalnega toplotnega toka, ki ga oddaja segreto telo, določena z razmerjem

kje c i- jakost sevalnega toplotnega toka, kW/m 2 ; 8 0 - stopnja črnine telesa (plamen) (e 0 \u003d 0,75-H.0); a = = 5,7 10 11 kJ / (m 2 s K 4) - Stefan-Boltzmannova konstanta; Г g - temperatura telesa (plamen), K; Г 0 - srednja temperatura, K.

Toplota, ki seva v vse smeri, delno vstopi v območja površine tekočine, ki še niso zagorela, in jih segreje. S povečanjem temperature površinskega sloja nad ogrevanim območjem se proces izhlapevanja tekočine intenzivira in nastane mešanica pare in zraka. Takoj, ko koncentracija tekoče pare preseže NKVP, se bo vžgala iz plamena. Nato začne ta del površine tekočine intenzivno segrevati sosednji del površine tekočine itd. Hitrost širjenja plamena skozi tekočino je odvisna od hitrosti segrevanja površine tekočine s sevalnim toplotnim tokom iz plamena, tj. hitrost tvorbe gorljive zmesi pare in zraka nad površino tekočine, ki je odvisna od narave tekočine in začetne temperature.

Vsaka vrsta tekočine ima svojo toploto uparjanja in plamenišče. Višje kot so njihove vrednosti, daljši je čas, potreben za njegovo segrevanje, da nastane gorljiva mešanica pare in zraka, manjša je hitrost širjenja plamena. S povečanjem molekulske mase snovi v istem homolognem nizu se zmanjša parni tlak elastičnosti, povečata se izparilna toplota in plamenišče ter ustrezno zmanjša hitrost širjenja plamena.

S povišanjem temperature tekočine se poveča hitrost širjenja plamena, saj se skrajša čas, potreben, da se tekočina segreje do plamenišča pred območjem zgorevanja.

Med bliskom bo hitrost širjenja plamena vzdolž tekočega ogledala (fizikalno) enaka hitrosti širjenja plamena skozi parno-zračno mešanico sestave, ki je blizu LCV, tj. 4-5 cm/s. S povečanjem začetne temperature tekočine nad plameniščem bo hitrost širjenja plamena odvisna (podobno kot hitrost širjenja plamena) od sestave gorljive mešanice. Ko se temperatura tekočine dvigne nad plamenišče, se bo koncentracija parno-zračne mešanice nad površino zrcala povečala od NKVP do 100 % (vrelišča).

Zato se na začetku, ko se temperatura tekočine dvigne od plamenišča do temperature, pri kateri se nad površino tvorijo nasičene pare s koncentracijo, ki je enaka stehiometrični (natančneje, nekoliko višja od stehiometrične), hitrost širjenja plamena se bo povečalo. V zaprtih posodah se z nadaljnjim dvigom temperature tekočine začne hitrost širjenja plamena zmanjševati, vse do hitrosti, ki ustreza zgornji temperaturni meji vžiga, pri kateri se širjenje plamena in mešanice pare in zraka ne bo več možna zaradi pomanjkanja kisika v mešanici pare in zraka nad površino tekočine. Nad površino odprtega rezervoarja bo koncentracija hlapov na različnih ravneh različna: na površini bo največja in bo ustrezala koncentraciji nasičenih hlapov pri določeni temperaturi, ko se bo razdalja od površine povečala, bo koncentracija postopoma zmanjšanje zaradi konvektivne in molekularne difuzije.

Pri temperaturi tekočine blizu plamenišča bo hitrost širjenja plamena po površini tekočine enaka hitrosti njegovega širjenja skozi mešanico hlapov v zraku pri LIP, tj. 3-4 cm/s. V tem primeru bo fronta plamena blizu površine tekočine. Z nadaljnjim zviševanjem začetne temperature tekočine se bo hitrost širjenja plamena povečevala podobno kot narašča normalna hitrost širjenja plamena v mešanici pare in zraka s povečanjem njene koncentracije. Pri največji hitrosti se bo plamen širil skozi mešanico s koncentracijo blizu stehiometrične. Posledično bo s povečanjem začetne temperature tekočine nad G stx stopnja širjenja plamena ostala konstantna, enaka največji vrednosti hitrosti širjenja zgorevanja v stehiometrični mešanici ali nekoliko večja od nje (slika 2.5). V to smer,

riž. 25.

1 - goreča tekočina v zaprti posodi; 2 - zgorevanje tekočine v odprti posodi s spremembo začetne temperature tekočine v odprti posodi v širokem temperaturnem območju (do vrelišča), se bo hitrost širjenja plamena spreminjala od nekaj milimetrov do 3-4 m / s.

Pri največji hitrosti se bo plamen širil skozi mešanico s koncentracijo blizu stehiometrične. S povečanjem temperature tekočine nad Gstx se bo razdalja nad tekočino povečala, na kateri se bo oblikovala stehiometrična koncentracija, hitrost širjenja plamena pa bo ostala enaka (glej sliko 2.5). To okoliščino je treba vedno zapomniti, tako pri organizaciji preventivnega dela kot pri gašenju požarov, ko na primer obstaja nevarnost sesanja zraka v zaprto posodo - njena depresurizacija.

Po vžigu tekočine in širjenju plamena se njegova površina vzpostavi difuzijski način njegovega izgorevanja, za katero je značilna specifična masa WrM in linearni W V Jl hitrosti.

Specifična masna hitrost - masa snovi, ki izgori iz enote površine tekočega ogledala na enoto časa (kg / (m 2 * s)).

Linearna hitrost - razdalja, na kateri se nivo tekočega zrcala premakne na enoto časa zaradi izgorelosti (m / s).

Masna in linearna stopnja izgorevanja sta med seboj povezani preko gostote tekočine p:

Po vžigu tekočine se njena površinska temperatura dvigne od temperature vžiga do vrelišča in nastane segreta plast. V tem obdobju se stopnja izgorevanja tekočine postopoma povečuje, višina plamena raste glede na premer rezervoarja in vrsto gorljive tekočine. Po 1–10 minutah zgorevanja se proces stabilizira: stopnja izgorevanja in dimenzije plamena ostanejo v prihodnje nespremenjene.

Višina in oblika plamena med difuzijskim zgorevanjem tekočine in plina se podrejata istim zakonom, saj v obeh primerih proces zgorevanja določa medsebojna difuzija goriva in oksidanta. Če pa med difuzijskim zgorevanjem plinov hitrost plinskega curka ni odvisna od procesov, ki se pojavljajo v plamenu, potem se med zgorevanjem tekočine vzpostavi določena stopnja izgorevanja, ki je odvisna tako od termodinamičnih parametrov kot tekočina in na pogoje difuzije zračnega kisika in tekoče pare.

Med območjem zgorevanja in površino tekočine se vzpostavi določen prenos toplote in mase (slika 2.6). Del toplotnega toka, ki prihaja na površino tekočine q 0y se porabi za segrevanje do vrelišča q ucn. Poleg tega toplo q CT za ogrevanje tekočina prihaja iz bakle plamena skozi stene rezervoarja zaradi prevodnosti toplote. Z dovolj velikim premerom q CT lahko zanemarimo, torej q() = K „ n +

To je očitno

kjer je c toplotna kapaciteta tekočine, kJDkg-K); p je gostota tekočine, kg / m 3; Wnc- hitrost rasti segrete plasti, m/s; W Jl- linearna stopnja izgorelosti, m/s; 0i SP - toplota uparjanja, kJ/kg; G kip - vrelišče tekočine, K.

riž. 2.6.

Г () - začetna temperatura; G kip - vrelišče;

T g- temperatura zgorevanja; q KUW q Jl - konvektivne in sevalne toplotne tokove; q 0 - toplotni tok, ki vstopa na površino tekočine

Iz formule (2.45) sledi, da intenzivnost toplotnega toka iz območja plamena določa določeno stopnjo dovoda goriva v to območje, katerega kemična interakcija z oksidantom posledično vpliva na vrednost # 0 . To je tisto, kar je sestavljeno razmerje mase in izmenjava toplote med plamensko cono in kondenzirano fazo med zgorevanjem tekočin in trdnih snovi.

Ocena deleža toplote od celotnega sproščanja toplote pri zgorevanju tekočine, ki se porabi za njeno pripravo na zgorevanje q 0, se lahko izvede v naslednjem zaporedju.

Prevzemanje za preprostost wrijl= W nx, dobimo

Stopnja sproščanja toplote na enoto površine tekočega ogledala (specifična toplota ognja qll7K) lahko določimo s formulo

kjer je Q H najnižja kurilna vrednost snovi, kJ/kg; P p - koeficient popolnosti zgorevanja.

Nato ob upoštevanju stanja (2.44) in delitvi izraza (2.45) s formulo (2.46) dobimo

Izračuni kažejo, da se približno 2% celotnega sproščanja toplote med zgorevanjem tekočine porabi za tvorbo in dostavo tekoče pare v območje zgorevanja. Ko se vzpostavi proces izgorevanja, se temperatura površine tekočine poveča do vrelišča, ki nato ostane nespremenjeno. Ta izjava se nanaša na posamezno tekočino. Če pa upoštevamo zmesi tekočin z različnimi vrelišči, potem najprej pride do sproščanja frakcij z lahkim vreliščem, nato pa vse bolj z višjim vreliščem.

Na stopnjo izgorevanja pomembno vpliva segrevanje tekočine v globini kot posledica prenosa toplote iz tekočine, ki jo segreva sevalni tok q0 površino tekočine do njene globine. Ta prenos toplote izvaja toplotna prevodnost in konvencije.

Segrevanje tekočine zaradi toplotne prevodnosti lahko predstavimo z eksponentno odvisnostjo oblike

kje T x - temperatura plasti tekočine v globini X, TO; G kip - površinska temperatura (vrelišče), K; k- sorazmernostni koeficient, m -1.

To vrsto temperaturnega polja imenujemo porazdelitev temperature prve vrste(slika 2.7).

Laminarna konvencija nastane kot posledica različnih temperatur tekočine na stenah rezervoarja in v njegovem središču, pa tudi zaradi frakcijske destilacije v zgornji plasti med zgorevanjem mešanice.

Dodaten prenos toplote iz segretih sten rezervoarja v tekočino povzroči segrevanje njenih plasti v bližini sten na višjo temperaturo kot v središču. Bolj segreta tekočina ob stenah (ali celo parni mehurčki, če se segreva ob stenah nad vreliščem) se dvigne, kar prispeva k intenzivnemu mešanju in hitremu segrevanju tekočine v veliki globini. Tako imenovani homotermalna plast, tiste. plast s praktično konstantno temperaturo, katere debelina med zgorevanjem narašča. Tako temperaturno polje imenujemo porazdelitev temperature druge vrste.

riž. 2.7.

1 - porazdelitev temperature prve vrste; 2 - porazdelitev temperature druge vrste

Nastanek homotermalne plasti je možen tudi kot posledica frakcijske destilacije pripovršinskih plasti mešanice tekočin z različnimi vrelišči. Ko takšne tekočine izgorejo, je pripovršinska plast obogatena z gostejšimi frakcijami z visokim vreliščem, ki potonejo navzdol, kar prispeva k najbolj konvektivnemu segrevanju tekočine.

Ugotovljeno je bilo, da nižje kot je vrelišče tekočine (dizelsko gorivo, transformatorsko olje), težje je oblikovati homotermalno plast. Ko gorijo, temperatura sten rezervoarja redko preseže vrelišče. Vendar pa je pri gorenju mokrih naftnih produktov z visokim vreliščem verjetnost nastanka homotermalne plasti precej velika. Ko se stene rezervoarja segrejejo na 100°C in več, nastanejo mehurčki vodne pare, ki z naskokom povzročijo intenzivno gibanje celotne tekočine in hitro segrevanje v globino. Odvisnost debeline homotermalne plasti od časa gorenja opisuje razmerje

kje X - debelina homotermalne plasti v določenem trenutku zgorevanja, m; x pr - mejna debelina homotermalne plasti, m; t je čas, štet od začetka nastanka plasti, s; p - koeficient, s -1.

Možnost nastanka dovolj debele homotermalne plasti med zgorevanjem mokrih naftnih produktov je preobremenjena s pojavom vrenja in izmeta tekočine.

Stopnja izgorelosti je bistveno odvisna od vrste tekočine, začetne temperature, vlažnosti in koncentracije kisika v ozračju.

Iz enačbe (2.45) je ob upoštevanju izraza (2.44) mogoče določiti masno stopnjo izgorelosti:

Iz formule (2.50) je očitno, da na hitrost izgorevanja vpliva intenzivnost toplotnega toka, ki prihaja od plamena do tekočega ogledala, in termofizikalni parametri goriva: vrelišče, toplotna kapaciteta in toplota izparevanja.

Iz tabele. 2.5 je očitno, da obstaja določeno ujemanje med stopnjo izgorevanja in stroški toplote za ogrevanje in izhlapevanje tekočine. Tako se v seriji benzenksilenglicerolov s povečanjem porabe toplote za ogrevanje in izhlapevanje stopnja izgorevanja zmanjša. Pri prehodu z benzena na dietil eter pa se stroški toplote zmanjšajo. To navidezno neskladje je posledica razlike v intenzivnosti toplotnih tokov, ki prihajajo od plamena do površine tekočine. Tok sevanja je dovolj velik za dimljen plamen benzena in majhen za razmeroma prozoren plamen dietiletra. Praviloma je razmerje stopenj izgorevanja najhitreje gorečih tekočin in najpočasneje gorečih tekočin precej majhno in znaša 3,0-4,5.

Tabela 25

Odvisnost stopnje izgorevanja od porabe toplote za ogrevanje in izhlapevanje

Iz izraza (2.50) sledi, da se s povečanjem G 0 stopnja izgorevanja poveča, saj se stroški toplote za segrevanje tekočine do vrelišča zmanjšajo.

Vsebnost vlage v mešanici zmanjša stopnjo izgorevanja tekočine, prvič, zaradi dodatne porabe toplote za njeno izhlapevanje, in drugič, zaradi flegmatizirajočega učinka vodne pare v plinskem območju. Slednje vodi do znižanja temperature plamena, zato se po formuli (2.43) zmanjša tudi njegova moč sevanja. Strogo gledano, hitrost izgorevanja mokre tekočine (tekočine, ki vsebuje vodo) ni konstantna, med procesom zgorevanja se poveča ali zmanjša, odvisno od vrelišča tekočine.

Mokro gorivo lahko predstavljamo kot mešanico dveh tekočin: gorivo + voda, med zgorevanjem katerih frakcijska disperzija.Če je vrelišče gorljive tekočine nižje od vrelišča vode (100 °C), potem gorivo prednostno izgori, mešanica se obogati z vodo, stopnja izgorevanja se zmanjša in na koncu se zgorevanje ustavi. Če je vrelišče tekočine več kot 100 ° C, potem, nasprotno, najprej najprej izhlapi vlaga in njena koncentracija se zmanjša. Posledično se stopnja izgorevanja tekočine poveča, vse do stopnje izgorevanja čistega produkta.

Praviloma se s povečanjem hitrosti vetra stopnja izgorevanja tekočine poveča. Veter intenzivira proces mešanja goriva z oksidantom, s čimer dvigne temperaturo plamena (tabela 2.6) in približa plamen površini zgorevanja.

Tabela 2.6

Vpliv hitrosti vetra na temperaturo plamena

Vse to poveča intenzivnost toplotnega toka, ki se dovaja za ogrevanje in izhlapevanje tekočine, zato vodi do povečanja stopnje izgorevanja. Pri večjih hitrostih vetra se lahko plamen odtrga, kar bo povzročilo prenehanje gorenja. Tako je na primer pri gorenju traktorskega kerozina v rezervoarju s premerom 3 m prišlo do plamena pri hitrosti vetra 22 m/s.

Večina tekočin ne more goreti v atmosferi z manj kot 15 % kisika. S povečanjem koncentracije kisika nad to mejo se stopnja izgorevanja poveča. V atmosferi, ki je znatno obogatena s kisikom, poteka zgorevanje tekočine s sproščanjem velike količine saj v plamenu in opazimo intenzivno vrenje tekoče faze. Pri večkomponentnih tekočinah (bencin, kerozin itd.) se površinska temperatura poveča s povečanjem vsebnosti kisika v okolju.

Povečanje hitrosti izgorevanja in temperature površine tekočine s povečanjem koncentracije kisika v atmosferi je posledica povečanja emisivnosti plamena zaradi povečanja temperature zgorevanja in visoke vsebnosti saje v njem.

Stopnja izgorevanja se bistveno spremeni tudi z zmanjšanjem nivoja vnetljive tekočine v rezervoarju: stopnja izgorevanja se zmanjša, vse do prenehanja gorenja. Ker je oskrba zraka s kisikom iz okolja znotraj rezervoarja težavna, ko se nivo tekočine zmanjša, razdalja h np med območjem plamena in površino zgorevanja (slika 2.8). Sevalni tok v tekoče zrcalo se zmanjša, posledično pa se zmanjša tudi stopnja izgorelosti, vse do slabljenja. Pri zgorevanju tekočin v rezervoarjih velikega premera je mejna globina /g pr, pri kateri se izgorevanje oslabi, zelo velika. Torej, za rezervoar s premerom 5 m je 11 m, s premerom Im pa približno 35 m.

razdalja, ki jo prepotuje fronta plamena na časovno enoto. (Glej: ST SEV 383-87. Požarna varnost v gradbeništvu. Izrazi in definicije.)

Vir: "Hiša: gradbena terminologija", Moskva: Buk-press, 2006.

• Merilo razširjenosti bolezni, ki temelji na njeni razširjenosti v populaciji, bodisi v določenem trenutku) bodisi v določenem časovnem obdobju)...

  medicinski izrazi

• - Gibanje območja korena plamena od izhodov gorilnika v smeri toka goriva ali gorljive mešanice Glej vse pogoje GOST 17356-89. GORILNIKI NA PLINSKA IN TEKOČA GORIVA...

  Slovar besedišča GOST

• - Premik koreninske cone plamena proti iztekajoči mešanici Glej vse pogoje GOST 17356-89. GORILNIKI NA PLINSKA IN TEKOČA GORIVA. POJMI IN OPREDELITVE Vir: GOST 17356-89...

  Slovar besedišča GOST

• - Izmenično spreminjanje parametrov plamena in lokalizacija njegove koreninske cone Glej vse pogoje GOST 17356-89. GORILNIKI NA PLINSKA IN TEKOČA GORIVA. POJMI IN OPREDELITVE Vir: GOST 17356-89...

  Slovar besedišča GOST

• - pojav, za katerega je značilno uhajanje plamena v telo gorilnika. Vir: "Hiša: Gradbena terminologija", M.: Buk-press, 2006...

  Gradbeni slovar

• - širjenje ognjenega gorenja po površini snovi in ​​materialov. Vir: "Hiša: Gradbena terminologija", M.: Buk-press, 2006...

  Gradbeni slovar

• - stopnja trajanja prevoza blaga po železnici ...

  Referenčni komercialni slovar

• - hemodinamični indikator: hitrost gibanja tlačnega vala, ki ga povzroča sistola srca vzdolž aorte in velikih arterij ...

  Veliki medicinski slovar

• - naprava, ki zaznava plamen in signalizira njegovo prisotnost. Lahko je sestavljen iz detektorja plamena, ojačevalnika in releja za prenos signala ...

  Gradbeni slovar

• - pojav, za katerega je značilno splošno ali delno odstopanje baze plamena nad odprtinami gorilnika ali nad območjem stabilizacije plamena. Vir: "Hiša: Gradbena terminologija", M.: Buk-press, 2006...

  Gradbeni slovar

• - eden od fizičnih lastnosti premoga, merjene z objektivnimi kvantitativnimi metodami. Tesno povezana ne le s strukturo in sestavo, ampak tudi s prisotnostjo razpok in por, pa tudi z rudarjem. nečistoče...

  Geološka enciklopedija

• - hitrost širjenja faze elastične motnje v dec. elastična okolja. V neomejenih izotropnih medijih se elastični valovi širijo adiabatno, brez disperzije ...

  Geološka enciklopedija

• - "... - pogojni brezdimenzionalni indikator, ki označuje sposobnost materialov za vžig, širjenje plamena po površini in ustvarjanje toplote ..." Vir: "PREDPISI O POŽARNI VARNOSTI ...

  Uradna terminologija

• - "...: kazalnik, ki označuje sposobnost lakiranje vžgejo, širijo plamen po njeni površini in ustvarjajo toploto...« Vir: »VARNOST BARVNIH IN LAKIRNIH MATERIALOV...

  Uradna terminologija

• - PLAMENI. Plamen itd. glej plamen...

  Razlagalni slovar Ušakova

• - prid., število sinonimov: 2 tleče tleče ...

  Slovar sinonimov

"hitrost plamena" v knjigah

Led in nekaj ognja

Iz knjige Na vse štiri strani avtor Gill Adrian Anthony

Led in nekaj ognja Islandija, marec 2000 Zakaj je ob tako obilici od boga ustvarjenih dežel sploh kdo prišel sem? In zakaj ti ljudje, potem ko so prišli sem in se ozrli naokrog, niso obrnili svojega družinskega čolna in odpluli v pekel z vsemi svojimi otroki in

dvojni plameni

Iz knjige Integracija duše avtorja Rachel Sal

Twin Flames Lep pozdrav dragi moji, to je Leah. Še enkrat, v veliko veselje mi je govoriti z vami. Ves čas, ko smo Arkturijanci, Ustanovitelji in Višji jaz tega kanala komunicirali z vami, smo bili tudi mi z vami. Zdaj bomo govorili o temi, ki nam je pri srcu.

PLAMEN POSVEČEN

Iz knjige Skrivnost ognja. Zbirka avtor Hall Manly Palmer

POSVEČEN PLAMENU Kdor živi Življenje, bo vedel

1.6. Ali lahko hitrost izmenjave informacij preseže svetlobno hitrost?

Iz knjige Kvantna magija avtor Doronin Sergej Ivanovič

1.6. Ali lahko hitrost izmenjave informacij preseže svetlobno hitrost? Pogosto lahko slišimo, da poskusi za testiranje Bellovih neenakosti, ki ovržejo lokalni realizem, potrjujejo prisotnost superluminalnih signalov. To pomeni, da informacije lahko

Meditacija na ogenj

Iz knjige modrosti. Mantre. Meditacije. Ključne prakse avtor Loy-So

Meditacija s plamenom Obstaja še ena vrsta meditacije, ki ima močan zdravilni in zdravilni učinek. To je približno o meditaciji pri sveči. Plamen je že dolgo čaščen v vseh kulturah, tako kot tudi pepel, ki predstavlja prečiščeno bistvo subjekta. Veljalo je, da

UPR. Meditacija na ogenj

Iz knjige NIČ NAVADNEGA avtor Millman Dan

UPR. Meditacija s plamenom Naslednjič, ko boste imeli težave in moteče misli, naredite preprosto, a močno meditacijo: Vzemite enakomerno gorečo svečo, ki jo postavite na mizo stran od vnetljivih predmetov, kot so zavese.

Hitrost širjenja gravitacijskih interakcij

Iz knjige Gravitacija [Od kristalnih krogel do črvine] avtor Petrov Aleksander Nikolajevič

Hitrost širjenja gravitacijskih interakcij Na koncu poglavja bomo obravnavali še en zanimiv problem. Splošna relativnost vključuje dve temeljni konstanti: gravitacijsko G in svetlobno hitrost c. Prisotnost prvega od njih je očitna in naravna - imamo opravka

19.22. Gašenje plamena

Iz knjige Stratagems. O kitajski umetnosti življenja in preživetja. TT. 12 avtor von Senger Harro

19.22. Gašenje plamena Medtem ko so bili Arabci v vojni Jom Kipur (6.-22. oktober 1973) uspešni (egiptovske čete so zaradi nenadnega napada prečkale Sueški prekop in ponovno zavzele del Sinajskega polotoka), Sovjetska zveza ni zahtevala prekinitve ognja. . 9. oktober ob

Hitrost širjenja

Iz knjige Vsakdanje življenje srednjeveških menihov Zahodna Evropa(X-XV stoletja) avtor Moulin Leo

Hitrost širjenja Širina širjenja je izjemna, a še bolj impresivna je hitrost, s katero se je širil vpliv meništva. Kajti takoj, ko se je izvedelo, da se je peščica ljudi naselila v neki "puščavi", je dobesedno tam okoli njih

V plamenih

Iz knjige Partizani sprejemajo boj avtor Lobanok Vladimir Elisejevič

V plamenih Vojna je v vseh, ki so jo preživeli, pustila globok, neizbrisen pečat. Dogodki jo pestijo vsak dan, zgodi se, da ji ponoči ne pustijo spati, motijo ​​jo še tople rane njenega srca. Tako bi verjetno moralo biti, še vedno bo, dokler bodo živi tisti, ki so bili na fronti

PREDAVANJE XI TRIJE NAČINI RAZDELITVE MAGNETNEGA VPLIVA. – 1) MENTALNA FOTOGRAFIJA. – 2) METODA SOLARNEGA PLEKSUSA. – 3) MIŠIČNI NAČIN TRIJE NAČINI DIREKTNE DISTRIBUCIJE MAGNETNEGA VPLIVA.

Iz knjige Osebni magnetizem (predavanje) avtor Daniels Van Taille

PREDAVANJE XI TRIJE NAČINI RAZDELITVE MAGNETNEGA VPLIVA. – 1) MENTALNA FOTOGRAFIJA. – 2) METODA SOLARNEGA PLEKSUSA. – 3) MIŠIČNI NAČIN TRIJE NAČINI DIREKTNE DISTRIBUCIJE MAGNETNEGA VPLIVA. Pri uporabi vsake od treh metod je najprej potrebno

Lekcija 1. Sv. apostoli iz leta 70: Jazon, Sosipater in drugi sveti mučenci z njimi (O tem, kaj so sveti apostoli storili za širjenje krščanske vere in kaj moramo mi storiti, da jo širimo)

Iz knjige Full Yearly Circle of Brief Teachings. Zvezek II (april–junij) avtor Djačenko Grigorij Mihajlovič

Lekcija 1. Sv. apostoli od 70: Jazon, Sosipater in drugi sveti mučenci z njimi (O tem, kaj so sveti apostoli storili za širjenje krščanske vere in kaj moramo mi storiti, da jo razširimo) I. sv. Apostola Jazon in Sosipater, katerih spomin obhajamo danes, učenci in

Hitrost vadbenega branja mora biti trikrat večja od hitrosti običajnega branja.

Iz knjige Hitro branje. Kako si zapomniti več z 8-krat hitrejšim branjem od Kamp Peter

Hitrost vadbenega branja mora biti trikrat hitrejša od običajnega branja. Osnovno pravilo vadbe je, da če želite brati z določeno hitrostjo, morate vaditi branje približno trikrat hitreje. Torej,

52. Hitrost valovanja vodnega kladiva

Iz knjige Hidravlika avtor Babaev M A

52. Hitrost širjenja hidravličnega udarnega vala Pri hidravličnih izračunih je precejšnjega pomena hitrost širjenja udarnega vala hidravličnega sunka, pa tudi sam hidravlični udar. Kako ga definirati? Če želite to narediti, upoštevajte okroglo prečno

51. Hitrost iztoka v zoženem kanalu, hitrost masnega toka

Iz knjige Toplotna tehnika avtor Burkhanova Natalia

51. Hitrost iztoka v zoženem kanalu, hitrost masnega toka Hitrost iztoka v zoženem kanalu Oglejmo si proces adiabatnega iztoka snovi. Predpostavimo, da je delovna tekočina z določeno specifično prostornino (v1) v rezervoarju pod

1) Vlažnost materiala.

2) Vpliv orientacije vzorca v prostoru.

Pri negativnih kotih naklona (smer gibanja plamena od zgoraj navzdol) se hitrost širjenja plamena ne spremeni ali rahlo zmanjša. S povečanjem pozitivnega kota naklona (smer gibanja plamena od spodaj navzgor) nad 10-15 0 se hitrost širjenja plamena močno poveča.

3) Vpliv hitrosti in smeri zračnih tokov.

S povečanjem hitrosti zadnjega vetra se izmenjava plinov izboljša, kot naklona plamena do vzorca pa se zmanjša. Hitrost širjenja se povečuje.

Pretok zraka, ki je usmerjen proti smeri gibanja plamena, dvojno vpliva na hitrost širjenja plamena.

Zaradi aerodinamičnega pojemka in ohlajanja segretih površin pred fronto plamena se zmanjša hitrost širjenja plamena. Po drugi strani pa zračni tok intenzivira mešanje produktov pirolize z oksidantom, hitreje pride do tvorbe homogene gorljive mešanice, plamenski nos se približa površini trdnega materiala, kar posledično vodi do nadaljnjega poveča intenzivnost, kar pospeši širjenje plamena.

4) Vpliv geometrijskih dimenzij vzorca.

Obstajajo toplotno debeli in toplotno tanki vzorci.

Toplotna debelina je debelina plasti trdnega materiala, segretega pred fronto plamena nad začetno temperaturo do trenutka, ko se plamen razširi na določeno površino.

5) Vpliv materiala substrata.

Če gorljiv material je v stiku z materialom (podlago), termofizikalne lastnosti ki se razlikujejo od zraka, bo to vplivalo tudi na hitrost širjenja plamena (prilepljen papir, izolacija žice itd.). Če l nizko > l gore. mat. , potem se bo toplota intenzivno odvajala od vzorca, hitrost širjenja pa bo manjša kot v primeru odsotnosti substrata.

6) Vpliv vsebnosti kisika v okolju.

Ko se vsebnost kisika v okolju poveča, se hitrost širjenja plamena poveča.

7. Vpliv začetne temperature vzorca.

Pri lesu povečanje začetne temperature na 230–250 ° C (temperaturno območje pirolize) povzroči močno povečanje u l.

Izgorevanje trdih materialov

Hkrati s širjenjem plamena po površini materiala se začne proces njegovega izgorevanja. Vzorci izgorevanja trdnih materialov so v veliki meri odvisni od narave pretvorbe trdne faze v plinaste produkte.

Če razgradnja trdne faze poteka v ozki pripovršinski plasti brez tvorbe ogljikovega sloja, potem v tem primeru izgorevanje poteka z konstantna hitrost. Po vžigu se na površini trdne faze vzpostavi stalna temperatura, ki je enaka temperaturi vrelišča ali sublimacije snovi.

Mehanizem zgorevanja trdnih snovi, ki poteka s tvorbo ogljikovega ostanka na površini zgorevanja, je bolj zapleten. Tako gorijo skoraj vse snovi. rastlinskega izvora, nekatere plastike, ki v svoji sestavi vsebujejo negorljiva ali počasi goreča polnila (smukec, saje itd.). Les je ena najpogostejših tovrstnih gorljivih snovi rastlinskega izvora. V trenutku vžiga se zaradi toplotnega toka iz območja plamena temperatura površinske plasti lesa hitro poveča na 450-500 ° C. Pojavi se intenzivna razgradnja snovi s tvorbo hlapnih produktov in oglja, medtem ko temperatura na površini se dvigne na 600 ° C.

V globini gorenja lesa so območja z različnimi fizikalnimi in fizikalno-kemijskimi lastnostmi. Običajno jih lahko razdelimo na 4 cone:

I - oglje, sestavljeno iz 99% ogljika;

II - les z različnimi stopnjami pirolize;

III - nepiroliziran, suh les;

IV - originalni les.

Ker se pri izgorevanju lesa iz trdne faze sproščajo hlapljivi produkti, material zogleni vse bolj globoko. Povečanje debeline ogljikovega sloja povzroči povečanje njegovega toplotnega upora in s tem zmanjša hitrost segrevanja in pirolize še nerazgrajenih plasti lesa, stopnja plamenskega zgorevanja pa se postopoma zmanjšuje. Ognjeno zgorevanje lesa se ustavi, ko se masna stopnja emisije hlapnih snovi zmanjša na 5 g/(m 2 s). Debelina plasti premoga v tem primeru doseže 15-20 mm.

Prenehanje ognjenega zgorevanja lesa odpre dostop zračnega kisika do premoga, segretega na temperaturo 650-700 ° C. Začne se druga stopnja zgorevanja lesa - heterogena oksidacija ogljikove plasti predvsem z reakcijo C + O 2 ® CO 2 + 33000 kJ / kg, temperatura ogljikove plasti se poveča na 800 ° C in proces heterogeno zgorevanje premog se še bolj intenzivira.

Realna slika prehoda iz homogenega v heterogeno zgorevanje je nekoliko drugačna od predstavljene.

Glavni kvantitativni parameter, ki označuje proces izgorevanja trdnih materialov, je masna stopnja izgorevanja, ki je eden od parametrov, ki določajo dinamiko požara.

Zmanjšana masna stopnja izgorevanja je količina snovi, ki izgori na enoto časa na enoto požarne površine.

Goreče kovine

Glede na naravo gorenja delimo kovine v dve skupini: hlapne in nehlapne.

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

Nehlapne kovine imajo Ttal >1000 K, Tvre >2500 K. Mehanizem zgorevanja v veliki meri določajo lastnosti kovinskega oksida. Temperatura taljenja hlapnih kovin je nižja od temperature njihovih oksidov. V tem primeru so slednje precej porozne tvorbe.

Ko se IS prenese na kovinsko površino, izhlapi in oksidira. Ko je koncentracija hlapov enaka spodnji koncentracijski meji vnetljivosti, se vnamejo. Cona difuzijsko zgorevanje nameščen blizu površine, se velik delež toplote prenese na kovino in se segreje na T kip. Nastali hlapi, ki prosto difundirajo skozi porozni oksidni film, vstopijo v območje zgorevanja. Vrenje kovine povzroči občasno uničenje oksidnega filma, kar poveča gorenje. Produkti zgorevanja (kovinski oksidi) ne difundirajo le na kovinsko površino, kar prispeva k nastanku oksidne skorje, ampak tudi v okoliški prostor, kjer s kondenzacijo tvorijo trdne delce v obliki belega dima. Tvorba belega gostega dima je vizualni znak gorenja hlapnih kovin.

Pri nehlapnih kovinah z visokimi temperaturami faznega prehoda med zgorevanjem na površini nastane zelo gost oksidni film, ki se dobro oprime kovinske površine. Posledično se hitrost difuzije kovinskih hlapov skozi film močno zmanjša in veliki delci, kot sta aluminij in berilij, ne morejo goriti. Praviloma se požari takšnih kovin pojavijo, ko so v obliki sekancev, prahu in aerosolov. Njihovo izgorevanje poteka brez nastajanja gostega dima. Tvorba gostega oksidnega filma na kovinski površini povzroči eksplozijo delcev. Ta pojav, ki ga še posebej pogosto opazimo, ko se delec premika v visokotemperaturnem oksidacijskem mediju, je povezan s kopičenjem kovinskih hlapov pod oksidnim filmom, čemur sledi njegov nenaden zlom. To seveda vodi v močno okrepitev zgorevanja.

goreči prah

Prah je disperzni sistem, sestavljen iz plinastega disperzijskega medija (zrak itd.) in trdne disperzne faze (moka, sladkor, les, premog itd.).

Dejavniki, ki vplivajo na hitrost širjenja plamena skozi mešanice prahu in zraka:

1) Koncentracija prahu.

Tako kot pri zgorevanju homogene mešanice plina in zraka se največja hitrost širjenja plamena pojavi pri mešanicah, ki so nekoliko višje od stehiometrične sestave. Za šotni prah je to 1,0-1,5 kg / m 3.

2) Vsebnost pepela.

S povečanjem vsebnosti pepela se koncentracija gorljive komponente zmanjša in s tem zmanjša hitrost širjenja plamena.

Ko se vsebnost kisika zmanjša, se hitrost širjenja plamena zmanjša.

Razvrstitev prahu glede na nevarnost požara in eksplozije.

Glede na nevarnost eksplozije je prah razdeljen na naslednje razrede:

I razred - najbolj eksploziven - j n do 15 g / m 3;

II razred - eksploziven - 15 g / m 3< j н < 65 г/м 3 ;

Razred III - najbolj požarno nevaren - j n > 65 g / m 3; T St do 250 o C;

Razred IV - požarno nevaren - j n > 65 g / m 3; T St > 250 o C.

POŽARNA DINAMIKA

Dinamiko požara razumemo kot skupek zakonitosti in pravilnosti, ki opisujejo spremembo glavnih parametrov požara v času in prostoru. Naravo požara lahko ocenimo po kombinaciji velikega števila njegovih parametrov: po površini požara, po temperaturi požara, hitrosti širjenja, intenzivnosti sproščanja toplote, intenzivnosti požara. izmenjava plinov, intenzivnost dima itd.

Parametrov požara je toliko, da so pri nekaterih vrstah požarov nekateri primarni, pri drugih pa sekundarni. Vse je odvisno od tega, kateri cilji so zastavljeni pri preučevanju določene vrste požara.

Kot glavne časovno spremenljive parametre za proučevanje dinamike požara vzamemo območje požara, temperaturo požara, intenzivnost izmenjave plinov in dima ter hitrost širjenja požara. Ti požarni parametri so najbolj dostopni za meritve, analize in izračune. Služijo kot izhodiščni podatki za določitev vrste potrebne opreme in izračun sil in sredstev za gašenje požarov, načrtovanje sistemov za avtomatsko gašenje požara itd.

Od trenutka nastanka požara, njegovega prostega razvoja do njegovega popolnega prenehanja lahko požar v prostoru razdelimo na faze.

Požarne faze

I. Faza vžiga.

Plamen izvira iz zunanjega vira vžiga na majhnem območju in se počasi širi. Okoli območja zgorevanja se oblikuje konvektivni tok plina, ki zagotavlja potrebno izmenjavo plina. Površina gorljivega materiala se segreje, poveča se velikost gorilnika, poveča se izmenjava plinov, poveča se sevalni toplotni tok, ki vstopa v okolico in na površino gorljivega materiala. Trajanje faze porjavitve se giblje od 1 do 3 minut.

II. faza požara.

Sobna temperatura počasi narašča. Celoten prejšnji proces se ponovi, vendar z večjo intenzivnostjo. Trajanje druge stopnje je približno 5-10 minut.

III. Volumetrična faza razvoja požara- hiter proces rasti vseh navedenih parametrov. Temperatura v prostoru doseže 250 -300°C. Začne se »volumenska« faza razvoja požara in faza volumskega širjenja požara. Pri temperaturi plinastega medija v prostoru 300 ° C se zasteklitev uniči. V tem primeru lahko pride do dogorevanja tudi izven prostora (požarne stopnice iz odprtin navzven). Intenzivnost izmenjave plinov se nenadoma spremeni: močno se poveča, proces odtoka vročih produktov zgorevanja in dotok svežega zraka v območje zgorevanja se poveča.

IV. Požarna faza.

V tej fazi se lahko sobna temperatura za kratek čas zniža. Toda v skladu s spremembo pogojev izmenjave plinov se takšni parametri požara močno povečajo, kot so popolnost zgorevanja, stopnja izgorevanja in širjenje procesa zgorevanja. Skladno s tem se močno poveča tudi skupno sproščanje toplote v ognju. Temperatura, ki se je v času uničenja zasteklitve zaradi dotoka hladnega zraka nekoliko znižala, močno naraste in doseže 500 - 600 ° C. Proces razvoja požara se hitro stopnjuje. Poveča se številčna vrednost vseh predhodno navedenih požarnih parametrov. Območje požara, povprečna volumetrična temperatura v prostoru (800-900 ° C), intenzivnost izgorevanja požarne obremenitve in stopnja dima dosežejo največ.

V. Faza stacionarnega zgorevanja.

Požarni parametri se stabilizirajo. To se običajno zgodi v 20-25 minutah po požaru in lahko traja 20-30 minut, odvisno od velikosti požarne obremenitve.

VI. Faza razpadanja.

Intenzivnost zgorevanja se postopoma zmanjšuje, saj. glavnina požarne obremenitve je že pogorela. V prostoru se je nabrala velika količina produktov zgorevanja. Povprečna prostorninska koncentracija kisika v prostoru se je zmanjšala na 16-17%, koncentracija produktov zgorevanja, ki preprečujejo intenzivno gorenje, pa se je povečala na mejno vrednost. Intenzivnost sevalnega prenosa toplote na gorljivo snov se je zmanjšala zaradi znižanja temperature v območju zgorevanja. Zaradi povečanja optične gostote medija intenzivnost gorenja počasi upada, kar vodi v zmanjšanje vseh ostalih parametrov požara. Območje požara se ne zmanjšuje: lahko se poveča ali stabilizira.

VII. Faza izgorelosti.

Za to zadnjo fazo požara je značilno počasno tlenje, nato pa po nekaj, včasih precej dolgem času, gorenje preneha.

Osnovni požarni parametri

Kvantitativno razmislimo o nekaterih glavnih parametrih požara, ki določajo dinamiko njegovega razvoja. Določimo intenzivnost sproščanja toplote v požaru, saj je to eden glavnih parametrov procesa zgorevanja:

Q \u003d βQ r n V m ’Sp, (kJ / s)

kjer sta β in Q p n konstanti (koeficient podgorevanja in spodnja kurilna vrednost požarne obremenitve);

V m ¢ - zmanjšana stopnja izgorelosti mase;

S p - požarno območje;

V m ¢ in S p sta odvisna od časa razvoja požara, temperature požara, intenzivnosti izmenjave plinov itd.

Zmanjšana masna stopnja izgorelosti V m ¢ je določena s formulo:

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

kjer sta a, b empirična koeficienta;

v m o ¢ zmanjšana masna stopnja izgorevanja požarne obremenitve za dano vrsto gorljivega materiala;

T p - povprečna vrednost temperature požara;

I g - intenzivnost izmenjave plinov.

Odvisnost območja požara od glavnih parametrov njegovega razvoja ima obliko:

S p \u003d k (v p ∙ τ) n

kjer sta k in n koeficienta, ki sta odvisna od geometrijske oblike območja požara;

v p - linearna hitrost širjenja požara;

τ je čas njegovega prostega razvoja.

k = π; n = 2 k = ; n = 2 k = 2a; n=1

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

Linearna hitrost širjenja požara je odvisna od vrste gorljive obremenitve, povprečne temperature požara in intenzivnosti izmenjave plinov:

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

kjer sta a 1 in b 1 empirična koeficienta, ki določata odvisnost linearne hitrosti širjenja požara od povprečne temperature in intenzivnosti izmenjave plinov, katerih numerična vrednost se določi empirično za vsako posamezno vrsto goriva;

v p o - linearna hitrost širjenja zgorevanja za dano vrsto goriva.

Z razvojem požara se bosta temperatura požara in intenzivnost izmenjave plinov povečali, kar bo povečalo linearno hitrost širjenja zgorevanja in zmanjšano masno stopnjo izgorevanja.

Toplotni režim na ognju

Pojav in hitrost pojavljanja toplotnih procesov sta odvisna od intenzivnosti sproščanja toplote v območju zgorevanja, tj. od vročine ognja. Kvantitativna značilnost spremembe sproščanja toplote v požaru, odvisno od različni pogoji zgorevanje služi kot temperaturni režim. Spodaj temperaturni režim ogenj razume spremembo temperature skozi čas. Določanje temperature požara tako z eksperimentalnimi kot računskimi metodami je izjemno težko. Za inženirske izračune pri reševanju številnih praktičnih problemov se temperatura požara določi iz enačbe toplotne bilance. Toplotna bilanca na požaru se sestavi ne samo za določitev temperature požara, ampak tudi za identifikacijo kvantitativne porazdelitve toplotne energije. Na splošno toplotna bilanca ognja za ta trenutekčas lahko predstavimo na naslednji način:

Q p \u003d Q pg + Q do + Q l

kjer je Q p toplota, sproščena v ognju, kJ;

Q pg - toplota, ki jo vsebujejo produkti izgorevanja, kJ;

Q do - toplota, prenesena iz območja zgorevanja s konvekcijo v zrak, ki obdaja območje, vendar ne sodeluje pri zgorevanju, kJ;

Q l - toplota, prenesena iz območja zgorevanja s sevanjem.

Za odprte ognje je ugotovljeno, da je delež toplote, prenesene iz območja zgorevanja s sevanjem in konvekcijo, 40-50% Q p. Preostali delež toplote (60-70% Q p) se porabi za ogrevanje produkti zgorevanja. Tako bo 60-70 % teoretične temperature zgorevanja danega gorljivega materiala dalo približno vrednost za temperaturo plamena. Temperatura odprtega ognja je odvisna od kurilne vrednosti gorljivih materialov, hitrosti njihovega izgorevanja in vremenskih razmer. V povprečju je najvišja temperatura odprtega ognja za gorljive pline 1200 - 1350 ° C, za tekočine - 1100 - 1300 ° C in za trdne gorljive materiale organskega izvora - 1100 - 1250 ° C.

Pri notranjem požaru na temperaturo vpliva več dejavnikov: narava gorljivega materiala, velikost požarne obremenitve in njena lokacija, območje gorenja, dimenzije stavbe (tlorisna površina, višina prostora itd.) in intenzivnost izmenjave plinov (velikost in lokacija odprtin). Oglejmo si podrobneje vpliv teh dejavnikov.

Požar lahko glede na temperaturne spremembe razdelimo na tri značilna obdobja: začetno, glavno in končno.

Začetno obdobje- za katero je značilna relativno nizka povprečna prostorninska temperatura.

Glavno obdobje- med njim izgori 70-80% celotne obremenitve gorljivih materialov. Konec tega obdobja nastopi, ko povprečna volumska temperatura doseže svojo najvišjo vrednost ali pade na največ 80 % najvišje vrednosti.

Končno obdobje- za katero je značilno znižanje temperature zaradi izgorevanja požarne obremenitve.

Slika 9.1. Temperaturna sprememba notranjega požara v času: 1 - krivulja določenega požara; 2 - standardna krivulja

Ker imata stopnja rasti in absolutna vrednost temperature požara v vsakem posameznem primeru svoje značilne vrednosti in značilnosti, je bil uveden koncept standardne temperaturne krivulje (slika 21.2), ki najbolj posplošuje značilnosti spremembe temperature notranjih požarov. Standardna temperatura je opisana z enačbo.

Delite ta članek s prijatelji:

Podobni članki

• 

  Kakšen je pravzaprav vaš odnos z možem?
• 

  Načini za normalizacijo delovanja črevesja
• 

  World of Tanks se zruši - kaj storiti?