Leegi levimise kiirus põlemisel. Põlemise mõiste. Põlemiseks vajalikud tingimused. Leek levis. Tavaline leegi levimiskiirus. "leegi levimise kiirus" raamatutes

Nagu näha, õhugaaside segude põletamisel atmosfäärirõhul u max jääb vahemikku 0,40-0,55 m/s ja - vahemikus 0,3-0,6 kg/(m2-s). Ainult mõnede madala molekulmassiga küllastumata ühendite ja vesiniku jaoks u max jääb vahemikku 0,8-3,0 m/s ja ulatub 1-2 kg/(m2s). Suurendamise teel Ja max uuritud põlevainete segus õhuga võib olla

koht sisse järgmine rida: bensiin ja vedelad raketikütused – parafiinid ja aromaatsed ained – süsinikoksiid – tsükloheksaan ja tsüklopropaan – etüleen – propüleenoksiid – etüleenoksiid – atsetüleen – vesinik.

1) Materjali niiskus. 2) Proovi ruumis orientatsiooni mõju. Negatiivse kaldenurga korral (leegi liikumise suund ülalt alla) kiirus leek levis kas ei muutu või väheneb veidi. Kui positiivne kaldenurk (leegi liikumise suund alt üles) tõuseb üle 10-15 0, suureneb leegi levimise kiirus järsult. 3) Õhuvoolude kiiruse ja suuna mõju. Suureneva taganttuule kiirusega gaasivahetus paraneb ja leegi kaldenurk proovi suhtes väheneb. Levimise kiirus suureneb. Vastu leegi liikumissuunda suunatud õhuvoolul on leegi levimise kiirusele kahekordne mõju. Aerodünaamilise pidurdamise ja leegifrondi ees olevate pinna kuumutatud alade jahutamise tulemusena leegi levimise kiirus väheneb. Teisest küljest intensiivistab õhuvool pürolüüsiproduktide segunemist oksüdeerijaga, homogeense põleva segu moodustumine toimub kiiremini, leegi ots läheneb tahke materjali pinnale, mis omakorda toob kaasa edasise suurenemise. intensiivsus ja see kiirendab leegi levikut. 4) Proovi geomeetriliste mõõtmete mõju. On termiliselt paksud ja termiliselt õhukesed proovid. Termiline paksus on leegi frondi ees kuumutatud tahke materjali kihi paksus üle algtemperatuuri hetkeks, mil leek levib antud pinnale. 5) Aluspinna materjali mõju. Kui tuleohtlik materjal puutub kokku materjaliga (substraadiga), mille termofüüsikalised omadused erinevad õhust, mõjutab see ka leegi levimise kiirust (kleebitud paber, traadi isolatsioon jne). Kui l madal > l kõrge. matt. , siis eemaldatakse proovist intensiivselt soojus ja levimiskiirus on väiksem kui substraadi puudumisel. 6) Hapnikusisalduse mõju sisse keskkond. Kui hapnikusisaldus keskkonnas suureneb, suureneb leegi levimise kiirus. 7. Proovi algtemperatuuri mõju. Puidu puhul toob algtemperatuuri tõus 230–250 o C-ni (pürolüüsi temperatuurivahemik) kaasa u l järsu tõusu. Läbi põlema kõvad materjalid Samaaegselt leegi levimisega üle materjali pinna algab läbipõlemisprotsess. Tahkete materjalide läbipõlemise mustrid sõltuvad oluliselt tahke faasi gaasilisteks toodeteks muutumise olemusest. Kui tahke faasi lagunemine toimub kitsas vahemikus pinnakiht ilma süsinikukihi moodustumiseta, siis sel juhul toimub põlemine ühtlase kiirusega. Pärast süütamist kehtestatakse tahke faasi pinnale konstantne temperatuur, mis on võrdne aine keemis- või sublimatsioonitemperatuuriga. Põlemismehhanism tahked ained, mis tekib siis, kui põlemispinnale tekib süsinikku sisaldav jääk, on keerulisem. Nii põlevad peaaegu kõik taimset päritolu ained, osa mittesüttivaid või aeglaselt põlevaid täiteaineid (talk, tahm jne) sisaldavad plastid. Kõige levinumad seda tüüpi taimset päritolu tuleohtlikud ained on puit. Süttimise hetkel tõuseb leegi tsoonist lähtuva soojusvoo toimel puidu pinnakihi temperatuur kiiresti 450-500 o C. Toimub intensiivne ainete lagunemine lenduvate saaduste ja söe tekkega, kusjuures temperatuur tõuseb pinnal tõuseb temperatuur 600 o C-ni. Vastavalt puidu põletamise sügavusele on erinevate füüsikaliste ja füüsikalis-keemiliste omadustega alad. Tavaliselt võib need jagada 4 tsooni: mina - süsi, mis koosneb 99% süsinikust; II - erineva pürolüüsiastmega puit; III - pürolüüsimata, kuiv puit; IV - originaalpuit. Kuna puidu põlemisel eralduvad tahkest faasist lenduvad ained, söestub materjal uuesti kõigesse suurem sügavus. Süsinikukihi paksuse suurenemine põhjustab selle suurenemist soojustakistus ja vähendab seetõttu veel lagunemata puidukihtide kuumutamise ja pürolüüsi kiirust ning leegiline põlemine järk-järgult väheneb. Puidu leekpõlemine peatub lenduvate emissioonide massikiiruse vähenemisel 5 g/(m 2 s). Kivisöekihi paksus ulatub 15-20 mm-ni. Puidu leekpõlemise lakkamine avab õhuhapniku juurdepääsu temperatuurini 650–700 o C kuumutatud kivisöele. Algab puidu põlemise teine ​​etapp - süsinikukihi heterogeenne oksüdatsioon peamiselt reaktsioonil C + O 2 ® CO 2 + 33000 kJ/kg, süsinikukihi temperatuur tõuseb 800 o C-ni ja protsess. heterogeenne põlemine süsi intensiivistatakse veelgi. Tõeline pilt üleminekust homogeenne põlemine heterogeenses erineb veidi ülaltoodust. Peamine tahkete materjalide läbipõlemisprotsessi iseloomustav kvantitatiivne parameeter on massi läbipõlemiskiirus, mis on üks tule dünaamikat määravatest parameetritest. Vähendatud massi läbipõlemismäär on ajaühikus põletatud aine kogus tulekahju pindalaühiku kohta. Metallide põletamine Põlemise olemuse järgi jagunevad metallid kahte rühma: lenduvad ja mittelenduvad. Lenduvatel metallidel on T pl< 1000 К, Т кип < 1500 К. К ним относятся щелочные металлы (литий, натрий, калий и др.) и щелочноземельные (магний, кальций). Mittelenduvate metallide Tm >1000 K, Tbp >2500 K. Põlemismehhanismi määravad suuresti metalloksiidi omadused. Lenduvate metallide sulamistemperatuur on madalam kui nende oksiidide sulamistemperatuur. Pealegi on viimased üsna poorsed moodustised. Kui IR tuuakse metalli pinnale, siis see aurustub ja oksüdeerub. Kui auru kontsentratsioon jõuab alumise süttimiskontsentratsiooni piirini, süttib see. Difusioonpõlemistsoon rajatakse pinnale, suur osa soojusest kantakse üle metallile ja see kuumutatakse T keemistemperatuurini. Saadud aurud, mis hajuvad vabalt läbi poorse oksiidkile, sisenevad põlemistsooni. Metalli keetmine põhjustab oksiidkile perioodilist hävimist, mis intensiivistab põlemist. Põlemissaadused (metallioksiidid) ei difundeeru mitte ainult metalli pinnale, soodustades oksiidkooriku teket, vaid ka ümbritsevasse ruumi, kus nad kondenseeruvad ja moodustavad tahkeid osakesi valge suitsu kujul. Valge tiheda suitsu teke on visuaalne märk lenduvate metallide põlemisest. Mittelenduvate metallide jaoks, millel on kõrged temperatuurid faasisiire, põlemisel tekib pinnale väga tihe oksiidkile, mis haakub hästi metallpinnaga. Selle tulemusena väheneb järsult metalliauru difusioonikiirus läbi kile ja suured osakesed, näiteks alumiinium ja berüllium, ei suuda põleda. Reeglina tekivad selliste metallide tulekahjud, kui need on laastude, pulbrite ja aerosoolidena. Nad põlevad ilma tihedat suitsu tekitamata. Tiheda oksiidkile moodustumine metalli pinnale viib osakese plahvatuseni. See nähtus, mida eriti sageli täheldatakse osakeste liikumisel kõrge temperatuuriga oksüdeerivas keskkonnas, on seotud metalliaurude kogunemisega oksiidkile alla, millele järgneb selle äkiline purunemine. See toob loomulikult kaasa põlemise järsu intensiivistumise. Tolmu põlemine Tolm on dispergeeritud süsteem, mis koosneb gaasilisest dispersioonikeskkonnast (õhk jne) ja tahkest hajutatud faasist (jahu, suhkur, puit, kivisüsi jne). Tolmu-õhu segude kaudu leegi levimise kiirust mõjutavad tegurid: 1) Tolmu kontsentratsioon. Nagu homogeense põlemise puhul gaasi-õhu segu, maksimaalne kiirus leegi levik toimub stöhhiomeetrilisest koostisest veidi kõrgemate segude puhul. Turbatolmu puhul on see 1,0-1,5 kg/m3. 2) Tuhasisaldus. Tuhasisalduse suurenedes tuleohtliku komponendi kontsentratsioon väheneb ja vastavalt väheneb leegi levimise kiirus. Kui hapnikusisaldus väheneb, väheneb leegi levimise kiirus. Tolmude klassifikatsioon tule- ja plahvatusohu järgi. Tule- ja plahvatusohu alusel jaotatakse tolmud klassidesse: I klass - kõige plahvatusohtlikum - j n kuni 15 g/m 3; II klass - plahvatusohtlik - 15 g/m 3< j н < 65 г/м 3 ; III klass - kõige tuleohtlikum - j n > 65 g/m 3; T St kuni 250 o C; IV klass - tuleohtlik - j n > 65 g/m 3 ; T St > 250 o C. TULEKAHJU ARENGU DÜNAAMIKA Tuledünaamika all mõistetakse seaduste ja mustrite kogumit, mis kirjeldavad tulekahju peamiste parameetrite muutusi ajas ja ruumis. Tule olemust saab hinnata suure hulga selle parameetrite kombinatsiooni järgi: tulekahju pindala, tulekahju temperatuur, selle leviku kiirus, soojuse eraldumise intensiivsus, gaasivahetuse intensiivsus. , suitsu intensiivsus jne. Tulekahju parameetreid on nii palju, et teatud tüüpi tulekahjude puhul on mõned neist esmased, teistes aga sekundaarsed. Kõik sõltub sellest, millised eesmärgid on seatud konkreetset tüüpi tulekahjude uurimiseks. Tulekahju dünaamika uurimiseks võtame peamisteks ajas muutuvateks parameetriteks tulekahju pindala, tulekahju temperatuuri, gaasivahetuse ja suitsu intensiivsuse ning tule leviku kiiruse. Need tulekahju parameetrid on mõõtmiseks, analüüsimiseks ja arvutusteks kõige paremini kättesaadavad. Need on lähteandmed tüübi määramisel vajalik varustus ning jõudude ja vahendite arvutamine tulekahjude kustutamisel, projekteerimine automaatsed süsteemid tule kustutamine jne. Tulekahju tekkimise hetkest selle vaba arenguga kuni selle täieliku lakkamiseni võib tulekahju ruumis jagada faasideks. Tulekahju faasid I. Süütefaas. Leek tekib sisselülitatud välisest süüteallikast väike ala ja levib aeglaselt. Põletsooni ümber moodustub konvektiivne gaasivool, mis tagab vajaliku gaasivahetuse. Põlevmaterjali pind soojeneb, põleti suurus suureneb, gaasivahetus suureneb ja kiirgussoojusvoog, mis siseneb ümbritsevasse ruumi ja põleva materjali pinnale. Päevitusfaasi kestus on 1 kuni 3 minutit. II. Tulekahju käivitamise faas. Ruumi ümbritseva õhu temperatuur tõuseb aeglaselt. Kogu eelmist protsessi korratakse, kuid suurema intensiivsusega. Teise etapi kestus on orienteeruvalt 5-10 minutit. III. Mahulise tulekahju arendamise faas- kõigi loetletud parameetrite kiire kasvuprotsess. Ruumi temperatuur ulatub 250-300°C. Algab tulekahju "mahuline" faas ja tulekahju mahulise leviku faas. Kui gaasi temperatuur ruumis on 300°C, siis klaasid hävivad. Järelpõlemine võib toimuda ka väljaspool ruumi (tuli pääseb avadest väljapoole). Gaasivahetuse intensiivsus muutub järsult: see suureneb järsult, kuumade põlemisproduktide väljavoolu ja sissevoolu protsess värske õhk põlemistsooni. IV.Tulekahju faas. Selle faasi ajal võib toatemperatuur korraks langeda. Kuid vastavalt gaasivahetuse tingimuste muutumisele suurenevad järsult sellised tulekahju parameetrid nagu põlemise täielikkus, läbipõlemiskiirus ja põlemisprotsessi levik. Sellest tulenevalt suureneb tulekahju ajal üldine soojuseraldus järsult. Temperatuur, mis külma õhu sissevoolu tõttu klaaside hävimise hetkel veidi langes, tõuseb järsult, ulatudes 500–600 ° C-ni. Tulekahju tekkeprotsess intensiivistub kiiresti. Kõigi eelnevalt mainitud tulekahju parameetrite arvväärtus suureneb. Tulekahju pindala, ruumi keskmine mahutemperatuur (800-900 °C), tulekoormuse läbipõlemise intensiivsus ja suitsuaste saavutavad maksimumi. V. Statsionaarne põlemisfaas. Tulekahju parameetrid stabiliseeruvad. Tavaliselt toimub see 20-25 minuti pärast tulekahju ja võib sõltuvalt tulekoormuse suurusest kesta 20-30 minutit. VI. Lagunemise faas. Põlemise intensiivsus väheneb järk-järgult, kuna suurem osa tulekoormusest on juba läbi põlenud. Ruumi oli kogunenud suur hulk põlemissaadusi. Ruumi hapniku keskmine mahukontsentratsioon langes 16-17%-ni ning intensiivset põlemist takistavate põlemissaaduste kontsentratsioon tõusis maksimumväärtuseni. Kiirgussoojusülekande intensiivsus põlevmaterjalile vähenes põlemistsooni temperatuuri languse tõttu. Suurenemise tõttu optiline tihedus keskkonda, põlemise intensiivsus väheneb aeglaselt, mis viib kõigi muude tulekahju parameetrite vähenemiseni. Põlenguala ei kahane: see võib kasvada või stabiliseeruda. VII. Järelpõlemise faas. Seda tulekahju viimast faasi iseloomustab aeglane hõõgumine, misjärel mõne, mõnikord üsna pika aja möödudes põlemine lakkab. Tulekahju põhiparameetrid Vaatleme kvantitatiivselt mõnda tulekahju põhiparameetrit, mis määravad selle arengu dünaamika. Määrakem tulekahjus soojuse eraldumise intensiivsus, kuna see on põlemisprotsessi üks peamisi parameetreid: Q=βQ р n V m ’Sp, (kJ/s) kus β ja Q р n on konstandid (alapõlemiskoefitsient ja tulekoormuse madalam kütteväärtus); V m ¢ - vähendatud massi läbipõlemise määr; S p – põlenguala; V m ¢ ja S p sõltuvad tulekahju tekkimise ajast, tulekahju temperatuurist, gaasivahetuskiirusest jne. Vähendatud massi läbipõlemiskiirus V m ¢ määratakse järgmise valemiga: v m ¢ = (a × T p + b × I g) v m o ¢ kus a, b on empiirilised koefitsiendid; v m o ¢ - tulekoormuse läbipõlemise vähendatud massikiirus teatud tüüpi põlevmaterjalide puhul; T p - keskmine tulekahju temperatuur; I g - gaasivahetuse intensiivsus. Tulekahjupiirkonna sõltuvus selle arengu peamistest parameetritest on järgmine: S p = k (v p ∙ τ) n kus k ja n on tuleala geomeetrilisest kujust sõltuvad koefitsiendid; v р – tule leviku joonkiirus; τ on selle vaba arengu aeg. k = π; n = 2 k = ; n = 2 k = 2a; n = 1 k = ; n = 2 k = 2a; n = 1 Tule leviku lineaarne kiirus sõltub põlevkoormuse tüübist, tulekahju keskmisest temperatuurist ja gaasivahetuse intensiivsusest: v p = (a 1 T p + b 1 I g)v po kus a 1 ja b 1 on sõltuvust määravad empiirilised koefitsiendid lineaarne kiirus tule levik sõltub gaasivahetuse keskmisest temperatuurist ja intensiivsusest, mille arvväärtus määratakse katseliselt iga konkreetse kütuseliigi kohta; v p o - põlemise lineaarne kiirus antud kütuseliigi korral. Tulekahju arenedes tõusevad tulekahju temperatuur ja gaasivahetuskiirus, suurendades põlemise lineaarset levimiskiirust ja vähendades massi läbipõlemiskiirust. Soojustingimused tulekahju ajal Termiliste protsesside toimumine ja kiirus sõltuvad soojuse eraldumise intensiivsusest põlemistsoonis, s.o. tule kuumusest. Kvantitatiivsed omadused soojuseralduse muutused tulekahju ajal sõltuvalt erinevaid tingimusi põlemist kontrollib temperatuur. Under temperatuuri tingimused tulekahjud mõistavad temperatuuri muutust ajas. Tuletemperatuuri määramine nii katse- kui ka arvutusmeetodite abil on äärmiselt keeruline. Tehnilisteks arvutusteks mitmete praktiliste ülesannete lahendamisel määratakse tulekahju temperatuur soojusbilansi võrrandist. Tulekahju soojusbilanss koostatakse mitte ainult tulekahju temperatuuri määramiseks, vaid ka soojusenergia kvantitatiivse jaotuse tuvastamiseks. IN üldine juhtum Tulekahju soojusbilansi antud ajahetkel saab esitada järgmiselt: Q p = Q pg +Q k +Q l kus Q p on tulekahjus vabanev soojus, kJ; Q pg - põlemisproduktides sisalduv soojus, kJ; Q к - põlemistsoonist konvektsiooni teel tsooni pesevasse, kuid põlemisel mitteosalevasse õhku kantud soojus, kJ; Q l – põlemistsoonist kiirgusega ülekantud soojus. Lahtise tule puhul on kindlaks tehtud, et põlemistsoonist kiirguse ja konvektsiooniga ülekantud soojuse osakaal on 40-50% Q p-st Ülejäänud soojuse osa (60-70% Q p-st) kasutatakse põlemise soojendamiseks. tooted. Seega annab 60–70% antud põleva materjali teoreetilisest põlemistemperatuurist leegi temperatuuri ligikaudse väärtuse. Lahtise tule temperatuur sõltub kütteväärtus põlevmaterjalid, nende läbipõlemismäär ja ilmastikutingimused. Keskmine maksimaalne temperatuur lahtine tuli tuleohtlike gaaside puhul on see 1200-1350°C, vedelike puhul - 1100-1300°C ja orgaanilise päritoluga tahkete põlevate materjalide puhul - 1100-1250°C. Sisetulekahju korral mõjutavad temperatuuri rohkem tegureid: põlevmaterjali iseloom, tulekoormuse suurus ja asukoht, põlemispind, hoone mõõtmed (põrandapind, ruumi kõrgus jne) ning gaasivahetuse intensiivsus (avade suurus ja asukoht). Vaatleme üksikasjalikumalt nende tegurite mõju. Tulekahju võib temperatuurimuutuste põhjal jagada kolmeks iseloomulikuks perioodiks: alg-, põhi- ja lõppperioodiks. Esialgne periood- mida iseloomustab suhteliselt madal keskmine mahutemperatuur. Põhiperiood- selle käigus põletatakse 70-80% põlevmaterjalide kogukoormusest. Selle perioodi lõpp saabub keskmise mahutemperatuuri saavutamisel kõrgeim väärtus või väheneb maksimaalsest väärtusest mitte rohkem kui 80%-ni. Lõplik periood- mida iseloomustab temperatuuri langus tulekoormuse läbipõlemise tõttu. Joonis 9.1. Sisepõlengu temperatuuri muutus ajas: 1 - konkreetse tulekahju kõver; 2 - standardkõver Kuna tulekahju temperatuuri kasvukiirusel ja absoluutväärtusel on igal konkreetsel juhul oma iseloomulikud väärtused ja tunnused, võeti kasutusele standardse temperatuurikõvera kontseptsioon (joonis 21.2), mis võtab kõige rohkem kokku. omadused temperatuurimuutused sisepõlengutes. Standardtemperatuuri kirjeldatakse võrrandiga. Leegi normaalne levimiskiirus on kiirus, millega leegi front liigub põlemata gaasi suhtes selle pinnaga risti. Leegi normaalse levimiskiiruse väärtust tuleks kasutada gaasi ja auru-õhu segude plahvatusrõhu suurenemise kiiruse arvutamisel suletud, lekkivates seadmetes ja ruumides, kriitilise (kustutus)läbimõõdu arvutamisel tuletõkkeseadmete väljatöötamisel ja loomisel, kergesti lähtestatavate konstruktsioonide, kaitsemembraanide ja muude survet vähendavate seadmete ala; tule- ja plahvatusohutust tagavate meetmete väljatöötamisel tehnoloogilised protsessid vastavalt GOST 12.1.004 ja GOST 12.1.010 nõuetele. Leegi normaalse levimiskiiruse määramise meetodi põhiolemus on valmistada reaktsioonianumas teadaoleva koostisega põlev segu, süüdata segu keskelt punktallikaga, registreerida rõhu muutused anumas ajas ja töödelda eksperimentaalne rõhu-aja seos, kasutades suletud anumas gaasi põlemisprotsessi matemaatilist mudelit ja optimeerimisprotseduure. Matemaatiline mudel võimaldab saada arvutusliku rõhu-aja seose, mille optimeerimine sarnase eksperimentaalse seose abil toob kaasa normaalse kiiruse muutumise plahvatuse väljatöötamisel konkreetse katse jaoks. Tavaline põlemiskiirus on leegi frondi levimiskiirus põlemata reaktiivide suhtes. Põlemiskiirus sõltub paljudest reaktiivide füüsikalistest ja keemilistest omadustest, eelkõige soojusjuhtivusest ja keemilise reaktsiooni kiirusest, ning sellel on iga kütuse jaoks väga spetsiifiline väärtus (konstantse põlemistingimuste korral). Tabelis Tabelis 1 on toodud mõnede gaasiliste segude põlemiskiirused (ja süttivuspiirid). Kütuse kontsentratsioonid segudes määrati temperatuuril 25 °C ja normaalsel atmosfäärirõhul. Märgitud eranditega saadakse süttimispiirid, kasutades leegi levikut 0,05 m läbimõõduga torus, mis on mõlemalt poolt suletud. Kütuse ülemäärased koefitsiendid on määratletud kui kütuse mahulise sisalduse suhe tõeline segu stöhhiomeetrilisele segule (j1) ja segule maksimaalse põlemiskiirusega (j2). Tabel 1 Kondenseeritud segude põlemiskiirused (anorgaaniline oksüdeerija + magneesium) Leht Dokument nr. Allkiri kuupäev Leht TGiV 20.05.01.070000.000 PZ 41,6	1,60	28,8	74,9	2,48	39,4
KNO3	37,6	0,74	12,5	75,5	1,30	20,0
Ca(NO3)2	42,6	0,46		73,1	1,00
Ba(NO3)2	31,8	0,34		62,8	0,74
Sr(NO3)2	36,5	0,32	6,4	65,4	0,72	12,3
Pb(NO3)2	26,8	0,26		60,2	0,70
NaClO4	44,3	0,24		78,0	0,96
KClO4	41,3	0,23	4,2	77,1	0,68	10,9
NH4ClO4	29,2	0,22	3,6	79,3	0,42	6,5

Muuda

Leht

Dokument nr.

Allkiri

kuupäev

Leht

TGiV 20.05.01.070000.000 PZ

Kütuse molekuli struktuuri mõju põlemiskiirusele jälgiti sirge ahelaga madala molekulmassiga süsivesinike puhul. Põlemiskiirus suureneb molekuli küllastumatuse suurenemisega: alkaanid – alkeenid – alkadieenid – alküünid. Ahela pikkuse suurenedes see mõju väheneb, kuid siiski on n-hekseeni õhusegude põlemiskiirus ligikaudu 25% kõrgem kui n-heksaani puhul.

Hapniku segude lineaarne põlemiskiirus on oluliselt kõrgem kui õhusegude oma (vesiniku ja süsinikmonooksiidi puhul - 2-3 korda ning metaani puhul - rohkem kui suurusjärgus). Uuritud hapnikusegude massipõlemiskiirus (v.a CO + O2 segu) jääb vahemikku 3,7-11,6 kg/(m2 s).

Tabelis Tabelis 1 on näidatud (N. A. Silini ja D. I. Postovski järgi) nitraatide ja perkloraadi magneesiumiga kokkupressitud segude põlemiskiirused. Segude valmistamiseks kasutati pulbrilisi komponente, mille osakeste suurus oli nitraadid 150-250 mikronit, perkloraadid 200-250 mikronit ja magneesium 75-105 mikronit. Segu villiti 24-46 mm läbimõõduga pappkarpidesse tihendustegurini 0,86. Proovid põletati õhus normaalrõhul ja algtemperatuuril.

Tabeli andmete võrdlusest. 1 ja 1.25 järeldub, et kondenseerunud segud on massilt paremad kui gaasisegud ja lineaarse põlemiskiiruse poolest madalamad. Perkloraadiga segude põlemiskiirus on väiksem kui nitraatidega segude põlemiskiirus ja leelismetallide nitraatidega segud põlevad kiiremini kui leelismuldmetallide nitraatidega segud.

tabel 2

Õhuga segude süttimis- ja põlemiskiiruse piirid (I) ja hapnik (II) juures normaalne rõhk Ja toatemperatuuril

Leht

Dokument nr.

Allkiri

kuupäev

Leht

TGiV 20.05.01.070000.000 PZ

1,06 0,39 0,35-0,52 3,7-5,1 0,38-0,45 4,15 Etaan 0,0564 0,50 2,72 1,12 0,46 Propaan 0,0402 0,51 2,83 1,14 0,45 0,57 0,41 butaan 0,0312 0,54 3,30 1,13 0,44 0,54 n-pentaan 0,0255 0,54 3,59 1,15 0,44 n-heksaan 0,0216 0,51 4,00 1,17 0,45 n-heptaan 0,0187 0,53 4,50 1,22 0,45 Tsüklopropaan 0,0444 0,58* 2,76* 1,13 0,55 Tsükloheksaan 0,0227 0,48 4,01 1,17 0,45 Etüleen 0,0652 0,41 <6,1 1,15 0,79 0,88 0,72-0,89 7,61 6,45 Propüleen 0,0444 0,48 2,72 1,14 0,50 Buteen-1 0,0337 0,53 3,53 1,16 0,50 Atsetüleen 0,0772 0,39* 1,33 1,63 1,86 1,65-1,73 11,6 Butin-1 0,0366 1,20 0,67 Benseen 0,0271 0,43 3,36 1,08 0,47 0,61 4,6 0,6 4,6 Tolueen 0,0277 0,43 3,22 1,05 0,40 Hetraliin C10H12 0,0158 1,01 0,38 Etüleenoksiid 0,0772 1,25 1,05 1,13 1,12 Propüleenoksiid 0,0497

Muuda

Vedelike läbipõlemiskiiruse arvutamise meetodid

Muuda

Leht

Dokument nr.

Allkiri

kuupäev

Leht

TGiV 20.05.01.070000.000 PZ

Kui uuritava vedeliku olekuparameetrid, mis sisalduvad valemites (14) - (23) on teada, siis olenevalt olemasolevatest andmetest on läbipõlemismäär ( m) mis tahes põlemisrežiimis saab arvutada ilma eksperimentaalseid uuringuid tegemata, kasutades valemeid:

; (16)

Kus M- dimensioonideta läbipõlemismäär;

; (17)

M F- vedeliku molekulmass, kg mol -1;

d- põleva vedeliku peegli iseloomulik suurus, m Määratakse põlemispinna ruutjuurena; kui põlemisala on ringikujuline, siis on iseloomulik suurus võrdne selle läbimõõduga. Turbulentse põlemise kiiruse arvutamisel võib võtta d= 10 m;

T k- vedeliku keemistemperatuur, K.

Arvutamise protseduur on järgmine.

Põlemisrežiim määratakse Galileo kriteeriumi väärtuse järgi Ga, arvutatakse valemiga

Kus g- vabalangemise kiirendus, m s -2.

Sõltuvalt põlemisrežiimist arvutatakse dimensioonideta läbipõlemismäär M. Laminaarse põlemisrežiimi jaoks:

Ajutise põlemisrežiimi jaoks:

kui siis , (20)

kui , siis , (21)

Turbulentse põlemisrežiimi jaoks:

; , (22)

M0- hapniku molekulmass, kg mol -1;

n 0- hapniku stöhhiomeetriline koefitsient põlemisreaktsioonis;

n F- vedeliku stöhhiomeetriline koefitsient põlemisreaktsioonis.

B- mõõtmeteta parameeter, mis iseloomustab massiülekande intensiivsust, arvutatuna valemiga

, (23)

Kus K- vedeliku madalam põlemissoojus, kJ kg -1;

Muuda

Leht

Dokument nr.

Allkiri

kuupäev

Leht

TGiV 20.05.01.070000.000 PZ

- 1 kg vedeliku põletamiseks vajaliku hapniku massi mõõtmeteta väärtus;

c- põlemisproduktide isobaarne soojusmahtuvus (eeldatakse, et see võrdub õhu soojusmahutavusega c = 1), kJ kg -1 K -1 ;

T0- ümbritseva õhu temperatuur, eeldatavalt 293 K;

H- vedeliku aurustumissoojus keemistemperatuuril, kJ kg -1;

c e- vedeliku keskmine isobaarne soojusmahtuvus vahemikus alates T0 enne T kuni.

Kui auru kinemaatiline viskoossus või uuritava vedeliku molekulmass ja keemistemperatuur on teada, arvutatakse turbulentse põlemise kiirus eksperimentaalsete andmete põhjal valemi järgi

Kus m i- läbipõlemiskiiruse katseväärtus üleminekupõlemisrežiimis, kg m --2 s -1 ;

d i- põleti läbimõõt, milles väärtus saadi m i, m Soovitatav on kasutada 30 mm läbimõõduga põletit. Kui 30 mm läbimõõduga põletis täheldatakse laminaarset põlemist, tuleks kasutada suurema läbimõõduga põletit.

3. LEEGI LEVIK GAASISEGUDES

Leegi leviku kiirus tahkete, vedelate ja gaasiliste ainete põlemisel pakub tulekahjude ja plahvatuste ärahoidmisel praktilist huvi. Vaatleme leegi levimise kiirust tuleohtlike gaaside ja aurude segudes õhuga. Seda kiirust teades on võimalik määrata gaasi-õhu ohutuid voolukiirusi torustikus, šahtis, ventilatsiooniseadmes ja muudes plahvatusohtlikes süsteemides.

3.1. LEEGI LEVIKUMIS

Näitena joonisel fig. Joonisel 3.1 on kujutatud söekaevanduse väljatõmbeventilatsiooni skeem. Kaevanduse 1 triividest eemaldatakse torujuhtme 2 kaudu tolmune õhu- ja söetolmu segu ning mõnel juhul söekihtides eralduv metaan. Tulekahju korral levib leegi esiosa 3 triivide suunas 1. Kui põlevsegu liikumiskiirusw on väiksem kui leegi frondi levimiskiirusJa toru seinte suhtes levib leek võlli ja põhjustab plahvatuse. Seetõttu on ventilatsioonisüsteemi normaalseks tööks vajalik järgida tingimusi

w > u.

Plahvatusohtliku segu eemaldamise kiirus peab olema suurem kui leegifrondi levimiskiirus. See hoiab ära leekide tungimise kaevanduste šahtidesse.

Riis. 3.1. Leegi levimise skeem kaevanduses:

1 – võll; 2 – torujuhe; 3 – leegi esikülg

Leegi leviku teooria, mis on välja töötatud Ya.B. Zeldovitš ja D.A. Frank-Kamenetsky, põhineb soojusjuhtivuse, difusiooni ja keemilise kineetika võrranditel. Põlevsegu süttimine algab alati ühest punktist ja levib kogu põlevsegu poolt hõivatud mahu ulatuses. Vaatleme ühemõõtmelist juhtumit - põleva seguga täidetud toru (joon. 3.2).

Kui segu süüdatakse toru ühest otsast, levib kitsas leegifront mööda toru laiali, eraldades põlemissaadused (leegifrondi taga) värskest põlevast segust. Leegi esiosa on korgi või koonuse kujuline, selle kumer osa on suunatud leegi liikumise suunas. Leegifront on õhuke gaasikiht (10 -4 ÷10 -6) m lai selles kihis, mida nimetatakse põlemistsooniks, toimuvad keemilised põlemisreaktsioonid. Leegifrondi temperatuur olenevalt segu koostisest on T= (1500÷3000) K. Vabanenud põlemissoojus kulub soojusjuhtivuse ja kiirguse protsesside toimel värske põlevsegu põlemisproduktide ja toru seinte soojendamiseks.

Riis. 3.2. Leegi frondi levimise skeem torus

Kui leegifront liigub torus, tekivad põlevas segus survelained, mis tekitavad keerisliikumisi. Gaaside keerised painutavad leegi frondit, muutmata selle paksust ja selles toimuvate protsesside olemust. Leegifrondi ühikpinnal põleb ajaühikus alati sama kogus ainet . Väärtus on iga põleva segu jaoks konstantne ja seda nimetatakse massi põlemiskiiruseks . Leegi esiosa tundmineS, saate arvutada aine massi M, põletatud kogu põlemisrindel ajaühikus:

Iga leegi esiosa element dSliigub värske segu suhtes alati antud punktis leegi frondi normaalse suunas (joonis 3.2) ja selle liikumise kiirus:

kus on värske põleva segu tihedus.

Suurusjärk nimetatakse leegi normaalseks levimiskiiruseks ja selle mõõde on m/s. See on antud segu põlemisprotsessi konstantne väärtus ja ei sõltu põlemisprotsessiga kaasnevatest hüdrodünaamilistest tingimustest. Leegi levimise normaalne kiirus on alati väiksem kui vaadeldav kiirus Ja st põlemisfrondi liikumiskiirus toru seinte suhtes:

u n< u .

Kui leegi front on tasane ja suunatud toru teljega risti, on sel juhul vaadeldav ja normaalne leegi levimiskiirus sama.

u n = u .

Kumer leegi esiosa alaS küsimusAlati rohkem ala tasane esiosaS pl, Sellepärast

> 1.

Tavaline leegi levimiskiirusu niga põleva segu puhul sõltub inertgaaside segust, segu temperatuurist, niiskusest ja muudest teguritest. Eelkõige suurendab põlevgaasi eelsoojendamine leegi levimise kiirust. Saab näidata, et leegi levimise kiirusu nvõrdeline segu absoluutse temperatuuri ruuduga:

u n .= konst · T 2.

Joonisel fig. Joonisel 3.3 on näidatud leegi leviku kiiruse sõltuvus põlevas segus „õhk – süsinikmonooksiid“ sõltuvalt CO kontsentratsioonist. Nagu ülaltoodud graafikutest nähtub, suureneb leegi levimise kiirus segu temperatuuri tõustes. Iga temperatuuriväärtuse puhul on leegi levimiskiirus süsinikmonooksiidi CO kontsentratsiooni piirkonnas võrdne ~ 40%.

Leegi levimise kiirust mõjutab inertgaasi soojusmahtuvus. Mida suurem on inertgaasi soojusmahtuvus, seda rohkem alandab see põlemistemperatuuri ja seda rohkem vähendab see leegi levimise kiirust. Seega, kui metaani ja õhu segu lahjendada süsinikdioksiidiga, võib leegi levimise kiirus väheneda 2–3 korda. Leegi levimise kiirust süsinikmonooksiidi ja õhu segudes mõjutab suur mõju segus sisalduv niiskus, tahmaosakeste ja inertgaaside lisandid.

Riis. 3.3. Sõltuvus leegi levimiskiirusest

süsinikmonooksiidi kontsentratsiooni kohta segus

Keemiliste transformatsioonide tsooni levik avatud põlevas süsteemis

Põlemine algab põleva segu süttimisega põlevsüsteemi lokaalses mahus, seejärel levib liikuva segu suunas. Põlemistsooni, milles toimuvad vaatlejale nähtavad redokskeemilised reaktsioonid, nimetatakse leegiks. Leeki ja veel põlemata segu eraldav pind toimib leegi esiküljena. Leegi levimise olemus sõltub paljudest protsessidest, kuid määravaks protsessiks on põleva segu kuumutamine. Sõltuvalt põlevsegu süttimistemperatuurini kuumutamise meetodist eristatakse tavalist, turbulentset ja detoneerivat leegi levikut.

Laminaarse liikuva seguga põlevas süsteemis põlemisel täheldatakse leegi normaalset levikut. Tavalise leegi levikuga soojusenergia põlevast kihist külma kandub peamiselt soojusjuhtivuse, aga ka molekulaarse difusiooni kaudu. Gaaside soojusjuhtivus on madal, mistõttu leegi normaalse levimise kiirus on väike.

Põlevsegu turbulentsel liikumisel toimub soojusenergia ülekanne põlemiskihist külma kihti eelkõige molaarse difusiooni, aga ka soojusjuhtivuse teel. Molaarne ülekanne on võrdeline turbulentsi skaalaga, mille määrab segu kiirus. Turbulentse leegi leviku kiirus sõltub segu omadustest ja gaasivoolu dünaamikast.

Leegi levimist põlevas segus põlemistsoonist külmadesse kihtidesse molekulaarsete ja molaarsete protsesside kaudu nimetatakse deflagratsiooniks.

Füüsikalis-keemiliste põlemisprotsessidega kaasneb leegi temperatuuri ja rõhu tõus. Tuleohtlikes süsteemides võivad teatud tingimustel tekkida kõrgrõhualad, mis võivad külgnevaid kihte kokku suruda, kuumutades need süttimispunktini. Leegi levikut külma segu kiirel kokkusurumisel süttimistemperatuurini nimetatakse detonatsiooniks ja see on oma olemuselt alati plahvatusohtlik.

Tuleohtlikes süsteemides võib tekkida vibratsioonipõlemine, mille puhul leegi front liigub kiirusega, mis varieerub nii suuruse kui ka suuna poolest.

Põlemisfrondi levimiskiirust laminaarses liikuvas või paigalsegus nimetatakse leegi normaalseks ehk põhikiiruseks. Normaalkiiruse arvväärtuse määrab veel süttimata segu kiirus, mis on tavaliselt suunatud põlemisfrondile.

Lameda põlemisfrondi u n väärtust saab määrata dünaamilise tasakaalu tingimusest segu soojusjuhtivusega kuumenemise kiiruse ja süttimistemperatuuri vahel ning keemilise reaktsiooni kiiruse vahel. Selle tulemusena saadakse järgmine valem

kus l on gaasisegu soojusjuhtivuse koefitsient, c p on segu soojusmahtuvuse koefitsient konstantsel rõhul, T inicial on segu algtemperatuur, T a on adiabaatiline põlemistemperatuur, Arr on Arrheniuse kriteerium , k 0 on Arrheniuse seaduse koefitsient.

Normaalkiirust saab katseliselt määrata esiosa liikumiskiiruse järgi statsionaarse seguga torus või põlemiskoonuse kõrguse järgi Bunseni põletis. Bunseni põleti on osalise gaasi ja õhu eelsegamisega laboripõleti. Põletist väljumisel moodustub koonuse kujul olev põlemisfrondiga leek õige vorm(riis.).

Joonis 7. Põletusfront Bunseni põletis

Kui põlemisfront on stabiilses asendis, tasakaalustab leegi levimiskiirust u n gaasi-õhu segu W kiiruse põlemiskoonuse pinna suhtes normaalne komponent W n, s.o.

kus j on nurk gaasi-õhu segu kiirusvektori ja selle põlemiskoonuse pinna suhtes normaalse komponendi vektori vahel.

Gaasi-õhu segu liikumiskiirus korrapärase kujuga põlemiskoonusega düüsi väljalaskeava juures määratakse valemiga

kus d 0 on põleti düüsi läbimõõt, V on gaasi-õhu segu voolukiirus läbi põleti.

Cos j väärtust saab väljendada põlemiskoonuse kõrgusena

Võttes arvesse asjaolu, et põlemispind on külgpindõige koonus

määratakse normaalkiiruse väärtus

Leegi normaalset levimiskiirust mõjutavad:

1. Segu algtemperatuur. Madalatel temperatuuridel on u n otseselt võrdeline põlemisse siseneva segu absoluuttemperatuuri ruuduga. Süttimistemperatuurist kõrgemal temperatuuril kaotab normaalkiiruse mõiste tähenduse, kuna segu muutub isesüttimisvõimeliseks.

2. Kanali seinte temperatuur eeldusel, et leek levib selle kanali sees. Külmad seinad katkestavad ahelreaktsiooni ja aeglustavad leegi levikut.

3. Kanali läbimõõt. Iga põleva segu jaoks on kriitiline läbimõõdu dcr väärtus, millest alates on leegi levik kanali sees võimatu. Kriitilise läbimõõdu väärtuse saab määrata valemiga

kus cm on segu termilise difusiooni koefitsient.

4. Surve. Rõhu tõustes u n väheneb.

5. Segu koostis. Stöhhiomeetrilisele lähedase koostisega segu puhul on normaalkiirusel maksimaalne väärtus. Lisaks on kütuse kontsentratsioonil alumine ja ülemine piir, millest üle leek levida ei saa.

Leegi normaalne levimiskiirus (un) sõltub gaasi-õhu segu termofüüsikalistest omadustest. Kuid veelgi suuremal määral sõltub leviku kiirus selle füüsikalis-keemilistest omadustest? põlemiskiirus V ja temperatuur põlemisreaktsioonitsoonis, TG:

need. un on võrdeline oksüdatsioonireaktsiooni kiirusega (V) ja sõltub eksponentsiaalselt põlemistsooni pöördtemperatuurist (Tg). Määravaks parameetriks on loomulikult reaktsioonikiirus. Kirjutame keemilise põlemisreaktsiooni kiiruse võrrandi:

kus k0 on Arrheniuse võrrandi preeksponentsiaalne tegur,

Cg, mahl – kütuse ja oksüdeerija kontsentratsioonid,

m, n - vastavalt kütuse ja oksüdeerija reaktsioonijärjekorrad,

Ea on keemilise reaktsiooni aktiveerimisenergia.

Vaatleme, kuidas oksüdatsioonireaktsioonide kiirus muutub erineva kütuse ja oksüdeerija vahekorraga segude puhul (joonis 2).

Graafik näitab, et stöhhiomeetrilise koostisega segu (õhu liigkoefitsient? = 1) korral on oksüdatsioonireaktsiooni kiirus maksimaalne.

Millal kütuse kontsentratsioon segus tõuseb üle stöhhiomeetrilise koguse? muutub< 1 (кислород находится в недостатке), горючее сгорает не полностью. В этом случае меньше выделится теплоты реакции горения Qгор и произойдёт снижение Tг.

Oksüdatsioonireaktsiooni kiirus väheneb võrreldes segu stöhhiomeetrilise koostisega nii oksüdeeriva aine O2 kontsentratsiooni kui ka põlemistsooni temperatuuri vähenemise tõttu. Ehk siis järjekindla vähenemisega? (mis võrdub SG kontsentratsiooni suurendamisega segus) oksüdatsioonireaktsiooni kiirus? ja põlemistsooni temperatuurid Tg langevad pidevalt. Graafikul SG > SGstech muutub kõver järsult allapoole. Oksüdatsioonireaktsiooni kiiruse langus? > 1 on seletatav soojuseralduse vähenemisega põlemistsoonis kütuse madalama kontsentratsiooni tõttu selles.

Joonis 2. Põlemiskiiruse sõltuvus kütuse kontsentratsioonist segus

See on täpselt sama, mis joonisel fig 2, põlemisreaktsiooni kiiruse sõltuvus põleva komponendi kontsentratsioonist algsegus, mis määrab ette selle muude põlemisprotsessi parameetrite sõltuvuse paraboolse vormi põlemisprotsessi koostisest. segu: isesüttimistemperatuur ja minimaalne süttimisenergia, leegi levimise kontsentratsioonipiirid. Leegi normaalse levimiskiiruse un sõltuvus kütuse kontsentratsioonist SG segus on samuti parabooli kuju. Joonisel fig. Joonisel 3 on näidatud sellised sõltuvused õhu-propaani segu põlemisel temperatuuril erinevad tähendused algtemperatuur.

Joonis 3. Leegi levimiskiiruse sõltuvus propaani kontsentratsioonist õhus algtemperatuuril 311 K (1); 644 K (2); 811 K (3)

Ülalkirjeldatud kontseptsioonide kohaselt peab leegi maksimaalne levimiskiirus (unmax) vastama kütuse stöhhiomeetrilisele kontsentratsioonile. Selle eksperimentaalselt leitud väärtused on aga mõnevõrra nihkunud rikaste tuleohtlike segude poole. Segu algtemperatuuri tõusuga peaks leegi levimise kiirus suurenema, mida praktikas täheldatakse. Näiteks bensiini ja petrooleumi aurude õhusegu puhul on sellel joonisel fig. 4.

Joonis 4. Leegi levimiskiiruse sõltuvus bensiini ja petrooleumi aurude õhu segu algtemperatuurist

Sest erinevaid aineid un oleneb nende keemilisest olemusest ja varieerub üsna suurtes piirides (tabel 1). Enamiku süsivesinikkütuste ja õhu segude jaoks< 1 м/с. При введении в горючую смесь избыточного воздуха или азота температура горения заметно снижается.

Tabel 1.

Mõnede tuleohtlike segude tavaline leegi levimiskiirus

Inertsete ja neutraalsete gaaside sisseviimine süttivasse segusse: lämmastik N2, argoon Ar, süsinikdioksiid CO2 lahjendab seda ja vähendab seeläbi nii oksüdatsioonireaktsiooni kiirust kui ka leegi levimise kiirust. See on selgelt näha joonisel fig. 5.

Veelgi enam, teatud (flegmatiseeriva) lahjendite kontsentratsiooni korral põlemine lakkab täielikult. Freoonide sissetoomisel on kõige võimsam mõju, kuna neil on ka põlemisreaktsiooni pärssiv toime.

Nagu näha jooniselt fig. 5, on freooni (114B2) lisamine põlevasse segusse 4–10 korda tõhusam kui neutraalsed gaasid - lahjendid.

Joonis 5. Lahjendite ja külmutusagensi 114B2 kontsentratsiooni mõju leegi levimiskiirusele propaani-õhu segus (? = 1,15)

Lahjendusgaaside flegmatiseerimisvõime sõltub nende termofüüsikalistest omadustest ja eelkõige nende soojusjuhtivusest ja soojusmahtuvusest.

1.3 Gaaside difusioonpõlemine

Reaalsetes tingimustes täheldatakse seda juhtudel, kui gaas või aurud süttivad pärast nende hädaväljavoolu algust difusioonpõlemine. Tüüpiline ja üsna levinud näide on gaasi difusioonpõletamine magistraaltorustike hävitamisel, gaasi- või gaasikondensaadivälja avamere- või maismaakaevu hädaolukorras, gaasitöötlemistehastes.

Vaatleme sellise põlemise omadusi. Oletame, et põleb maagaasi purskkaev, mille põhikomponendiks on metaan. Põlemine toimub difusioonirežiimis ja on olemuselt laminaarne. Leegi levimise (CPLP) kontsentratsioonipiirid metaani puhul on 5–15 mahuprotsenti. Kujutame leegi struktuuri ja konstrueerime metaani kontsentratsiooni muutuse ja põlemisreaktsiooni kiiruse graafilised sõltuvused kaugusest aksiaalse purskkaevuni (joonis 6).

Joonis 6. Gaasipurskkaevu (a) difusioonilaminaarse leegi skeem, kütuse kontsentratsiooni muutus (b) ja põlemisreaktsiooni kiirus (c) piki leegi frondit.

Gaasi kontsentratsioon väheneb 100% -lt aksiaalsel purskkaevul kuni süüte ülemise kontsentratsioonipiiri väärtuseni ja edasi selle perifeeria LFL-i.

Gaasi põlemine toimub ainult kontsentratsioonivahemikus VKPR kuni LKPR, s.o. selle süttimise kontsentratsioonivahemikus. Põlemisreaktsiooni kiirus?(T) on null kontsentratsioonidel, mis on kõrgemad VKPR-st ja madalamad kui LKPR, ja maksimaalne juures. Seega määrab HNKPR ja HVKPR vaheline kaugus difusioonileegi frondi laiuse:

fp = HNKPR – HVKPR. (3)

Sellise leegi esiosa laius on vahemikus 0,1–10 mm. Põlemisreaktsiooni kiiruse määrab sel juhul hapniku difusiooni kiirus ja selle väärtus on ligikaudu 5–104 korda väiksem kui põlemiskiirus kineetiline režiim. Soojusintensiivsus on sama mitu korda väiksem, s.t. soojuse vabanemise kiirus difusioonipõlevas põletis.

1.4 Gaasijugade põlemise tunnused. Leegi stabiliseerimise tingimused

Gaasipurskkaevude põlemistingimusi on mugavam vaadelda gaasijugade näitel. Reaalsetes tingimustes on sellised joad turbulentsed. Kaevust voolava gaasijoa süütamisel tekib nn difusioonivoog, mis on sümmeetrilise spindlikujulise kujuga (joon. 6). Keemilised reaktsioonid Põlemine toimub põleti õhukeses pinnakihis, mida võib esmase lähenemise järgi pidada pinnaks, kus kütuse ja oksüdeerija kontsentratsioonid muutuvad nulliks ning kütuse ja oksüdeerija difusioonivood sellele pinnale on stöhhiomeetrilises suhtes. Difusioonpõlemisfrondi levimiskiirus on null, nii et see ei saa iseseisvalt ülespoole voolavale joale jääda.

Leegi stabiliseerumine joal toimub põleti allosas, kus realiseeritakse veel üks põlemismehhanism. Kui gaas aukust välja voolab, moodustub joapinna esialgsele mittepõlevale osale turbulentne seguneva gaasi ja ümbritseva õhu kiht. Selles kihis väheneb järk-järgult gaasi kontsentratsioon radiaalsuunas ja oksüdeerija kontsentratsioon suureneb. Segamiskihi keskosas ilmub stöhhiomeetrilisele lähedase koostisega homogeenne kütuse ja oksüdeerija segu. Sellise põlemiseks ettevalmistatud segu süütamisel võib leegifront levida segukihis piiratud kiirusega isegi voolu suunas, kui põlemiskiirus ületab kohaliku voolukiiruse. Kuna aga väljalaskeavale lähenedes joa kiirus suureneb, siis teatud kõrgusel võrdsustub joa kiirus (uf) põlemiskiirusega (?t) ja leek stabiliseerub sellel kõrgusel joa pinnal. Turbulentse põlemise kiirust (?t) ei ole võimalik täpselt välja arvutada. Siiski näitavad hinnangud, et väärtus (?t) on ligikaudu võrdne joa pulseerimiskiirustega, mille suurus on võrdeline aksiaalkiirusega (um). Eksperimentaalsetest andmetest järeldub, et maksimaalsed väärtused Pikisuunalise kiiruse komponendi ruutkeskmised pulsatsioonid on 0,2 um. Võttes seda väärtust turbulentse põlemise kiiruseks, võib eeldada, et leegi maksimaalne levimiskiirus kiirusega 300-450 m/s purskuva gaasijoa suunas on umbes 50 m/s.

1.5 Põlevate gaasipurskkaevude voolukiiruse hindamine

Võimsatest gaasipurskkaevudest tulekahjude kustutamisel on vaja hinnata põleva purskkaevu voolukiirust (D), kuna gaasi tarbimine on üks peamisi parameetreid, mis määrab töömahu ning õnnetuse likvideerimiseks vajalikud materiaal-tehnilised vahendid. . Põleva purskkaevu voolukiiruse otsene mõõtmine osutub aga enamikul juhtudel võimatuks ja puuduvad tõhusad kaugmeetodid joa voolukiiruse määramiseks. Võimsate gaasipurskkaevude kulu saab üsna täpselt määrata taskulambi kõrguse (H) järgi.

On teada, et normaalselt paisuvate gaasijugade põlemisel alahelikiirusega väljalaskekiirusega tekkiva turbulentse voo kõrgus ei sõltu joa kiirusest ega voolukiirusest, vaid selle määrab ainult ava läbimõõt (d) millest joa välja voolab, gaasi termofüüsikalised omadused ja selle temperatuur (T) august väljumisel.

Purskkaevu voolukiiruse arvutamiseks maagaasi põletamisel põleti kõrguse põhjal on tuntud empiiriline valem:

D = 0,0025Hf 2, miljonit m3/päevas. (4)

Tõelistes tulekahjudes laminaarset põlemisrežiimi praktiliselt ei esine. Rõhu all on gaas nii gaasivälja reservuaaris kui ka transporditorustikes ja tehnoloogilistes paigaldistes. Seetõttu on gaasitarbimine hädaolukorra lekke ajal väga kõrge? vulisevatel lõketel kuni 100 m3/s gaasikaevud(kuni 10 mln m3/ööp). Loomulikult on nendes tingimustes väljavoolurežiimid ja seega ka põlemisrežiimid turbulentsed.

Põlevate gaasirakettide kustutamiseks vajalike jõudude ja vahendite arvutamiseks on vaja teada gaasikulu. Selle arvutamise algandmed puuduvad peaaegu alati, kuna kas gaasirõhk on sisse lülitatud tehnoloogilised seadmed või reservuaaris. Seetõttu kasutavad nad praktikas katseliselt kindlaks tehtud põleti leegi kõrguse sõltuvust (4) gaasi voolukiirusest, mille kasutamise arvutatud andmed on toodud tabelis. 2.

Tabel 2.

Leegi kõrguse sõltuvus gaasipurskkaevu gaasivoolust erinevatel põlemisrežiimidel

 

---

Loe:
Miks sa unistad punasest veinist? Kuidas toimub Vene Föderatsiooni kodanike ajutine registreerimine elukohas? Tuhastamise ajaloost Põletatud surnukeha Kohtuekspertiisi tunnused ja surmajärgsete muutuste hindamine Nõiapudeli valmistamine Nõiapudeli valmistamine