Види горючих сумішей швидкість поширення полум'я. Нормальна швидкість розповсюдження полум'я. Основні порушення процесу горіння в ДВС з іскровим запалюванням. Детонація

Поширення зони хімічних перетворень у відкритій горючій системі

Горіння починається з займання горючої суміші в локальному обсязі горючої системи, потім поширюється в напрямку суміші, що рухається. Палаюча зона, в якій здійснюються видимі спостерігачеві окислювально-відновні хімічні реакції, називається полум'ям. Поверхня, що розділяє полум'я і суміш, що ще непоганяє, служить фронтом полум'я. Характер поширення полум'я залежить багатьох процесів, але визначальним служить процес нагрівання горючої суміші. Залежно від способу нагрівання горючої суміші до температури займання розрізняють нормальне, турбулентне та детонаційне поширення полум'я.

Нормальне поширення полум'я спостерігається при горінні в горючій системі з сумішшю, що ламінарно рухається. При нормальному поширенні полум'я теплова енергія від палаючого шару до холодного передається переважно теплопровідністю, а також молекулярною дифузією. Теплопровідність у газах відрізняється малою інтенсивністю, тому швидкість нормального поширення полум'я невисока.

При турбулентному русі горючої суміші перенесення теплової енергії від палаючого шару до холодного відбувається переважно молярною дифузією, а також теплопровідністю. Молярне перенесення пропорційне масштабу турбулентності, який визначається швидкістю руху суміші. Швидкість турбулентного поширення полум'я залежить від властивостей суміші та від газодинаміки потоку.

Поширення полум'я в горючій суміші від зони горіння до холодних шарів за допомогою молекулярних та молярних процесів називається дефлаграційним.

Фізико-хімічні процеси горіння супроводжуються підвищенням температури та тиску в полум'ї. У горючих системах за певних умов можуть виникнути зони підвищеного тискуздатні здійснювати стиск сусідніх шарів, нагріваючи їх до стану займання. Поширення полум'я за допомогою швидкого стиснення холодної суміші до температури займання називається детонаційним і завжди має вибуховий характер.

У горючих системах може виникнути вібраційне горіння, при якому фронт полум'я переміщається зі швидкістю, що змінюється як за величиною, так і за напрямом.

Швидкість поширення фронту горіння в ламінарно рухомій або нерухомій суміші називають нормальною або фундаментальною швидкістю розповсюдження полум'я. Чисельне значення нормальної швидкості визначають по швидкості суміші, що ще не спалахнула, нормально спрямованої до фронту горіння.

Значення u н для плоского фронту горіння можна визначити умови динамічної рівноваги між швидкістю нагрівання суміші теплопровідністю до температури займання і швидкістю хімічної реакції. В результаті отримано таку формулу

де l – коефіцієнт теплопровідності газової суміші, з р – коефіцієнт теплоємності суміші при постійному тиску, Т поч – початкова температура суміші, Т а – адіабатична температура горіння, Arr – критерій Арреніуса, k 0 – коефіцієнт закону Арреніуса.

Нормальну швидкість можна визначити експериментально за швидкістю переміщення фронту в трубці з нерухомою сумішшю або висотою конуса горіння в пальнику Бунзена. Пальник Бунзена – це лабораторний пальник з частковим попереднім змішуванням газу та повітря. На виході з пальника утворюється полум'я з фронтом горіння як конуса правильної форми (рис.).

Рис.7. Фронт горіння у пальнику Бунзена

При стабільному положенні фронту горіння швидкість поширення полум'я u н врівноважена нормальної поверхні конуса горіння складової W н швидкості руху газоповітряної суміші W, тобто.

де j – кут між вектором швидкості руху газоповітряної суміші та вектором її нормальної до поверхні конуса горіння складової.

Значення швидкості руху газоповітряної суміші на зрізі сопла при конусі горіння правильної форми визначається за формулою

де d 0 - Діаметр сопла пальника, V - Витрата газоповітряної суміші через пальник.

Значення cos j можна виразити через висоту конуса горіння

З урахуванням того, що поверхня горіння – це бічна поверхня правильного конуса

значення нормальної швидкості визначається

На величину нормальної швидкості поширення полум'я впливають:

1. Початкова температура суміші. При низьких температурах u н прямо пропорційна квадрату абсолютної температури надходить на горіння суміші. При температурі, що перевищує температуру займання, поняття нормальної швидкості втрачає сенс, оскільки суміш стає здатною до самозаймання.

2. Температура стін каналу за умови, що полум'я поширюється всередині цього каналу. Холодні стінки обривають ланцюгові реакції і гальмують поширення полум'я.

3. Діаметр каналу. Для кожної горючої суміші існує критичне значеннядіаметра d кр, починаючи з якого поширення полум'я всередині каналу неможливе. Значення критичного діаметра можна визначити за формулою

де а см - Коефіцієнт температуропровідності суміші.

4. Тиск. Збільшення тиску u н зменшується.

5. Склад суміші. Для суміші зі складом, близьким до стехіометричного нормальна швидкість має максимальне значення. Крім того, існують нижній і верхній по концентрації пального межі, поза якими полум'я поширюватися не може.

Мастильні матеріали

Основна мета при розробці екологобезпечних мастильних матеріалів - створення продукту з високою біорозкладальністю та низькою екотоксичністю. У розвинених країнах Заходу в

Нині державні та приватні компанії починають створювати ринок екологобезпечних мастильних матеріалів. Більшість досліджень орієнтовано на хімічну композицію продукту та оцінку його біорозкладності. При створенні екологічно безпечних мастильних матеріалів розглядають два основних напрямки: виробництво базових олій, хімічна природа яких визначає характер впливу на навколишнє середовище, та синтез нових присадок -екологобезпечних, біорозкладних та ефективних.

В даний час і, ймовірно, для майбутнього, особливе значення набувають три групи базових масел, одержуваних з різних сировинних джерел: нафтові олії гідрокрегінгу (ГК), поліальфаолефіни (ПАТ) і складні ефіри, схильні до швидкого біорозкладання в навколишньому середовищі. Велике значення на невизначено тривалий термін, безсумнівно, збережуть і базові нафтові олії традиційних потокових схем, особливо з урахуванням того, що мастильні матеріали, що отримуються на базі ПАТ. складних ефірів поліспіртів, поліалкіленгліколів та складних діефірів, мають вартість у 2-10 разів більше, ніж нафтопродукти. Підвищена біорозкладність при цьому не є стимулом для подолання різниці у цінах.

Високі експлуатаційні характеристикита екологічна чистота мінеральних масел забезпечується набором певних якостей. Насамперед, це їх вузький фракційний і сприятливий груповий хімічний склад з мінімальною кількістю сірки, що містять, і азот сполук у базових оліях. Вибір сировини, сортування нафт, використовуваних під час виробництва високоіндексних масел, та його роздільна переробка мають першорядне значення. В отриманні базових мінеральних масел, що задовольняють екологічним вимогам, велику роль відіграє селективне очищення.

каюча канцерогенність продукту. В даний час у США та Канаді понад 70% базових олій отримують шляхом селективного очищення. Широкі можливості відкриває застосування таких сучасних процесів, як гідрокрекінг, гідродепарафінізація, гідроізомеризація. Зазначені технології докладно описані у роботі. Використання гідрокаталітичних процесів у поєднанні з традиційними методами очищення олійної сировини селективними розчинниками покращує експлуатаційні та екологічні властивості базових олій.

У табл. 1.4 наведено порівняльні дані щодо хімічного складу базових масел, отриманих з використанням селективного очищення та гідроочищення. Остання істотно знижує вміст аренів, сірки та азоту в оліях.

Таблиця 14

Вплив гідроочищення на хімічний склад

базових олій

Впровадження у виробництво базових мінеральних масел процесів гідрокрекінгу та гідроізомеризації дозволяє отримувати продукти підвищеної біорозкладності та не містять аренів. Олії гідрокрекінгу, згідно з результатами, отриманими за допомогою сучасних методіввипробувань, нетоксичні, практична відсутність у них аренів говорить про дуже низьку канцерогенність і незначну ймовірність її зростання шляхом утворення та накопичення поліциклічних аренів у процесі експлуатації; відсутність аренів і переважна-

дання ізопарафінів забезпечує досить високу біорозкладність.

У США базові олії гідрокрекінгу виробляються з кінця 1996р. . Підготовлена ​​до пуску установка у Фінляндії.

У Росії ВНІІНП спільно з науково-інженерним центром ВАТ «ЛУКОЙЛ» та АТ «ЛУКОЙЛ - Волгограднафтопереробка» ведуть дослідницькі роботи з організації виробництва низки дефіцитних масел та основ з використанням гідрогенізаційних технологій, зокрема, авіаційної олії МС-8 та авіаційної гідрорідини АМГ -10.

У порівнянні з мінеральними маслами, синтетичні в ряді випадків мають кращі екологічні характеристики. До найважливіших класів синтетичних масел з погляду екологічної безпеки належать олії, виготовлені з урахуванням синтетичних складних ефірів, полиальфао-лефинов і полибутенов. Вони нетоксичні, неканцерогенні, характеризуються низькою емісією шкідливих речовин.

Синтетичні олії на основі складних ефірів з присадками з 60-х років широко використовуються в ВМД цивільних та військових літаків. У ЦИАМ спільно з ВНІІНП і 25 Держ-НДІ МО РФ проводяться роботи зі створення високотермоста-білого (до 240 ° С) складноефірного масла з використанням ефективних композицій присадок, що не поступається за якістю кращим закордонним маслам. Аналіз науково-технічної та патентної інформації з мастил для авіаційних ВМД показує, що складні ефіри поліолів залишаються основним класом сполук для застосування як базові основи [ПО]. Проте ситуація змінюється з наступним поколінням авіаційних двигунів, оскільки вдосконалення конструкції та необхідність зниження витрати палива ведуть до зростання тиску, температури та наїрузки на олію.

Останнє сприяє небезпеці виникнення локальних нагароутворень. Тому для військової авіації у майбутньому необхідна відмова від використання олій на основі складних ефірів. Для зазначеної мети найбільш перспективні масла нового типу - на базі простих перфторалкилполіефірів. За сучасними даними, ці сполуки нетоксичні і за кордоном навіть використовуються у парфумерії та для консервації мармурових пам'яток мистецтва та архітектури.

Великий вплив на екологічні властивості мастильних матеріалів надають присадки. В авіаційних оліях як присадки широко використовуються такі традиційні антиокислювачі та інгібітори корозії, як діоктилдифені-ламін, феніл-«-нафтиламін, бензотриазол, присадка К-51 сукцинімідного типу та інші, що позитивно зарекомендували себе.

У всьому світі вже тривалий час ведуться роботи зі створення нових нетоксичних та біорозкладних продуктів. Зокрема, з 90-х років проводяться розробки замінників хлорвмісних присадок. Важливим є питання заміни з'єднань свинцю. Замінником свинцю є з'єднання вісмуту. Розпочато розробку вісмутдітіокарбаматної присадки.

Розроблено такі присадки, як Міф-1 (присадка складного складу бензольного типу), Irganox L-57 (антиокислювальна присадка фірми Сиба, октильований і бутильований дифеніламін), присадка «X» (фторвмісне з'єднання з функціональними групами оксисульфіту та оксикарбома).

Поліпшуються властивості відомих присадок. Так, у трикре-зилфосфаті знижено вміст нейтротоксичного ортоізомеру до 3% (Росія), а в США випускається трикрезілфосфат, що не містить ортоізомеру.

Пожежно- та вибухонебезпечність авнаГСМ

АвіаГСМ, що використовуються в даний час, є пожежонебезпечними продуктами. У пожежному відношенні особливо небезпечні газові палива. Вуглеводневі палива (реактивні палива, бензини та ін) відносяться до легкозаймистих рідин (ЛЗР). Вони характеризуються високою жароутворювальністю (-2000 ° С) і випаровуваністю, легко створюють з повітрям горючі суміші, які при горінні утворюють велику кількість продуктів згоряння (великий стехіометричний коефіцієнт), що є хорошими діелектриками і, отже, можуть накопичувати заряди статичної електрики.

За пожежонебезпечністю ЛЗР поділяються на три категорії. Як визначальний показник використовується температура спалаху (її визначають за ГОСТ 12.1.044-89):

Залежно від температури самозаймання (визначається за ГОСТ 12.1.044-89) вуглеводневі палива відносяться до тієї чи іншої групи вибухонебезпечної суміші пари з повітрям:

Смієм парів вуглеводневих палив із повітрям належать до категорії вибухонебезпечності ТТА: вона визначається за ГОСТ 12.1.011-78. Цей показник використовують при виборі типу вибухозахищеного електрообладнання і при конструюванні вогнегасників.

Пожежонебезпечні властивості палива визначаються також концентраційними межами займання (КПВ) - мінімальним та максимальним вмістом парів палива в суміші з повітрям (окислювачем), при яких можливе поширення полум'я по суміші на будь-яку відстань від джерела запалення (ГОСТ 12.1.044-89). Важливою характеристикою палива є температурні межі займання -температури, при яких насичені пари палива в повітрі знаходяться в концентраціях, рівних відповідно до нижнього або верхнього КПВ. Важливе значення має мінімальна енергія електричного розряду, необхідна запалення пароповітряної суміші.

При оцінці пожежної небезпекипри поводженні з паливами визначають також швидкість вигоряння - кількість палива, що згоряє в одиницю часу з одиниці поверхні; мінімальну енергію запалювання – для забезпечення електростатичної іскробезпеки. Оцінюється взаємодія палива з водопінними засобами гасіння (за ГОСТ 12.1.044-89).

Пожежі часто передує вибух газоповітряної суміші. При вибуху повітряних сумішей у трубах великого діаметра та довжини може виникнути детонаційне горіння, що поширюється зі швидкістю 1100-1400 м/с. Тиск у своїй може підвищуватися до 0,8 МПа і більше. Швидкодіюча ударна хвиля викликає різке збільшення тиску, температури та щільності горючої суміші, що, у свою чергу, прискорює хімічні реакції горіння та посилює руйнівний ефект.

Вибухонебезпечні концентрації парів з повітрям можуть утворитися в широкому діапазоні температур і особливо в закритих приміщеннях і ємностях. Характер і зміст запобіжних заходів регламентовані спеціальними відомчими інструкціями. Суть запобіжних заходів зводиться до недопущення виникнення в місцях утворення вибухонебезпечних сумішей джерела нагріву, особливо джерела відкритого вогню. Одним із найнебезпечніших джерел відкритого вогню є розряд електростатичних потенціалів через пароповітряне середовище та утворення іскри при ударах твердих тіл. Виникнення високих електричних потенціалів у паливі пояснюється його електрофізичними властивостями. Їх можна характеризувати здатністю накопичувати заряди обсягом (Електролізованість)та властивостями релаксації зарядів (Електропровід ім істю).

У табл. 1.5. наведено показники, що характеризують пожежонебезпечні властивості авіаційних палив.

Таблиця 1.5

Пожежонебезпечні властивості авіаційних палив

1 Розраховано за адитивністю.

^Розраховані за рівняннями (47) та (48) ГОСТ 12.1.044-89 за температурою початку кипіння -10/-4°С.

° У чисельнику - у закритому тиглі, у знаменнику - у відкритому. а 'Межі поширення полум'я за ГОСТ 10277-89.

Нормальна швидкість розповсюдження полум'я

Швидкість поширення полум'я в горючій суміші залежить від умов її визначення та відліку. Для порівняльної оцінки палив за цією характеристикою прийнято нормальну швидкість поширення полум'я - це лінійна швидкість переміщення зони горіння по відношенню до свіжої гомогенної горючої суміші в напрямку нормалі до фронту полум'я. Швидкість поширення полум'я в таких умовах для заданого складу горючої суміші може розглядатися як фізикохімічна характеристика, яка залежить лише від тиску та температури.

Експериментально нормальна швидкість поширення полум'я визначається за ГОСТ 12.1.044-89.

При температурі 20° С і тиску 0,101 МПа у вуглеводно-родо-повітряних сумішах максимальна швидкість і досягається при концентрації палива в суміші С^~1,15 С сте х(рис. 1.24), тобто.

при а - 0,87 і за кількості атомів вуглецю у вуглеводні п > 7 вона становить -39-40 см/с (рис. 1.25). Мінімальна нормальна швидкість поширення полум'я і масова швидкість згоряння, що досягаються на концентраційних межах поширення полум'я за нормальних умов, становлять відповідно 4-6 см/с та (5-7) 10° г/(см 2 с) .

За відсутності експериментальних даних нормальну швидкість поширення полум'я слід вибирати шляхом інтерполяції від значень і„ для сумішей, близьких за фізикохімічними властивостями, або використовувати емпіричні рівняння. Прості та зручні рівняння запропоновані О.С. Пред-водитель:

• (1.3)

т=т п +В(Ст-С^(З -С т),

де і„ - швидкість поширення см/с; т - масова швидкість згоряння суміші, г/(см 2); і 11П, т„ - граничні (мінімальні) значення швидкості поширення полум'я; З„ і С н - концентрація палива в суміші па нижньому та верхньому концентраційних межах поширення полум'я; А і В – коефіцієнти, що визначаються по одній експериментальній точці.

Мал. 1.24.

поширення полум'я залежно від мольного стехіометричного коефіцієнта надлишку повітря Ьм:

• - парафінові; * - олефінові; ° - ацетиленові; Д – нафтонові; © - дполефнові; ° вуглеводні з С п 11 2 „циклами
• 1 2 3 4 5 б 7 п

Мал. 1.25. Максимальна нормальна швидкість поширення полум'я в топлнвовоздушнопоп суміші залежно від числа атомів вуглецю в молекулі вуглеводню (Р=0,101 МПа, 1=20°С, відкрита скляна труба: довжина 57 см, діаметр 2,5 см): - парафінові; * - олефінові;

° - ацетиленові; Д – нафтенові; в - днолсфіпові; про циклічні (З П П2„);

1 - бензин [116]; 2 - бензол

Функціональний зв'язок швидкості розповсюдження полум'я з концентрацією палива С т при С т С* т (але даними ЕМІН) може бути представлений рівнянням:

• - = 11 п

/с г-с; л

"з т-с" т"

де м і, і п- нормальна швидкість розповсюдження полум'я

при концентраціях палива в суміші С т і С* т, см/с; та пп- те ж,

на нижній концентраційній межі поширення полум'я, см/с.

Наближений хід кривий і н - /(З т)у суміші складного

складу може бути побудований за трьома опорними точками, що відповідають нижньому і верхньому концентраційним межам і максимальної швидкості поширення полум'я. Для цих точок повинні бути відомі концентрації палива та швидкості поширення полум'я.

Значення Ст і та йдля зазначених точок розраховуються

за наступною методикою. Кожна складна суміш горючих газів представляється з відповідного числа простих сумішей. Розрахунок складу на концентраційних межах та в точці максимуму швидкостей проводиться за правилом змішування, виходячи з концентраційних меж та складу «максимальних сумішей». Відповідне розрахункове рівняння має вигляд:

С] + С* 2 + Су-ь....

• -I---г...
• (1.5)

де Ь- Концентрація палива на КПРП або в суміші з максимальною швидкістю поширення полум'я, % (про.); З,З 2 ,З 3 ,... - концентрація простих газіву складній суміші,

(З, + З 2 +З 3 + ... = 100%); Ь|, Ь 2 ,Ь 3> ... - концентрація газів у простих сумішах на КПРП або в сумішах з іта % (про.).

Величина максимальної нормальної швидкості поширення полум'я у суміші розраховується за рівнянням;

С, г/, + С2і2 + С3и3 +

З, + З 2 + з 3 4-...

• (1.6)

де З*, З 2 З 3 - вміст простих сумішей у складній суміші, що володіє максимальною швидкістю поширення полум'я, % (про.); і*, і 2 ,і 3 - максимальні швидкості розповсюдження полум'я у простих сумішах, см/с.

Для розрахунку інших точок кривої та й= /(С; .) слід задатись кількома довільними значеннями швидкості полум'я, знайти концентрацію Ь у складній суміші за рівнянням (1.5), в якому З, З 2 , З 3 задані складом суміші.

Ця методика розрахунку застосовна до сумішей газів спорідненої природи (наприклад, метан-пропан). До суміші С П Н Ш з Нз і З дана методика не застосовна.

Масова швидкість згоряння прямо пропорційна абсолютної температури попереднього підігріву суміші і може бути обчислена за рівнянням:

де ш, то і т „Р ео- масова швидкість згоряння суміші при температурі Т, То та Т П р е двідповідно, г/(см -с).

Якщо Т»Т перед, то

Залежність максимальної нормальної швидкості поширення полум'я від температури та тиску наближено описується рівнянням:

і’ = і1 (Т/273) 2 ?(/’/10 5)", (19)

де і'о - максимальна нормальна швидкість поширення полум'я при температурі 293 К та тиску 0,101 МПа, см/с; Т -температура л полум'я, К; Р - тиск, Па; п - показник ступеня, нс, що залежать від тиску в діапазоні МО 4 + 5-10 5 Па; для паливовоздухоп суміші п = -0,3 - *? -0,4; для вуглеводнево-кисневих сумішей П = -0,1 -5-0.

Максимальна нормальна швидкість розповсюдження полум'я в залежності від концентрації кисню в окислювачі П Р П Уу П

giil = \%іг" 0 + В-

де Г„ I! Але - при уг,п у ^ 0 ,см 2 /с; В - коефіцієнт, який визначається за експериментальними даними (для пропану В ~ 0,22); у/т- гранично мала концентрація кисню в окислювачі.

Величину і*„ при різних концентраціях кисню в окислювачі 1 //„ппри зміні температури попереднього підігріву суміші від 310 до 422 К можна визначати за рівнянням:

»:=ат; (щ,-с), (МО

де и*„ - см/с; Т - До; А,С іп - знаходяться за експериментальними даними, їх значення для пропану, ізооктану та етилену наведені нижче:

Концентраційні та температурні межі поширення полум'я

Концентраційними межами поширення полум'я (КПРП) у горючій суміші називають граничні мінімальні та максимальні концентрації палива в суміші, при яких ще можливе поширення полум'я (нижня та верхня межі, відповідно). Вони залежать від хімічної активності палива, концентрації окислювача та інертних домішок, теплопровідності та теплоємності суміші, температури та тиску. КПРП для суспензійних палив, виходячи з їх фн-зико-хімічних властивостей, визначаються дисперсійним середовищем. Визначення КПРП за однорідними горючими сумішами проводиться за ГОСТ 12.1.044-89: за п.4.11 експериментально та за п.4.12 - розрахунковим шляхом.

За ГОСТ 12.1.044-84, концентраційні межі поширення полум'я визначаються як

де З„ (я) - нижній (верхній) КПРП, % (про.); р- стехіометричний коефіцієнт (кількість молей кисню на моль палива); аі Ь- Універсальні константи, їх значення наведені нижче:

Для палив С П Н Ш

Р = п+т/ 4.

Похибка розрахунку: для нижньої межі 0,12; для верхнього 0,40 при (3 р > 7,5. Дані щодо КПРП в залежності від р(% об.) наведено у табл. 1.6 (ГОСТ 12.1.044-84).

Таблиця 1.6

Концентраційні межі поширення полум'я (нижня та верхня) парів та газів у повітрі

Відомі та інші рівняння для обчислення КПРП, а саме:

• 4,76-(N-1) + ! ’
• (1.14)

• 4,76/У +4 ’
• (1.15)

де З„ і З в -в об.); N – кількість атомів кисню, необхідного для повного окислення палива.

Для палива С„Н т

• (1.17)
• 3,74 10 5

де З„ - у % (про.); () н- нижча мольна теплота згоряння, кДж/кмоль.

Для вуглеводневих палив СпН т при 3 п 10 похибка розрахунку ±15%.

Якщо відомі КПРП окремих компонентів палива, його нижній КПРП рекомендується обчислювати по рівнянню:

де З і З„ - концентрації 1-го компонента в суміші та на нижній межі, % (про.).

Для палив С п Н т у першому наближенні а до ~ а п - 1,42. Перерахунку, і С в а ні а нВиготовляється:

де З„ (й) - концентрація палива на нижньому (верхньому)

КПРП,% (про.); Мт і Мо-молекулярна маса палива та окислювача; Ьо - кг окислювача/кг палива; Ь м - мольний стехіометричний коефіцієнт, моль окпелнтеля/моль палива.

Перерахунок нижнього КПРП для різних температур можна проводити за рівнянням:

Л ІІ л

Т - 293

де Т„ - температура (К) продуктів згоряння суміші, в якій концентрація палива при 293 До відповідає нижньому КПРП (у першому наближенні Т„ для вуглеводневоповітряної суміші дорівнює 1600-1650К); З„ і З „ - концентрації палива, що відповідають нижній концентраційній межі при температурах Т і 293 К, % (Про.).

Рівняння (1.20) справедливе в широкому діапазоні температур, проте його не можна використовувати при температурах, близьких до самозаймання.

Температура продуктів згоряння на нижньому КПРП може бути обчислена також за рівнянням

• (А.+1)-с_ з
• (1.21)

з тих

де Т„ у До; Т с -температура суміші до згоряння, К; Сстсх - концентрація палива у суміші стехіометричного складу, % (про.);

Срш - середня ізобарна теплоємність продуктів згоряння за температури Т,„ кДж/(кг °С).

КПРП практично не залежать від розмірів циліндричного реакційного судини, якщо його діаметр більше 50 мм, а для сферичного - якщо об'єм перевищує 2000 см 3 .

Для визначення КПРП та оптимального складувуглеводневої повітряної суміші можуть бути використані графіки, наведені на рис. 1.26.

З„,с,%(ів.)

Мал. 1.26. Концентраційні межі поширення полум'я в вуглеводневих повітряних сумішах (Св і С») і концентрація вуглеводню в сумішах стехіометричного складу (Сс, «) в залежності від мольного стехіометричного коефіцієнта 1^ м при І20°С Р=0,101 МПа :

• - парафінові; а - олефінові;
• ? - нафтенові; ? - ароматичні

Горючі суміші парів палива з повітрям у надпаливному просторі можуть утворитися лише у певному інтервалі температур. Мінімальна температура, при якій у замкнутому обсязі надпаливного простору може утворитися горюча суміш, здатна до стаціонарного горіння при займанні від зовнішнього джерела, називається нижньою температурною межею; вона відповідає нижньому КПРП. Найвища температура, при якій суміш пар з повітрям у надпаливному просторі ще зберігає здатність до стаціонарного горіння, називається верхньою температурною межею; вона відповідає верхньому КПРП.Експериментальне визначення температурних меж утворення вибухонебезпечних сумішей провадиться за ГОСТ 12.1.044-89 (п.4.12), розрахункове - за додатком цього ж стандарту.

Температуру, при якій досягається нижня температурна межа утворення вибухонебезпечної суміші при атмосферному тиску, прийнято ототожнювати з температурою спалаху. При температурі спалаху згоряє пароповітряна суміш, що тільки утворилася, але процес горіння не стабілізується.

Розрахунок температурних меж утворення горючих сумішей зводиться до наступних операцій. Спочатку при заданому загальному тиску Р та відомих значеннях коефіцієнта надлишку окислювача (повітря), відповідних нижньому та верхньому КПРП (ан і а в),за рівнянням (1.22) визначають

парціальний тиск парів палива Р т :

х | 0,232 про? 0 М т " ?« -

де Р – загальний тиск, Па; Ц – стехіометричний коефіцієнт, кг окислювача/кг палива; а -коефіцієнт надлишку окислювача; Мт - маса молящего палива, кг/кмоль; Мо - маса молячи окислювача, для повітря Мо = 28,966 кг/кмоль; у/ 0 - Концентрація кисню в окислювачі по масі.

Мал. 1.27.

Потім за таблицями або графіками Рц.п.=^(0 (де Р, тиск насичених парів палива) знаходять температури, що відповідають обчисленим значенням Рт-

Якщо концентраційні межі утворення горючих сумішей невідомі, то температурні межі приблизно можна розрахувати за рівнянням :

1,15 1*(7,5 Рг) - 0,239 3,31

де I - 0 С; 15% – температура википання 5% фракції, 0 С; Рт-тиск парів палива на КПРП (Р„ або Р„), кПа; 8„ з „ - ентропія випаровування при температурі 15% та атмосферному тиску (приймається за графіком рис. 1.28).

Мал. 1.28.

60 80 100 120 140 160 180 1,°С

Займиста енергія н концентраційні межі займання

Займистість однорідної горючої суміші зовнішнім тепловим джерелом характеризується концентраційними межами та енергією, необхідною для її займання.

Концентраційними межами займання (КПВ) називають такі граничні концентрації палива в суміші, при яких місцеве джерело запалювання (електричний розряд, нагріте тіло, полум'я) здатне забезпечити поширення процесу горіння на весь обсяг суміші. За аналогією з КГ1РП розрізняють нижній та верхній КПВ. Вони залежать від фізикохімічних властивостей палива та окислювача, енергії та виду джерела запалювання, місця його розташування тощо.

Відповідно до Я.Б. Зельдовичу , енергія, необхідна для займання однорідної горючої суміші, визначається:

Я1-Т з г (Т 2 -Т с)

де рс і Т с - щільність та температура суміші; Т г - температура продуктів згоряння у початковому осередку горіння; Л 7 - Коефіцієнт теплопровідності продуктів згоряння при Тг; і„ - нормальна швидкість поширення полум'я; З рт - середня

масова ізобарна теплоємність газу в кульовому шарі 8 Т, що оточує сферичний початковий осередок горіння; 5 - теплова ширина фронту полум'я.

Рівняння (1.24) застосовно і до нагоди займання суміші, що рухається, якщо коефіцієнт теплопровідності Л 7 замінити коефіцієнтом турбулентного обміну IV/"(/ - масштаб

турбулентності, V/*- Пульсаційна швидкість), а величину ц н -швидкістю поширення полум'я в турбулентному потоці.

Склад суміші, що відповідає мінімуму кривої О = КС,),прийнято називати оптимальним. Для нормальних парафінових вуглеводнів концентрація палива в суміші оптимального складу при 25°С може бути визначена із співвідношення:

• 1 – метан; 2 – етан; 3 – пропан;
• 4 – н-бутан; 5 – н-гексан; 6 – н-гептан;
• 7 - циклопропан: 8 - діетиловий ефір;
• 9 - бензол

Пш підвищення концентрації кисню в окислювачі оптимальний склад горючої суміші зміщується в область меншої концентрації палива.

Залежність оптимальної (мінімальної) енергії займання від тиску та температури горючої суміші описується рівнянням [114]:

О-опт

де Оопт – енергія займання при Р і Т, Дж; СЬ - енергія займання при Т = 273 К і Р = 105 Па.

Рівняння (1.26) має добру кореляцію з експериментальними даними.

Зв'язок оптимальної займистої енергії з концентрацією кисню в окислювачі описується рівнянням

де (С? 0 „„,) у/ =/ - оптимальна величина займистої енергії паливо-кисневої суміші; ~ об'ємна концентрація

кисню в окислювачі; п – показник ступеня, він близький до одиниці (п ~ 0,8).

Досвідчені дані для метану, етану та пропану при зміні ц/х,від 0,1 до 0,21 та тиску від 0,98 до 19,6 кПа підтверджують рівняння (1.27). Очевидно, воно залишається справедливим і сумішей вуглеводнів.

Концентрації палива на межах займання можна розрахувати, якщо відомі КПРП та величини () опх і С опт за рівняннями

о,5(с; + с;)=С_ +0,15(С.(1.29)

Рівняння (1.28) і (1.29) справедливі при -

Позначивши праві частини цих рівнянь, відповідно Б і 0,5А, отримаємо

С" - С" = Б і С"+ С" = А . (1.30)

С" = 0,5(Л-Б)та С; =0,5 (А+В). (1.31)

У наведених рівняннях: С і С н - концентрації палива в суміші на верхньому і нижньому КПРП; С і С", - концентрації палива в суміші на верхньому і нижньому КПВ при займистої енергії ємнісного електричного заряду; З опт -концентрація палива в суміші, що відповідає Про опх.

Рівняння (1.28) та (1.29) базуються на результатах експериментальних досліджень, наведених на рис. 1.30.

• (с;-с > ;)-2с опт

Мал. 1.30. Область займання сумішей С п Н П1 +02+^ в залежності від енергії, що запалює

Концентраційні межі займання залежить від швидкості потоку, зближуючись між собою за її збільшенні (рис. 1.31 і 1.32).

Вплив швидкості потоку на енергію займання коректно описується рівнянням:

(2 = (? Про + Аі" до (1.32)

де (Зо - енергія займання нерухомої суміші, 10" 3 Дж; XV - швидкість потоку, м/с; А - коефіцієнт, що встановлюється експериментально.

Мал. 1.31.

Мал. 1.32. Коефіцієнт надлишку повітря на КПВ бензиноповітряної суміші залежно від швидкості потоку? і тиску Р [114]:

Температура спалаху н температура самозаймання

Температура спалаху - це мінімальна температура, при якій пароповітряна суміш, що утворюється, може бути запалена зовнішнім джерелом тепла, але процес горіння не стабілізується. Експериментально температура спалаху визначається у відкритому або закритому тиглі за ГОСТ 12.1.044-84 (п.п. 4.3 та 4.4). Розрахункове визначення температури спалаху провадиться за ГОСТ 12.1.044.84 (п. 4.5).

Температура спалаху на 10-15°С нижче за температурну межу утворення горючої суміші, здатної до поширення полум'я.

Для наближеного визначення температури спалаху можна використовувати залежність, наведену на рис. 1.33.

Мал. 1.33. Температура спалаху 1 В сп реактивних палив і бензину Б-70 в залежності від тиску насиченої пари Р„ п при 1=40°С у закритому тиглі (62]: про - палива різного складу; - узагальнююча крива

Самозаймання - це процес займання горючої суміші без зіткнення з полум'ям або розпеченим тілом. Мінімальна початкова температура, достатня для самозаймання горючої суміші, називається температурою самозаймання. Вона залежить від хімічної природи палива, складу паливоповітряної суміші, тиску, адіабатичності процесу самозаймання, наявності каталізаторів та інгібіторів окислення та інших факторів.

Інтервал часу між моментом досягнення горючою сумішшю температури самозаймання та появою полум'я називається періодом затримки самозаймання. При подачі рідкого палива він охоплює процес розпилювання, нагрівання та випаровування крапель палива, дифузію парів палива та кисню та, нарешті, хімічні реакції.

Температура та період затримки самозаймання пов'язані між собою співвідношенням:

де Е- Ефективна енергія активації, кДж/кмоль; Е=8,31419 кДж/(кмоль К) - універсальна газова стала; т- Період затримки самозаймання при температурі Т.

Схильність вуглеводнів та їх сумішей до самозаймання характеризують мінімальною температурою самозаймання, одержуваної в адіабатичних умовах, коли тривалість витримки займистої суміші при заданих початкових умовах не лімітує процес самозаймання.

Мінімальна температура самозаймання однозначно визначається будовою молекули. Так, наприклад, для парафінових вуглеводнів 1 св знаходиться у прямому зв'язку з ефективною довжиною вуглецевого ланцюжка Ьц, яка обчислюється за рівнянням:

• 21>ГЛГ,
• (1.34)

де г – число груп СН 3 у молекулі; до - число вуглецевих ланцюжків, що починаються і закінчуються групою СН 3 т * -число можливих ланцюжків, що містять Ь-атомів вуглецю. Залежність 1 св = А(Ьц) наведено на рис. 1.34.

Мал. 1.34.

• 1 - СН 4; 2 - З 2 Н 6; 3 - З 3 Н»; 10-н-З 4 Н 10; 11-н-З 5 Н 12;
• 14 - н - С Л Н М; 15 - н - С7Н16; 16 - н - СкНщ; 17 - н - СДН 2 про;
• 18 - н - З| 0 Н 22; 19 - н - З, 2 Н 2Й; 21 - н - С14Н30; 22 - н - З | ^ Н 3 4

Температура самозаймання сумішей вуглеводнів не підпорядковується правилу адитивності, вона, як правило, нижче за обчислену, виходячи із зазначеного правила.

Дані про температуру самозаймання паливоповітряних сумішей оптимального складу в залежності від числа атомів вуглецю в молекулі вуглеводню (для реактивних палив у наведеній формулі) представлені на рис. 1.35. Вплив тиску та концентрації кисню в окислювачі ілюструється даними, наведеними на рис. 1.36.

Мал. 1.35. Залежність температури самозаймання паливно-повітряних сумішей оптимального складу від числа атомів вуглеводню п в молекулі при Р=0,101 МПа [124]; т - період затримки самозаймання; т Л -«про; Р.Т. - реактивні палива (п-в наведеній формулі) - парафінові; а-олефінові; ? - нафтенові вуглеводні

Мал. 1.36. Залежність температури самозаймання палива Т-6 від тиску Р та концентрації кисню в окислювачі ф 0 2 (за даними В. В. Малишева):

2 = 0 2/(°2+Л, г)

Температура самозаймання визначається здатністю палива утворювати горючі суміші у паровій фазі. З цього випливає, що температура самозаймання суспензіон-

них палив визначається дисперсійним середовищем і загусником. Дисперсна фаза бере участь у процесі самозаймання лише у частині поглинання тепла при нагріванні суспензії до температури самозаймання рідкої фази.

Тиск вибуху в замкнутому обсязі

Тиск вибуху - найбільший тиск, що виникає при дефлаграційний вибух пароповітряної суміші в замкнутому об'ємі при початковому тиску 0,101 МПа. Швидкість наростання тиску під час вибуху - похідна тиску вибуху за часом (С1Р/(1т)на висхідній ділянці залежності Р=Й т).

Експериментально максимальний тиск вибуху та швидкість наростання тиску при вибуху пароповітряних сумішей визначається за ГОСТ 12.1.044-89 (додаток 8). Розрахункове визначення швидкості наростання тиску під час вибуху проводиться за ГОСТ 12.1.044-89 (додаток 12).

Тиск вибуху визначається:

де Рвзр – тиск вибуху, Па; Р„- початковий тиск, Па; Т„, і Т п.с. - Початкова температура та температура продуктів згоряння. До; шип-число молей продуктів згоряння та вихідної суміші.

Максимальна швидкість наростання тиску (в Па/с) розраховується за рівнянням

де Ро – початковий тиск. Па; і„ - нормальна швидкість поширення полум'я при Ро та То м/с; То - початкова температура суміші, К; г – радіус бомби, м; п -Р м/Р 0 - наведений максимальний тиск вибуху; до -показник адіабати для випробуваної суміші; е- термокінетичний показник, що залежить від ін, тиску і температури; якщо значення еневідомо, чи його приймають рівним 0,4.

Середня швидкість наростання тиску (Па/с) обчислюється за рівнянням:

"с1Р _ ЗР 0 і '(я-)-я до * е ^т) з г/(л,к,е)

де ^тг, до 7 е)-функція, її значення знаходять за номограмою рис. 1.37.

Мал. 1.37. Залежність функції / (П, к. с)від наведеного тиску п=Р/Р К,„показника адіабати дота термокінетичного показника звипробуваної суміші (додаток до ГОСТ 12.1.044-84)

Значення тгі до знаходять термодинамічний розрахунок або. у разі неможливості розрахунку приймають до= 9,0 і к = 1,4.

Надзвичайні та аварійні ситуації

Аварія - небезпечна техногенна подія, що створює на об'єкті, певній території або акваторії загрозу життю та здоров'ю людей та призводить до руйнування будівель, споруд, обладнання та транспортних засобів, порушення виробничого чи транспортного процесу, а також до заподіяння шкоди навколишньому природному середовищу (ГОСТ Р 22.0 .05-94).

Аварія є руйнівним неконтрольованим вивільненням енергії або хімічно (біологічно, радіаційно) активними компонентами. Залежно від джерела виникнення розрізняють надзвичайні ситуації (НС) природного, техногенного та природно-техногенного характеру. На рис. 1.38 показано відносне зростання числа природних, техногенних та природно-техногенних аварій і катастроф у Росії. На рис. 1.39 представлена ​​динаміка числа всіх техногенних аварій у Росії у період 1990-94 гг. З малюнка видно, що зростання числа НС відбувається не плавно, а стрибкоподібно, причому сплески припадають на періоди відразу після соціальних потрясінь (серпень 1991, жовтень 1993).

Особливо різко в Останніми рокамизбільшилася кількість техногенних НС, у тому числі і в авіації.

Потенційними об'єктами аварій є літальні апарати, а також сховища та склади вибухо- та пожежонебезпечних нафтопродуктів, розміщених на території аеропорту, пункти заправки та технічне обслуговування, пункти ремонту. Причиною аварійних ситуацій можуть бути витоку нафто-

продуктів через ущільнювальні вузли запірної арматури, перекачувальних насосів, трубопроводів та наливних пристроїв; через вентиляцію газового простору резервуарів; перелив резервуарів, цистерн та баків; зачищення резервуарів; корозійне руйнування резервуарів та комунікацій.

Для зберігання та транспортування нафтопродуктів експлуатуються різні ємності. Безпека експлуатації ємностей визначається їх забезпеченою міцністю. Однак аварії на таких об'єктах можуть виникати внаслідок недоліків існуючої системиконтролю та моніторингу стану конструкцій, а також відсутності нормативно-технічної документації.

Безпека експлуатації сховищ нафтопродуктів повинна забезпечуватись при проектуванні, зведенні та експлуатації. Такий підхід диктується аналізом прийомоздавальної та експлуатаційної документації, а також причин аварійних ситуацій. Важливим завданням, рішення якої дозволить підвищити надійність експлуатованих сховищ, є проведення їх науково-обґрунтованих комплексних технічних оглядів та оснащення системою діагностики та оперативного контролю стану металевих, фундаментних, теплоізоляційних конструкцій та технологічного обладнання.

Для безпечного керування потоками нафтопродуктів велике значеннямає справність трубопровідної технологічної арматури: запірних, дросельних, запобіжних пристроїв; регулюючої арматури; арматури зворотної дії (для запобігання можливості руху продукту, зворотного робітнику); аварійної та відсічної арматури (для автоматичного перекриття потоку до аварійної ділянки або його відключення), конденсатовідвідної та ін.

Число аварій

Мал. 1.38.

• 1 - пг "рідні;
• 2 – природно-техногенні;
• 3 – техногенні

Мал. 1.39.

При розгерметизації обладнання відбувається закінчення продукту та його швидке випаровування з утворенням концентра-

цій вибухо- та пожежонебезпечних газопароповітряних сумішей. Аварійні викиди або виток парогазових сумішей призводять до утворення хмар, які можуть детонувати. Детонація парогазових та аеродисперсних систем розглянута в роботі. Виникнення детонації у хмарах великого розмірупояснюється такими механізмами. Перший з них враховує можливу дію інтенсивного теплового випромінювання від полум'я великої довжини у хмарах, що попередньо перемішані турбулентними газовими потоками.

Другий механізм виникнення детонації передбачає прискорення полум'я у великих хмарах через різницю прискорень елементарних обсягів згорілого газу та свіжої суміші в турбулентному полум'ї. Ця різниця виникає під дією середніх градієнтів тиску в полум'ї через різну плавучість елементарних обсягів газу різної щільності, що призводить до додаткової турбулізації течії та появи зворотного зв'язку. Цей механізм позитивного зворотного зв'язку, який визначається різницею щільностей у різних зонах хмари, може значно інтенсифікувати прискорення полум'я.

Займання супроводжується яскравим високотемпературним спалахом. Найбільш прийнятною геометричною фігуроюпарогазової суміші, що спалахнула, є фігура неправильної кулі або еліпса (вогненна куля). Під вогненною кулею (ЗШ) розуміють продукт раптового випаровування або витоку газ-зофікованого пального (або газу), що супроводжується їх спалахом і наступним нормальним або дефлаграційним горінням. Для численних вуглеводневих горючих лінійного та циклічного розрядів у діапазоні щільностей від 700 до 1000 кг/м 3 наведені співвідношення для діаметра вогняної кулі:

де М - маса пального в ЗОШ, кг.;

Тф - фактична температура в ЗОШ (у хмарі), 0 С;

Треп - реперна (опорна) температура, °С.

Діапазон коефіцієнта 4,2 н-5,3 залежить від типу пального та умов утворення хмари.

Для часу життя хмари при його природному згорянні вираз має вигляд:

т = 0М-*1м-1±.

Ці залежності наведено на рис. 1.40 та 1.41.

Мал. 1.40.

Мал. 1.41.

Є велика небезпека вибуху парогазоповітряних сумішей у замкнутому обсязі. У табл. 1.7 наведено межі детонації вуглеводнів у повітрі в замкнутому об'ємі та відкритому просторі, які свідчать про більшу небезпеку вибуху газу або парогазових сумішей у замкнутому обсязі. Це пояснюється як процесами прискорення реакції за рахунок посилення автокаталізу, так і за рахунок посилення відбитих хвиль при арійному процесі, що почався, і через ряд завжди існуючих кінетичних причин. Підвищена легкість порушення детонації в судинах обумовлена ​​здатністю стінок генерувати турбулентність у потоці перед полум'ям, що прискорює перехід горіння в детонацію.

Межі детонації вуглеводнів у повітрі

Вибух накопиченої газової суміші може статися під дією випадкової іскри. При відкритому наливі нафтопродукту також можливий вибух внаслідок статичного розряду, зокрема за відсутності заземлювального пристрою. Найчастішою причиною вибуху є іскра, у тому числі внаслідок накопичення статичної електрики. Електрична іскра може виникати взагалі без будь-яких провідників та мереж. Вона небезпечна тим, що виникає у найнесподіваніших місцях: на стінках цистерн, на шинах автомобіля, на одязі, при ударі, при терті тощо. Іншою причиною вибуху є недбалість і недисциплінованість працівників.

Там, де можливе утворення парогазоповітряних сумішей, необхідно забезпечувати надійний блискавкозахист, захист від статичної електрики, передбачати заходи проти іскріння електроприладів та іншого обладнання.

При аваріях, пов'язаних із вибухами, відбуваються руйнування навколишніх об'єктів і мають місце ураження людей. Руйнування є наслідком призантної дії продуктів вибуху та повітряної ударної хвилі. В даному випадку основними вражаючими факторами є ударна хвиля, світло-теплове випромінювання та токсичні навантаження ( чадний газ). Люди, що знаходяться на відстані 5 м, отримують опіки 1-го ступеня та інші поразки.

Аварії, пов'язані з вибухами, часто супроводжуються пожежами, які можуть спричинити катастрофічні наслідки та подальші сильніші вибухи та сильніші руйнування. Причини пожеж, як правило, ті самі, що й вибухи. При цьому вибух може бути причиною або наслідком пожежі, і, навпаки, пожежа може бути причиною або наслідком вибуху.

Пожежа - це рій, що стихійно розвивається, не передбачене технологічними процесами. Горіння нафтопродуктів може відбуватися в резервуарах, виробничій апаратурі та при розливі на відкритих майданчиках. При пожежі нафтопродуктів у резервуарах можуть виникати вгриви, закипання та його викид, а результаті - розливи гарячої рідини. Велику небезпеку становлять викиди і закипання нафтопродуктів, що пов'язано з наявністю води в них, і характеризується бурхливим горінням маси продуктів, що спінилася. При скипанні різко збільшуються температура (до 1500 ° С) і висота полум'я.

Для оцінки ступеня ураження об'єкта зазвичай користуються так званою пороговою кривою, що зв'язує потік теплосвітлової енергії ц (тепловий потік) і повну енергію О, що падають на одиницю поверхні (рис. 1.42).

Мал. 1.42.

За великих часів теплового впливу, що перевищують час можливого неушкоджуваного існування об'єкта, поріг поразки визначатиметься виключно тепловим (термосвітловим) потоком я. При імпульсних впливах короткої експозиції поріг визначатиметься в основному енергією О. Значення я та О, що перевищують порогові, викликатимуть безумовні ураження об'єкта.

Якщо ж або я, або менше, ніж їх порогові значення, то типове поразка відсутня і можливі лише легкі дискомфортні відчуття. Наприклад, зі збільшенням часу дії випромінювання від 0,5 до 2 сек, я зменшується від 120 до 30 одиниць, тобто. при незначному зростанні навіть при збільшенні часу впливу в 4 рази, що вражають травми

відсутні, і людина може відчувати лише легкий дискомфортний стан.

Проте величина загальної енергії, що падає на об'єкт ураження, в той же проміжок часу зростає приблизно від 10 до 25 од. (^.

Таким чином, лінія К, відгукуючись на взаємопов'язані зміни я і О, формує зону (область) поразки, позначену малюнку праворуч лінії До.

Одним із найбільш неприємних наслідків ураження променистою енергією є опік «паличок» та «колбочок» ока.

На рис. 1.43 наводиться залежність я від т, а також Т від т, що визначає області терпимого та нетерпимого болю при утворенні термосвітлових опіків різного ступеня. Критерій, реалізований на малюнку, заснований на тому, що при тепловому опроміненні нестерпний біль настає тоді, коли температура шару шкіри товщиною близько 0,14-0,15 мм (під поверхнею верхнього епітеліального шару), досягне або перевершить температуру 45° С.

Після усунення опромінення (але не більше 20-30 с) різкий біль спадає, а потім, як правило, зникає зовсім. Підвищення температури зазначеного шару на 4-10 градусів і більше викликає больовий шок та очевидні опіки шкіри.

Область толерантного болю, показана на графіку, визначається тим, що в момент впливу випромінювання виникає біологічний захисний рефлекс, що викликає посилення припливу крові з периферійних ділянок організму, що перешкоджає локальному підвищенню температури до порогового рівня. При дії високої дози теплового напору цей фізіологічний механізм не може забезпечити необхідний тепловідведення, і організм зазнає патологічні, котрий іноді пограничні теплові навантаження. З характеру ліній рис. 1.42 видно, що існує певна кількісна

доза випромінювання q і температури Т, яка викликає теплове ураження та виникнення нестерпного болю при забезпеченні цієї дози необхідним часом дії.

Тривалість впливу, Рис 1.43. Межі теплосвітлового травмування

Аварії з літальними апаратами(ЛА) відбуваються в основному через несправність агрегатів, в першу чергу, - відмови двигуна, терористичних актів, пожежі, що виникла, і супроводжуються вибухами. Вибух може статися у повітрі або при ударі об землю. При падінні ЛА на житлові райони можуть постраждати люди, споруди та ін. Приклади авіаційних аварійних ситуацій, їх аналіз наведено у роботах.

Однією з головних небезпек в авіації є виникнення пожежі при аварійному приземленні. Паливо, що випливає з пошкоджених баків, може спалахнути від іскри, що виникла внаслідок тертя, від гарячих

поверхонь або відкритих полум'я. Вогнище горіння, що утворилося, при цьому швидко поширюється по всіх зонах, в яких величини відношення пар/паливне повітря знаходяться в межах області займистості. Один з методів зниження небезпеки виникнення пожежі полягає в застосуванні загущених палив, які повільніше розтікаються і мають меншу леткість, ніж звичайні рідкі палива. При пошкодженні бака із загущеним паливом різко знижується як швидкість розтікання палива, так і швидкість утворення займистих аерозолів. Це дозволяє збільшити період часу, протягом якого може бути здійснена евакуація пасажирів.

Надзвичайні та аварійні ситуації завдають великої матеріальної шкоди та посилюють екологічні проблеми. При аваріях, що супроводжуються вибухами та пожежами, відбувається сильний механічний, термічний та хімічний вплив на навколишнє природне середовище. При цьому різко збільшуються викиди забруднюючих речовин; поверхня землі засмічується уламками ЛЛ, залишками палив, продуктами згоряння; наноситься істотна шкода природного ландшафту, Флорі, фауні; гинуть пасовища, родючі ґрунти.

Механічне вплив характеризується порушенням верхнього (родючого) шару грунту за рахунок се поверхневої та глибинної деструкції, впливу енергії вибуху (ударної хвилі); порушенням трав'яного покриву, пошкодженням пли загибеллю чагарників, дерев та іншої рослинності. Змінюється структура верхнього родючого шару, газовий та водний обмін, капілярна структура.

Заходи, спрямовані на підвищення безпеки за надзвичайних ситуацій, прийнято ділити на дві категорії. До першої відносять заходи, що проводяться після виникнення

ня надзвичайній ситуації. Ел1 заходи зазвичай називають оперативними, і зводяться вони по суті до захисту населення та ліквідації наслідків НС. До другої групи заходів належать заходи, що проводяться заздалегідь. До них можна віднести підвищення надійності технологічного обладнання, зниження запасів небезпечних речовин на об'єктах, виведення небезпечного об'єкта, завчасні заходи щодо захисту людей.

Важливе значення має активна система забезпечення безпеки польоту (АСОБП), яка є елементом бортової «інтелектуальної» системи підтримки льотчика, відомої в авіаційній практиці під назвою «помічник пілота», призначеної для роботи як у штатних, так і позаштатних польотних ситуаціях. АСОБП видає попереджувальні сигнали про загрозу безпеці польоту, а також оперативно рекомендуючу інформацію у вигляді «підказок» щодо управління літаком та його бортовим комплексом з метою попередження виходу Л А на критичні режими польоту. Для запобігання зіткненню із земною поверхнею та між літаками АСОБП формує просторові траєкторії «розведення».

Одним з ефективних напрямків робіт із запобігання авіаційних подій є повне, глибоке та об'єктивне розслідування подій, що вже відбулися, і розробка на цій основі рекомендацій щодо виключення їх повторюваності.

Ефективність такої роботи залежить не тільки від достатнього рівня ресурсів, а й від вичерпних повноважень органу, який проводить незалежне розслідування, що дозволяє впливати на будь-які сфери авіатранспортної системи (виробництво, проектування, випробування, сертифікація, експлуатація, ремонт, нормативна база тощо). .

Стандарт 5.4. Додаток 13 до Конвенції про міжнародну цивільну авіацію свідчить: «Повноважному органу з розслідування авіаційних подій надається незалежність у проведенні розслідування та необмежені повноваження на його проведення». Цю вимогу реалізовано й у Правилах розслідування, затверджених Урядом РФ. Утворений Угодою Міждержавний авіаційний комітет отримав від глав держав та урядів СНД право незалежного розслідування авіаційних подій. З 1992 року фахівцями МАК проведено розслідування понад 270 авіаційних аварій, зокрема понад 50 міжнародних, включаючи розслідування подій із літаками західного виробництва.

Таких спеціалізованих центрів розслідування авіаційних подій у світі нині налічується сім (США, Франція, Великобританія, Канада, Німеччина, Австралія та МАК).

Важливе значення має інформаційне забезпечення держав даними щодо відмов та несправностей авіаційної техніки та помилкових дій екіпажів. Користуючись цими даними, авіаційна влада кожної держави може вживати превентивних заходів.

Над поверхнею рідкої або твердої речовини за будь-якої температури існує пароповітряна суміш, тиск якої в стані рівноваги визначається тиском насиченої пари або їх концентрацією. Зі збільшенням температури тиск насиченої пари зросте за експоненційною залежністю (рівняння Клапейрона - Клаузиса):

де Р н „- тиск насиченої пари, Па; Q„ C11 - теплота випаровування, кДж/моль; Т -температура рідини, До.

Для будь-якої рідини існує інтервал температур, у якому концентрація насиченої пари над дзеркалом (поверхня рідини) буде в області займання, тобто. НКПВ

Для створення НКПВ парів достатньо нагріти до температури, що дорівнює НТПВ, не всю рідину, а лише її поверхневий шар.

За наявності джерела запалювання така суміш буде здатна до займання. На практиці частіше використовують поняття «температура спалаху» та «температура займання».

Температура спалаху - мінімальна температура рідини, при якій над її поверхнею утворюється концентрація парів, здатна до займання джерела запалювання, проте швидкість утворення парів недостатня для підтримки горіння.

Таким чином, як при температурі спалаху, так і при нижньому температурному межі займання над поверхнею рідини утворюється нижня концентраційна межа займання, проте в останньому випадку НКПВ створюється насиченими парами. Тому температура спалаху завжди дещо вища, ніж НТБО. Хоча при температурі спалаху спостерігається короткочасне запалення парів, не здатне перейти у стійке горіння рідини, проте за певних умов спалах може стати причиною виникнення пожежі.

Температура спалаху прийнята за основу класифікації рідин на легкозаймисті (ЛЗР) та горючі рідини (ГР). До ЛЗР відносяться рідини, що мають температуру спалаху в закритій посудині 61 °С і нижче, до пальних - з температурою спалаху більше 61 °С.

Експериментально температуру спалаху визначають у приладах відкритого та закритого типу. У судинах закритого типу значення температури спалаху завжди нижче, ніж у відкритому, оскільки в цьому випадку пари рідини мають можливість дифундувати в атмосферу і для створення паливної концентрації над поверхнею потрібна вища температура.

У табл. 2.4 наведено температуру спалаху деяких рідин, визначених приладами відкритого та закритого типу.

Таблиця 2.4

Температура спалаху різних видіврідини при різних методахвизначення

Температура займання - мінімальна температура рідини, коли після запалення парів від джерела запалювання встановлюється стаціонарне горіння.

У легкозаймистих рідин температура займання вища, ніж температура спалаху, на 1-5°, при цьому, чим нижча температура спалаху, тим менше різниця між температурами спалаху і спалаху.

У горючих рідин, що мають високу температуру спалаху, різниця між цими температурами сягає 25-35°. Між температурою спалаху в закритому тиглі та нижньою температурною межею займання є кореляційний зв'язок, що описується формулою

Це співвідношення справедливо за ГВ(.

Істотна залежність температур спалаху та займання від умов експерименту викликає певні труднощі під час створення розрахункового методу оцінки їх величини. Одним із найбільш поширених з них є напівемпіричний метод, запропонований В. І. Бліновим:

де Г вс - температура спалаху (займання), К; Р нп -парціальний тиск насиченої пари рідини при температурі спалаху (займання), Па; D()- Коефіцієнт дифузії парів рідини, с/м 2 ; b -кількість молекул кисню, необхідне повного окислення однієї молекули пального; В -константа методу визначення.

При розрахунку температури спалаху в замкнутій посудині рекомендується приймати У= 28, у відкритій посудині У= 45; для розрахунку температури займання приймають У = 53.

Температурні межі займання можуть бути розраховані:

За відомими значеннями температури кипіння

де ^н(в)' 7/іп - відповідно нижня (верхня) температурна межа займання і температура кипіння, °С; k, I -параметри, значення яких залежить від виду горючої рідини;

За відомими значеннями концентраційних меж. Для цього спочатку визначається концентрація насиченої пари над поверхнею рідини

де (р„ п - концентрація насиченої пари, %; Р нп - тиск насиченої пари, Па; Р 0 -зовнішній (атмосферний) тиск, Па.

З формули (2.41) випливає

Випередивши за значенням нижньої (верхньої) межі займання тиск насиченої пари, знаходимо температуру, при якій цей тиск досягається. Вона і є нижньою (верхньою) температурною межею займання.

За формулою (2.41) можна вирішувати і обернену задачу: розраховувати концентраційні межі займання за відомими значеннями температурних меж.

Властивість полум'я до мимовільного поширення спостерігається не тільки при горінні сумішей горючих газів з окислювачем, а й при горінні рідині твердих речовин. При локальному впливі тепловим джерелом, наприклад відкритим полум'ям, рідина буде прогріватися, зросте швидкість випаровування і при досягненні поверхнею рідини температури займання в місці впливу теплового джерела відбудеться запалення пароповітряної суміші, встановиться стійке полум'я, яке з певною швидкістю буде поширюватися по поверхні і холодній частині. рідини.

Що ж є рушійною силою поширення процесу горіння, який його механізм?

Поширення полум'я по поверхні рідини протікає внаслідок теплопередачі за рахунок випромінювання, конвекції та молекулярної теплопровідності від зони полум'я до поверхні дзеркала рідини.

За сучасними уявленнями основною рушійною силою поширення процесу горіння є тепловипромінювання від полум'я. Полум'я, володіючи високою температурою (понад 1000°С), здатне, як відомо, випромінювати теплову енергію. Відповідно до закону Стефана - Больцмана інтенсивність променистого теплового потоку, що віддається нагрітим тілом, визначається співвідношенням

де ц я- Інтенсивність променистого теплового потоку, кВт/м 2 ; 80 - ступінь чорноти тіла (полум'я) (е 0 = 0,75-Н,0); а = = 5,7 10 11 кДж/(м 2 з К 4) - стала Стефана - Больцмана; Р г - температура тіла (полум'я), К; Г 0 - Температура середовища, До.

Тепло, випромінюючись на всі боки, частково надходить і на ділянки поверхні рідини, що ще не загорілися, прогріваючи їх. При підвищенні температури поверхневого шару над прогрітою ділянкою процес випаровування рідини інтенсифікується та утворюється пароповітряна суміш. Як тільки концентрація пари рідини перевищить НКВП, відбудеться її запалення від полум'я. Потім ця ділянка поверхні рідини починає інтенсивно прогрівати сусідню ділянку поверхні рідини і т.д. Швидкість поширення полум'я рідини залежить від швидкості прогріву поверхні рідини променистим тепловим потоком від полум'я, тобто. від швидкості утворення паливної пароповітряної суміші над поверхнею рідини, яка, у свою чергу, залежить від природи рідини і початкової температури.

Кожен вид рідини мають свою теплоту випаровування та температуру спалаху. Чим вище їх значення, тим триваліший час необхідно для її прогріву до утворення горючої пароповітряної суміші, тим, отже, нижче швидкість поширення полум'я. Зі збільшенням молекулярної маси речовини в межах одного гомологічного ряду знижується тиск парів пружності, зростають теплота випаровування та температура спалаху, відповідно знижується швидкість розповсюдження полум'я.

Збільшення температури рідини підвищує швидкість поширення полум'я, оскільки час, необхідне прогрівання рідини до температури спалаху перед зоною горіння, зменшується.

При спалаху швидкість поширення полум'я по дзеркалу рідини (за фізичним змістом) дорівнює швидкості поширення полум'я по пароповітряної суміші складу, близького до НКПВ, тобто. 4-5 см/с. При збільшенні початкової температури рідини вище за температуру спалаху швидкість поширення полум'я залежатиме (аналогічно швидкості поширення полум'я) від складу горючої суміші. Дійсно, при збільшенні температури рідини вище за температуру її спалаху концентрація пароповітряної суміші над поверхнею дзеркала зростатиме від НКВП до 100% (температура кипіння).

Отже, спочатку при підвищенні температури рідини від температури спалаху до температури, при якій над поверхнею утворюються насичені пари, з концентрацією, яка дорівнює стехіометричній (точніше, трохи вище, ніж стехіометрична), швидкість поширення полум'я буде наростати. У закритих судинах у міру подальшого підвищення температури рідини швидкість поширення полум'я починає знижуватися, аж до швидкості, що відповідає верхній температурній межі займання, при якому поширення полум'я та пароповітряної суміші стане вже неможливим через нестачу кисню в пароповітряної суміші над поверхнею рідини. Над поверхнею ж відкритого резервуара концентрація парів на різних рівнях буде різною: у поверхні вона буде максимальною і відповідатиме концентрації насиченої пари при даній температурі, у міру збільшення відстані від поверхні концентрація поступово знижуватиметься через конвективну і молекулярну дифузію.

При температурі рідини, близької до температури спалаху, швидкість поширення полум'я поверхнею рідини дорівнюватиме швидкості його поширення по суміші парів у повітрі на НКПВ, тобто. 3-4 см/с. При цьому фронт полум'я буде розташований біля поверхні рідини. При подальшому збільшенні початкової температури рідини швидкість поширення полум'я зростатиме аналогічно зростанню нормальної швидкості поширення полум'я по пароповітряної суміші зі збільшенням її концентрації. З максимальною швидкістю полум'я поширюватиметься сумішшю з концентрацією, близькою до стехіометричної. Отже, зі збільшенням початкової температури рідини вище Г стх швидкість поширення полум'я залишатиметься постійною, що дорівнює максимальному значенню швидкості поширення горіння по стехіометричній суміші або трохи більше за неї (рис. 2.5). Таким чином,

Мал. 25.

1 - горіння рідини у закритій ємності; 2 - горіння рідини у відкритій ємності при зміні початкової температури рідини у відкритій ємності у широкому діапазоні температур (аж до температури кипіння) швидкість поширення полум'я змінюватиметься від кількох міліметрів до 3-4 м/с.

З максимальною швидкістю полум'я поширюватиметься сумішшю з концентрацією, близькою до стехіометричної. Зі збільшенням температури рідини вище за Г стх збільшиться відстань над рідиною, на якій сформується стехіометрична концентрація, а швидкість поширення полум'я залишиться колишньою (див. рис. 2.5). Ця обставина завжди треба пам'ятати, як при організації профілактичної роботи, так і при гасінні пожеж, коли, наприклад, може виникнути небезпека підсмоктування повітря в закриту ємність - її розгерметизація.

Після загоряння рідини та розповсюдження полум'я та її поверхні встановлюється дифузійний режим її вигоряння, який характеризується питомою масовою W rMта лінійної W V Jlшвидкостями.

Питома масова швидкість - маса речовини, що вигоряє з одиниці площі дзеркала рідини за одиницю часу (кг/(м 2 *с)).

Лінійна швидкість – відстань, на яку переміщується рівень дзеркала рідини в одиницю часу за рахунок її вигоряння (м/с).

Масова та лінійна швидкості вигоряння взаємопов'язані через щільність рідини р:

Після займання рідини температура її поверхні підвищується від температури займання до кипіння, відбувається формування прогрітого шару. У цей період швидкість вигоряння рідини поступово підвищується, зростає висота факела полум'я залежно від діаметра резервуару та виду горючої рідини. Після 1-10 хв горіння настає стабілізація процесу: швидкість вигоряння та розміри полум'я залишаються надалі незмінними.

Висота і форма полум'я при дифузійному горінні рідини та газу підпорядковуються одним і тим же закономірностям, оскільки в обох випадках процес горіння визначається взаємною дифузією пального та окислювача. Однак якщо при дифузійному горінні газів швидкість струменя газу не залежить від процесів, що протікають в полум'ї, то при горінні рідини встановлюється певна швидкість вигоряння, яка залежить від термодинамічних параметрів рідини, так і від умов дифузії кисню повітря і парів рідини.

Між зоною горіння та поверхнею рідини встановлюється певний тепло- та масообмін (рис. 2.6). Частина теплового потоку, що надходить до поверхні рідини q 0yвитрачається на її нагрівання до температури кипіння q ucn. Крім того, тепло q CTна нагрівання рідини надходить від смолоскипа полум'я через стінки резервуара за рахунок теплопровідності. При досить великому діаметрі його величиною q CTможна знехтувати, тоді q() = K „ n +

Очевидно, що

де з - теплоємність рідини, кДжДкг-К); р - щільність рідини, кг/м 3; W nc- швидкість зростання прогрітого шару, м/с; W Jl -лінійна швидкість вигоряння, м/с; 0і СП - теплота пароутворення, кДж/кг; Г кип - температура кипіння рідини, До.

Мал. 2.6.

Г() - початкова температура; Г кіп - температура кипіння;

Т г- Температура горіння; q KUW q Jl -відповідно конвективний та променистий теплові потоки; q 0 -тепловий потік, що надходить на поверхню рідини

З формули (2.45) випливає, що інтенсивність теплового потоку із зони полум'я обумовлює певну швидкість поставки пального в цю зону, хімічна взаємодія якого з окислювачем, своєю чергою, впливає на величину # 0 . У цьому полягає взаємозв'язок масо-і теплообміну зони полум'я та конденсованої фази при горінні рідин та твердих речовин.

Оцінка частки тепла від загального тепловиділення при горінні рідини, яка витрачається на її підготовку до горіння q 0 можна провести в наступній послідовності.

Приймаючи для простоти W rjl= W nx отримаємо

Швидкість тепловиділення з одиниці поверхні дзеркала рідини (питома теплота пожежі q ll7K)можна визначити за формулою

де Q H - нижча теплота згоряння речовини, кДж/кг; Р п - Коефіцієнт повноти згоряння.

Тоді, враховуючи стан (2.44) та розділивши вираз (2.45) на формулу (2.46), отримаємо

Розрахунки показують, що близько 2% від загального тепловиділення при горінні рідини витрачається на утворення та доставку парів рідини до зони горіння. При встановленні процесу вигоряння температура поверхні рідини збільшується до температури кипіння, яка залишається незмінною. Це твердження відноситься до індивідуальної рідини. Якщо ж розглядати суміші рідин, що мають різну температуру кипіння, то спочатку відбувається вихід легкокиплячих фракцій, потім - все більш висококиплячих.

На швидкість вигоряння значний вплив має прогрівання рідини по глибині в результаті передачі тепла від нагрітої променистим потоком. q 0поверхні рідини у її глиб. Це теплоперенесення здійснюється за рахунок теплопровідностіі конвенції.

Прогрів рідини за рахунок теплопровідності може бути представлений експоненційною залежністю виду

де Т х -температура шару рідини на глибині х,До; Г кип - температура поверхні (температура кипіння), К; k- Коефіцієнт пропорційності, м -1 .

Такий тип температурного поля називається розподілом температури першого роду(Рис. 2.7).

Ламінарна конвенція виникає в результаті різної температури рідини біля стінок резервуара та в його центрі, а також внаслідок фракційної розгонки у верхньому шарі при горінні суміші.

Додаткова передача тепла від нагрітих стінок резервуара до рідини призводить до прогріву її шарів у стінок до вищої температури, ніж у центрі. Більш нагріта біля стінок рідина (або навіть бульбашки пари у разі її прогріву біля стінок вище температури кипіння) піднімається вгору, що сприяє інтенсивному промішування та швидкому прогріванню рідини на великій глибині. Утворюється так званий гомотермічний шар,тобто. шар із практично постійною температурою, товщина якого збільшується під час горіння. Таке температурне поле називають розподілом температури другого роду.

Мал. 2.7.

1 - Розподіл температури першого роду; 2 - розподіл температури другого роду

Утворення гомотермічного шару можливе також і в результаті фракційної перегонки приповерхневих шарів суміші рідин, що мають різну температуру кипіння. У міру вигоряння таких рідин приповерхневий шар збагачується більш щільними висококиплячими фракціями, які опускаються вниз, сприяючи гемам конвективному прогріву рідини.

Встановлено, що нижче температура кипіння рідини (дизельне паливо, трансформаторне масло), гем важче утворюється гомотермічний шар. При горінні температура стінок резервуара рідко перевищує температуру кипіння. Однак при горінні вологих висококиплячих нафтопродуктів ймовірність утворення гомотермічного шару є достатньо високою. При прогріванні стінок резервуара до 100°С і вище утворюються бульбашки водяної пари, які, прямуючи вгору, викликають інтенсивне переміщення всієї рідини та швидке прогрівання в глибині. Залежність товщини гомотермічного шару від часу горіння описується співвідношенням

де х -товщина гомотермічного шару на деякий час горіння, м; х пр – гранична товщина гомотермічного шару, м; т - час, що відраховується з моменту початку формування шару, с; р - коефіцієнт, з -1.

Можливість утворення досить товстого гомотермічного шару при горінні вологих нафтопродуктів може призвести до виникнення закипання і викиду рідини.

Швидкість вигоряння істотно залежить від виду рідини, початкової температури, вологості та концентрації кисню в атмосфері.

З рівняння (2.45) з урахуванням виразу (2.44) можна визначити масову швидкість вигоряння:

З формули (2.50) очевидно, що швидкість вигоряння впливають інтенсивність теплового потоку, що надходить від полум'я до дзеркала рідини, і теплофізичні параметри пального: температура кипіння, теплоємність і теплота випаровування.

З табл. 2.5 очевидно, що існує певна відповідність між швидкістю вигоряння та витратами тепла на прогрів та випаровування рідини. Так, у ряді бензолксилолгліцеринів зі збільшенням витрат тепла на прогрів і випаровування швидкість вигоряння знижується. Однак, при переході від бензолу до діетилового ефіру витрати тепла зменшуються. Ця уявна невідповідність обумовлена ​​різницею в інтенсивності теплових потоків, що надходять від факела до поверхні рідини. Променистий потік досить великий для бензолу, що копить полум'я, і ​​малий для відносно прозорого полум'я діетилового ефіру. Як правило, співвідношення швидкостей вигоряння рідин, що найбільш швидко горять, і найбільш повільно, що горять досить невелико і становить 3,0-4,5.

Таблиця 25

Залежність швидкості вигоряння від витрат тепла на прогрів та випаровування

З виразу (2.50) випливає, що зі збільшенням Г0 швидкість вигоряння зростає, оскільки знижуються витрати тепла на прогрів рідини до температури кипіння.

Вміст вологи в суміші знижує швидкість вигоряння рідини, по-перше, внаслідок додаткових витрат тепла на її випаровування, а по-друге, внаслідок флегматизуючого впливу парів води в газовій зоні. Останнє призводить до зниження температури полум'я, а отже, згідно з формулою (2.43), зменшується його випромінювальна здатність. Строго кажучи, швидкість вигоряння вологої рідини (рідини, що містить воду) не стала, вона збільшується або зменшується в процесі горіння в залежності від температури кипіння рідини.

Вологе пальне може бути представлене як суміш двох рідин: пальне + вода, в процесі горіння яких відбувається їх фракційна розгін.Якщо температура кипіння паливної рідини менше температури кипіння води (100°С), то відбувається перегорання пального, суміш збагачується водою, швидкість вигоряння знижується і, нарешті, горіння припиняється. Якщо температура кипіння рідини більше 100°С, навпаки, спочатку переважно випаровується волога і концентрація її знижується. В результаті швидкість вигоряння рідини зростає, аж до швидкості горіння чистого продукту.

Як правило, із підвищенням швидкості вітру швидкість вигоряння рідини збільшується. Вітер інтенсифікує процес змішування пального з окислювачем, тим самим підвищуючи температуру полум'я (табл. 2.6) та наближаючи полум'я до горіння.

Таблиця 2.6

Вплив швидкості вітру на температуру полум'я

Все це підвищує інтенсивність теплового потоку, що надходить на нагрівання та випаровування рідини, отже, призводить до збільшення швидкості вигоряння. За більшої швидкості вітру полум'я може зірватися, що призведе до припинення горіння. Приміром, при горінні тракторного гасу в резервуарі діаметром 3 м наступав зрив полум'я при швидкості вітру 22 м/с.

Більшість рідин не можуть горіти в атмосфері із вмістом кисню менше ніж 15%. Зі збільшенням концентрації кисню вище цієї межі швидкість вигоряння зростає. В атмосфері, значно збагаченій киснем, горіння рідини протікає з виділенням великої кількості сажі в полум'ї та спостерігається інтенсивне кипіння рідкої фази. Для багатокомпонентних рідин (бензин, гас і т.зв.) температура поверхні зі збільшенням вмісту кисню у навколишньому середовищі зростає.

Підвищення швидкості вигоряння та температури поверхні рідини зі зростанням концентрації кисню в атмосфері обумовлено збільшенням випромінюючої здатності полум'я в результаті зростання температури горіння та високого вмісту сажі в ньому.

Швидкість вигоряння також істотно змінюється зі зниженням рівня паливної рідини в резервуарі: відбувається зниження швидкості вигоряння, до припинення горіння. Оскільки підведення кисню повітря з довкілля всередину резервуару утруднений, то при зниженні рівня рідини збільшується відстань h npміж зоною полум'я та поверхнею горіння (рис. 2.8). Променистий потік до дзеркала рідини зменшується, а отже, зменшується швидкість вигоряння, аж до згасання. При горінні рідин у резервуарах великого діаметру гранична глибина /г пр, коли він відбувається згасання горіння, дуже велика. Так, для резервуара з діаметром 5 м вона становить 11 м, а з диметром Їм – близько 35 м.

відстань, пройдена фронтом полум'я за одиницю часу. (Дивись: СТ РЕВ 383-87). Пожежна безпекав будівництві. Терміни та визначення.)

Джерело: "Будинок: Будівельна термінологія", М: Бук-прес, 2006.

• - міра оцінки поширеності тієї чи іншої хвороби, заснована на її поширенні серед населення або в якийсь момент часу), або за певний період часу).

  Медичні терміни

• - Переміщення кореневої зони смолоскипа від вихідних отворів пальника за напрямом течії палива чи горючої суміші Дивитись усі терміни ГОСТ 17356-89. ПАРІЛЬКИ НА ГАЗООБРАЗНОМУ І РІДКОМ ПАЛИВАХ...

  Словник ГОСТованої лексики

• - Переміщення кореневої зони смолоскипа назустріч витікаючої суміші Дивитись всі терміни ГОСТ 17356-89. ПАРІЛЬКИ НА ГАЗООБРАЗНОМУ І РІДКОМ ПАЛИВАХ. ТЕРМІНИ ТА ВИЗНАЧЕННЯ Джерело: ГОСТ 17356-89...

  Словник ГОСТованої лексики

• - Зміна параметрів факела і локалізації його кореневої зони, що чергується Дивитись всі терміни ГОСТ 17356-89. ПАРІЛЬКИ НА ГАЗООБРАЗНОМУ І РІДКОМ ПАЛИВАХ. ТЕРМІНИ ТА ВИЗНАЧЕННЯ Джерело: ГОСТ 17356-89...

  Словник ГОСТованої лексики

• - явище, яке характеризується відходом полум'я всередину корпусу пальника. Джерело: "Будинок: Будівельна термінологія", М.: Бук-прес, 2006...

  Будівельний словник

• - Розповсюдження полум'яного горіння по поверхні речовин та матеріалів. Джерело: "Будинок: Будівельна термінологія", М.: Бук-прес, 2006...

  Будівельний словник

• - ступеня тривалості перевезення вантажів залізницями.

  Довідковий комерційний словник

• - гемодинамічний показник: швидкість переміщення хвилі тиску, викликаної систолою серця, по аорті та великим артеріям.

  Великий медичний словник

• - пристрій, який виявляє полум'я та сигналізує про його наявність. Воно може складатися з датчика полум'я, підсилювача та реле для передачі сигналу.

  Будівельний словник

• - явище, що характеризується загальним або частковим відривом основи полум'я над отворами пальника або зоною стабілізації полум'я. Джерело: "Будинок: Будівельна термінологія", М.: Бук-прес, 2006...

  Будівельний словник

• - одна з фіз. властивостей вугілля, що вимірюється об'єктивними кількісними методами. Тісно пов'язана не тільки зі структурою та складом, а й з наявністю тріщин і пір, а також мінер. домішок...

  Геологічна енциклопедія

• - Швидкість поширення фази пружного обурення в разл. пружних середовищах. У необмежених ізотропних середовищах пружні хвилі поширюються адіабатично, без дисперсії.

  Геологічна енциклопедія

• - "... - умовний безрозмірний показник, що характеризує здатність матеріалів спалахувати, поширювати полум'я по поверхні і виділяти тепло..." Джерело: "НОРМИ ПОЖЕЖНОЇ БЕЗПЕКИ...

  Офіційна термінологія

• - "...: показник, що характеризує здатність лакофарбового покриттяспалахувати, поширювати полум'я по його поверхні і виділяти тепло..." Джерело: "БЕЗПЕКА ЛАКОФАРБОВИХ МАТЕРІАЛІВ...

  Офіційна термінологія

• - Полум'я. Полум'ям і т.д. див. полум'я...

  Тлумачний словник Ушакова

• - дод., кількість синонімів: 2 затлілий затлілий...

  Словник синонімів

"швидкість поширення полум'я" у книгах

Лід і трохи полум'я

З книги На всі чотири сторони автора Гілл Адріан Антоні

Лід і трохи полум'я Ісландія, березень 2000 року Чому за такої великої кількості створених Богом земель сюди взагалі хтось з'явився? І чому, з'явившись сюди і озирнувшись навкруги, ці люди не розгорнули свою родинну туру і не попливли кудись подалі разом з усіма своїми чадами і

Близнюкі полум'я

Із книги Інтеграція душі автора Рейчел Сел

Близнюкі полум'я Вітаю вас, дорогі, це Ліа. І знову, мені приносить величезне задоволення говорити з вами. Весь час, поки з вами спілкувалися Арктуріанці, Засновники та Вища Я цього каналу, ми теж були з вами.

ПРИСВЯЧЕНІ ПОЛУМЕННЯ

З книги Містерія Вогню. Збірник автора Хол Менлі Палмер

Ті, хто живуть Життям, впізнають

1.6. Чи може швидкість обміну інформацією перевищувати швидкість світла?

З книги Квантова магія автора Доронін Сергій Іванович

1.6. Чи може швидкість обміну інформацією перевищувати швидкість світла? Досить часто доводиться чути, що експерименти з перевірки нерівностей Белла, які спростовують локальний реалізм, підтверджують надсвітові сигнали. Це говорить про те, що інформація здатна

Медитація на полум'ї

З книги Мудрий. Мантри. Медитація. Основні практики автора Лой-Со

Медитація на полум'ї Існує ще один вид медитації, що володіє потужним лікувальним та оздоровчим впливом. Мова йдепро медитацію на свічці. Полум'я здавна шанувалося у всіх культурах, так само як і попіл, що представляє очищену суть предмета. Вважалося, що

УПР. Медитація на полум'ї

З книги НІЧОГО ЗВИЧАЙНОГО автора Міллмен Ден

УПР. Медитація на полум'ї Наступного разу, коли у вас виникнуть неприємні неспокійні думки, проведіть просту, але потужно діючу медитацію: Візьміть свічку, що стійко і рівно горить. Поставте її на стіл - подалі від займаних предметів, наприклад, фіранок.

Швидкість розповсюдження гравітаційних взаємодій

З книги Гравітація [Від кришталевих сфер до кротових нір] автора Петров Олександр Миколайович

Швидкість поширення гравітаційних взаємодій Наприкінці глави обговоримо ще одну цікаву проблему. ОТО включає дві фундаментальні константи: гравітаційну G і швидкість світла c. Присутність першої з них очевидна і природна – ми маємо справу з

19.22. Гасіння полум'я

З книги Стратагеми. Про китайське мистецтво жити та виживати. ТТ. 1, 2 автора фон Зенгер Харро

19.22. Гасіння полум'я Поки у війні Судного Дня (6-22.10.1973) успіх був на боці арабів (єгипетські війська завдяки раптовому нападу переправилися через Суецький канал і відвоювали частину Синайського півострова), Радянський Союз не вимагав припинення вогню. 9 жовтня

Швидкість розповсюдження

З книги Повсякденне життя середньовічних ченців Західної Європи(X-XV ст.) автора Мулен Лео

Швидкість поширення Примітна широта поширення, але ще більше вражає швидкість, з якою поширювався вплив чернецтва. Бо тільки-но ставало відомо, що в будь-якій «пустелі» оселилася жменька людей, як буквально тут же навколо них

У полум'ї

З книги Партизани приймають бій автора Лобанок Володимир Єлисійович

У полум'ї Війна у кожного, хто пережив її, залишила глибокий, незабутній слід. Події її турбують щодня, буває, не дають спати ночами, тривожать рани серця, що ще не охолонули. Так воно, мабуть, і має бути, таки буде доти, доки живі ті, хто перебував на фронті

ЛЕКЦІЯ XI ТРИ СПОСОБИ ПОШИРЕННЯ МАГНЕТИЧНОГО ВПЛИВУ. - 1) ПСИХІЧНА ФОТОГРАФІЯ. – 2) СПОСІБ SOLAR PLEXUS. – 3) МУЖЧИЙ СПОСІБ ТРИ СПОСІБ НЕПОШИДНОГО ПОШИРЕННЯ МАГНЕТИЧНОГО ВПЛИВУ.

З книги Особистий магнетизм (курс лекцій) автора Даниельс Ван Тайль

ЛЕКЦІЯ XI ТРИ СПОСОБИ ПОШИРЕННЯ МАГНЕТИЧНОГО ВПЛИВУ. - 1) ПСИХІЧНА ФОТОГРАФІЯ. – 2) СПОСІБ SOLAR PLEXUS. – 3) МУЖЧИЙ СПОСІБ ТРИ СПОСІБ НЕПОШИДНОГО ПОШИРЕННЯ МАГНЕТИЧНОГО ВПЛИВУ. При застосуванні кожного із трьох способів необхідно насамперед

Повчання 1-е. свв. апостоли від 70-ти: Ясон, Сосипатр та інші з ними святі мученики.

З книги Повне річне коло коротких повчань. Том II (квітень – червень) автора Дяченко Григорій Михайлович

Повчання 1-е. свв. апостоли від 70: Ясон, Сосипатр та інші з ними святі мученики (Про те, що зробили св. апостоли для поширення християнської віри і що повинні робити для її поширення ми) I. Свв. апостоли Ясон та Сосипатр, пам'ять яких відбувається нині, учні та

Швидкість тренувального читання має втричі перевищувати швидкість звичайного читання

Із книги Скорочення. Як запам'ятовувати більше, читаючи у 8 разів швидше автора Камп Пітер

Швидкість тренувального читання повинна втричі перевищувати швидкість звичайного читання Основне правило тренувань полягає в тому, що якщо ви хочете читати з певною швидкістю, то вам потрібно виконувати тренувальне читання приблизно втричі швидше. Так,

52. Швидкість поширення хвилі гідравлічного удару

З книги Гідравліка автора Бабаєв М А

52. Швидкість поширення хвилі гідравлічного удару У гідравлічних розрахунках чималий інтерес становить швидкість поширення ударної хвилі гідравлічного удару, як і сам гідравлічний удар. Як її визначити? Для цього розглянемо кругле поперечне

51. Швидкість закінчення в каналі, що звужується, масова швидкість переміщення потоку

З книги Теплотехніка автора Бурханова Наталія

51. Швидкість закінчення в каналі, що звужується, масова швидкість переміщення потоку Швидкість закінчення в каналі, що звужується Розглянемо процес адіабатного закінчення речовини. Припустимо, що робоче тіло з деяким питомим обсягом (v1) знаходиться в резервуарі під

1) Вологість матеріалу.

2) Вплив орієнтації зразка у просторі.

При негативних кутах нахилу (напрямок руху полум'я зверху вниз) швидкість поширення полум'я або не змінюється або слабо зменшується. При збільшенні позитивного кута нахилу (напрямок руху полум'я знизу вгору) понад 10-150 швидкість поширення полум'я різко зростає.

3) Вплив швидкості та напрямки повітряних потоків.

Зі збільшенням швидкості попутного вітру покращується газообмін, зменшується кут нахилу полум'я до зразка. Швидкість поширення зростає.

Потік повітря, спрямований проти напрямку руху полум'я, надає подвійний вплив на швидкість поширення полум'я.

В результаті аеродинамічного гальмування та охолодження прогрітих ділянок поверхні перед фронтом полум'я швидкість поширення полум'я знижується. З іншого боку, потік повітря інтенсифікує змішання продуктів піролізу з окислювачем, швидше відбувається утворення гомогенної горючої суміші, носик полум'я наближається до поверхні твердого матеріалу, що, своєю чергою, призводить до подальшого збільшення інтенсивності, і це прискорює поширення полум'я.

4) Вплив геометричних розмірів зразка.

Розрізняють термічно товсті та термічно тонкі зразки.

Термічна товщина - це товщина шару твердого матеріалу, прогрітого перед фронтом полум'я вище за початкову температуру до моменту поширення полум'я на дану ділянку поверхні.

5) Вплив матеріалу підкладки.

Якщо горючий матеріалстикається з матеріалом (підкладкою), теплофізичні властивостіякого відрізняються від повітря, це також впливатиме на швидкість поширення полум'я (наклеєний папір, ізоляція проводів тощо). Якщо l підл > l гор. мат. , то тепло буде інтенсивно відводитися від зразка, і швидкість поширення буде меншою, ніж у разі відсутності підкладки.

6) Вплив вмісту кисню у навколишньому середовищі.

Зі збільшенням вмісту кисню у навколишньому середовищі швидкість поширення полум'я збільшується.

7. Вплив початкової температури зразка.

Для деревини збільшення початкової температури до 230-250 про З (температурна область піролізу) призводить до різкого збільшення л.

Вигоряння твердих матеріалів

Одночасно з поширенням полум'я поверхнею матеріалу починається процес його вигоряння. Закономірності вигоряння твердих матеріалів суттєво залежать від характеру перетворення твердої фази на газоподібні продукти.

Якщо розкладання твердої фази протікає у вузькому приповерхневому шарі без утворення кутистого шару, то в цьому випадку горіння протікає з постійною швидкістю. На поверхні твердої фази після займання встановлюється постійна температура, що дорівнює температурі кипіння або сублімації речовини.

Механізм горіння твердих речовин, що протікає з утворенням кутистого залишку на поверхні горіння, більш складний. Так горять практично всі речовини рослинного походженнядеякі пластмаси, що містять у своєму складі негорючі або важкогорючі наповнювачі (тальк, сажу і т.п.). До найпоширеніших пальних речовин рослинного походження такого типу відноситься деревина. У момент займання за рахунок теплового потоку від зони полум'я температура поверхневого шару деревини швидко зростає до 450-500 про С. Відбувається інтенсивне розкладання речовин з утворенням летких продуктів та деревного вугілля, при цьому температура на поверхні підвищується до 600 про С.

По глибині деревини, що горить, мають місце області з різними фізичними та фізико-хімічними характеристиками. Умовно їх можна поділити на 4 зони:

I - деревне вугілля, що складається на 99% з вуглецю;

II - деревина з різним ступенем піролізованості;

III – непіролізована, суха деревина;

IV – вихідна деревина.

У міру виділення летких продуктів із твердої фази при горінні деревини протікає перевуглювання матеріалу на дедалі більшу глибину. Зростання товщини кулистого шару обумовлює підвищення його термічного опору і, отже, знижує швидкість прогріву і піролізу шарів деревини, що ще не розклалися, і швидкість полум'яного горіння поступово знижується. Полум'яне горіння деревини припиняється при зниженні масової швидкості виділення летких до 5 г/(м 2 ·с). Товщина шару вугілля у своїй досягає 15-20 мм.

Припинення полум'яного горіння деревини відкриває доступ кисню повітря до нагрітого до температури 650-700 про вугілля. Починається другий етап горіння деревини - гетерогенне окиснення кутистого шару в основному по реакції С + О 2 ® СО 2 + 33000 кДж/кг, температура кулястого шару зростає до 800 про С, і процес гетерогенного горіннявугілля ще більше інтенсифікується.

Реальна картина переходу гомогенного горіння в гетерогенне дещо відрізняється від наведеної.

Основним кількісним параметром, що характеризує процес вигоряння твердих матеріалів, є масова швидкість вигоряння, яка є одним з параметрів, що зумовлюють динаміку пожежі.

Наведена масова швидкість вигоряння є кількість речовини, що вигоряє в одиницю часу з одиниці площі пожежі.

Горіння металів

За характером горіння метали поділяються на дві групи: леткі та нелеткі.

Летні метали мають Т пл< 1000 К, Т кип < 1500 К. К ним относятся щелочные металлы (литий, натрий, калий и др.) и щелочноземельные (магний, кальций).

Нелеткі метали мають Т пл >1000 К, Т кип >2500 К. Механізм горіння багато чому визначається властивостями оксиду металу. Т пл летких металів нижче Т пл їх оксидів. При цьому останні є досить пористими утвореннями.

При піднесенні З до поверхні металу відбувається його випаровування та окислення. При досягненні концентрації парів, що дорівнює нижній концентраційній межі займання, відбувається їхнє займання. Зона дифузійного горіннявстановлюється біля поверхні, велика частка тепла передається металу і нагрівається до Т кип. Пари, що утворюються, вільно дифундуючи через пористу оксидну плівку, надходять в зону горіння. Кипіння металу спричиняє періодичне руйнування оксидної плівки, що інтенсифікує горіння. Продукти горіння (оксиди металів) дифундують не тільки до поверхні металу, сприяючи утворенню кірки оксиду, а й у навколишній простір, де, конденсуючись, утворюють тверді частинки у вигляді білого диму. Утворення білого щільного диму є візуальною ознакою горіння летких металів.

У нелетких металів, що мають високі температури фазового переходу, при горінні на поверхні утворюється дуже щільна оксидна плівка, яка добре зчепляється з поверхнею металу. Внаслідок цього швидкість дифузії парів металу через плівку різко знижується і великі частинки, наприклад, алюмінію та берилію, горіти не здатні. Як правило, пожежі таких металів мають місце у тому випадку, коли вони знаходяться у вигляді стружки, порошків та аерозолів. Їхнє горіння відбувається без утворення щільного диму. Утворення щільної оксидсидної плівки лежить на поверхні металу призводить до вибуху частки. Це явище, що особливо часто спостерігається при русі частинки у високотемпературному окислювальному середовищі, пов'язують із накопиченням парів металів під оксидною плівкою з наступним раптовим її розривом. Це, звісно, ​​призводить до різкої інтенсифікації горіння.

Горіння пилу

Пил- це дисперсна система, що складається з газоподібного дисперсійного середовища (повітря і т.д.) та твердої дисперсної фази (борошно, цукор, деревина, вугілля тощо).

Фактори, що впливають на швидкість поширення полум'я по пилоповітряних сумішах:

1) Концентрація пилу.

Як і у разі горіння гомогенної газоповітряної суміші, максимальна швидкість поширення полум'я має місце для сумішей трохи вище за стехіометричний склад. Для торф'яного пилу це 1,0-1,5 кг/м3.

2) Зольність.

При збільшенні зольності зменшується концентрація пального компонента і, відповідно, зменшується швидкість розповсюдження полум'я.

Зі зменшенням вмісту кисню швидкість поширення полум'я знижується.

Класифікація пилів за вибухопожежною небезпекою.

За вибухопожежною небезпекою пилу поділяються на класи:

I клас - найбільш вибухонебезпечна - j н до 15 г/м 3 ;

ІІ клас - вибухонебезпечна - 15 г/м 3< j н < 65 г/м 3 ;

III клас - найбільш пожежонебезпечна - j н > 65 г/м 3 ; Т св до 250 про;

IV клас - пожежонебезпечна - j н > 65 г/м 3 ; Т св > 250 про З.

ДИНАМІКА РОЗВИТКУ ПОЖЕЖИ

Під динамікою пожежі розуміють сукупність законів та закономірностей, що описують зміну основних параметрів пожежі у часі та просторі. Про характер пожежі можна судити за сукупністю великої кількості його параметрів: за площею пожежі, за температурою пожежі, швидкістю її поширення, інтенсивністю тепловиділення, інтенсивністю газообміну, інтенсивністю задимлення і т.д.

Параметрів пожежі так багато, що на одних видах пожеж одні є основними, а на інших - вторинними. Все залежить від того, які цілі поставлено на дослідження того чи іншого виду пожежі.

Як основні параметри, що змінюються в часі, для вивчення динаміки пожежі приймаємо площу пожежі, температуру пожежі, інтенсивність газообміну та задимлення, швидкість поширення пожежі. Ці параметри пожежі найбільш доступні до вимірювання, аналізу, розрахунків. Вони є вихідними даними для визначення виду необхідної техніки та розрахунку сил і засобів при гасінні пожеж, проектуванні автоматичних систем пожежогасіння тощо.

З моменту виникнення пожежі, при вільному її розвитку, до повного припинення пожежу в приміщенні можна розділити на фази.

Фази пожежі

I. Фаза загоряння.

Полум'я виникає від стороннього джерела запалювання на невеликій ділянці та повільно поширюється. Навколо зони горіння утворюється газовий конвективний потік, який забезпечує необхідний газообмін. Поверхня пального матеріалу прогрівається, розмір факела збільшується, збільшується газообмін, росте променистий тепловий потік, який надходить у навколишній простір і поверхню пального матеріалу. Тривалість фази загоряння коливається від 1 до 3 хв.

ІІ. Фаза початку пожежі.

Температура середовища у приміщенні повільно зростає. Весь попередній процес повторюється, але вже з більшою інтенсивністю. Тривалість другого етапу приблизно 5-10 хв.

ІІІ. Фаза об'ємного розвитку пожежі- бурхливий процес зростання всіх перелічених параметрів. Температура у приміщенні досягає 250 -300°С. Починається «об'ємна» фаза розвитку пожежі та фаза об'ємного поширення пожежі. При температурі газового середовища у приміщенні 300°З відбувається руйнування скління. Догоряння може відбуватися і поза приміщення (вогонь виривається з отворів назовні). Стрибком змінюється інтенсивність газообміну: вона різко зростає, інтенсифікується процес відтоку гарячих продуктів горіння та приплив свіжого повітря до зони горіння.

IV.Фаза пожежі.

На цій фазі температура у приміщенні може короткочасно знизитись. Але відповідно до зміни умов газообміну різко зростають такі параметри пожежі, як повнота згоряння, швидкість вигоряння та поширення процесу горіння. Відповідно різко зростає загальне тепловиділення на пожежі. Температура, що трохи знизилася в момент руйнування скління через приплив холодного повітря, різко зростає, досягаючи 500 - 600 °С. Процес розвитку пожежі бурхливо інтенсифікується. Збільшується чисельне значення всіх згаданих параметрів пожежі. Площа пожежі, середньооб'ємна температура у приміщенні (800-900 °С), інтенсивність вигоряння пожежного навантаження та ступінь задимлення досягають максимуму.

V. Фаза стаціонарного горіння.

Параметри пожежі стабілізуються. Це зазвичай настає на 20-25 хв пожежі та, залежно від величини пожежного навантаження, може тривати 20-30 хв.

VI. Фаза згасання.

Інтенсивність горіння поступово знижується, т.к. основна частина пожежного навантаження вже вигоріла. У приміщенні нагромадилася велика кількість продуктів горіння. p align="justify"> Середньооб'ємна концентрація кисню в приміщенні знизилася до 16-17%, а концентрація продуктів горіння, що перешкоджають інтенсивному горінню, зросла до граничного значення. Інтенсивність променистого перенесення тепла до пального матеріалу зменшилася через зниження температури у зоні горіння. Через підвищення оптичної щільності середовища інтенсивність горіння повільно знижується, що веде до зниження решти всіх параметрів пожежі. Площа пожежі не скорочується: вона може зростати чи стабілізуватись.

VII. Фаза догоряння.

Для цієї заключної фази пожежі характерне повільне тління, після чого через деякий, іноді досить тривалий час горіння припиняється.

Основні параметри пожежі

Розглянемо кількісно деякі основні параметри пожежі, що визначають динаміку розвитку. Визначимо інтенсивність тепловиділення на пожежі, оскільки це один із основних параметрів процесу горіння:

Q=βQ р н V м 'Sп, (кДж/с)

де β і Q р н - постійні (коефіцієнт недопалу та нижча теплота згоряння пожежного навантаження);

V м ¢ – наведена масова швидкість вигоряння;

S п – площа пожежі;

V м ¢ і S п залежать від часу розвитку пожежі, температури пожежі, інтенсивності газообміну та ін.

Наведену масову швидкість вигоряння V м ¢ визначаємо за формулою:

v м ¢ = (а×Т п +b×I г) v м o ¢

де а, b – емпіричні коефіцієнти;

v м o ¢ - наведена масова швидкість вигоряння пожежного навантаження для цього виду пального матеріалу;

Т п – середнє значення температури пожежі;

I г – інтенсивність газообміну.

Залежність площі пожежі від основних параметрів її розвитку має вигляд:

S п = k (v р ∙ τ) n

де до і n - Коефіцієнти, що залежать від геометричної форми площі пожежі;

v р - Лінійна швидкість поширення пожежі;

τ – час його розвитку.

k = π; n = 2 k =; n = 2 k = 2а; n = 1

k =; n = 2 k = 2а; n = 1

Лінійна швидкість поширення пожежі залежить від виду горючого навантаження, середньої температури пожежі та інтенсивності газообміну:

v p = (а 1 T п + b 1 I г) v po

де а 1 та b 1 - емпіричні коефіцієнти, що встановлюють залежність лінійної швидкості поширення пожежі від середньої температури та інтенсивності газообміну, чисельне значення яких визначається дослідним шляхом для кожного конкретного виду пального;

v р o - лінійна швидкість розповсюдження горіння для даного виду пального.

У міру розвитку пожежі температура пожежі та інтенсивність газообміну зростатимуть, збільшуючи лінійну швидкістьпоширення горіння та наведену масову швидкість вигоряння.

Тепловий режим на пожежі

Виникнення і швидкість перебігу теплових процесів залежить від інтенсивності тепловиділення у зоні горіння, тобто. теплоти пожежі. Кількісною характеристикою зміни тепловиділення на пожежі залежно від різних умовгоріння слугує температурний режим. Під температурним режимомпожежі розуміють зміну температури у часі. Визначення температури пожежі як експериментальним, і розрахунковим методами надзвичайно складно. Для інженерних розрахунків під час вирішення низки практичних завдань температуру пожежі визначають з рівняння теплового балансу. Баланс тепла на пожежі складається як визначення температури пожежі, а й виявлення кількісного розподілу теплової енергії. У загальному випадку тепловий баланс пожежі для даного моментучасу може бути представлений наступним чином:

Q п = Q пг + Q до + Q л

де Q п - тепло, що виділяється на пожежі, кДж;

Q пг - тепло, що міститься у продуктах горіння, кДж;

Q до - тепло, що передається із зони горіння конвекцією повітря, що омиває зону, але не бере участь у горінні, кДж;

Q л – тепло, що передається із зони горіння випромінюванням.

Для відкритих пожеж встановлено, що частка тепла, що передається із зони горіння випромінюванням і конвекцією, становить 40-50% від Q п. Частка тепла (60-70% від Q п), що залишилася, йде на нагрівання продуктів горіння. Таким чином, 60-70% від теоретичної температури горіння даного палива дадуть наближене значення температури полум'я. Температура відкритих пожеж залежить від теплотворної здатності горючих матеріалів, швидкості їх вигоряння та метеорологічних умов. У середньому максимальна температура відкритої пожежі для горючих газів становить 1200 - 1350°З, для рідин - 1100 - 1300°З твердих горючих матеріалів органічного походження - 1100 - 1250°З.

При внутрішній пожежі на температуру впливає більше факторів: природа пального матеріалу, величина пожежного навантаження та її розташування, площа горіння, розміри будівлі (площа підлоги, висота приміщення тощо) та інтенсивність газообміну (розміри та розташування отворів). Розглянемо докладніше вплив перерахованих чинників.

Пожежу можна розділити на три характерні періоди зміни температури: початковий, основний і заключний.

Початковий період- Характеризується порівняно невисокою середньооб'ємною температурою.

Основний період- протягом його згоряє 70-80% загального навантаження горючих матеріалів. Закінчення цього періоду відбувається, коли середньооб'ємна температура сягає найбільшого значення чи зменшується лише до 80% від максимального значення.

Заключний період- характеризується зменшенням температури внаслідок вигоряння пожежного навантаження.

Рис 9.1. Зміна температури внутрішньої пожежі у часі: 1 – крива конкретної пожежі; 2 - стандартна крива

Оскільки швидкість зростання та абсолютне значення температури пожежі в кожному конкретному випадку мають свої характерні значення та особливості, введено поняття стандартної температурної кривої (рис. 21.2), що узагальнює найбільше характерні особливостізміни температури внутрішніх пожеж. Стандартна температура описується рівнянням.

Поділіться статтею з друзями:

Схожі статті

• 

  Яке ставлення до чоловіка у вас насправді?
• 

  Способи нормалізації роботи кишечника
• 

  Вилітає World of Tanks – що робити?