Hastigheden af \u200b\u200bnormal flamme spredning afhænger ikke af. Indflydelse af brændende forhold på hastigheden af \u200b\u200bflamme spredning

1) Materiale fugtighed.

2) Virkningen af \u200b\u200bprøveorientering i rummet.

Med negative vippevinkler (retning af flammebevægelsen fra top til bund), spredningshastigheden af \u200b\u200bflammen eller ændrer ikke eller svagt. Med en stigning i den positive hældningsvinkel (bevægelsesretningen for flammen fra bunden op) over 10-15 0 øges flammens formeringshastighed kraftigt.

3) Virkning af hastighed og retning af luftstrømmen.

Med en stigning i hastigheden af \u200b\u200btilknyttet vind forbedres gasudvekslingen, hældningsvinklen af \u200b\u200bflammen reduceres til prøven. Distributionshastigheden stiger.

Luftstrømmen rettet mod retning af flammebevægelsen har en dobbelt effekt på flammespredningen.

Som et resultat af aerodynamisk bremsning og afkøling af de opvarmede sektioner af overfladen før fronten af \u200b\u200bflammen reduceres flammen formeringshastighed. På den anden side intensiverer luftstrømmen blandingen af \u200b\u200bpyrolyseprodukter med et oxidationsmiddel, idet dannelsen af \u200b\u200ben homogen brændbar blanding forekommer hurtigere, flammeudgangen nærmer overfladen af \u200b\u200bdet faste materiale, som igen fører til en yderligere stigning i intensiteten, og dette fremskynder spredningen af \u200b\u200bflammen.

4) Virkningen af \u200b\u200bgeometriske prøvestørrelser.

De adskiller sig termisk tykke og termisk tynde prøver.

Den termiske tykkelse er tykkelsen af \u200b\u200bdet faste materialelag, der ånder foran flammefronten over den oprindelige temperatur på tidspunktet for flammeudbredelsen på dette overfladeareal.

5) Indflydelsen af \u200b\u200bsubstratmaterialet.

Hvis det brændbare materiale kommer i kontakt med materialet (substrat), vil de termofysiske egenskaber afviger fra luften, det vil også påvirke flammens formeringshastighed (limet papir, isolering af ledninger osv.). Hvis jeg sublines\u003e lbjerge. måtte. Varmen vil blive intensivt tildelt prøven, og spredningshastigheden vil være mindre end i fravær af et substrat.

6) Virkning af iltindhold i miljøet.

Med en stigning i iltindholdet i miljøet øges hastigheden af \u200b\u200bflammeforplantning.

7. Virkning af indledende prøve temperatur.

For træ fører en stigning i den oprindelige temperatur til 230-250 o C (pyrolysetemperaturområde) til en skarp stigning i U l.

Udbrændt af faste materialer

Samtidig med spredningen af \u200b\u200bflammen på overfladen af \u200b\u200bmaterialet begynder processen med udbrændthed. Mønstrene for udbrændthed af faste materialer afhænger i væsentlig grad af omregningen af \u200b\u200ben fast fase til gasformige produkter.

Hvis dekomponeringen af \u200b\u200bfastfasen fortsætter i et smalt overfladelag uden dannelse af et carbonatlag, så i dette tilfælde brænder de brændende med en konstant hastighed. På overfladen af \u200b\u200bden faste fase efter tænding indstilles en konstant temperatur lig med stoffets kogepunkt eller sublimering.

Mekanismen for forbrænding af faste stoffer, der strømmer til dannelsen af \u200b\u200ben carbonalrest på den brændende overflade, er mere kompleks. Det er så Litto næsten alle stoffer af plantens oprindelse, nogle plastmaterialer, der indeholder ikke-brændbare eller vanskelige fyldstoffer (talkum, sod osv.). De mest almindelige brændbare stoffer af plantens oprindelse af denne type omfatter træ. På tidspunktet for tændingen på grund af varmefluxen fra flammezonen øges temperaturen af \u200b\u200boverfladelaget af træ hurtigt til 450-500 o C. Der er en intensiv nedbrydning af stoffer med dannelsen af \u200b\u200bflygtige produkter og trækul, mens Temperatur på overfladen øges til 600 o C.

Dybden af \u200b\u200bbrændende træ har et felt med forskellige fysiske og fysisk-kemiske egenskaber. Betinget kan de opdeles i 4 zoner:

I - trækul bestående af 99% af kulstof;

II - Træ med varierende grader af pyrolyse;

III - ikke-hurtig, tørt træ;

IV - Kilde træ.

Da de flygtige produkter er valgt fra den faste fase under forbrænding af træ, fortsætter materialet til en stigende dybde. Væksten af \u200b\u200btykkelsen af \u200b\u200bdet carbonholdige lag forårsager en forøgelse af dens termiske resistens og reducerer derfor hastigheden af \u200b\u200bopvarmning og pyrolyse endnu ikke nedbrydelige lag af træ, og hastigheden af \u200b\u200bfumeful brænding reduceres gradvist. Flammeforbrænding af træ termineres ved at reducere massehastigheden for at fremhæve flygtige til 5 g / (m 2 · c). Tykkelsen af \u200b\u200bkullaget når 15-20 mm.

Ophøring af brændende brænding af træ åbner adgang til luft oxygen til opvarmning til en temperatur på 650-700 o med vinkel. Den anden fase af forbrænding af træ begynder - heterogen oxidation af det carbonholdige lag, hovedsagelig ved reaktion C + O 2 ® CO 2 + 33000 KJ / kg, øges temperaturen af \u200b\u200bdet carbonholdige lag til 800 o C, og processen med heterogent kulbrændende er endnu mere intensiveret.

Det reelle billede af overgangen af \u200b\u200bhomogen brændende i heterogen er noget forskelligt fra ovenstående.

Den vigtigste kvantitative parameter, der karakteriserer udbrændthedsprocessen af \u200b\u200bfaste materialer, er massens hastighed, hvilket er en af \u200b\u200bde parametre, der bestemmer ildens dynamik.

Ovennævnte massebrændehastighed er mængden af \u200b\u200bet stof, der brænder pr. Tidsenhed fra en enhed af ildpladsen.

Metal Burning.

Ifølge forbrændingens art er metallerne opdelt i to grupper: flygtige og ikke-flygtige.

Flygtige metaller har t pl< 1000 К, Т кип < 1500 К. К ним относятся щелочные металлы (литий, натрий, калий и др.) и щелочноземельные (магний, кальций).

De ikke-flygtige metaller har T SL\u003e 1000 K, T KIP\u003e 2500 K. Forbrændingsmekanismen bestemmes stort set af egenskaberne af metaloxid. T Plumetmetaller er lavere end deres oxider. Samtidig er sidstnævnte ret porøs uddannelse.

Ved indsendelse fra til overfladen af \u200b\u200bmetal forekommer dets fordampning og oxidation. Når koncentrationen af \u200b\u200bdampe er nået svarende til den nedre koncentrationsgrænse for tænding, forekommer deres tænding. Zonen af \u200b\u200bdiffusionsforbrænding er installeret på overfladen, en stor del af varme overføres til metallet, og den opvarmer op til t HQ. De resulterende par, frit diffunderet gennem en porøs oxidfilm, indtast forbrændingszonen. Kogning af metal forårsager periodisk ødelæggelse af oxidfilmen, hvilket intensiverer brændingen. Forbrændingsprodukterne (metaloxider) diffunderer ikke kun for metaloverfladen, der bidrager til dannelsen af \u200b\u200boxidskallet, men også i det omgivende rum, hvor kondensering, danner faste partikler i form af hvidt røg. Dannelsen af \u200b\u200bhvid tæt røg er et visuelt tegn på forbrænding af flygtige metaller.

I ikke-flygtige metaller, der har høje temperaturer af faseovergangen, med forbrænding på overfladen, dannes der en meget tæt oxidfilm, som er godt omsluttet med overfladen af \u200b\u200bmetallet. Som et resultat reducerer diffusionen af \u200b\u200bmetaldampdiffusion gennem filmen skarpt store partikler, såsom aluminium og beryllium, er ikke i stand til at brænde. Som regel opstår der sådanne metaller, når de er i form af chips, pulvere og aerosoler. Deres brænding forekommer uden dannelse af tæt røg. Dannelsen af \u200b\u200ben tæt oxidfilm på metaloverfladen fører til en eksplosion af en partikel. Dette fænomen, især ofte observeret, når partikelbevægelsen i højtemperaturoxidativmediet er forbundet med akkumulering af metaldampe under oxidfilmen, efterfulgt af en pludselig pause. Dette fører naturligvis til en skarp intensivering af brændende.

Brændende støv.

Støv - Dette er et dispersionssystem bestående af et gasformigt dispersionsmedium (luft osv.) Og en fast dispergeret fase (mel, sukker, træ, kul osv.).

Faktorer, der påvirker spredningen af \u200b\u200bflammer til støvede blandinger:

1) Støvkoncentration.

Som i tilfælde af forbrænding af en homogen gasluftblanding finder den maksimale flammeforplantning sted for blandinger lidt over den støkiometriske sammensætning. Til tørvstøv er det 1,0-1,5 kg / m 3.

2) ASH-indhold.

Med stigende aske falder koncentrationen af \u200b\u200bden brændbare komponent, og følgelig falder hastigheden af \u200b\u200bflammeforplantning.

Med et fald i oxygenindholdet reduceres flammen formeringshastighed.

Klassificering af støv over eksplosionsfare.

I den eksplosive fare for støv er opdelt i klasser:

I klasse - den mest eksplosive - jn til 15 g / m 3;

Klasse II - Eksplosiv - 15 g / m 3< j н < 65 г/м 3 ;

III klasse - den mest brandfare - j N\u003e 65 g / m 3; T sv til 250 o c;

IV klasse - brandfare - j N\u003e 65 g / m 3; T SV\u003e 250 o C.

Dynamik af brandudvikling

Under ildens dynamik beskriver totaliteten af \u200b\u200blove og mønstre ændringen i de grundlæggende parametre i ilden i tid og rum. Brandenes art kan bedømmes af aggregatet af et stort antal af dets parametre: Ifølge brandområdet på ildstemperaturen, mængden af \u200b\u200budbredelsen, intensiteten af \u200b\u200bvarmegenerering, intensiteten af \u200b\u200bgasudveksling, intensiteten af røg osv.

Brandparametre så meget, at en af \u200b\u200bdem på en slags brande er den vigtigste, og på andre - sekundære. Det hele afhænger af, hvilke mål der leveres til undersøgelsen af \u200b\u200ben bestemt type ild.

Da de vigtigste parametre varierer i tide, for at studere ilddynamikken, accepterer vi ildstedet, ildets temperatur, intensiteten af \u200b\u200bgasudveksling og røg, hastigheden af \u200b\u200bbrandfordeling. Disse brandparametre er mest tilgængelige for måling, analyse, beregninger. De tjener som kildedata for at bestemme typen af \u200b\u200budstyr og beregning af kræfter og midler ved dampende brande, design automatiske brandslukningssystemer mv.

Siden fremkomsten af \u200b\u200ben ild, med sin fri udvikling, indtil dens fulde ophør, kan ilden i rummet opdeles i faser.

Brandfaser

I. Sikkerhedsfase.

Fflammen forekommer fra en ekstern tændingskilde på et lille område og langsomt fordelt. En konvektiv gasstrøm er dannet omkring forbrændingszonen, som giver den nødvendige gasudveksling. Overfladen af \u200b\u200bdet brændbare materiale opvarmes, størrelsen af \u200b\u200bfaklen øges, gasudvekslingen øges, strålende varmeflux øges, som kommer ind i det omgivende rum og på overfladen af \u200b\u200bdet brændbare materiale. Varigheden af \u200b\u200bsolbadningsområdet ligger fra 1 til 3 minutter.

II. Brandstartfase.

Temperaturen på værelset indendørs vokser langsomt. Hele den tidligere proces gentages, men allerede med større intensitet. Varigheden af \u200b\u200banden fase er ca. 5-10 minutter.

III. Fase af bulkbrandudvikling - Den hurtige proces med at øge alle børsnoterede parametre. Rumtemperaturen når 250 -300 ° C. "Bulk" fase af brandudvikling og fasen af \u200b\u200bvolumenfordelingen af \u200b\u200bilden begynder. Ved temperaturen på gasmediet Indendørs 300 ° C ødelægges ruder. Udvidelsen kan forekomme både uden for rummet (ilden undslipper ud af åbningerne udenfor). Intensiteten af \u200b\u200bgasudvekslingen ændrer intensiteten: Den stiger kraftigt, processen med udstrømning af varme brændende produkter og en strøm af frisk luft ind i brændende zone intensiveres.

IV. FIRE FAISE.

I denne fase kan rumtemperaturen reduceres kort. Men i overensstemmelse med ændringen i betingelserne for gasudveksling, sådanne parametre af ilden som fuldstændig forbrænding, øges hastigheden af \u200b\u200bbrænding og formidling af forbrændingsprocessen kraftigt. Følgelig stiger den samlede varmeafledning på ilden kraftigt. Den temperatur, der er lidt nedsat på tidspunktet for ødelæggelsen af \u200b\u200bruder på grund af tilstrømningen af \u200b\u200bkold luft, stiger kraftigt og nået 500 - 600 ° C. Processen med brandudvikling er voldsomt intensiveret. Den numeriske værdi af alle tidligere nævnte brandparametre er stigende. Brandområde, mid-betalbar temperatur i rummet (800-900 ° C), intensiteten af \u200b\u200bbrandbelastning, og graden af \u200b\u200brøg når maksimumet.

V. Fase af stationær brænding.

Brandparametre stabiliseres. Dette forekommer normalt på 20-25 minutters ild, og afhængigt af størrelsen af \u200b\u200bbrandbelastningen kan der vare 20-30 minutter.

VI. Fase dæmpning.

Intensiteten af \u200b\u200bbrændende er gradvist faldende, fordi Hoveddelen af \u200b\u200bbrandbelastningen er allerede brændt ud. Værelset akkumulerede et stort antal forbrændingsprodukter. Den mid-betalende koncentration af ilt indendørs faldt til 16-17%, og koncentrationen af \u200b\u200bforbrændingsprodukter, der forhindrer intens brænding, steg til grænseværdien. Intensiteten af \u200b\u200bstrålende varmeoverførsel til det brændbare materiale faldt på grund af et fald i temperaturen i brændende zone. På grund af at øge den optiske tæthed af mediet falder forbrændingsintensiteten langsomt, hvilket fører til et fald i alle andre brandparametre. Brandområde er ikke reduceret: Det kan vokse eller stabilisere.

VII. Drop fase.

For denne sidste fase er ilden præget af en langsom depression, hvorefter, efter nogle gange nogle gange ganske lang tid, forbrændingen stoppes.

Grundlæggende parametre af ild

Overvej kvantitativt nogle større brandparametre, der bestemmer dynamikken i dens udvikling. Vi definerer intensiteten af \u200b\u200bvarmeafledning på ilden, da dette er et af de vigtigste parametre for forbrændingsprocessen:

Q \u003d βq r n v m 'sp, (kj / c)

hvor β og q r n er permanent (ikke-leveringskoefficient og lavere varmeforbrænding af brandbelastning);

V m ¢ - ovennævnte bulk af udbrændthed;

S p - ildpladsen;

V m ¢ og s p afhænger af tidspunktet for brandudvikling, brandstemperatur, gasudveksling intensitet osv.

Den resulterende massehastighed for BURNOUT V M ¢ bestemmes af formlen:

v m ¢ \u003d (A × t P + B × I D) V M O ¢

hvor A, B er de empiriske koefficienter;

v M o ¢ - Ovenstående massehastighed for brandbelastning udbrændthed for denne type brændbart materiale;

T n er den gennemsnitlige temperatur af ilden;

Jeg g - gasudveksling intensitet.

Afhængigheden af \u200b\u200bbrandområdet fra de vigtigste parametre for udviklingen er:

S n \u003d k (v p ∙ τ) n

hvor K og n er koefficienter afhængigt af brandområdets geometriske form;

v p - lineær hastighed af brandfordeling

τ - tidspunktet for dens fri udvikling.

k \u003d π; n \u003d 2 k \u003d; n \u003d 2 k \u003d 2a; N \u003d 1.

k \u003d; n \u003d 2 k \u003d 2a; N \u003d 1.

Den lineære hastighed i brandformeringen afhænger af typen af \u200b\u200bbrændbar belastning, den gennemsnitlige temperatur af ilden og intensiteten af \u200b\u200bgasudveksling:

v P \u003d (A 1 T P + B 1 I D) V PO

hvor en 1 og B1 - empiriske koefficienter, der etablerer afhængigheden af \u200b\u200bden lineære hastighed af brandforplantning fra gennemsnitstemperaturen og intensiteten af \u200b\u200bgasudvekslingen, hvis numeriske værdi bestemmes af den eksperimentelle vej for hver enkelt type brændstof;

v R o er en lineær forbrændingsudbredelseshastighed for denne type brændstof.

Da brandudviklingen udvikler sig, vil ildstemperaturen og intensiteten af \u200b\u200bgasudveksling vokse, øge den lineære forbrændingsudbredelseshastighed og massehastigheden af \u200b\u200budbrændthed.

Termisk regime i brand

Fremkomsten og hastigheden af \u200b\u200bvarmeprocesser afhænger af intensiteten af \u200b\u200bvarmeafledning i brændende zone, dvs. Fra ildens varme. Den kvantitative karakteristika for ændringen i varmeafledningen på ilden, afhængigt af de forskellige forbrændingsbetingelser, er temperaturregimet. Under brandets temperaturregime forstår temperaturændringen i tide. Bestemmelse af brandstemperaturen Både eksperimentelle og afviklingsmetoder er yderst vanskelige. For tekniske beregninger, ved at løse en række praktiske problemer, bestemmes ildstemperaturen ud fra varmebalancekvationen. Varmebalancen på ilden består ikke kun for at bestemme ildstemperaturen, men også for at identificere den kvantitative fordeling af termisk energi. I det generelle tilfælde kan den termiske balance i ilden til dette tidspunkt være repræsenteret som følger:

Q n \u003d q pg + q k + q l

hvor q p er den varme, der er tildelt på ilden, KJ;

Q Ghg - varme indeholdt i forbrændingsprodukter, KJ;

Q Til - varme overført fra forbrændingszonen ved konvektion med luft, vask zonen, men ikke deltager i brænding, KJ;

Q l er varme overført fra brændende zone ved stråling.

For åbne brande er det blevet fastslået, at andelen af \u200b\u200bvarme, der transmitteres fra brændende zone ved stråling og konvektion, er 40-50% af q s. Den resterende andel af varme (60-70% af QP) går til opvarmning af forbrændingen Produkter. Således vil 60-70% af den teoretiske forbrændingstemperatur af dette brændbare materiale give en omtrentlig flamme temperatur. Temperaturen på åbne brande afhænger af brændværdien af \u200b\u200bbrændbare materialer, hastigheden af \u200b\u200bderes udbrændte og meteorologiske forhold. I gennemsnit er den maksimale åbningstemperatur for brændbare gasser 1200-1350 ° C, for væsker - 1100-1300 ° C og for faste brændbare materialer af organisk oprindelse - 1100 - 1250 ° C.

Med den indre ild påvirkes temperaturen af \u200b\u200bflere faktorer: Brændstofmaterialets art, størrelsen af \u200b\u200bbrandbelastningen og dens placering, brændende område, bygningens størrelse (gulvareal, højden af \u200b\u200brummet osv. .) og intensiteten af \u200b\u200bgasudvekslingen (størrelse og placering af åbningerne). Overvej effekten af \u200b\u200bbørsnoterede faktorer.

Branden kan opdeles i tre karakteristiske perioder med temperaturændring: indledende, primær og endelig.

Indledende periode. - Det er kendetegnet ved en relativt lav medium delingstemperatur.

Hovedperioden. - I løbet af kurset brænder 70-80% af den samlede belastning af brændbare materialer. Slutningen af \u200b\u200bdenne periode opstår, når den midterste betalende temperatur når den største værdi eller falder med højst 80% af den maksimale værdi.

Sidste periode. - Det er kendetegnet ved faldende temperatur på grund af brandbelastning.

Figur 9.1. Ændring i temperaturen på den indre ild i tide: 1 - en kurve af en bestemt ild; 2 - Standardkurve

Da væksten og den absolutte værdi af brandvetemperaturen i hvert enkelt tilfælde har deres egne karakteristiske værdier og træk, er begrebet en standard temperaturkurve (Fig. 21.2) blevet introduceret, som generaliserer de mest karakteristiske træk ved ændringer i temperaturen af \u200b\u200bde indre brande. Standard temperatur er beskrevet af ligningen.

Laminær brændende hastighed - den hastighed, hvormed flammefronten bevæger sig i retningen vinkelret på overfladen af \u200b\u200bfriske brændstofaggregater.

- laminar brændende

-Hoved af laminar brændende.

Turbulent brænding.

Turbulent flammehastighed - den hastighed, som flammefronten bevæger sig i en turbulent strømning.

- turbulent brænding

-Normal hastighed af små partikler.

Laminær forbrænding tilvejebringer ikke den nødvendige varmefrigørelseshastighed i motoren, derfor kræves turbulensen af \u200b\u200bgasstrømmen.

Arrhenius ligning:
- Kemisk reaktionshastighed.

-Constate kemisk reaktion afhængigt af sammensætningen af \u200b\u200bblandingen og den slags brændstof;

-Thenium af den kemiske reaktion

-Food kemisk reaktion

-Niversal gas konstant;

- kemisk reaktionstemperatur

-Energy aktivering er den energi, der kræves til brud på intramolekylære bånd.

Indflydelsen af \u200b\u200bforskellige faktorer på forbrændingsprocessen i ISS med gnist tænding.

Sammensætning af blandingen.

- Strammere koncentrationsgrænse

-Nigal koncentrationsgrænse

-Normal brænding;

–kraftsammensætningen af \u200b\u200bblandingen - Maksimal effekt udviklet af motoren.

–Økonomisk sammensætning af blandingen - Maksimal effektivitet.

Kompressions forhold.

Med en stigning i omdrejningshyppigheden øges tændingsfasen, hvilket fører til forsinket udvikling af forbrændingsprocessen og reducerer mængden af \u200b\u200bvarme frigivet i løbet af cyklussen. Derfor, når du skifter regulering af antændelsesvinklen (CAS) er påkrævet.

Antændelsesvinkel.

Tændingsforskningsvinkel - Rotationsvinklen for krumtapakslen fra tidspunktet for indgivelse af gnisten til VMT.

P.
en belastning Forstå rotationsvinklen for gashåndtaget - det er, at hun regulerer belastningen på motoren.

"Gennem rotationen af \u200b\u200bgashåndtaget.

Større overtrædelser af forbrændingsprocessen i ISS med gnist tænding. Detonation.

D.
etonation. - Eksplosiv forbrænding af blandingen, ledsaget af stødbølger af tryk, formerer forbrændingskammerets volumen. Detonation forekommer som følge af selvantændelse af en blanding fjernet fra stearinlyset på grund af intensiv opvarmning og kompression, når flammefronten er spredt.

Når detonation:

Reflektere fra forbrændingskammerets vægge danner chokbølgen de sekundære fronter af flammen og foci for selvantændelse. Eksternt bliver detonation manifesteret i form af døve, når motoren kører på store belastninger.

Virkningerne af motoren med detonation:

Overophedning og udvidelse af individuelle motornoder (ventiler, stempler, hovedpakninger, stearinlyselektroder);

Mekanisk destruktion af motordele på grund af stødbelastninger;

Reduceret strøm og effektivitet.

Så Langsigtet arbejde med detonation er uacceptabelt.

P.
vi tjener de faktorer, der forårsager detonation:

Brændstofets evne til selvantændelse karakteriserer detonationsbestandighed , og detonationsresistens anslås octane nummer (OC) .

Och. - numerisk lig med bulk-andelen af \u200b\u200ben dårligt ditoniserende isokodeblanding med let at ditonisere normalt heptan svarende til detonationsegenskaberne af denne benzin.

Isocattan - 100 enheder., Normal heptan - 0 enheder.

For eksempel: Oktanummeret 92 betyder, at denne benzin har den samme detoneringsbestandighed som en referenceblanding med 92% isooctan og 8% af det normale heptan.

MEN
- Automotive benzin;

og er en forskningsmetode til fremstilling af benzin;

m - Motor metode (brevet er normalt ikke skrevet).

I motorens metode reguleres kompressionsforholdet, indtil detonation begynder, og oktantallet bestemmes af tabellerne.

Motor metoder Efterligne bevægelse ved fuld belastning (lastbil uden for byen).

Forskningsmetode. Efterligne bevægelse ved delvis belastning (i byen).

Hvis oktantallet er overflødigt, reduceres flammeudbredelseshastigheden. Forbrændingsprocessen forsinkes, hvilket fører til et fald i effektiviteten og en stigning i udstødningsgasens temperatur. Konsekvensen af \u200b\u200bdette er faldet i magt, øger brændstofforbruget, motoroverophedning og udvidelse af individuelle elementer. Maksimal motorydelse opnås med oktaner af brændstoffet tæt på detonationstærsklen.

Måder at bekæmpe detonation:

Over overfladen af \u200b\u200ben væske eller faststof ved en hvilken som helst temperatur er der en dampluftblanding, hvis tryk i ligevægtsstaten bestemmes af trykket af mættede dampe eller deres koncentration. Med stigende temperatur vil trykket af mættet damp øge, men eksponentiel afhængighed (Klapairone - Clause Ligning):

hvor r n "- trykket af et mættet par, PA; Q "C11 - Fordampningsvarme, KJ / Mol; T - Væsketemperatur, K.

For en hvilken som helst væske er der et temperaturområde, hvor koncentrationen af \u200b\u200bmættet damp over spejlet (flydende overflade) vil være inden for antændelsesområdet, dvs. Nkpv.

For at oprette en NKPB-damp er det tilstrækkeligt at opvarme op til en temperatur svarende til NTPV, ikke al væske, men kun dens overfladelag.

Hvis der er en tændingskilde, vil denne blanding kunne antændes. Øvelse har oftere brugt begreberne "flashtemperaturer" og "tændingstemperatur".

Flash temperatur - væskens minimumstemperatur, hvor en dampkoncentration dannes over dens overflade, der er i stand til tænding fra tændingskilden, men dannelsens dannelse af damp er utilstrækkelig til at opretholde forbrændingen.

Således dannes både ved tændingstemperaturen på den nedre koncentrationsgrænse, men i sidstnævnte tilfælde er den nedre koncentrationsgrænse dannet, men i sidstnævnte tilfælde skabes NCPB af mættede par. Derfor er flashtemperaturen altid noget højere end NTPV. Selvom der er en kortvarig tænding af dampe ved blitzen, som ikke er i stand til at bevæge sig ind i en stabil forbrænding af væsken, kan blinket imidlertid under visse betingelser forårsage brand.

Flashtemperaturen vedtages som grundlag for klassificering af væsker på brandfarlige (LVZ) og brændbare væsker (GZH). LVG'en indeholder væsker med et flammepunkt i en lukket beholder 61 ° C og nedenfor, til en brandfarlig - med et flammepunkt på mere end 61 ° C.

Eksperimentelt bestemmes flare-temperaturen i instrumenterne i den åbne og lukkede type. I fartøjerne på den lukkede type er flashtemperaturen altid lavere end i den åbne, da fluidparene i dette tilfælde har evnen til at diffundere ind i atmosfæren og for at skabe en brændstofkoncentration over overfladen kræver en højere temperatur.

I fanen. 2.4 Flashtemperaturen af \u200b\u200bnogle væsker, der er defineret af instrumenterne i den åbne og lukkede type, vises.

Tabel 2.4.

Flash temperatur af forskellige typer væske under forskellige definitionsmetoder

Tændingstemperaturen er den mindste temperatur af væsken, hvori efter antændelse af dampe fra tændingskilden er installeret stationær brænding.

I brandfarlige væsker er brandbarhedstemperaturen højere end flashpunktet, med 1-5 °, med den nedre flare temperaturen, desto mindre er forskellen mellem tænding og flashtemperaturer.

I brændbare væsker, der har en høj udbrudstemperatur, når forskellen mellem disse temperaturer 25-35 °. Mellem flashtemperaturen i den lukkede smeltedigel og den nedre temperaturgrænse for tænding er der en korrelationsbinding beskrevet af formlen

Dette forhold er retfærdigt ved G i (.

Den væsentlige afhængighed af flashtemperaturerne og tændingen fra de eksperimentelle forhold medfører visse vanskeligheder med at skabe den estimerede metode til vurdering af deres værdi. En af de mest almindelige af dem er den semi-empiriske metode, der foreslås af V. I. Blinov:

hvor Rh er udbrudstemperaturen (tænding), k; R np - partisk tryk på et mættet par væske ved flashtemperatur (tænding), PA; D () - diffusionskoefficienten for flydende damp, C / m2; b Antallet af iltmolekyler, der kræves til den totale oxidation af et brændstofmolekyle; I - Definitionsmetode Konstant.

Ved beregning af flashtemperaturen i et lukket fartøj anbefales det at tage I \u003d 28, i det åbne fartøj I \u003d 45; At beregne tændingstemperaturen tage I = 53.

Temperaturgrænser for tænding kan beregnes:

Ifølge de berømte værdier af kogepunkt

hvor ^ n (c) '7 / IP - henholdsvis den nedre (øvre) temperaturgrænse for tænding og kogepunktet, ° C; k, I - parametre, hvis værdier afhænger af typen af \u200b\u200bbrændstofvæske;

Ifølge de kendte værdier af koncentrationsgrænserne. For at gøre dette definerer først koncentrationen af \u200b\u200bmættet damp over væskens overflade.

hvor (p "p er koncentrationen af \u200b\u200bmættet damp, %; R N. P-tryk på mættet damp, PA; P 0 - Eksternt (atmosfærisk) tryk, PA.

Fra formel (2.41) følger

Aceded af værdien af \u200b\u200bden nedre (øvre) tændingstryk af mættet damp finder vi den temperatur, ved hvilken dette tryk opnås. Det er den lavere (øvre) temperaturgrænse for tænding.

Ved formel (2.41) kan du løse det inverse problem: at beregne koncentrationsgrænserne for tænding ved kendte værdier af temperaturgrænser.

Flammeegenskaben til spontan fordeling observeres ikke kun, når forbrænding af blandinger af brændbare gasser med et oxidationsmiddel, men også ved brændende væskerog faste stoffer. Med en lokal eksponering for en termisk kilde, som f.eks. En åben ild, vil væsken opvarme, vil øge fordampningshastigheden, og når væskens overflade nås væsketemperaturen af \u200b\u200binflammationen på eksponeringsstedet for varmekilden , vil der være en tænding af dampluftblandingen, en stabil flamme vil blive installeret, som derefter i en vis hastighed vil blive fordelt over overfladen og den kolde del. Væsker.

Hvad er drivkraften for at sprede processen med at brænde, hvad er hans mekanisme?

Spredningen af \u200b\u200bflammen på overfladen af \u200b\u200bvæskestrømmene som et resultat af varmeoverførsel på grund af stråling, konvektion og molekylær termisk ledningsevne fra flammezonen til overfladen af \u200b\u200bvæskespejlet.

Ifølge moderne ideer er den vigtigste drivkraft for udbredelsen af \u200b\u200bforbrændingsprocessen varmeemission fra flammen. Flammen, der har en høj temperatur (mere end 1000 ° C), er i stand til, som du ved, udstråler termisk energi. Ifølge loven i Stephen - Boltzmann bestemmes intensiteten af \u200b\u200bden strålende varmeflux, der gives af det opvarmede legeme, af forholdet

hvor c I. - intensiteten af \u200b\u200bstrålende varmeflux, kW / m 2 8 0 - graden af \u200b\u200bsort af kroppen (flamme) (E 0 \u003d 0,75-H, 0); a \u003d \u003d. 5,7 10 11 KJ / (m 2 S til 4) - Permanent Stephen - Boltzmann; G G-kropstemperatur (flamme), k; G 0 - Temperatur på mediet, K.

Varme, der udsender i alle retninger, kommer delvist og endnu ikke flederede områder af væskens overflade, opvarmer dem. Med en stigning i overfladelagets temperatur over det opvarmede område intensiveres fordampning af væsken af \u200b\u200bvæsken, og dampluftblandingen dannes. Så snart koncentrationen af \u200b\u200bvæskens damp overstiger NKVP, vil den tænding fra flammen. Derefter begynder denne sektion af overfladen af \u200b\u200bvæsken intensivt at varme den tilstødende overflade af væskeoverfladen osv. Forplantningshastigheden af \u200b\u200bflammen på væsken afhænger af hastigheden af \u200b\u200bopvarmning af væskens overflade med en strålingsvarmflux fra flammen, dvs. Fra dannelsens hastighed af en brændbar dampluftblanding over væskens overflade, som igen afhænger af væskens art og den oprindelige temperatur.

Hver type væske har deres egen varme af fordampning og flash temperatur. Jo højere deres værdier, jo længere tid er det nødvendigt at opvarme det op til dannelsen af \u200b\u200ben brændbar dampluftblanding, derfor under flammeudbredelseshastigheden. Med en stigning i molekylvægten af \u200b\u200bstoffet i en homologe serie reduceres trykket af elasticitetsdampens damp, og afdampningsmaden og flashtemperaturen øges henholdsvis, hastigheden af \u200b\u200bflammeudbredelse reduceres.

Forøgelse af væskens temperatur øger flammens formeringshastighed, da den tid, der kræves for at opvarme væsken til flare-temperaturen, før brændingsområdet reduceres.

Efter flash vil flammens formering i væskespejlet (ved fysisk betydning) lig med hastigheden af \u200b\u200bformering af flammen langs dampluftblandingen af \u200b\u200bsammensætningen tæt på NKPV, dvs. 4-5 cm / s. Med en stigning i den oprindelige temperatur af væsken over flashtemperaturen afhænger flammens formeringshastighed (på samme måde som formeringshastigheden af \u200b\u200bflammen) fra sammensætningen af \u200b\u200bden brændbare blanding. Med en stigning i temperaturen af \u200b\u200bvæsken over temperaturen af \u200b\u200bdets udbrud vil koncentrationen af \u200b\u200bdampluftblandingen over spejlets overflade vokse fra NKVP til 100% (kogepunkt).

Derfor, i første omgang, med en forøgelse af fluidets temperatur på flashtemperaturen til en temperatur, ved hvilken mættede par er dannet over overfladen, med en koncentration svarende til støkiometrisk (mere præcist, noget højere end den støkiometriske), flammen Forplantningshastigheden vil stige. I de lukkede fartøjer, da væsketemperaturen stiger, begynder flammens udbredelseshastighed at falde op til en hastighed svarende til den øvre temperaturgrænse for tænding, hvor spredningen af \u200b\u200bflammen, men damp-luftblandingen vil være umulig på grund af Manglen på ilt i dampluftblandingen over den flydende overflade. Over overfladen af \u200b\u200bdet åbne reservoir vil koncentrationen af \u200b\u200bdampe på forskellige niveauer være forskellige: den vil være maksimal og svarer til koncentrationen af \u200b\u200bmættet damp ved en given temperatur, da afstanden fra overfladen øges, vil koncentrationen gradvist falde på grund af til konvektiv og molekylær diffusion.

Ved fluidets temperatur tæt på flashtemperaturen vil flammens formeringshastighed på overfladen af \u200b\u200bvæsken være lig med hastigheden af \u200b\u200bdens formering langs blandingen af \u200b\u200bdampe i luften på NKPV, dvs. 3-4 cm / s. I dette tilfælde vil flammefronten være placeret på overfladen af \u200b\u200bvæsken. Med en yderligere stigning i den oprindelige væsketemperatur vil volumenet af flammen vokse på samme måde som væksten af \u200b\u200bden normale udbredelse af flammen på dampluftblandingen med en stigning i dens koncentration. Med den maksimale hastighed spredes flammen langs blandingen med en koncentration tæt på støkiometrisk. Som følge af en forøgelse af den oprindelige fluidetemperatur over G vil flammens formeringshastighed forblive en konstant svarende til den maksimale værdi af forbrændingshastigheden af \u200b\u200bforbrændingen langs den støkiometriske blanding eller mere af den (figur 2.5). På denne måde,

Fig. 25.

1 - forbrænding af væske i en lukket beholder; 2 - Forbrændingen af \u200b\u200bvæsken i en åben beholder, når væskens indledende temperatur ændres i en åben beholder i en bred vifte af temperaturer (op til kogepunktet) Hastigheden af \u200b\u200bflammeforplantning vil variere fra flere millimeter til 3-4 m / s.

Med den maksimale hastighed spredes flammen langs blandingen med en koncentration tæt på støkiometrisk. Med stigende væsketemperatur ovenfor øger LC afstanden over væsken, på hvilken den støkiometriske koncentration er dannet, og flammeudbredelseshastigheden forbliver den samme (se fig. 2.5). Denne omstændighed bør altid huskes, både i tilrettelæggelsen af \u200b\u200bforebyggende arbejde, og når man dampes brande, når for eksempel faren for luftforsyning kan forekomme i lukket kapacitet - dens trykning.

Efter at have brændt væsken og spredningen af \u200b\u200bflammen, men dens overflade er installeret diffusionsmodus af dens udbrændingsom er karakteriseret ved en bestemt masse W rm. og lineær W v jl. hastigheder.

Den specifikke massehastighed er en masse af et stof, der brænder fra en enhed af et flydende spejlareal pr. Tidsenhed (kg / (m2 * c)).

Lineær hastighed er afstanden, som niveauet af væske spejl bevæger sig pr. Tidsenhed på grund af dets udbrændthed (m / s).

Masse- og lineære udbrændte hastigheder er sammenkoblet gennem densiteten af \u200b\u200bvæsken P:

Efter væsketænding øges temperaturen af \u200b\u200bdens overflade fra tændingstemperaturen til kog, dannelsen af \u200b\u200bet opvarmet lag. I løbet af denne periode øges væskebrændehastigheden gradvist, højden af \u200b\u200bflammebrænderen vokser afhængigt af tankens diameter og typen af \u200b\u200bbrændbar væske. Efter 1-10 minutters brændende kommer processtabilisering: Burnout-hastigheden og flammens størrelse forbliver i fremtiden uændret.

Højden og form af flammen i diffusionsforbrændingen af \u200b\u200bvæsken og gasen adlydes af de samme mønstre, da forbrændingsprocessen i begge tilfælde bestemmes ved gensidig diffusion af brændstoffet og oxidanten. Imidlertid er gasstrålehastigheden imidlertid ikke afhængig af processerne, der strømmer ind i flammen, derefter med en flydende forbrænding, en bestemt påfyldningshastighed, som afhænger af begge termodynamiske parametre af væske og diffusionsbetingelserne af luft oxygen og flydende damp.

Mellem brændingsområdet og væskens overflade er der installeret en vis varme- og masseudveksling (figur 2.6). En del af varmefluxen, der kommer ind på overfladen af \u200b\u200bvæsken q 0. Det bruges på sin opvarmning til kogepunktet q ucn. Derudover var varme q ct. Fluidvarme kommer fra flammebrænderen gennem tankvæggene på grund af termisk ledningsevne. Med en tilstrækkelig stor diameter af størrelsen q ct. Du kan prene, så q () \u003d K "n +

Det er indlysende at

hvor C er varmekapaciteten af \u200b\u200bvæsken, højderne-k); P - væsketæthed, kg / m 3; W nc. - vækstrate for det opvarmede lag, m / s W jl - Lineær udbrændthed, m / s; 0 og volden af \u200b\u200bfordampning, KJ / kg; KAQ - Kogende temperaturvæske, K.

Fig. 2.6.

G () - den oprindelige temperatur G af kip-kogepunkt;

T. - forbrændingstemperatur q kuw q jl - henholdsvis konvektive og strålende varmestrømme; q 0 - Varmfluxen kommer ind på overfladen af \u200b\u200bvæsken

Fra formel (2.45) følger det, at intensiteten af \u200b\u200bvarmefluxen fra flammezonen forårsager en bestemt leveringshastighed for brændstof til denne zone, hvis kemiske interaktion med et oxidationsmiddel påvirker værdien af \u200b\u200b# 0. I dette og består forholdet af masseog flammens varmeudvekslingszone og den kondenserede fase under forbrændingen af \u200b\u200bvæsker og faste stoffer.

Evaluering af andelen af \u200b\u200bvarme fra total varmeafledning ved brænding af væske, som bruges til forberedelsen til brænding q. 0, du kan bruge i den følgende rækkefølge.

Tager for enkelhed W rjl. \u003d W nx, få

Hastigheden af \u200b\u200bvarmeafledning fra overfladen af \u200b\u200bvæskespejloverfladen (specifik varme varme q ll7k) Kan bestemmes af formlen

hvor q time er den laveste varmeforbrænding af stoffet, KJ / kg; P - Fyldighedskoefficient for forbrænding.

I betragtning af tilstanden (2.44) og levering af ekspressionen (2,45) til formel (2.46) opnår vi

Beregninger viser, at ca. 2% af den samlede varmeafledning under forbrændingen af \u200b\u200bvæsken bruges til dannelsen og afgivelsen af \u200b\u200bfluiddamp i forbrændingszonen. Ved etablering af en udbrændthed øges temperaturen af \u200b\u200bvæskens overflade til kogepunktet, som forbliver uændret i fremtiden. Denne erklæring refererer til individuel væske. Hvis vi overvejer blandinger af væsker med forskellige kogepunkt, så først udgangen af \u200b\u200blavkogende fraktioner, derefter mere og mere højtkogende.

Opvarmning af væsken i dybden som et resultat af varmeoverførsel fra opvarmet med en strålestrøm. q 0. Væskens overflade ind i dens dybder. Denne varmeoverførsel udføres på bekostning varmeledningsevne og konvention.

Varmevæske på grund af termisk ledningsevne kan repræsenteres ved eksponentiel afhængighed af typen

hvor T x - Væskelagstemperatur i dybden x, TIL; G af kip - overfladetemperatur (kogepunkt), k; k. - Proportionalitetskoefficient, M -1.

Denne type temperaturfelt kaldes temperaturfordelingen af \u200b\u200bden første slags (Fig. 2.7).

Den laminære konvention opstår som et resultat af forskellige væsketemperatur ved reservoirets vægge og i dens centrum såvel som på grund af fraktionel acceleration i det øvre lag, når blandingen brænder.

Yderligere varmeoverførsel fra reservoirets opvarmede vægge til væsken fører til opvarmning af dets lag ved væggene til en højere temperatur end i midten. Væske opvarmes mere opvarmes ved væggene (eller endda dampbobler i tilfælde af dets opvarmning på væggene over kogepunktet) stiger opad, hvilket bidrager til intensivt tørring og hurtig væskeopvarmning ved høj dybde. Det er dannet såkaldt homothermisk lag. de der. Laget med en praktisk konstant temperatur, hvis tykkelse stiger under brænding. Et sådant temperaturfelt kaldes temperaturfordelingen af \u200b\u200bden anden slags.

Fig. 2.7.

1 - temperaturfordelingen af \u200b\u200bden første art 2 - Distribution af temperaturen på den anden slags

Dannelsen af \u200b\u200bet homotermisk lag er også muligt som et resultat af fraktioneret destillation af de næroverfladelag af en blanding af væsker, der har et andet kogepunkt. Da sådanne væsker brænder ud, er nær-overfladelaget beriget med mere tætte højkogende fraktioner, som sænkes ned og bidrager til kimen til den konvektive opvarmning af væsken.

Det er blevet fastslået, at jo lavere kogepunktet for væsken (dieselbrændstof, transformerolie), perlen er sværere dannet af et homothermisk lag. Med deres forbrænding overstiger temperaturen af \u200b\u200breservoirets vægge sjældent kogepunktet. Men med forbrænding af våde højtkogende olieprodukter er sandsynligheden for dannelsen af \u200b\u200bet homothermisk lag tilstrækkeligt højt. Ved opvarmning af væggene på tanken til 100 ° C og derover dannes vanddampbobler, som, rushing op, forårsager intensiv bevægelse af hele væsken og hurtig opvarmning. Afhængigheden af \u200b\u200btykkelsen af \u200b\u200bdet homothermiske lag på forbrændingstiden er beskrevet af forholdet

hvor x - tykkelse af det homothermiske lag på et tidspunkt på brændende tid, m; x PR - den maksimale tykkelse af det homotermiske lag, m; T - tiden tælles på starten af \u200b\u200bdannelsen af \u200b\u200blaget, C; P-koefficient, C -1.

Muligheden for at danne et tilstrækkeligt tykt homothermisk lag under brændingen af \u200b\u200bvåde petroleumprodukter er fyldt med forekomsten af \u200b\u200bkogning og emissioner af væsken.

Burnouthastigheden afhænger signifikant af typen af \u200b\u200bvæske, den oprindelige temperatur, fugtighed og koncentration af oxygen i atmosfæren.

Fra ligning (2.45), under hensyntagen til udtrykket (2.44), kan du bestemme massehastigheden for Burnout:

Fra formel (2.50) er det indlysende, at intensiteten af \u200b\u200bvarmefluxen, der kommer fra flammen til væskens spejl og de termofysiske parametre af brændstoffet: Kogepunktet, varmekapaciteten og fordampningsvarmen.

Fra bordet. 2.5 Det er klart, at der er en vis korrespondance mellem burnoutens hastighed og omkostningerne ved varme til opvarmning og fordampning af væsken. Så i en række benxpalcolglycerin, med en stigning i omkostningerne ved varme til opvarmning og fordampning, reduceres udbrændingshastigheden. Men når der flyttes fra benzen til diethylether, falder varmeomkostningerne. Denne tilsyneladende inkonsekvens skyldes forskellen i intensiteten af \u200b\u200btermiske strømme, der kommer fra faklen til overfladen af \u200b\u200bvæsken. Den strålende strøm er ret stor for den afkølede flamme af benzen og lille for en relativt gennemsigtig flamme af diethylether. Som regel er forholdet mellem udbrændte hastigheder af de hurtigste brændende væsker og den langsomt brændende ret lille og er 3,0-4,5.

Tabel 25.

Afhængigheden af \u200b\u200budbrændtheden fra omkostningerne ved varme til opvarmning og fordampning

Fra udtrykket (2.50) følger det, at med en stigning i G0, øges brændehastigheden, da varmeopvarmningskostnaderne for væskevarme til kogepunktet reduceres.

Fugtindholdet i blandingen sænker brændingen i væsken, for det første på grund af de yderligere omkostninger ved varme på dens fordampning, og for det andet som et resultat af den phlegmatiserende virkning af vanddamp i gaszonen. Sidstnævnte fører til et fald i flammetemperaturen, og ifølge formel (2.43) reduceres dens udstrålingsevne. Strengt taget er hastigheden af \u200b\u200bden våde væske (væske indeholdende vand) ikke konstant, det øges eller falder under forbrændingsprocessen afhængigt af væskens kogepunkt.

Vådt brændstof kan repræsenteres som en blanding af to væsker: brændstof + vand, i færd med at brænde dem fraktioneret forsoning. Hvis kogepunktet for det brændbare væske er mindre end vandkogepunktet (100 ° C), forekommer brændstofbrænderen, blandingen er beriget med vand, udbrydningshastigheden reduceres, og til sidst stopper forbrændingen. Hvis væskens kogepunkt er større end 100 ° C, så er fugtigheden for det meste fordampet, og koncentrationen reduceres. Som følge heraf øges hastigheden af \u200b\u200bvæskekurvning op til hastigheden af \u200b\u200bforbrænding af det rene produkt.

Som regel, med en stigning i vindhastigheden, øges hastigheden af \u200b\u200budbrændtsvæsken. Vinden intensiverer processen med at blande brændstoffet med et oxidationsmiddel og derved øge flammens temperatur (tabel 2.6) og nærme flammen til overfladen af \u200b\u200bbrændingen.

Tabel 2.6.

Virkningen af \u200b\u200bvindhastighed på flammenemperaturen

Alt dette øger intensiteten af \u200b\u200bvarmefluxen, der kommer ind i opvarmning og fordampning af væsken, fører derfor til en stigning i burnout-hastigheden. For større vindhastighed kan flammen bryde ud, hvilket vil føre til ophør af brænding. For eksempel, når der brænder en traktorpeter i en tank med en diameter på 3 m, forekom en forstyrrelse af en flamme ved en vindhastighed på 22 m / s.

De fleste væsker kan ikke brænde i en atmosfære med et oxygenindhold på mindre end 15%. Med en stigning i iltkoncentrationen over denne grænse vokser udbragningshastigheden. I en atmosfære, der er signifikant beriget med oxygen, fortsætter forbrændingen af \u200b\u200bvæsken med frigivelsen af \u200b\u200ben stor mængde sod i flammen, og der er en intensiv kogning af væskefasen. For multicomponent væsker (benzin, petroleum osv.) Overfladetemperatur med en stigning i iltindholdet i miljøet vokser.

Forøgelse af brændstofhastigheden og temperaturen på den flydende overflade med stigende iltkoncentration i atmosfæren skyldes stigningen i flammens udstrålende evne som et resultat af væksten i forbrændingstemperaturen og højt indhold af sod i det.

Burnout-hastigheden ændrer sig også betydeligt med et fald i niveauet af brændbart væske i tanken: et fald i udbrændthed, op til ophør af brænding. Da iltforsyningen fra miljøet er vanskeligt inde i reservoiret, stiger afstanden, når væsken falder h np. Mellem flammezonen og forbrændingsoverfladen (fig. 2.8). Den strålende strøm til det flydende spejl falder, og derfor er burnoutens hastighed reduceret, op til dæmpning. Ved brændende væsker i store diameter tanke, er den begrænsende dybde / g af den tilbøjelige, ved hvilken brændingen dæmpes, meget stor. Så for en tank med en diameter på 5 m, er den 11 m og med en diameter af dem - ca. 35 m.

Med adiabatisk, dvs. Ikke ledsaget af brændstoftab af forbrænding, hele forsyningen af \u200b\u200bkemisk energi i det brændbare system går ind i reaktionsproduktets termiske energi. Temperaturen af \u200b\u200badiabatiske forbrændingsprodukter afhænger ikke af reaktionshastigheden, der strømmer ind i flammen, men kun på deres samlede termiske effekt og varmeevne hos slutprodukter. Denne værdi kaldes adiabatisk forbrændingstemperatur T. G. Det er et vigtigt kendetegn ved det brændbare miljø. Mest brændbare blandinger T. g ligger inden for 1500 ÷ 3000 ° K. Det er indlysende at T. G er den maksimale temperatur af reaktionsprodukterne i fravær af ekstern opvarmning. Den faktiske forbrændingsprodukttemperatur kan kun være T. r i tilfælde af varmetab.

Ifølge den termiske teori om brænding, udviklet af sovjetiske forskere, Ya. B. Zeldovich og D. A. Frank-Kamenetsky, spredningen af \u200b\u200bflammen forekommer ved at overføre varme fra forbrændingsprodukterne til den uforbrændte (friske) blanding. Temperaturfordelingen i gasblandingen under hensyntagen til varmeafledning fra den kemiske reaktion og termisk ledningsevne er vist i fig. 6.1:

Fig. 6.1. Temperaturfordeling i gasblandingen

Flammefront, dvs. Den zone, hvor forbrændingsreaktionen opstår, og den intense selvopvarmning af den brændbare gas forekommer, begynder ved en tændingstemperatur. T. SV og ender ved temperaturer T. G.

Før flammen formering til højre er en frisk blanding, og de brændende produkter brænder. Det antages, at i opvarmningszonen fortsætter reaktionen som langsomt, at varme udledes.

Varmeoverføringsprocessen i flammens stationære spredning fører ikke til varmetab og faldende temperatur i forhold til T. D direkte bag flammens forside. Varmeinden fra hvert brændende gaslag under tændingen af \u200b\u200bnaboen, endnu ikke opvarmet, kompenseres af en tilsvarende mængde varme, der tidligere blev opnået i tændingslaget i sin egen tænding. Den ekstra varme i den oprindelige antændelsespuls er mærkbart fordreje den stationære brændingstilstand, da dens rolle i stigende grad reduceres, da mængden af \u200b\u200bbrændt gas øges.

Forbrændingsprodukter taber kun varme som følge af stråling og ved kontakt med en solid overflade. Hvis strålingen er ubetydelig, viser en sådan forbrænding sig at være næsten adiabatisk. Naturlige termiske tab er kun mulige i en vis afstand bag flammens forside.

Således fører initiering af forbrænding af gasblandingen på et punkt til opvarmning af det nærliggende lag, som opvarmes af termisk ledningsevne fra reaktionsprodukterne til selvantændelse. Forbrændingen af \u200b\u200bdette lag indebærer tændingen af \u200b\u200bfølgende osv. Op til den fuldstændige udbrænding af den brændbare blanding. Den varme, der udledes fra reaktionszonen i den friske blanding, kompenseres fuldstændigt ved adskillelsen af \u200b\u200breaktionsvarmen, og den faste forside af flammen forekommer. Som et resultat af lagdelt forbrænding bevæger flammefronten langs blandingen og sikrer spredningen af \u200b\u200bflammen.

Hvis den friske blanding bevæger sig mod flammefronten med en hastighed svarende til hastigheden af \u200b\u200bflammeforplantning, vil flammen blive fastsat (stationær).

Til den friske blanding fra overfladen af \u200b\u200bflammeoverfladen pr. Tidsenhed med termisk ledningsevne tilføres mængden af \u200b\u200bvarme:

(6.7)

hvor er termisk ledningsevne koefficient - Flamme frontbredde.

Det bruges varmt på opvarmning af friske blandinger fra den oprindelige temperatur til forbrændingstemperaturen:

hvor fra - specifik varme; - Blandingsdensiteten.

Under hensyntagen til ligninger (6.7) og (6.8) på U. PL \u003d υ G Flammeforplantning bestemmes af forholdet:

, (6.9)

hvor er temperaturkoefficienten.

Da forbrændingshastigheden er meget afhængig af temperaturen, forekommer forbrændingen af \u200b\u200bstørstedelen af \u200b\u200bgassen i zonen, hvis temperatur er tæt på

Hastigheden af \u200b\u200bden kemiske reaktion bestemmes af ligningen:

(6.10)
Derefter spredes hastigheden af \u200b\u200bflamme:

(6.11)

hvor b. - Indikator afhængigt af egenskaberne af blandingen.

Således vil flammen ikke være i stand til at forplanere den brændbare blanding, hvis dens temperatur vil være under den teoretiske forbrændingstemperatur med størrelsen.

Maksimal flamme spredningshastighed Det observeres ikke ved det støkiometriske forhold af brændstoffet og oxidanten i blandingen og med et overskud af brændstof. I forvarmning af blandingen øger flammens udbredelse signifikant i reelle betingelser, da det er proportional med firkanten af \u200b\u200bden oprindelige temperatur af blandingen.

Den normale udbredelse af flammen (FN) afhænger af de termofysiske egenskaber af gasluftblandingen. Men i endnu større grad afhænger distributionshastigheden af \u200b\u200bsine fysisk-kemiske egenskaber? Forbrændingshastighed V og temperatur i den brændende reaktionszone, TG:

de der. UR'en er proportional med oxidationsreaktionshastigheden (V) og er i eksponentiel afhængighed af forbrændingszonens (TG) omvendt temperatur. Den afgørende parameter vil helt sikkert være reaktionshastigheden. Vi skriver ligningen af \u200b\u200bhastigheden af \u200b\u200bden kemiske forbrændingsreaktion:

hvor K0 er en præ-eksponentiel faktor fra Arrhenius-ligningen,

SG, juice - koncentration af brændstof og oxidant,

m, N-reaktionsordrer henholdsvis brændstof og oxidator,

EA - aktiveringsenergien af \u200b\u200bden kemiske reaktion.

Overvej, hvordan hastigheden af \u200b\u200boxidationsreaktioner for blandinger med et andet forbrændings- og oxidantforhold (fig. 2) ændres.

Fra grafen kan det ses, at for en blanding af støkiometrisk sammensætning (overskydende luftkoefficienta \u003d 1) er hastigheden af \u200b\u200boxidationsreaktionen maksimal.

Når man øger koncentrationen af \u200b\u200bbrændstof i blandingen over det støkiometriske tal, når? bliver til< 1 (кислород находится в недостатке), горючее сгорает не полностью. В этом случае меньше выделится теплоты реакции горения Qгор и произойдёт снижение Tг.

Hastigheden af \u200b\u200boxidationsreaktionen sammenlignet med den støkiometriske sammensætning af blandingen vil falde, både på grund af faldet i koncentrationen af \u200b\u200boxidant O2 og temperaturen af \u200b\u200bforbrændingszonen. Det vil sige med et konsekvent fald? (Hvad svarer til en stigning i koncentrationen af \u200b\u200bSG i blandingen) Hastigheden af \u200b\u200boxidationsreaktionen? Og temperaturen på forbrændingszonen TG vil fortsætte med at falde. På grafen med cg\u003e bliver Gstex-kurven kraftigt faldende. Reduceret oxidationsreaktionshastighed på? \u003e 1 skyldes et fald i varmeafledning i brændende zone på grund af den nedre koncentration i it-brændstof.

Figur 2. Afhængigheden af \u200b\u200bbrændhastigheden fra koncentrationen af \u200b\u200bbrændstof i blandingen

Det er dette som i figur 2, afhængigheden af \u200b\u200bforbrændingsreaktionshastigheden på koncentrationen af \u200b\u200bden brændbare komponent i den indledende blanding forudbestemmer den paraboliske type afhængighed af dens andre parametre i forbrændingsprocessen fra blandingenes sammensætning: selv -kitionstemperaturer og minimal antændelsesenergi, koncentrationsgrænser for flammeudbredelsen. Afvisningen af \u200b\u200bparabolen har også afhængigheden af \u200b\u200bden normale formeringshastighed for flammen FN fra koncentrationen af \u200b\u200bbrændstof i SG-blandingen. I fig. 3 viser sådanne afhængigheder for tilfælde af forbrænding af luftpropanblandingen ved forskellige værdier af den oprindelige temperatur.

Figur 3. Afhængigheden af \u200b\u200bflammeordningshastigheden fra koncentrationen af \u200b\u200bpropan i luften ved en indledende temperatur på 311 K (1); 644 K (2); 811 K (3)

Ifølge de ovenfor beskrevne repræsentationer skal den maksimale formeringshastighed af flammen (Urmeren) svare til den støkiometriske koncentration af brændstof. Imidlertid fandt eksperimentelt sine værdier noget skiftet til de rige på indholdet af brændbare blandinger. Med en stigning i den oprindelige temperatur af blandingen skal hastigheden af \u200b\u200bspredning af flammen stige, hvilket observeres i praksis. For eksempel til luftblanding af benzin og petroleum damp, set i fig. fire.

Figur 4. Afhængighed af hastigheden af \u200b\u200bformering af flammen fra den indledende temperatur af luftblandingen af \u200b\u200bbenzin og petroleum damp med luft

For forskellige stoffer afhænger UAN af deres kemiske natur og svinger i forholdsvis brede grænser (tabel 1). For de fleste af blandinger af kulbrintebrændstof med luft FN< 1 м/с. При введении в горючую смесь избыточного воздуха или азота температура горения заметно снижается.

Tabel 1.

Normal flammeudbredelseshastighed for nogle brændbare blandinger

Introduktion til en brændbar blanding af inerte og neutrale gasser: nitrogen N2, argon AR, CO2 carbondioxid fortynder det og reducerer således både oxidationsreaktionshastighed og flammeudbredelseshastighed. Dette ses tydeligt fra afhængighederne vist i fig. fem.

På samme tid, med en bestemt (phlegmatiserende) koncentration af fortyndingsmidler, er brændingen generelt stoppet. Den mest kraftfulde indflydelse har indførelsen af \u200b\u200bstearinlys, da de har en anden hæmmende virkning på forbrændingsreaktionen.

Som det fremgår af fig. 5, Introduktion til en brændbar blanding af chladon (114V2) i 4-10 gange mere effektiv end neutrale gasser - fortyndingsmidler.

Figur 5. Virkning af koncentration af fortyndingsmiddel og chladon 114v2 på hastigheden af \u200b\u200bflammeudbredelse i propagan-luftblandingen (? \u003d 1,15)

Den phlegmatiserende evne af gasser - fortyndingsmidler afhænger af deres termofysiske egenskaber og især på deres termiske ledningsevne og varmekapacitet.

1.3 Diffusionsforbrænding af gasser

I reelle forhold, i tilfælde, hvor gas eller par er brandfarlige efter starten af \u200b\u200bderes nødudløb, observeres diffusionsbræning. Et typisk og ret almindeligt eksempel er diffusionsforbrændingen af \u200b\u200bgas i ødelæggelsen af \u200b\u200bde vigtigste rørledninger, på en nødfontinering marine eller landt godt af et gas- eller gaskondensatfelt på gasforarbejdningsanlæg.

Overvej funktionerne i en sådan forbrænding. Antag, at naturgasens springvand brænder, hvis hovedkomponent er methan. Forbrændingen forekommer i diffusionsmodus og har en laminær. Koncentrationsgrænser for flammefordeling (CPRP) til methan er 5-15% vol. Jeg vil vise strukturen af \u200b\u200bflammen og konstruere grafiske afhængigheder af ændringer i koncentrationen af \u200b\u200bmethan og hastigheden af \u200b\u200bbrændende reaktion fra afstanden til den aksiale springvand (figur 6).

Figur 6. Skema af en diffusionslaminær flamme af en gasfontæne (A), en ændring i koncentrationen af \u200b\u200bbrændstof (B), hastigheden af \u200b\u200bbrændende reaktion (b) på forsiden af \u200b\u200bflammen.

Gaskoncentrationen reduceres fra 100% på den aksiale springvand til værdien af \u200b\u200bden øvre koncentrationsgrænse for tænding og videre til NKPR på dens periferi.

Gasbrænding vil kun forekomme i intervallet af koncentrationer fra WPPD til NKPR, dvs. inden for koncentrationsområdet af antændelsen. Forbrændingsreaktionshastigheden? (T) vil være nul i koncentrationer, over SPR og under NKRR, og maksimumet når. Afstanden mellem CHHPR og HVKPR bestemmer således bredden af \u200b\u200bdiffusionsflammens front:

fP \u003d HNKPR - HVKPR. (3)

Forreste bredde for en sådan flamme er fra 0,1 til 10 mm. Hastigheden af \u200b\u200bforbrændingsreaktionen i dette tilfælde bestemmes af diffusionshastigheden af \u200b\u200boxygen og er den i ca. 5 til 5 104 gange mindre forbrændingshastighed i kinetisk tilstand. For samme tid under varmeændringen, dvs. Varmefrigørelseshastigheden i diffusionsbrændingsbrænderen.

1.4 Funktioner i brændende gasstråler. Flamme stabiliseringsbetingelser

Betingelserne for brændende gasfontæner er mere bekvemme at overveje på eksemplet på gasstråler. I reelle forhold er sådanne jetfly turbulente. Ved tænding dannes den gasstrømmende jetfly, der strømmer ud af brønden, en såkaldt diffusionsbrænder dannes, der har en symmetrisk spindelformet form (figur 6). Kemiske forbrændingsreaktioner går i en tynd overflade af faklen, som i den første tilnærmelse kan betragtes som en overflade, hvor koncentrationerne af brændstof og oxidanten behandles i nul, og diffusionsfluxen af \u200b\u200bbrændstof og oxidanten til denne overflade er i Stoichiometrisk forhold. Diffusionsfronten af \u200b\u200bforbrændingen har en nuludbredelseshastighed, så strålen kan ikke påvise på strømmen opadgående opad.

Stabiliseringen af \u200b\u200bflammen på strålen forekommer i den nedre del af faklen, hvor en anden forbrændingsmekanisme implementeres. Når gassen udløber fra hullet på den oprindelige ikke-brændende sektion af stråleoverfladen, dannes der et turbulent lag af gasblanding og omgivende luft. I dette lag falder gaskoncentrationen i radial retningen jævnt, og koncentrationen af \u200b\u200boxidanten øges. I midterdelen af \u200b\u200bblandelaget er der en homogen blanding af brændstof og et oxidationsmiddel med en sammensætning tæt på støkiometrisk. Når blandingen er fremstillet til forbrændingen, kan flammefronten fordeles i laget af blanding ved en endelig hastighed selv mod strømmen, hvis brændhastigheden overstiger den lokale strømningshastighed. Men da det når det nærmer sig udløbet, øges jethastigheden i en vis højde, hvor jetens hastighed er lig med brændhastigheden (? T), og flammen stabiliseres på overfladen af \u200b\u200bstrålen i denne højde. At præcist beregne hastigheden af \u200b\u200bturbulent brændende (? T) er ikke mulig. Imidlertid viser estimater, at værdien (? T) er omtrent lig med ripplerne af jet, hvis værdi er proportional med den aksiale hastighed (UM). Fra de eksperimentelle data følger det, at de maksimale middelværdier af standardkrusningerne af den langsgående komponent af hastigheden er 0,2um. Med denne størrelse for den turbulente forbrændingshastighed kan det antages, at maksimumshastigheden for flammeforplantning mod en springvand med en hastighed på 300-450 m / s en gasstrøm vil være ca. 50 m / s.

1.5 Evaluering af debitering af brændende gas springvand

Når der stjæler brande af kraftige gas springvand, er der behov for at estimere strømningshastigheden (D) af den brændende springvand, da gasforbruget er et af de vigtigste parametre, der bestemmer mængden af \u200b\u200barbejde og det materiale og det tekniske middel, der er nødvendigt for at eliminere ulykke. Den direkte måling af strømmen af \u200b\u200bbrændende springvand i de fleste tilfælde er umulig, og de effektive fjernbetjeningsmetoder til bestemmelse af strømmen af \u200b\u200bstrømmen eksisterer ikke. Forbruget af kraftige gas springvand kan være ret præcist bestemt på højden af \u200b\u200bfakkel (H).

Det er kendt, at højden af \u200b\u200bden turbulente fakkel, der genereres ved forbrænding af normalt udvidede gasstråler med en subsonisk udløbshastighed, ikke afhænger af strålens hastighed eller forbrug og bestemmes kun ved diameteren af \u200b\u200bhullet (D) , hvorfra jettet følger, gasens termofysiske egenskaber og dens temperatur (T) ved hullets udløb.

Den empiriske formel til beregning af strømningshastigheden af \u200b\u200bspringvandet ved fakkelens højde under brænding af naturgas er kendt:

D \u003d 0,0025HF 2, MILLION M3 / DAY. (fire)

I reelle brande er den laminære forbrydelse praktisk taget ikke fundet. Gas, både i reservoiret på gasfelt og transportledninger og i teknologiske installationer, er under pres. Derfor vil omkostningerne ved gas under nødudløb være meget stor? Op til 100 m3 / s på brande fontæner gasbrønde (op til 10 millioner m3 / dag). Naturligvis under disse betingelser vil udløbsregimerne, hvilket betyder, at forbrændingsformerne vil være turbulent.

For at beregne kræfterne og midlerne til slukning af de brændende gasbryder er det nødvendigt at kende gasstrømningshastigheden. De oprindelige data til beregningen er næsten altid fraværende, da det ikke er kendt enten gastryk i teknologisk udstyr eller i feltet lag. Derfor, i praksis, den eksperimentelt etablerede afhængighed (4) af højden af \u200b\u200bfakkelens flamme på gasforbruget, de beregnede data, når de anvendes, som er vist i tabel. 2.

Tabel 2.

Afhængigheden af \u200b\u200bhøjden af \u200b\u200bflammen fra gasstrømningshastigheden af \u200b\u200bgasfontænen i forskellige forbrændingsmetoder