De snelheid van normale vlamspreiding is niet afhankelijk van. Invloed van brandende omstandigheden over de snelheid van vlam

1) Materiaalvocht.

2) het effect van monsteroriëntatie in de ruimte.

Met negatieve kantelhoeken (richting van de vlambeweging van boven naar beneden), de spreidingspercentage van de vlam of verandert of zwak af. Met een toename van de positieve hellinghoek (de bewegingsrichting van de vlam van onderop) boven 10-15 0, neemt de vlamverplichtingssnelheid sterk toe.

3) Effect van snelheid en richting van luchtstroom.

Met een toename van de snelheid van de bijbehorende wind, is de gasuitwisseling verbeterd, wordt de hellingshoek van de vlam teruggebracht tot het monster. De snelheid van de verdeling neemt toe.

De luchtstroom gericht tegen de richting van de vlambeweging heeft een duaal effect op de snelheid van vlamspreiding.

Als gevolg van aerodynamische remmen en koeling van de verwarmde secties van het oppervlak vóór de voorkant van de vlam, wordt de vlam-propagatietarief verminderd. Aan de andere kant, de luchtstroom intensiveert het mengen van pyrolyseproducten met een oxidatiemiddel, de vorming van een homogeen brandbaar mengsel komt sneller voor, de vlamuitloop nadert het oppervlak van het vaste materiaal, dat op hun beurt tot een verdere toename leidt in de intensiteit, en dit versnelt deze de verspreiding van de vlam.

4) het effect van geometrische monstermaten.

Ze verschillen thermisch dikke en thermisch dunne monsters.

De thermische dikte is de dikte van de vaste materiaallaag die voor de vlamvoorzijde boven de initiële temperatuur is ingeschoven ten tijde van de vlamverplaging op dit oppervlak.

5) de invloed van het substraatmateriaal.

Als het brandbare materiaal in contact komt met het materiaal (substraat), verschillen de thermofysische eigenschappen van de lucht, het zal ook van invloed zijn op de snelheid van vlamverplaging (gelijmd papier, isolatie van draden, enz.). Als L Sublines\u003e L bergen. mat. De warmte zal intensief aan het monster worden toegewezen, en de spreidingspercentage zal minder zijn dan in afwezigheid van een substraat.

6) Effect van zuurstofgehalte in het milieu.

Met een toename van zuurstofgehalte in het milieu, neemt de snelheid van vlamverplaging toe.

7. Effect van initiële monstertemperatuur.

Voor hout leidt een toename van de initiële temperatuur tot 230-250 O C (pyrolysetemperatuurbereik) tot een sterke toename van u l.

Burnout van vaste materialen

Gelijktijdig met de verspreiding van de vlam op het oppervlak van het materiaal, begint het proces van zijn burnout. De patronen van burn-out van vaste materialen zijn aanzienlijk afhankelijk van de aard van de omzetting van een vaste fase in gasvormige producten.

Als de afbraak van de vaste fase verloopt in een smalle oppervlaktelaag zonder de vorming van een carbonaatlaag, dan in dit geval de brandende stromen op een constante snelheid. Op het oppervlak van de vaste fase na ontsteking wordt een constante temperatuur gelijkgesteld aan het kookpunt of de sublimatie van de substantie.

Het mechanisme van de verbranding van vaste stoffen die stromen tot de vorming van een carbonale residu op het brandende oppervlak is complexer. Het is zo Litto bijna alle stoffen van plantaardige oorsprong, sommige kunststoffen die niet-brandbare of moeilijke vulstoffen bevatten (talk, roet, enz.). De meest voorkomende brandbare stoffen van plantaardige oorsprong van dit type omvatten hout. Op het moment van ontsteking door de warmteflux uit de vlamzone, verhoogt de temperatuur van de oppervlaktelaag van hout snel tot 450-500 O C. Er is een intensieve ontbinding van stoffen met de vorming van vluchtige producten en houtskool, terwijl de Temperatuur op het oppervlak neemt toe tot 600 O C.

De diepte van het brandende hout heeft een veld met verschillende fysieke en fysische chemische kenmerken. Voorwaardelijk kunnen ze worden verdeeld in 4 zones:

I - houtskool bestaande uit 99% van de koolstof;

II - hout met variërende graden van pyrolyse;

III - niet-snel, droog hout;

IV - Bronhout.

Aangezien de vluchtige producten zijn gekozen uit de vaste fase tijdens de verbranding van hout, gaat het materiaal in op een toenemende diepte. De groei van de dikte van de koolstofhoudende laag veroorzaakt een toename van de thermische weerstand en vermindert daarom de snelheid van verwarming en pyrolyse die nog niet ontbonden lagen hout is ontbonden, en de snelheid van de fumbuls die geleidelijk afneemt. Vlakverbranding van hout wordt beëindigd door het verminderen van de massa-tarief van het benadrukken van vluchtige tot 5 g / (m 2 · C). De dikte van de kolenlaag bereikt 15-20 mm.

De stopzetting van vurig verbranding van hout opent toegang van luchtzuurstof tot verwarmd tot een temperatuur van 650-700 O met een hoek. De tweede fase van de verbranding van hout begint - heterogene oxidatie van de koolstofhoudende laag hoofdzakelijk door reactie C + O 2 ® CO 2 + 33000 KJ / kg, de temperatuur van de koolstofhoudende laag toeneemt tot 800 O C, en het proces van heterogene kolenbranding is nog intensiever.

Het echte beeld van de overgang van homogene branden in heterogeen is enigszins anders dan het bovenstaande.

De belangrijkste kwantitatieve parameter die kenmerkend zijn aan het burn-outproces van vaste materialen is de massaprate van burn-out, die een van de parameters is die de dynamiek van het vuur bepalen.

De bovengenoemde massa-burn-outsnelheid is de hoeveelheid van een stroomverbranden per tijdseenheid van een eenheid van vuurplein.

Metaalbranden

Volgens de aard van de verbranding zijn de metalen onderverdeeld in twee groepen: vluchtige en niet-vluchtige.

Volatiele metalen hebben T PL< 1000 К, Т кип < 1500 К. К ним относятся щелочные металлы (литий, натрий, калий и др.) и щелочноземельные (магний, кальций).

De niet-vluchtige metalen hebben T SL\u003e 1000 K, T KIP\u003e 2500 K. Het verbrandingsmechanisme wordt grotendeels bepaald door de eigenschappen van metaaloxide. T Plumet metalen zijn lager dan hun oxiden. Tegelijkertijd zijn de laatste behoorlijk poreus onderwijs.

Bij indiening van naar het oppervlak van het metaal treedt de verdamping en oxidatie voor. Wanneer de concentratie van dampen is bereikt gelijk aan de lagere concentratiegrens van ontsteking, treedt hun ontsteking op. De zone van diffusie-verbranding wordt aan het oppervlak geïnstalleerd, een groot deel van de warmte wordt overgedragen aan het metaal en het verwarmt tot t HQ. De resulterende paren, vrij diffuus door een poreuze oxidefilm, voert u de verbrandingszone in. Het koken van metaal veroorzaakt periodieke vernietiging van de oxidefilm, die het verbranden intensiveren. De verbrandingsproducten (metaaloxiden) verspreiden niet alleen op het metalen oppervlak, wat bijdragen aan de vorming van de oxideschil, maar ook in de omringende ruimte, waar, condensatie, vaste deeltjes vormen in de vorm van witte rook. De vorming van witte dichte rook is een visueel teken van verbranding van vluchtige metalen.

Bij niet-vluchtige metalen, die hoge temperaturen hebben van de fase-overgang, met verbranding op het oppervlak, wordt een zeer dichte oxidefilm gevormd, die goed is ingesloten met het oppervlak van het metaal. Dientengevolge verlaagt de diffusie van metaaldampdamper door de film sterk grote deeltjes, zoals aluminium en beryllium, is niet in staat om te verbranden. In de regel komen dergelijke metalen op wanneer ze zich in de vorm van chips, poeders en aerosolen bevinden. Hun branden gebeurt zonder de vorming van dichte rook. De vorming van een dichte oxidefilm op het metalen oppervlak leidt tot een explosie van een deeltje. Dit fenomeen, in het bijzonder waargenomen wanneer de deeltjesbeweging in het hoge temperatuuroxidatief medium, wordt geassocieerd met de accumulatie van metalen dampen onder de oxidefilm, gevolgd door een plotselinge pauze. Dit leidt natuurlijk tot een scherpe intensivering van het verbranden.

Brandstof

Stof - Dit is een dispersiesysteem dat bestaat uit een gasvormig dispersiemedium (lucht, enz.) En een vaste gedispergeerde fase (meel, suiker, hout, steenkool, enz.).

Factoren die van invloed zijn op de snelheid van vlammen voor stoffige mengsels:

1) Stofconcentratie.

Net als in het geval van de verbranding van een homogeen gas-luchtmengsel, vindt de maximale snelheid van vlamplanking plaats voor mengsels iets boven de stoichiometrische samenstelling. Voor veenstof is het 1,0-1,5 kg / m 3.

2) Ash-inhoud.

Met toenemende as neemt de concentratie van de brandbare component af en neemt dienovereenkomstig af van de snelheid van vlamverplaging.

Met een afname van het zuurstofgehalte wordt de vlampropagatietarief verminderd.

Classificatie van stof over explosiegevaar.

In het explosieve gevaar van stof zijn verdeeld in klassen:

I-klasse - de meest explosieve - JN tot 15 g / m 3;

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

III-klasse - de meest brandgevaar - J N\u003e 65 g / m 3; T SV tot 250 O C;

IV-klasse - brandgevaar - J N\u003e 65 g / m 3; T SV\u003e 250 O C.

Dynamiek van brandontwikkeling

Onder de dynamiek van het vuur beschrijven de totaliteit van wetten en patronen de verandering in de basisparameters van het vuur in tijd en ruimte. De aard van het vuur kan worden beoordeeld aan de hand van het totaal van een groot aantal van haar parameters: volgens het brandgebied, op de brandtemperatuur, de snelheid van zijn voortplanting, de intensiteit van warmte-generatie, de intensiteit van gasuitwisseling, de intensiteit van rook, enz.

Brandparameters zo veel dat op een of andere vuren, een van hen de belangrijkste is, en op anderen - secundair. Het hangt allemaal af van welke doelen worden geleverd aan de studie van een bepaald type brand.

Zoals de hoofdparameters in de tijd variërend, om de branddynamiek te bestuderen, accepteren we het vuurgebied, de temperatuur van het vuur, de intensiteit van gasuitwisseling en rook, de snelheid van brandverdeling. Deze brandparameters zijn het meest toegankelijk voor meting, analyse, berekeningen. Ze dienen als brongegevens om het type apparatuur en de berekening van krachten en middelen te bepalen bij het stomen van branden, ontwerp automatische brandblussystemen, enz.

Sinds de opkomst van een brand, met zijn vrije ontwikkeling, tot de volledige stopzetting, kan het vuur in de kamer in fasen worden verdeeld.

Vuurfasen

I. Veiligheidsfase.

De vlam treedt op van een vreemde ontstekingsbron op een klein gebied en langzaam verdeeld. Een convectieve gasstroom is gevormd rond de verbrandingszone, die de nodige gasuitwisseling verschaft. Het oppervlak van het brandbare materiaal wordt verwarmd, de grootte van de fakkel toeneemt, de gasuitwisseling stijgt, de stralingswarmteflux neemt toe, die de omliggende ruimte en op het oppervlak van het brandbare materiaal binnengaat. De duur van de fase van het zonnebaden varieert van 1 tot 3 minuten.

II. Brandstartfase.

De temperatuur van de kamer binnenshuis groeit langzaam. Het volledige vorige proces wordt herhaald, maar al met een grotere intensiteit. De duur van de tweede fase is ongeveer 5-10 minuten.

III. Fase van bulkbrandontwikkeling - het snelle proces van het verhogen van alle vermelde parameters. De kamertemperatuur bereikt 250 -300 ° C. De "bulk" -fase van brandontwikkeling en de fase van de volumeverdeling van het vuur begint. Bij de temperatuur van het gasmedium Indoor 300 ° C wordt beglazing vernietigd. De extensie kan zowel buiten de kamer optreden (het vuur ontsnapt buiten de openingen). De intensiteit van gasuitwisseling verandert de intensiteit: het neemt sterk toe, het proces van uitstroom van hete brandende producten en een stroom frisse lucht in de brandende zone is geïntensiveerd.

IV. Fire faise.

In deze fase kan de kamertemperatuur kort worden verminderd. Maar in overeenstemming met de verandering in de gasuitwisseling, dergelijke parameters van het vuur als volledige verbranding, neemt de snelheid van brandende en verspreiding van het verbrandingsproces sterk toe. Dienovereenkomstig neemt de totale warmtedissipatie op het vuur sterk toe. De temperatuur die enigszins afnam ten tijde van de vernietiging van beglazing door de instroom van koude lucht, neemt sterk toe, bereikt 500 - 600 ° C. Het proces van brandontwikkeling is gewelddadig geïntensiveerd. De numerieke waarde van alle eerder genoemde brandparameters neemt toe. Vuurgebied, tussentijdse betaalbare temperatuur in de kamer (800-900 ° C), de intensiteit van brandbelasting en de mate van rook bereikt het maximum.

V. Fase van stationaire branden.

Brandparameters stabiliseren. Dit gebeurt meestal op 20-25 minuten vuur en kan, afhankelijk van de omvang van de brandbelasting, 20-30 minuten duren.

VI. Fase verzwakking.

De intensiteit van het verbranden is geleidelijk afnemen, omdat Het grootste deel van de brandbelasting is al verbrand. De kamer verzamelde een groot aantal verbrandingsproducten. De middelste betaalconcentratie van zuurstof binnenshuis daalde tot 16-17%, en de concentratie van verbrandingsproducten die intense verbranding verhoogd tot de grenswaarde. De intensiteit van stralende warmteoverdracht naar het brandbare materiaal daalde als gevolg van een afname van de temperatuur in de brandende zone. Vanwege het vergroten van de optische dichtheid van het medium neemt de verbrandingsintensiteit langzaam af, wat leidt tot een afname van alle andere brandparameters. Vuurgebied is niet verminderd: het kan groeien of stabiliseren.

VII. Drop-fase.

Voor deze laatste fase wordt het vuur gekenmerkt door een langzame depressie, waarna, na sommige, soms nogal lang, de verbranding is gestopt.

Basisparameters van vuur

Overweeg kwantitatief enkele belangrijke brandparameters die de dynamiek van zijn ontwikkeling bepalen. We definiëren de intensiteit van warmteafvoer op het vuur, omdat dit een van de hoofdparameters van het verbrandingsproces is:

Q \u003d βq r n v m 'sp, (kj / c)

waarbij β en q r n permanent zijn (niet-leveringcoëfficiënt en lagere warmtebrandie van brandbelasting);

V m ¢ - het bovenstaande bulk van burn-out;

S p - Fire Square;

V m ¢ en s p Afhankelijk van de tijd van brandontwikkeling, brandtemperatuur, gasuitwisselingsintensiteit, enz.

De resulterende massaprate van burnout v m ¢ wordt bepaald door de formule:

v m ¢ \u003d (een × t P + B × I g) v m o ¢

waarbij A, B de empirische coëfficiënten is;

v m o ¢ - de bovengenoemde massasnelheid van brandbelastingburning voor dit type brandbaar materiaal;

T n is de gemiddelde temperatuur van het vuur;

I G - Gasuitwisselingintensiteit.

De afhankelijkheid van het vuurgebied van de hoofdparameters van de ontwikkeling ervan is:

S n \u003d k (v p ∙ τ) n

waar K en N coëfficiënten zijn, afhankelijk van de geometrische vorm van het vuurgebied;

v p - lineaire snelheid van brandverdeling;

τ - de tijd van zijn vrije ontwikkeling.

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.

De lineaire snelheid van de brandpropagatie hangt af van het type brandbare belasting, de gemiddelde temperatuur van het vuur en de intensiteit van gasuitwisseling:

v p \u003d (a 1 t p + b 1 i d) v po

wanneer een Empirische coëfficiënten van 1 en B 1 - empirische coëfficiënten van de afhankelijkheid van de lineaire brandvoortversterken van de gemiddelde temperatuur en de intensiteit van de gasuitwisseling, waarvan de numerieke waarde wordt bepaald door het experimentele pad voor elk specifiek type brandstof;

v r o is een lineaire verbrandingspleetspercentage voor dit soort brandstof.

Naarmate de brandontwikkeling zich ontwikkelt, zullen de brandtemperatuur en de intensiteit van de gasuitwisseling groeien, waardoor het lineaire propagatietarief en de massa van burn-out wordt verhoogd.

Thermisch regime in brand

De opkomst en snelheid van warmteprocessen zijn afhankelijk van de intensiteit van warmteafvoer in de brandende zone, d.w.z. Van de hitte van het vuur. Het kwantitatieve kenmerk van de verandering in de warmtedissipatie op het vuur, afhankelijk van de verschillende verbrandingsvoorwaarden, is het temperatuurregime. Onder het temperatuurregime van het vuur begrijpt de temperatuurverandering in de tijd. Bepaling van de brandtemperatuur Beide experimentele en afwikkelingsmethoden is buitengewoon moeilijk. Voor ingenieursberekeningen, bij het oplossen van een aantal praktische problemen, wordt de brandtemperatuur bepaald uit de gelijkbalansvergelijking. De warmte-balans op het vuur is niet alleen opgemaakt om de temperatuur van het vuur te bepalen, maar ook om de kwantitatieve verdeling van thermische energie te identificeren. In het algemene geval kan de thermische balans van het vuur voor dit punt in de tijd als volgt worden weergegeven:

Q N \u003d Q PG + Q K + Q L

waar q p is de warmte die op het vuur is toegewezen, KJ;

Q GHG - Hitte in verbrandingsproducten, KJ;

Q Aan - warmte overgebracht van de verbrandingszone door convectie door lucht, was de zone, maar neem niet deel aan het verbranden, KJ;

Q L is warmte overgebracht van de brandende zone door straling.

Voor open branden is vastgesteld dat het aandeel van de warmte van de brandende zone door straling en convectie 40-50% van de Q P. Het resterende aandeel van warmte (60-70% van het QP) gaat naar het verwarmen van de verbranding producten. Aldus zal 60-70% van de theoretische verbrandingstemperatuur van dit brandbare materiaal een geschatte vlamtemperatuur geven. De temperatuur van open vuur is afhankelijk van de calorische waarde van brandbare materialen, de snelheid van hun burn-out en meteorologische omstandigheden. Gemiddeld is de maximale openingstemperatuur voor ontvlambare gassen 1200 - 1350 ° C, voor vloeistoffen - 1100 - 1300 ° C en voor vaste brandbare materialen van organische oorsprong - 1100 - 1250 ° C.

Met het innerlijke brand wordt de temperatuur beïnvloed door meer factoren: de aard van het brandstofmateriaal, de grootte van de brandbelasting en de locatie, het brandende gebied, de grootte van het gebouw (vloeroppervlak, de hoogte van de kamer, enz .) En de intensiteit van de gasuitwisseling (grootte en locatie van de openingen). Overweeg het effect van vermelde factoren.

Het vuur kan worden onderverdeeld in drie karakteristieke perioden van temperatuurverandering: initiële, primaire en finale.

Oorspronkelijke periode - het wordt gekenmerkt door een relatief lage middelgrote temperatuur.

De hoofdperiode - In de cursus brandt 70-80% van de totale belasting van brandbare materialen. Het einde van deze periode treedt op wanneer de middelste betaaltemperatuur de grootste waarde bereikt of daalt met niet meer dan 80% van de maximale waarde.

Laatste periode - het wordt gekenmerkt door de afnemende temperatuur als gevolg van brandbelasting.

Figuur 9.1. Verandering in de temperatuur van het interne brand in de tijd: 1 - een curve van een bepaald vuur; 2 - Standaardcurve

Aangezien de groeisnelheid en de absolute waarde van de brandtemperatuur in elk specifiek geval hun eigen karakteristieke waarden en kenmerken heeft, is het concept van een standaard temperatuurcurve (figuur 21.2) geïntroduceerd, wat de meest kenmerkende kenmerken van veranderingen generaliseert in de temperatuur van de interne branden. Standaardtemperatuur wordt beschreven door de vergelijking.

Laminaire brandende snelheid - de snelheid waarmee de vlam de voorkant beweegt in de richting loodrecht op het oppervlak van verse brandstofassemblages.

- Laminaire branden;

- Fority of Laminar Burning.

Turbulent branden.

Turbulente vlamsnelheid - de snelheid waarmee de vlam de voorkant in een turbulente stroom beweegt.

- turbulent branden;

-Normale snelheid van kleine deeltjes.

Laminaire verbranding biedt niet de nodige warmtetarief in de motor, daarom is de turbulentie van de gasstroom vereist.

Arrhenius-vergelijking:
- Chemische reactiesnelheid.

-Constate chemische reactie, afhankelijk van de samenstelling van het mengsel en het soort brandstof;

-Theen van de chemische reactie;

-Food chemische reactie;

-Injiversale gasconstante;

- Chemische reactietemperatuur;

-Energie activering is de energie die nodig is voor het breken van intramoleculaire banden.

De invloed van verschillende factoren op het verbrandingsproces in ISS met vonkontsteking.

Samenstelling van het mengsel.

- strakkere concentratielimiet;

-Nigale concentratielimiet;

-Normale branden;

–de vermogensamenstelling van het mengsel - Maximaal vermogen ontwikkeld door de motor.

–economische samenstelling van het mengsel - Maximale efficiëntie.

Compressieverhouding.

Met een toename van de frequentie van omwentelingen neemt de ontstekingsfase toe, wat leidt tot late ontwikkeling van het verbrandingsproces en de hoeveelheid warmte die in de cyclus is vrijgegeven. Daarom, bij het veranderen regulering van het ontstekingsaanvoerhoek (CAS) is vereist.

Ontstekingsaanvoerhoek.

Ontsteking Advance Angle - de rotatiehoek van de krukas vanaf het moment van het indienen van de vonk naar de VMT.

P
eén belasting Begrijp de rotatiehoek van de gashendel - het is zij reguleert de belasting op de motor.

"Door de rotatie van de gashendel.

Grote schendingen van het verbrandingsproces in ISS met vonkontsteking. Detonatie.

D.
etonatie - explosieve verbranding van het mengsel, vergezeld van schokgolven van druk, het verspreiden van het volume van de verbrandingskamer. Detonatie treedt op als gevolg van zelfontsteking van een mengsel dat uit de kaars wordt verwijderd, vanwege intensieve verwarming en compressie wanneer het vlamfront is verspreid.

Wanneer detonatie:

Reflecterend van de muren van de verbrandingskamer vormt de schokgolf de secundaire fronten van de vlam en de foci van zelfontbranding. Extern wordt de detonatie gemanifesteerd in de vorm van dove spullen wanneer de motor op grote ladingen loopt.

De effecten van de motor met detonatie:

Oververhitting en uitbreiding van individuele motorknooppunten (kleppen, zuigers, hoofdpakkingen, kaarselektroden);

Mechanische vernietiging van motoronderdelen als gevolg van schokbelastingen;

Verminderd vermogen en efficiëntie.

Zo Langdurig werk met detonatie is onaanvaardbaar.

P
we dienen de factoren die detonatie veroorzaken:

Het vermogen van brandstof aan zelfontsteking kenmerkt detonatiebestendigheid en Detonatiebestendigheid wordt geschat octaannummer (OC) .

Och - numeriek gelijk aan het bulkaandeel van een slecht getuiging van isoocode-mengsel met eenvoudig het doorgaan van normaal heptaan dat gelijk is aan de detonatie-eigenschappen van deze benzine.

Isocattan - 100 eenheden., Normale heptaan - 0 eenheden.

Bijvoorbeeld: Het octaangetal 92 betekent dat deze benzine dezelfde detonatiebestendigheid heeft als een referentiemengsel van 92% isooctane en 8% van de normale heptaan.

MAAR
- AUTOMOTIVE benzine;

en is een onderzoeksmethode voor het produceren van benzine;

m - Motormethode (de letter is meestal niet geschreven).

In de motorstructuur wordt de compressieverhouding gereguleerd totdat detonatie begint, en het octaangetal wordt bepaald door de tabellen.

Motormethoden Mimische beweging bij volle lading (vrachtwagen buiten de stad).

Onderzoeksmethode Imiteer beweging bij gedeeltelijke belasting (in de stad).

Als het octaangetal overbodig is, wordt de vlamverplichtingssnelheid verminderd. Het verbrandingsproces is vertraagd, wat leidt tot een afname van de efficiëntie en een toename in de temperatuur van de uitlaatgassen. Het gevolg hiervan is de stroomdaling, verhoog het brandstofverbruik, oververhitting van de motor en uitbreiding van individuele elementen. Maximale motorprestaties worden bereikt met octanen van de brandstof dicht bij de detonatiedrempel.

Manieren om Detonation te bestrijden:

Boven het oppervlak van een vloeistof of vaste stof, op elke temperatuur, is er een stoom-luchtmengsel, waarvan de druk in de evenwichtsstaat wordt bepaald door de druk van verzadigde dampen of hun concentratie. Met toenemende temperatuur zal de druk van verzadigde damp toenemen, maar exponentiële afhankelijkheid (klapairon - clausule vergelijking):

waar r n "- de druk van een verzadigd paar, PA; Q "C11 - Warmte van verdamping, KJ / MOL; T - Fluïdumtemperatuur, K.

Voor elke vloeistof is er een temperatuurbereik waarin de concentratie van verzadigde damp over de spiegel (vloeibaar oppervlak) op het ontsteking is, d.w.z. Nkpv

Om een \u200b\u200bNKPB-damp te creëren, is het voldoende om te verwarmen tot een temperatuur die gelijk is aan NTPV, niet alle vloeistof, maar alleen de oppervlaktelaag.

Als er een ontstekingsbron is, kan dit mengsel ontbranden. De praktijk heeft vaker de concepten van "flitstemperaturen" en "ontstekingstemperatuur" gebruikt.

Flitstemperatuur - de minimumtemperatuur van de vloeistof, waarbij een dampconcentratie wordt gevormd over het oppervlak dat in staat is tot ontsteking van de ontstekingsbron, maar de snelheid van de vorming van dampen is onvoldoende om de verbranding te handhaven.

Aldus wordt zowel bij de flitstemperatuur als bij de lagere temperatuurlimiet van ontsteking boven het oppervlak van de vloeistof, de lagere concentratiegrens gevormd, maar in het laatste geval wordt de NCPB gecreëerd door verzadigde paren. Daarom is de flitstemperatuur altijd enigszins hoger dan NTPV. Hoewel er een kortetermijnontsteking van dampen bij de flitser is, die niet in staat is om een \u200b\u200bgestage verbranding van het fluïdum te verplaatsen, kan de flitser onder bepaalde voorwaarden echter een brand veroorzaken.

De flitstemperatuur wordt aangenomen als basis voor de classificatie van vloeistoffen op ontvlambaar (LVZ) en brandbare vloeistoffen (GZH). De LVG omvat vloeistoffen met een vlampunt in een gesloten vat 61 ° C en hieronder, naar een ontvlambaar - met een vlampunt van meer dan 61 ° C.

Experimenteel wordt de gloedtemperatuur bepaald in de instrumenten van het open en gesloten type. In de vaten van het gesloten type is de flitstemperatuur altijd lager dan in de open, omdat in dit geval de vloeistofparen het vermogen hebben om in de atmosfeer te diffunderen en om een \u200b\u200bbrandstofconcentratie over het oppervlak te creëren, vereist een hogere temperatuur.

In het tabblad. 2.4 De flitstemperatuur van sommige vloeistoffen die zijn gedefinieerd door de instrumenten van het open en gesloten type worden weergegeven.

Tabel 2.4.

Flitstemperatuur van verschillende soorten vloeistof onder verschillende definitiemethoden

De ontstekingstemperatuur is de minimumtemperatuur van het fluïdum, waarin na ontsteking van dampen uit de ontstekingsbron, stationair verbranding is geïnstalleerd.

In ontvlambare vloeistoffen is de ontvlambaarheidstemperatuur hoger dan het vlampunt, met 1-5 °, met de lagere de flare de temperatuur, hoe kleiner het verschil tussen ontsteking en flitstemperaturen.

In brandbare vloeistoffen met een hoge uitbraaktemperatuur, bereikt het verschil tussen deze temperaturen 25-35 °. Tussen de flashtemperatuur in de gesloten smeltkroes en de lagere temperatuurgrens van ontsteking is er een correlatiebinding beschreven door de formule

Deze ratio is eerlijk bij G in (.

De essentiële afhankelijkheid van de flitstemperaturen en ontsteking van de experimentele omstandigheden veroorzaakt bepaalde moeilijkheden bij het creëren van de geschatte methode om hun waarde te beoordelen. Een van de meest voorkomende van hen is de semi-empirische methode voorgesteld door V. I. BLINOV:

waar RH de uitbraaktemperatuur is (ontsteking), K; R np - gedeeltelijke druk van een verzadigd paar vloeistof bij flitstemperatuur (ontsteking), PA; D () - de diffusiecoëfficiënt van vloeibare damp, C / M2; b - Het aantal zuurstofmoleculen dat vereist is voor de totale oxidatie van één brandstofmolecuul; In - Definitie methode constant.

Bij het berekenen van de flitstemperatuur in een gesloten vaartuig, wordt het aanbevolen om te nemen IN \u003d 28, in het open vat IN \u003d 45; Om de ontstekingstemperatuur te berekenen IN = 53.

Temperatuurgrenzen van ontsteking kunnen worden berekend:

Volgens de beroemde waarden van het kokende punt

waarbij ^ n (c) '7 / IP - respectievelijk de lagere (bovenste) temperatuurlimiet van ontsteking en het kookpunt, ° C; k, I - parameters waarvan de waarden afhangen van het type brandstofvloeistof;

Volgens de bekende waarden van de concentratiegrenzen. Om dit te doen, definieert eerst de concentratie van verzadigde damp over het oppervlak van de vloeistof.

waar (p "p is de concentratie van verzadigde damp, %; R N. P - Druk van verzadigde damp, PA; P 0 - Externe (atmosferische) druk, PA.

Vanaf formule (2.41) volgt

Aceded door de waarde van de lagere (bovenste) limiet van de ontstekingsdruk van verzadigde stoom, vinden we de temperatuur waarbij deze druk wordt bereikt. Het is de lagere (bovenste) temperatuurlimiet van ontsteking.

Met formule (2.41) kunt u het inverse probleem oplossen: om de ontstekingsgrenzen van ontsteking op bekende waarden van temperatuurlimieten te berekenen.

Het onroerend goed van de vlam tot spontane verdeling wordt niet alleen waargenomen bij het verbranden van mengsels van brandbare gassen met een oxidatiemiddel, maar ook bij het branden van vloeistoffenen vaste stoffen. Met een lokale blootstelling aan een thermische bron, zoals een open vlam, zal de vloeistof opwarmen, het verdampingssnelheid verhogen en wanneer het oppervlak van de fluïdum de vloeistoftemperatuur van de ontsteking op de plaats van blootstelling aan de warmtebron wordt bereikt , er zal een ontsteking van het stoomluchtmengsel zijn, zal een stabiele vlam worden geïnstalleerd, die, dan op een bepaalde snelheid, over het oppervlak en het koude deel zal worden verdeeld. vloeistoffen.

Wat is de drijvende kracht van het verspreiden van het verbrandingsproces, wat is zijn mechanisme?

De verspreiding van de vlam op het oppervlak van de fluïdumstromen als gevolg van warmteoverdracht als gevolg van straling, convectie en moleculaire thermische geleidbaarheid van de vlamzone naar het oppervlak van de vloeibare spiegel.

Volgens moderne ideeën is de belangrijkste drijvende kracht van de voortplanting van het verbrandingsproces warmtemissie van de vlam. De vlam, met een hoge temperatuur (meer dan 1000 ° C), is in staat, zoals u weet, straalt thermische energie uit. Volgens de wet van Stephen - Boltzmann wordt de intensiteit van de stralingswarmteflux gegeven door het verwarmde lichaam bepaald door de relatie

waar c I. - de intensiteit van de stralingswarmteflux, kW / m 2; 8 0 - de mate van zwart van het lichaam (vlam) (E 0 \u003d 0,75-H, 0); a \u003d \u003d 5,7 10 11 KJ / (m 2 s tot 4) - Permanente Stephen - Boltzmann; G g - lichaamstemperatuur (vlam), k; G 0 - Temperatuur van het medium, K.

Warmte, uitzenden in alle richtingen, komt gedeeltelijk aan en nog niet gebogen gebieden van het oppervlak van de vloeistof en verwarmen ze. Met een toename van de temperatuur van de oppervlaktelaag over het verwarmde gebied, wordt het proces van verdamping van de vloeistof intensificeerd en wordt het stoomluchtmengsel gevormd. Zodra de concentratie van de damp van de vloeistof de NKVP overschrijdt, is het ontsteking van de vlam. Vervolgens begint dit deel van het oppervlak van de vloeistof intensief het aangrenzende oppervlak van het vloeistofoppervlak, enz. De propagatie van de vlam op de vloeistof hangt af van de snelheid van het verwarmen van het oppervlak van de vloeistof met een stralingswarmteflux uit de vlam, d.w.z. Uit de vorm van vorming van een brandbaar stoom-luchtmengsel boven het oppervlak van de vloeistof, dat op hun beurt afhangt van de aard van de vloeistof en de initiële temperatuur.

Elk type vloeistof heeft hun eigen hitte van verdamping en flitstemperatuur. Hoe hoger hun waarden, hoe langdurige tijd het nodig is om het te verwarmen tot de vorming van een brandbaar stoom-luchtmengsel, daarom onder de vlamverplagingssnelheid. Met een toename van het molecuulgewicht van de stof binnen één homologe reeks, wordt de druk van de damp van elasticiteit verminderd, respectievelijk de warmte van verdamping en de flitstemperatuur, respectievelijk, de snelheid van vlamverpalging wordt verminderd.

Het verhogen van de temperatuur van de fluïdum verhoogt de snelheid van vlamverplaging, naarmate de tijd die nodig is om het fluïdum naar de gloedtemperatuur te verwarmen voordat het brandende gebied wordt verminderd.

Bij flitser zal de snelheid van vlamverplaging in de vloeibare spiegel (door fysieke betekenis) gelijk zijn aan de snelheid van voortplanting van de vlam langs het stoom-luchtmengsel van de samenstelling dicht bij de NKPV, d.w.z. 4-5 cm / s. Met een toename van de initiële temperatuur van het fluïdum boven de flitstemperatuur, zal de vlamvervuilingssnelheid afhangen (op dezelfde manier als de snelheid van de voortplanting van de vlam) uit de samenstelling van het brandbare mengsel. Inderdaad, met een toename van de temperatuur van het fluïdum boven de temperatuur van zijn uitbraak, groeit de concentratie van het stoomluchtmengsel boven het oppervlak van de spiegel van de NKVP tot 100% (kookpunt).

Daarom, eerst, met een toename van de temperatuur van het fluïdum op de flitstemperatuur tot een temperatuur waarbij verzadigde paren boven het oppervlak worden gevormd, met een concentratie gelijk aan stoichiometrische (nauwkeuriger, enigszins hoger dan de stoichiometrische), de vlam propagatietarief zal toenemen. In de gesloten vaartuigen, omdat de vloeistoftemperatuur toeneemt, begint de vlamverplagingssnelheid te weigeren, tot een snelheid die overeenkomt met de limiet van de boventemperatuur, waarin de spreiding van de vlam, maar het stoomvloeistof-mengsel onmogelijk zal zijn vanwege het gebrek aan zuurstof in het stoomluchtmengsel boven het vloeibare oppervlak. Boven het oppervlak van het open reservoir zal de concentratie van dampen op verschillende niveaus verschillend zijn: het zal maximaal zijn en overeenkomen met de concentratie van verzadigde stoom bij een gegeven temperatuur, omdat de afstand van het oppervlak toeneemt, zal de concentratie geleidelijk vervallen naar convective en moleculaire diffusie.

Bij de temperatuur van het fluïdum dicht bij de flitstemperatuur zal de vlamverplagingssnelheid op het oppervlak van het fluïdum gelijk zijn aan de snelheid van de voortplanting langs het mengsel van dampen in de lucht op de NKPV, d.w.z. 3-4 cm / s. In dit geval zal het vlamvoorzijde zich bevinden aan het oppervlak van de vloeistof. Met een verdere toename van de initiële fluïdumtemperatuur zal de snelheid van verspreiding van de vlam op dezelfde manier groeien tot de groei van de normale verspreiding van de voortplanting van de vlam op het stoomluchtmengsel met een toename van de concentratie. Met de maximale snelheid zal de vlam langs het mengsel verspreiden met een concentratie dicht bij stoichiometrisch. Bijgevolg zal met een toename van de initiële fluïdumtemperatuur boven G, de snelheid van de vlamverplaging een constante gelijk zijn aan de maximale waarde van de propagatiesnelheid van de verbranding langs het stoichiometrische mengsel of meer ervan (fig. 2.5). Op deze manier,

Fig. 25

1 - verbranding van fluïdum in een gesloten container; 2 - Het verbranden van het fluïdum in een open container bij het wijzigen van de initiële temperatuur van het fluïdum in een open container in een breed scala aan temperaturen (tot aan het kookpunt) zal de snelheid van vlamvervulling variëren van verschillende millimeter tot 3-4 m / s.

Met de maximale snelheid zal de vlam langs het mengsel verspreiden met een concentratie dicht bij stoichiometrisch. Met toenemende fluïdumtemperatuur hierboven verhoogt het LC de afstand over de vloeistof, waarop de stoichiometrische concentratie wordt gevormd, en de vlamverplagingssnelheid blijft hetzelfde (zie fig. 2.5). Deze omstandigheid moet altijd worden herinnerd, zowel in de organisatie van preventief werk en bij het stomen van branden, wanneer het gevaar van luchttoevoer bijvoorbeeld kan optreden in de gesloten capaciteit - de druk van de druk.

Na het verbranden van de vloeistof en de verspreiding van de vlam, maar het oppervlak is geïnstalleerd diffusion-modus van zijn burnoutwat wordt gekenmerkt door een specifieke massa W rm. en lineair W v jl snelheden.

Het specifieke massaspercentage is een massa van een stof die verbrandt van een eenheid van een vloeibaar spiegelgebied per tijdseenheid (kg / (m 2 * c)).

Lineaire snelheid is de afstand waaraan het niveau van fluïdumspiegel beweegt per tijdseenheid vanwege de burn-out (M / S).

Massa en lineaire burn-outtarieven zijn onderling verbonden via de dichtheid van de vloeistof P:

Na fluid-ontsteking neemt de temperatuur van zijn oppervlak toe van de temperatuur van het contact tot aan de kook, is de vorming van een verwarmde laag. Gedurende deze periode wordt de vloeistofbrandsnelheid geleidelijk toenemen, de hoogte van de vlamfakkel groeit afhankelijk van de diameter van de tank en het type brandbare vloeistof. Na 1-10 minuten verbranding komt processtabilisatie: de burn-outsnelheid en de grootte van de vlam blijven in de toekomst ongewijzigd.

De hoogte en vorm van de vlam in de diffusie-verbranding van de vloeistof en gas worden gehoorzaamd door dezelfde patronen, aangezien in beide gevallen het verbrandingsproces wordt bepaald door de wederzijdse diffusie van de brandstof en oxidant. Echter, indien met diffusie-verbranding van de gassen, hangt het gasstraalsnelheid niet af van de processen die in de vlam stroomt, dan met een vloeibare verbranding, wordt een bepaalde vulsnelheid ingesteld, wat afhangt van zowel thermodynamische parameters van vloeistof als de diffusieomstandigheden van luchtzuurstof en vloeibare damp.

Tussen het brandende gebied en het oppervlak van de vloeistof wordt een bepaalde warmte- en massa-uitwisseling geïnstalleerd (fig. 2.6). Een deel van de warmteflux die het oppervlak van de vloeistof binnenkomt q 0Y. Het wordt besteed aan de verwarming op het kookpunt Q UCN. Bovendien, warmte q CT. De vloeibare verwarming komt van de vlamzoorts door de tankwanden als gevolg van thermische geleidbaarheid. Met een voldoende grote diameter van de omvang q CT. Je kunt Pennen, dan q () \u003d K "n +

Het is duidelijk dat

waarbij C de warmtecapaciteit van het fluïdum, de ruggen-K) is; P - Vloeistofdichtheid, kg / m 3; W Nc. - groei van de verwarmde laag, M / S; W jl - Lineaire burn-outsnelheid, m / s; 0 en de hitte van de verdamping, KJ / kg; KAQ - Kokende temperatuurvloeistof, K.

Fig. 2.6.

G () - de initiële temperatuur; G van KIP - kookpunt;

T. - verbrandingstemperatuur; q KUW Q JL - respectievelijk convectieve en stralingswarmtestromen; q 0 - De warmteflux die het oppervlak van de vloeistof binnenkomt

Vanaf formule (2.45) Hieruit volgt dat de intensiteit van de warmteflux uit de vlamzone een bepaalde leveringspercentage van brandstof aan deze zone veroorzaakt, waarvan de chemische interactie die met een oxidatiemiddel op hun beurt de waarde van # 0 beïnvloedt. In dit en bestaat de relatie van massaen de warmte-uitwisselingszone van de vlam en de gecondenseerde fase tijdens de verbranding van vloeistoffen en vaste stoffen.

Evaluatie van het aandeel van warmte van de totale warmtedissipatie bij het branden van vloeistof, die wordt besteed aan de voorbereiding op het verbranden v. 0, u kunt in de volgende volgorde besteden.

Neem voor eenvoud W rjl \u003d W nx, krijg

De snelheid van warmteafvoer van het oppervlak van het vloeibare spiegeloppervlak (specifieke warmtewarmte q ll7k) kan worden bepaald door de formule

waar Q H de laagste warmtebrand is van de stof, KJ / KG; P P - VOLLEDIGE COEFFICIENT VAN VERBINDING.

Dan, gezien de aandoening (2.44) en het leveren van de expressie (2.45) tot formule (2.46), verkrijgen we

Berekeningen tonen aan dat ongeveer 2% van de totale warmtedissipatie tijdens de verbranding van het fluïdum wordt besteed aan de vorming en levering van fluïdumdamp in de verbrandingszone. Bij het vaststellen van een burn-outproces neemt de temperatuur van het vloeistofoppervlak toe tot het kookpunt, dat in de toekomst ongewijzigd blijft. Deze verklaring verwijst naar individuele vloeistof. Als we mengsels van vloeistoffen met een ander kookpunt beschouwen, dan eerst de uitvoer van laagkokende fracties, dan steeds meer hoogkoken.

De verwarming van het fluïdum diepgaand als gevolg van warmteoverdracht van verwarmd met een stralingsstroom. q 0. Het oppervlak van de vloeistof in zijn diepten. Deze warmteoverdracht wordt uitgevoerd op kosten warmtegeleiding en conventie.

Verwarmingsvloeistof als gevolg van thermische geleidbaarheid kan worden vertegenwoordigd door exponentiële afhankelijkheid van het type

waar T x - Vloeistoflaagtemperatuur op diepte x, NAAR; G van KIP - oppervlaktetemperatuur (kookpunt), K; k. - evenredigheidscoëfficiënt, M-1.

Dit type temperatuurveld wordt genoemd de temperatuurverdeling van de eerste soort (Fig. 2.7).

Het laminaire-conventie treedt op als gevolg van verschillende fluïdumtemperatuur aan de wanden van het reservoir en in het midden, evenals als gevolg van fractionele versnelling in de bovenste laag bij het verbranden van het mengsel.

Extra warmteoverdracht van de verwarmde wanden van het reservoir naar de vloeistof leidt tot de verwarming van zijn lagen aan de wanden naar een hogere temperatuur dan in het midden. Vloeistof wordt verwarmd bij de muren (of zelfs stoombellen in het geval van de warming-up bij de muren boven het kookpunt) stijgt omhoog, wat bijdraagt \u200b\u200baan intensief droog en snelle vloeistofwarming op hoge diepte. Het wordt zo gevormd homothermische laag die. De laag met een praktisch constante temperatuur, waarvan de dikte toeneemt tijdens het verbranden. Zo'n temperatuurveld wordt genoemd de temperatuurverdeling van de tweede soort.

Fig. 2.7.

1 - de temperatuurverdeling van de eerste soort; 2 - Verdeling van de temperatuur van de tweede soort

De vorming van een homothermische laag is ook mogelijk als gevolg van fractionele destillatie van de nabije oppervlaktelagen van een mengsel van vloeistoffen met een ander kookpunt. Als dergelijke vloeistoffen verbranden, is de bijna-oppervlaktelaag verrijkt met meer dichte kookfracties, die worden neergelaten, die bijdragen aan de kiem op de convectieve verwarming van het fluïdum.

Er is vastgesteld dat het lager het kookpunt van de vloeistof (dieselbrandstof, transformatorolie), het Gem moeilijker is gevormd door een homothermische laag. Met hun verbranding overschrijdt de temperatuur van de wanden van het reservoir zelden het kookpunt. Met de verbranding van natte hoogkokende olieproducten is de kans op de vorming van een homothermische laag voldoende hoog. Bij het verwarmen van de wanden van de tank tot 100 ° C en hierboven, worden waterdampbellen gevormd, die, die opruimt, intensieve beweging van de gehele vloeistof en een snelle opwarming veroorzaken. De afhankelijkheid van de dikte van de homothermische laag op de verbrandingstijd wordt beschreven door de verhouding

waar x - dikte van de homothermische laag op een bepaald moment in de tijd van branden, m; X PR - de maximale dikte van de homothermische laag, M; T - de tijd geteld op het begin van de vorming van de laag, C; P - Coëfficiënt, C-1.

De mogelijkheid om een \u200b\u200bvoldoende dikke homothermische laag te vormen tijdens het verbranden van natte aardolieproducten is beladen met het voorkomen van koken en emissies van de vloeistof.

De burn-outsnelheid hangt aanzienlijk af van het type vloeistof, de initiële temperatuur, vochtigheid en zuurstofconcentratie van zuurstof in de atmosfeer.

Van vergelijking (2.45), rekening houdend met de uitdrukking (2.44), kunt u de massa van burnout bepalen:

Vanaf formule (2.50) is het duidelijk dat de intensiteit van de warmteflux afkomstig is van de vlam naar de spiegel van de vloeistof en de thermofysische parameters van de brandstof: het kookpunt, de warmtecapaciteit en de warmte van verdamping.

Van tafel. 2.5 Uiteraard is er een zekere correspondentie tussen de snelheid van burn-out en de kosten van warmte voor verwarming en verdamping van de vloeistof. Dus, in een rij benxpalcolglycerine, met een toename van de kosten van warmte voor verwarming en verdamping, wordt de brandsnelheid verminderd. Bij het bewegen van benzeen tot diethylether dalen de warmtekosten. Deze schijnbare inconsistentie is het gevolg van het verschil in de intensiteit van thermische stromen die uit de fakkel naar het oppervlak van de vloeistof komen. De stralingsstroom is vrij groot voor de gekoelde vlam van benzeen en klein voor een relatief transparante vlam van diethylether. In de regel is de verhouding van burn-outtarieven van de snelste brandende vloeistoffen en het langzaam verbranding vrij klein en is 3,0-4.5.

Tabel 25.

De afhankelijkheid van de burn-outsnelheid van de kosten van warmte voor verwarming en verdamping

Uit de expressie (2,50) volgt dat met een verhoging van g 0, de snelheid van burn-out toeneemt, aangezien warmteverwarmingskosten voor fluïdumverwarming naar het kookpunt worden verminderd.

Het vochtgehalte in het mengsel verlaagt de snelheid van het verbranden in het fluïdum, ten eerste, als gevolg van de extra kosten van warmte op zijn verdamping, en ten tweede, als gevolg van het slijmatiserende effect van waterdamp in de gaszone. Dit laatste leidt tot een afname van vlamtemperatuur en daarom wordt volgens de formule (2.43), het stralende vermogen verminderd. Strikt genomen is de snelheid van het natte fluïdum (vloeistofbevattend water) niet constant, het neemt toe of verlaagt tijdens het verbrandingsproces, afhankelijk van het kookpunt van de vloeistof.

Natte brandstof kan worden weergegeven als een mengsel van twee vloeistoffen: brandstof + water, in het proces van het verbranden ervan fractionele verzoening. Als het kookpunt van het ontvlambaar fluïdum kleiner is dan het waterkookpunt (100 ° C), treedt de brandstofbranding op, het mengsel is verrijkt met water, de brandsnelheid wordt verminderd en ten slotte stopt de verbranding. Als het kookpunt van de vloeistof groter is dan 100 ° C, dan is het vocht integendeel grotendeels ingedampt en wordt de concentratie verminderd. Dientengevolge neemt de snelheid van fluïdumburner toe, tot aan de snelheid van de verbranding van het zuivere product.

In de regel, met een toename van de windsnelheid, neemt de snelheid van burn-outfluïdum toe. De wind intensiveert het proces van het mengen van de brandstof met een oxidatiemiddel, waardoor de temperatuur van de vlam (tabel 2.6) wordt verhoogd en de vlam aan het oppervlak van het verbranden naderen.

Tabel 2.6.

Het effect van windsnelheid op de vlamtemperatuur

Dit alles verhoogt de intensiteit van de warmteflux die de verwarming en verdamping van de vloeistof binnenkomt, leidt daarom tot een toename van de burn-outsnelheid. Voor een grotere windsnelheid kan de vlam uitbreken, die zal leiden tot de stopzetting van het verbranden. Bij het verbranden van een tractor kerosine in een tank met een diameter van 3 m, werd een verstoring van een vlam optreden bij een windsnelheid van 22 m / s.

De meeste vloeistoffen kunnen niet branden in een atmosfeer met een zuurstofgehalte van minder dan 15%. Met een toename van de zuurstofconcentratie boven deze limiet groeit de burnout-tarief. In een atmosfeer, aanzienlijk verrijkt met zuurstof, gaat de verbranding van het fluïdum voort met de afgifte van een grote hoeveelheid roet in de vlam en er is een intensieve kokende van de vloeibare fase. Voor multicomponentvloeistoffen (benzine, kerosine, enz.) De oppervlaktetemperatuur groeit met een toename van het zuurstofgehalte in het milieu.

Het verhogen van de brandsnelheid en de temperatuur van het vloeibare oppervlak met toenemende zuurstofconcentratie in de atmosfeer is het gevolg van de toename van het stralende vermogen van de vlam als gevolg van de groei van de verbrandingstemperatuur en het hoge gehalte aan roet erin.

De burn-outpercentage verandert ook aanzienlijk met een afname van het brandlustige vloeistof in de tank: een afname van het burn-outsnelheid, tot aan de stopzetting van het verbranden. Aangezien de zuurstoftoevoer uit het milieu moeilijk is in het reservoir, neemt de afstand toe wanneer de vloeistof afneemt h NP. Tussen de vlamzone en het verbrandingsoppervlak (fig. 2.8). De stralende stroom naar de vloeibare spiegel neemt af en daarom wordt de snelheid van burn-out verminderd, tot verzwakking. Bij het branden van vloeistoffen in tanks met grote diameter, is de beperkende diepte / g van het gevoelig, waarbij het verbranden zich verzwakken, erg groot. Dus, voor een tank met een diameter van 5 m, is het 11 m, en met een diameter van hen - ongeveer 35 m.

Met adiabatisch, d.w.z. Niet vergezeld van warmteverlies van verbranding, gaat de gehele aanbod van chemische energie van het brandbare systeem in de thermische energie van de reactieproducten. De temperatuur van adiabatische verbrandingsproducten hangt niet af van de snelheid van reacties die in de vlam stroomt, maar alleen op hun totale thermische effect en harmabiliteit van eindproducten. Deze waarde wordt adiabatische verbrandingstemperatuur genoemd T. G. Het is een belangrijk kenmerk van de brandbare omgeving. Meest brandbare mengsels T. g ligt binnen 1500 ÷ 3000 ° K. Het is duidelijk dat T. G is de maximale temperatuur van de reactieproducten bij afwezigheid van externe verwarming. De daadwerkelijke verbrandingsproducttemperatuur kan alleen zijn T. r in het geval van warmteverliezen.

Volgens de thermische theorie van branden, ontwikkeld door Sovjetwetenschappers, Ya. B. Zeldovich en D. A. Frank-Kamenetsky, de verspreiding van de vlam optreedt door warmte van de verbrandingsproducten over te brengen naar het onverbrande (vers) mengsel. De temperatuurverdeling in het gasmengsel, rekening houdend met warmtedissipatie van de chemische reactie en thermische geleidbaarheid, wordt getoond in FIG. 6.1:

Fig. 6.1. Temperatuurverdeling in het gasmengsel

Vlamfront, d.w.z. De zone waarin de verbrandingsreactie optreedt en de intense zelfverwarming van het brandbare gas optreedt, begint bij een temperatuur van zelfontsteking. T. SV en eindigt bij temperaturen T. G.

Voordat de vlam die aan het recht propageert een nieuw mengsel is, brandt de brandende producten. Er wordt aangenomen dat in de verwarmingszone de reactie verloopt, zo langzaam dat warmte wordt geloosd.

Het warmteoverdrachtsproces in de stationaire verspreiding van de vlam leidt niet tot warmteverlies en afname van de temperatuur in vergelijking met T. D direct achter de voorkant van de vlam. Het koellichaam van elke verbrandingsgaslaag tijdens het ontsteking van het naburige, nog niet verwarmd, wordt gecompenseerd door een soortgelijke hoeveelheid warmte die eerder is verkregen in de ontstekingslaag in zijn eigen ontsteking. De extra warmte van de initiële ontstekingsimpuls vervormt merkbaar de stationaire brandende modus, aangezien de rol ervan in toenemende mate wordt verminderd als de hoeveelheid verbrandingsgas toeneemt.

Verbrandingsproducten verliezen warmte alleen als gevolg van straling en wanneer contact met een vast oppervlak. Als de straling onbeduidend is, blijkt een dergelijke verbranding bijna adiabatisch te zijn. Opmerkelijke thermische verliezen zijn alleen mogelijk op een bepaalde afstand achter de voorkant van de vlam.

Aldus leidt het initiëren van de verbranding van het gasmengsel op één punt tot de verwarming van de nabijgelegen laag, die wordt verwarmd door thermische geleidbaarheid van de reactieproducten tot zelfontbranding. De verbranding van deze laag brengt de ontsteking van het volgende, enz. Tot de volledige burn-out van het brandbare mengsel. De verwarmde warmte uit de reactiezone in het verse mengsel wordt volledig gecompenseerd door de scheiding van de warmte van de reactie, en de stabiele voorzijde van de vlam treedt op. Als gevolg van gelaagde verbranding beweegt het vlam langs het mengsel, waardoor de verspreiding van de vlam wordt.

Als het verse mengsel naar het vlamfront beweegt tegen een tarief die gelijk is aan de snelheid van vlamverpalging, wordt de vlam vastgesteld (stationair).

Aan het verse mengsel van het oppervlak van het vlamoppervlak per tijdseenheid door thermische geleidbaarheid wordt de hoeveelheid warmte geleverd:

(6.7)

waar is de coëfficiënt van thermische geleidbaarheid; - Vlam-voorbreedte.

Het wordt warm uitgegeven aan het verwarmen van verse mengsels van de initiële temperatuur tot de verbrandingstemperatuur:

waar van - specifieke hitte; - de dichtheid van het mengsel.

Rekening houdend met vergelijkingen (6.7) en (6.8) bij U. PL \u003d υ G De snelheid van vlamvervulling wordt bepaald door de verhouding:

, (6.9)

waar is de temperatuurcoëfficiënt.

Aangezien de verbrandingssnelheid zeer afhankelijk is van de temperatuur, wordt de verbranding van het grootste deel van het gas in de zone optreden, waarvan de temperatuur dicht bij is

De snelheid van de chemische reactie wordt bepaald door de vergelijking:

(6.10)
Dan is de snelheid van vlamspreid:

(6.11)

waar b. - Indicator afhankelijk van de eigenschappen van het mengsel.

De vlam kan dus niet in staat zijn om het brandbare mengsel te verspreiden als de temperatuur onder de theoretische verbrandingstemperatuur met grootte zal zijn.

Maximale vlamspreiding Het wordt niet waargenomen bij de stoichiometrische verhouding van de brandstof en oxidatiemiddel in het mengsel, en met een overmaat aan brandstof. In de voorverwarming van het mengsel verhoogt de snelheid van vlamverplaging in reële omstandigheden, omdat het evenredig is met het vierkant van de initiële temperatuur van het mengsel.

De normale verspreiding van de voortplanting van de vlam (VN) is afhankelijk van de thermofysische eigenschappen van het gasluchtmengsel. Maar in een nog grotere mate is de distributiesnelheid afhankelijk van de fysisch-chemische eigenschappen? verbrandingssnelheid v en temperatuur in de brandende reactiezone, TG:

die. De UR is evenredig met de oxidatiereacties (V) en is in exponentiële afhankelijkheid van de inverse temperatuur van de verbrandingszone (TG). De bepalende parameter zal absoluut de reactiesnelheid zijn. We schrijven de vergelijking van de snelheid van de chemische verbrandingsreactie:

waar K0 een pre-exponentiële factor is van de Arrhenius-vergelijking,

SG, SAP - Concentratie van brandstof en oxidant,

m, n - reactieorders, respectievelijk, brandstof en oxidator,

EA - de activeringsergie van de chemische reactie.

Overweeg hoe de snelheid van oxidatiereacties voor mengsels met een andere verbranding en oxidantverhouding (figuur 2) zal veranderen.

Uit de grafiek kan worden gezien dat voor een mengsel van stoichiometrische samenstelling (overtollige luchtcoëfficiënt? \u003d 1) de snelheid van de oxidatiereactie maximaal is.

Bij het verhogen van de concentratie van brandstof in het mengsel boven het stoichiometrische nummer wanneer? wordt< 1 (кислород находится в недостатке), горючее сгорает не полностью. В этом случае меньше выделится теплоты реакции горения Qгор и произойдёт снижение Tг.

De snelheid van de oxidatiereactie vergeleken met de stoichiometrische samenstelling van het mengsel zal dalen, zowel vanwege de afname van de concentratie van oxidant O2 en de temperatuur van de verbrandingszone. Dat wil zeggen, met een consistente achteruitgang? (Wat overeenkomt met een toename van de concentratie van SG in het mengsel) de snelheid van de oxidatiereactie? En de temperatuur van de Combustion Zone TG blijft dalen. Op de grafiek met CG\u003e wordt de GSTEX-curve sterk aflopend. Verminderde oxidatiereacties op? \u003e 1 is te wijten aan een afname van warmteafvoer in de brandende zone vanwege de lagere concentratie in IT-brandstof.

Figuur 2. De afhankelijkheid van de brandsnelheid van de concentratie van brandstof in het mengsel

Het is dit, zoals in FIG. 2, de afhankelijkheid van de verbrandingsreactiesnelheid op de concentratie van de brandbare component in het initiële mengsel het parabolische type afhankelijkheid van zijn andere parameters van het verbrandingsproces uit de samenstelling van het mengsel: zelf Temperaturen en minimale ontstekingssenergie, concentratiegrenzen van de vlamverplaging. Het uitzicht op de Parabola heeft ook de afhankelijkheid van de normale verspreiding van de voortplanting van de vlam VN uit de brandstofconcentratie in het SG-mengsel. In FIG. 3 toont dergelijke afhankelijkheden voor het geval van de verbranding van het luchtpropaanmengsel bij verschillende waarden van de initiële temperatuur.

Figuur 3. De afhankelijkheid van de vlamverplagingssnelheid van de concentratie van propaan in de lucht bij een initiële temperatuur van 311 K (1); 644 K (2); 811 K (3)

Volgens de hierboven beschreven representaties moet de maximale propagatie van de vlam (URMA) overeenkomen met de stoichiometrische concentratie van brandstof. Echter, experimenteel gevonden zijn waarden worden enigszins verschoven naar de rijken in de inhoud van brandbare mengsels. Met een toename van de initiële temperatuur van het mengsel, moet de spreiding van de vlam toenemen, die in de praktijk wordt waargenomen. Bijvoorbeeld voor luchtmengsel van benzine en keroseendamp wordt het in FIG. vier.

Figuur 4. Afhankelijkheid van de snelheid van voortplanting van de vlam van de initiële temperatuur van het luchtmengsel van benzine en kerosine stoom met lucht

Voor verschillende stoffen hangt UAN af van hun chemische aard en fluctueert in vrij brede limieten (tabel 1). Voor de meeste van de mengsels van koolwaterstofbrandstof met lucht VN< 1 м/с. При введении в горючую смесь избыточного воздуха или азота температура горения заметно снижается.

Tafel 1.

Normale vlamspreidingspercentage voor sommige brandbare mengsels

Inleiding tot een brandbare mengsel van inerte en neutrale gassen: stikstof N2, argon ar, CO2-koolstofdioxide verdunt het en vermindert dus zowel de reactiesnelheid van oxidatiereacties en de vlampropagatie. Dit wordt duidelijk gezien van de afhankelijkheden getoond in FIG. vijf.

Tegelijkertijd, met een bepaalde (flegmatiserende) concentratie van verdunningsmiddelen, wordt het verbranden over het algemeen beëindigd. De krachtigste invloed heeft de introductie van kaarsen, omdat ze een ander remmend effect hebben op de verbrandingsreactie.

Zoals te zien is in FIG. 5, Inleiding tot een brandbaar mengsel van Chladone (114v2) in 4 - 10 keer efficiënter dan neutrale gassen - verdunningsmiddelen.

Figuur 5. Effect van concentratie van verdunningsmiddel en chladon 114v2 over de snelheid van vlamverplaging in het propagano-air-mengsel (? \u003d 1,15)

Het flegmatiserende vermogen van gassen - verdunningsmiddelen hangt af van hun thermofysische eigenschappen, en met name op hun thermische geleidbaarheid en warmtecapaciteit.

1.3 Diffusie-verbranding van gassen

In echte omstandigheden, in gevallen waarin gas of paren ontvlambaar zijn na het begin van hun noodvervaldatum, wordt diffusie-branden waargenomen. Een typisch en vrij vaak voorkomende voorbeeld is de diffusie-verbranding van het gas in de vernietiging van de belangrijkste pijpleidingen, op een noodfonne-marine of land goed van een gas- of gascondensaatveld, op gasverwerkende planten.

Overweeg de kenmerken van een dergelijke verbranding. Stel dat de fontein van aardgas brandt, waarvan de hoofdcomponent methaan is. De verbranding vindt plaats in de diffusiemodus en heeft een laminar. Concentratiegrenzen van vlamverdeling (CPRP) voor methaan zijn 5 - 15% vol. Ik zal de structuur van de vlam vertonen en grafische afhankelijkheden van veranderingen in de concentratie van methaan en de snelheid van brandende reactie van de afstand tot de axiale fontein (figuur 6).

Figuur 6. Schema van een diffusie-laminaire vlam van een gasfontein (A), een verandering in de concentratie van brandstof (B), de snelheid van brandende reactie (B) aan de voorkant van de vlam.

De gasconcentratie wordt verlaagd van 100% op de axiale fontein tot de waarde van de hogere concentratiegrens van ontsteking en verder naar de NKPR op zijn omtrek.

Gasverbranding zal alleen plaatsvinden in het interval van concentraties van WPPD naar de NKPR, d.w.z. binnen het concentratiegebied van zijn ontsteking. De verbrandingsreactiesnelheid? (T) zal nul zijn in concentraties, boven SP en onder de NKRR, en het maximum op. Aldus bepaalt de afstand tussen de CHHPR en HVKA de breedte van het diffusievlamfront:

fP \u003d HNKPR - HVKPR. (3)

De voorbreedte voor een dergelijke vlam is van 0,1 tot 10 mm. De snelheid van de verbrandingsreactie in dit geval wordt bepaald door de snelheid van diffusie van zuurstof en is het voor ongeveer 5 tot 5? 104 keer minder verbrandingssnelheid in kinetische modus. Voor dezelfde tijd onder de warmtewijziging, d.w.z. Het warmtetarief in de diffusie-brandende fakkel.

1.4 Kenmerken van brandende gasjets. Vlamstabilisatievoorwaarden

De voorwaarden voor het verbranden van gasfonteinen zijn handiger om te overwegen op het voorbeeld van gasjets. In echte omstandigheden zijn dergelijke jets turbulent. Bij ontsteking wordt de gasstroomstraal die uit de put stroomt, gevormd, wordt een zogenaamde diffusoorts gevormd, met een symmetrische spilvormige vorm (figuur 6). Chemische verbrandingsreacties worden in een dun oppervlak van de fakkel, dat in de eerste benadering kan worden beschouwd als een oppervlak waarbij de brandstofconcentraties en het oxidatiemiddel in nul worden behandeld, en de diffusiefluxen van brandstof en het oxidatiemiddel op dit oppervlak in de Stoichiometrische ratio. De diffusie-voorkant van de verbranding heeft een nul-propagatietarief, zodat de straal niet op de stroom naar boven kan detecteren.

De stabilisatie van de vlam op de straal treedt op in het onderste deel van de fakkel, waarbij een ander verbrandingsmechanisme wordt geïmplementeerd. Wanneer het gas afloopt uit het gat op het initiële niet-brandende gedeelte van het straaloppervlak, wordt een turbulente laag gasmenging en omgevingslucht gevormd. In deze laag neemt de gasconcentratie in de radiale richting soepel af en neemt de concentratie van de oxidatiemiddel toe. In het middengedeelte van de menglaag is er een homogene mengeling van brandstof en een oxidatiemiddel met een samenstelling die dicht bij stoichiometrisch is. Wanneer het mengsel zo is voorbereid voor de verbranding, kan het vlamfront worden verdeeld in de laag van het mengen met een definitieve snelheid, zelfs naar de stroom, als het brandsnelheid groter is dan de lokale stroomsnelheid. Maar aangezien het de uitlaat nadert, neemt de straalsnelheid toe, op enige hoogte, de snelheid van de straal (UF) wordt gelijk aan de brandsnelheid (? T), en stabiliseert de vlam op het oppervlak van de straal op deze hoogte. Om de snelheid van turbulente branden nauwkeurig te berekenen (t) is niet mogelijk. Schattingen tonen echter aan dat de waarde (? T) ongeveer gelijk is aan de rimpelingen van de straal, waarvan de waarde evenredig is met de axiale snelheid (UM). Uit de experimentele gegevens volgt dat de maximale gemiddelde waarden van de standaardrimpels van de longitudinale component van de snelheid 0,2um zijn. Deze omvang nemen voor de turbulente verbrandingssnelheid, kan worden aangenomen dat de maximale snelheid van vlamvoortplanting naar een fonteiten met een snelheid van 300-450 m / s een gasstroom ongeveer 50 m / s zal zijn.

1.5 Evaluatie van de debet van brandende gasfonteinen

Bij het stelen van branden van krachtige gasfonteinen, is het behoefte aan het schatten van het stroomsnelheid (D) van de brandende fontein, aangezien het gasverbruik een van de hoofdparameters is die het volume van het werk en het materiaal en de technische middelen bepalen die nodig zijn om de ongeluk. De directe meting van de stroomverbrandende fontein is echter in de meeste gevallen onmogelijk, en de effectieve externe methoden voor het bepalen van de stroom van stroom bestaan \u200b\u200bniet. Het verbruik van krachtige gasfonteinen kan vrij nauwkeurig worden bepaald op de hoogte van de fakkel (H).

Het is bekend dat de hoogte van de turbulente toorts gegenereerd door de verbranding van normaal verlengde gasstralen met een subsonische afloop, niet afhangt van de snelheid of het verbruik van de straal, en wordt alleen bepaald door de diameter van het gat (D) , waaruit de straal volgt, de thermofysische eigenschappen van het gas en de temperatuur (T) aan de uitlaat van het gat.

De empirische formule voor het berekenen van de stroomsnelheid van de fontein op het hoogtepunt van de fakkel tijdens het verbranden van aardgas is bekend:

D \u003d 0.0025HF 2, miljoen m3 / dag. (vier)

In echte branden wordt het laminaire regime van branden praktisch niet gevonden. Gas, zowel in het reservoir van het gasveld- en transportpijpleidingen en in technologische installaties, staat onder druk. Daarom zullen de kosten van gas tijdens de expiratie van noodsituatie erg groot zijn? Maximaal 100 m3 / s op het finving gasbronnen (tot 10 miljoen m3 / dag). Natuurlijk, onder deze omstandigheden, de vervalregelingen, wat betekent dat de verbrandingsmodi turbulent zijn.

Om de krachten en middelen te berekenen om de brandende gasfakkels te blussen, is het noodzakelijk om het gasdebiet te kennen. De eerste gegevens voor de berekening zijn bijna altijd afwezig, omdat het een gasdruk onbekend is in technologische apparatuur of in de laag van het veld. Daarom, in de praktijk, de experimenteel vastgestelde afhankelijkheid (4) van de hoogte van de vlam van de fakkel van het gasverbruik, de berekende gegevens bij gebruik die in tabel wordt getoond. 2.

Tafel 2.

De afhankelijkheid van de hoogte van de vlam van de gasdebiet van de gasfontein met verschillende verbrandingsmodi