Dom - Alati i materijali
Brzina širenja plamena tijekom izgaranja. Pojam izgaranja. Uvjeti potrebni za izgaranje. Širenje plamena. Normalna brzina širenja plamena. "brzina plamena" u knjigama

Kao što se može vidjeti, tijekom izgaranja zraka plinske smjese pri atmosferskom tlaku u max leži unutar 0,40-0,55 m/s, i - unutar 0,3-0,6 kg/(m2-s). Samo za neke nezasićene spojeve niske molekulske mase i vodik u max leži unutar 0,8-3,0 m/s, a doseže 1-2 kg/(m2s). Povećanjem i max ispitivana goriva u smjesama sa zrakom mogu biti

locirati u sljedeći red: benzin i tekuća raketna goriva - parafini i aromati - ugljikov monoksid - cikloheksan i ciklopropan - etilen - propilen oksid - etilen oksid - acetilen - vodik.

1) Vlažnost materijala.

2) Utjecaj orijentacije uzorka u prostoru.

Pri negativnim kutovima nagiba (smjer kretanja plamena odozgo prema dolje) brzina širenje plamena ili se ne mijenja ili se malo smanjuje. S povećanjem pozitivnog kuta nagiba (smjer kretanja plamena odozdo prema gore) preko 10-15 0, brzina širenja plamena naglo se povećava.

3) Utjecaj brzine i smjera strujanja zraka.

S povećanjem brzine stražnjeg vjetra, izmjena plinova se poboljšava, a kut nagiba plamena prema uzorku se smanjuje. Brzina širenja se povećava.

Strujanje zraka usmjereno suprotno od smjera kretanja plamena ima dvojak učinak na brzinu širenja plamena.

Kao rezultat aerodinamičkog usporavanja i hlađenja zagrijanih površina ispred fronte plamena, smanjuje se brzina širenja plamena. S druge strane, strujanje zraka pojačava miješanje proizvoda pirolize s oksidirajućim sredstvom, brže se stvara homogena zapaljiva smjesa, plamen se približava površini krutog materijala, što zauzvrat dovodi do daljnjeg povećavaju intenzitet, a to ubrzava širenje plamena.

4) Utjecaj geometrijskih dimenzija uzorka.

Postoje toplinski debeli i toplinski tanki uzorci.

Toplinska debljina je debljina sloja čvrstog materijala zagrijanog prije fronte plamena iznad početne temperature do trenutka kada se plamen proširi na određenu površinu.



5) Utjecaj materijala podloge.

Ako a zapaljivi materijal dođe u dodir s materijalom (podlogom) čija se termofizička svojstva razlikuju od zraka, to će utjecati i na brzinu širenja plamena (zalijepljeni papir, izolacija žice itd.). Ako l niske > l planine. mat. , tada će se toplina intenzivno odvoditi iz uzorka, a brzina širenja bit će manja nego u slučaju odsutnosti supstrata.

6) Utjecaj sadržaja kisika u okoliš.

Kako se sadržaj kisika u okolišu povećava, povećava se i brzina širenja plamena.

7. Utjecaj početne temperature uzorka.

Za drvo, povećanje početne temperature na 230–250 ° C (temperaturni raspon pirolize) dovodi do naglog povećanja u l.

izgorjeti tvrdih materijala

Istovremeno sa širenjem plamena preko površine materijala počinje proces njegovog izgaranja. Obrasci izgaranja krutih materijala bitno ovise o prirodi transformacije krute faze u plinovite produkte.

Ako se razgradnja krute faze odvija u uskom at površinski sloj bez stvaranja ugljičnog sloja, tada se u ovom slučaju izgaranje odvija konstantnom brzinom. Nakon paljenja na površini krute faze uspostavlja se stalna temperatura jednaka temperaturi vrenja ili sublimacije tvari.

mehanizam sagorijevanja čvrste tvari, koji teče uz stvaranje ugljičnog ostatka na površini izgaranja, složeniji je. Gotovo sve tvari biljnog podrijetla gore na ovaj način, neke plastike koje u svom sastavu sadrže negoriva ili sporogoreća punila (talk, čađu i sl.). Drvo je jedna od najčešćih zapaljivih tvari biljnog podrijetla ove vrste. U trenutku paljenja, zbog protoka topline iz zone plamena, temperatura površinskog sloja drva brzo raste na 450-500 ° C. Dolazi do intenzivne razgradnje tvari uz stvaranje hlapljivih produkata i drvenog ugljena, dok temperatura na površini raste do 600 °C.

U dubini gorenja drva postoje područja različitih fizikalnih i fizikalno-kemijskih svojstava. Konvencionalno se mogu podijeliti u 4 zone:

ja- drveni ugljen, koji se sastoji od 99% ugljika;

II - drvo s različitim stupnjevima pirolize;

III - nepirolizirano, suho drvo;

IV - izvorno drvo.

Budući da se hlapljivi proizvodi oslobađaju iz krute faze tijekom izgaranja drva, materijal se pougljenje velika dubina. Povećanje debljine ugljičnog sloja uzrokuje povećanje njegove toplinski otpor te, posljedično, smanjuje brzinu zagrijavanja i pirolize još nerazgrađenih slojeva drva, te brzinu vatreno gori postupno se smanjuje. Vatreno izgaranje drva prestaje kada se masena brzina ispuštanja hlapivih tvari smanji na 5 g/(m 2 s). Debljina sloja ugljena u ovom slučaju doseže 15-20 mm.

Prestankom vatrenog izgaranja drva otvara se pristup kisika iz zraka ugljenu zagrijanom na temperaturu od 650-700 °C. Započinje druga faza izgaranja drva - heterogena oksidacija sloja ugljika uglavnom reakcijom C + O 2 ® CO 2 + 33000 kJ / kg, temperatura sloja ugljika raste do 800 ° C, a proces heterogeno izgaranje ugljen još se više intenzivira.

Prava slika tranzicije homogeno izgaranje u heterogenom je nešto drugačiji od navedenog.

Glavni kvantitativni parametar koji karakterizira proces izgaranja krutih materijala je brzina izgaranja mase, koja je jedan od parametara koji određuju dinamiku požara.

Smanjena masa izgaranja je količina tvari koja izgori u jedinici vremena po jedinici požarne površine.

Spaljivanje metala

Prema prirodi izgaranja metali se dijele u dvije skupine: hlapljive i nehlapljive.

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

Nehlapljivi metali imaju Ttal >1000 K, T vri >2500 K. Mehanizam izgaranja uvelike je određen svojstvima metalnog oksida. Temperatura taljenja hlapljivih metala niža je od temperature njihovih oksida. U ovom slučaju, potonji su prilično porozne formacije.

Kada se IS dovede do površine metala, on isparava i oksidira. Kad je koncentracija para jednaka donjoj koncentracijskoj granici paljenja dolazi do zapaljenja. Zona difuzijskog izgaranja se uspostavlja blizu površine, veliki dio topline se prenosi na metal i on se zagrijava do T kip. Rezultirajuće pare, slobodno difundiraju kroz porozni oksidni film, ulaze u zonu izgaranja. Vrenje metala uzrokuje povremeno uništavanje oksidnog filma, što pojačava izgaranje. Produkti izgaranja (metalni oksidi) difundiraju ne samo na metalnu površinu, pridonoseći stvaranju oksidne kore, već iu okolni prostor, gdje, kondenzirajući se, stvaraju čvrste čestice u obliku bijelog dima. Stvaranje bijelog gustog dima vizualni je znak gorenja hlapljivih metala.

Za nehlapljive metale koji imaju visoke temperature fazni prijelaz, tijekom izgaranja na površini se stvara vrlo gust oksidni film koji dobro prianja uz površinu metala. Kao rezultat toga, brzina difuzije metalne pare kroz film je oštro smanjena i velike čestice, kao što su aluminij i berilij, ne mogu gorjeti. U pravilu, požari takvih metala nastaju kada su u obliku strugotine, praha i aerosola. Njihovo izgaranje odvija se bez stvaranja gustog dima. Stvaranje gustog oksidnog filma na metalnoj površini dovodi do eksplozije čestica. Ovaj fenomen, koji se posebno često opaža kada se čestica kreće u visokotemperaturnom oksidirajućem mediju, povezan je s nakupljanjem metalnih para ispod oksidnog filma, nakon čega slijedi njegovo naglo pucanje. To, naravno, dovodi do oštrog intenziviranja izgaranja.

goruća prašina

Prah je disperzni sustav koji se sastoji od plinovitog disperzijskog medija (zrak i dr.) i čvrste disperzne faze (brašno, šećer, drvo, ugljen i dr.).

Čimbenici koji utječu na brzinu širenja plamena kroz smjesu prašine i zraka:

1) Koncentracija prašine.

Kao i kod izgaranja homogenog smjesa plin-zrak, maksimalna brzinaŠirenje plamena događa se za smjese malo iznad stehiometrijskog sastava. Za tresetnu prašinu to je 1,0-1,5 kg / m 3.

2) Sadržaj pepela.

S povećanjem udjela pepela smanjuje se koncentracija zapaljive komponente i, sukladno tome, smanjuje se brzina širenja plamena.

Kako se sadržaj kisika smanjuje, tako se smanjuje i brzina širenja plamena.

Podjela prašine prema opasnosti od požara i eksplozije.

Prema opasnosti od eksplozije prašina se dijeli na klase:

I klasa - najeksplozivniji - j n do 15 g / m 3;

II klasa - eksploziv - 15 g / m 3< j н < 65 г/м 3 ;

Klasa III - najopasnija od požara - j n > 65 g / m 3; T St do 250 o C;

Klasa IV - opasna od požara - j n > 65 g / m 3; T St > 250 o C.

DINAMIKA POŽARA

Pod dinamikom požara podrazumijeva se skup zakonitosti i pravilnosti koje opisuju promjenu glavnih parametara požara u vremenu i prostoru. O prirodi požara može se suditi kombinacijom velikog broja njegovih parametara: po površini požara, po temperaturi požara, brzini širenja, intenzitetu oslobađanja topline, intenzitetu izmjena plinova, intenzitet dima itd.

Parametara požara ima toliko da su kod nekih vrsta požara neki od njih primarni, a kod drugih sekundarni. Sve ovisi o tome koji su ciljevi postavljeni u proučavanju određene vrste požara.

Kao glavne vremenski promjenjive parametre za proučavanje dinamike požara uzimamo površinu požara, temperaturu požara, intenzitet izmjene plinova i dima te brzinu širenja požara. Ovi parametri požara su najpristupačniji za mjerenje, analizu i proračune. Oni služe kao početni podaci za određivanje vrste potrebna oprema i proračun snaga i sredstava za gašenje požara, projektiranje automatski sustavi gašenje požara itd.

Od trenutka nastanka požara, njegovim slobodnim razvojem, do njegovog potpunog prestanka, požar u prostoriji možemo podijeliti u faze.

Faze požara

I. Faza paljenja.

Plamen potječe od vanjskog izvora paljenja mala površina i polako se širi. Oko zone izgaranja formira se konvektivni tok plina, koji osigurava potrebnu izmjenu plina. Površina zapaljivog materijala se zagrijava, povećava se veličina baklje, povećava se izmjena plinova, povećava se toplinski tok zračenja koji ulazi u okolni prostor i na površinu zapaljivog materijala. Trajanje faze tamnjenja varira od 1 do 3 minute.

II. faza požara.

Sobna temperatura polako raste. Cijeli prethodni proces se ponavlja, ali s većim intenzitetom. Trajanje druge faze je otprilike 5-10 minuta.

III. Volumetrijska faza razvoja požara- brzi proces rasta svih navedenih parametara. Temperatura u prostoriji doseže 250 -300°C. Započinje faza "volumena" razvoja požara i faza volumenskog širenja požara. Pri temperaturi plinovitog medija u prostoriji od 300 °C, ostakljenje se uništava. U tom slučaju dogorevanje može nastati i izvan prostora (požarni izlazi iz otvora prema van). Intenzitet izmjene plinova se naglo mijenja: naglo se povećava, proces odljeva vrućih produkata izgaranja i dotok svježi zrak u zonu izgaranja.

IV.Požarna faza.

Tijekom ove faze sobna temperatura može se nakratko smanjiti. Ali u skladu s promjenom uvjeta izmjene plinova, takvi parametri požara naglo se povećavaju kao potpunost izgaranja, brzina izgaranja i širenje procesa izgaranja. Sukladno tome, ukupno oslobađanje topline u vatri također se naglo povećava. Temperatura, koja se neznatno smanjila u vrijeme razaranja stakla zbog dotoka hladnog zraka, naglo raste, dosežući 500 - 600 °C. Proces razvoja požara se ubrzano intenzivira. Povećava se brojčana vrijednost svih prethodno navedenih parametara požara. Područje požara, prosječna volumetrijska temperatura u prostoriji (800-900 ° C), intenzitet izgaranja požarnog opterećenja i stupanj dima dostižu maksimum.

V. Faza stacionarnog izgaranja.

Parametri požara se stabiliziraju. To se obično događa unutar 20-25 minuta od požara i, ovisno o veličini požarnog opterećenja, može trajati 20-30 minuta.

VI. Faza raspadanja.

Intenzitet izgaranja postupno se smanjuje, jer. glavnina požarnog opterećenja je već izgorjela. U prostoriji se nakupila velika količina produkata izgaranja. Prosječna volumna koncentracija kisika u prostoriji smanjena je na 16-17%, a koncentracija produkata izgaranja koji sprječavaju intenzivno izgaranje porasla je do granične vrijednosti. Intenzitet prijenosa topline zračenjem na gorivi materijal smanjen je zbog smanjenja temperature u zoni izgaranja. Zbog povećanja optička gustoća okolišu, intenzitet izgaranja polako opada, što dovodi do smanjenja svih ostalih parametara požara. Područje požara se ne smanjuje: može rasti ili se stabilizirati.

VII. Faza izgaranja.

Ovu završnu fazu požara karakterizira polagano tinjanje, nakon čega nakon nekog, ponekad i dosta dugog vremena, gorenje prestaje.

Osnovni parametri požara

Razmotrimo kvantitativno neke od glavnih parametara požara koji određuju dinamiku njegovog razvoja. Odredimo intenzitet oslobađanja topline u požaru, jer je to jedan od glavnih parametara procesa izgaranja:

Q \u003d βQ r n V m ’Sp, (kJ / s)

gdje su β i Q p n konstante (koeficijent nedogaranja i donja kalorična vrijednost požarnog opterećenja);

V m ¢ - smanjena masa izgaranja;

S p - područje požara;

V m ¢ i S p ovise o vremenu razvoja požara, temperaturi požara, intenzitetu izmjene plinova itd.

Smanjena stopa izgaranja mase V m ¢ određena je formulom:

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

gdje su a, b empirijski koeficijenti;

v m o ¢ smanjeni maseni stupanj izgaranja požarnog opterećenja za određenu vrstu zapaljivog materijala;

T p - prosječna vrijednost temperature požara;

I g - intenzitet izmjene plinova.

Ovisnost područja požara o glavnim parametrima njegovog razvoja ima oblik:

S p \u003d k (v p ∙ τ) n

gdje su k i n koeficijenti koji ovise o geometrijskom obliku područja požara;

v p - linearna brzina širenja požara;

τ je vrijeme njegovog slobodnog razvoja.

k = π; n = 2 k = ; n = 2 k = 2a; n=1

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

Linearna brzina širenja požara ovisi o vrsti zapaljivog opterećenja, prosječnoj temperaturi požara i intenzitetu izmjene plinova:

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

gdje su a 1 i b 1 empirijski koeficijenti koji utvrđuju ovisnost linearna brzinaširenje požara od prosječne temperature i intenziteta izmjene plinova, čija se brojčana vrijednost određuje empirijski za svaku pojedinu vrstu goriva;

v p o - linearna brzina širenja izgaranja za danu vrstu goriva.

Kako se požar razvija, temperatura požara i intenzitet izmjene plinova će se povećavati, povećavajući linearnu brzinu širenja izgaranja i smanjenu stopu izgaranja mase.

Toplinski režim na vatri

Pojava i brzina odvijanja toplinskih procesa ovisi o intenzitetu oslobađanja topline u zoni izgaranja, tj. od vreline vatre. Kvantitativna karakteristika promjene u oslobađanju topline u požaru, ovisno o raznim uvjetima izgaranje služi kao temperaturni režim. Pod, ispod temperaturni režim vatra razumjeti promjenu temperature tijekom vremena. Određivanje temperature požara i eksperimentalnim i računskim metodama iznimno je teško. Za inženjerske proračune, pri rješavanju niza praktičnih problema, temperatura požara se određuje iz jednadžbe toplinske bilance. Toplinska bilanca požara sastavlja se ne samo za određivanje temperature požara, već i za identifikaciju kvantitativne raspodjele toplinske energije. NA opći slučaj Toplinska bilanca požara za danu vremensku točku može se prikazati na sljedeći način:

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

gdje je Q p toplina oslobođena u vatri, kJ;

Q pg - toplina sadržana u produktima izgaranja, kJ;

Q to - toplina prenesena iz zone izgaranja konvekcijom u zrak koji okružuje zonu, ali ne sudjeluje u izgaranju, kJ;

Q l - toplina prenesena iz zone izgaranja zračenjem.

Za otvorene vatre utvrđeno je da je udio topline prenesene iz zone izgaranja zračenjem i konvekcijom 40-50% Q p. Preostali udio topline (60-70% Q p) koristi se za zagrijavanje produkti izgaranja. Stoga će 60-70% teorijske temperature izgaranja danog zapaljivog materijala dati približnu vrijednost za temperaturu plamena. Temperatura otvorene vatre ovisi o kalorijska vrijednost zapaljivi materijali, njihov stupanj izgaranja i meteorološki uvjeti. Prosječna maksimalna temperatura otvorena vatra za zapaljive plinove je 1200 - 1350°S, za tekućine - 1100 - 1300°S i za čvrste zapaljive materijale organskog podrijetla - 1100 - 1250°S.

Tijekom unutrašnjeg požara na temperaturu utječe više čimbenika: priroda zapaljivog materijala, veličina požarnog opterećenja i njegovo mjesto, područje gorenja, dimenzije zgrade (tlocrtna površina, visina prostorije itd.) i intenzitet izmjene plinova (veličina i položaj otvora). Razmotrimo detaljnije utjecaj ovih čimbenika.

Požar se prema promjenama temperature može podijeliti u tri karakteristična razdoblja: početno, glavno i završno.

Početno razdoblje- karakterizira relativno niska prosječna volumna temperatura.

Glavno razdoblje- tijekom njega izgori 70-80% ukupnog opterećenja zapaljivih materijala. Kraj ovog razdoblja nastupa kada se postigne prosječna volumna temperatura najveća vrijednost ili smanjen na ne više od 80% najveće vrijednosti.

Završno razdoblje- karakterizira smanjenje temperature zbog izgaranja požarnog opterećenja.

Slika 9.1. Promjena temperature unutrašnjeg požara u vremenu: 1 - krivulja specifičnog požara; 2 - standardna krivulja

Budući da brzina rasta i apsolutna vrijednost temperature požara u svakom konkretnom slučaju imaju svoje karakteristične vrijednosti i značajke, uveden je koncept standardne krivulje temperature (Sl. 21.2), generalizirajući najviše karakteristike promjene temperature unutarnjih požara. Standardna temperatura opisana je jednadžbom.

Normalna brzina širenja plamena je brzina kretanja fronte plamena u odnosu na neizgoreni plin u smjeru okomitom na njegovu površinu.

Vrijednost normalne brzine širenja plamena treba koristiti za izračunavanje brzine porasta tlaka eksplozije smjese plina i pare i zraka u zatvorenoj, nepropusnoj opremi i prostorijama, kritičnog (gašenja) promjera u razvoju i stvaranju odvodnici plamena, područje konstrukcija koje se lako ispuštaju, sigurnosne membrane i drugi uređaji za smanjenje tlaka; prilikom izrade mjera za osiguranje sigurnosti od požara i eksplozije tehnološki procesi u skladu sa zahtjevima GOST 12.1.004 i GOST 12.1.010.

Bit metode za određivanje normalne brzine širenja plamena je pripremiti zapaljivu smjesu poznatog sastava unutar reakcijske posude, zapaliti smjesu u središtu točkastim izvorom, zabilježiti promjenu tlaka u posudi s vremenom i obraditi eksperimentalnu ovisnost tlak-vrijeme koristeći matematički model procesa izgaranja plina u zatvorenoj posudi i postupke optimizacije. Matematički model omogućuje dobivanje izračunate ovisnosti “tlak-vrijeme”, čija optimizacija prema sličnoj eksperimentalnoj ovisnosti rezultira promjenom normalne brzine tijekom razvoja eksplozije za određeni test.

Normalna brzina gorenja je brzina kojom se fronta plamena širi u odnosu na neizgorene reaktante. Brzina gorenja ovisi o nizu fizikalno-kemijskih svojstava reagensa, posebno o toplinskoj vodljivosti i brzini kemijske reakcije, i ima točno definiranu vrijednost za svako gorivo (pod stalnim uvjetima izgaranja). U tablici. Slika 1 prikazuje brzine gorenja (i granice paljenja) nekih plinovitih smjesa. Koncentracije goriva u smjesama određene su pri 25°C i normalnom atmosferskom tlaku. Granice zapaljivosti, uz navedene iznimke, dobivene su širenjem plamena u cijevi promjera 0,05 m zatvorenoj s obje strane. Koeficijenti viška goriva definirani su kao omjer volumetrijskih sadržaja goriva u prava smjesa na stehiometrijsku smjesu (j1) i na smjesu pri maksimalnoj brzini gorenja (j2).

stol 1

Brzine gorenja kondenziranih smjesa (anorganski oksidans + magnezij)

List
Dokument br.
Potpis
Datum
List
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
Promijeniti
List
Dokument br.
Potpis
Datum
List
TGIV 20.05.01.070000.000 PZ
Učinak strukture molekule goriva na brzinu izgaranja praćen je za ugljikovodike niske molekularne težine s ravnim lancem. Brzina gorenja raste s povećanjem stupnja nezasićenosti u molekuli: alkani - alkeni - alkadieni - alkini. Kako se duljina lanca povećava, ovaj se učinak smanjuje, ali je brzina izgaranja zračnih smjesa za n-heksen još uvijek oko 25% veća nego za n-heksan.

Linearna brzina izgaranja smjesa kisika mnogo je veća od mješavina zraka (za vodik i ugljikov monoksid - 2-3 puta, a za metan - više od reda veličine). Masena brzina izgaranja ispitivanih smjesa kisika (osim smjese CO + O2) kreće se u rasponu od 3,7–11,6 kg/(m2 s).

U tablici. Tablica 1 prikazuje (prema podacima N. A. Silina i D. I. Postovskog) brzine gorenja zbijenih smjesa nitrata i perklorata s magnezijem. Za pripremu smjesa korištene su praškaste komponente s veličinom čestica nitrata 150–250 μm, perklorata 200–250 μm i magnezija 75–105 μm. Smjesa je punjena u kartonske ljuske promjera 24-46 mm do faktora zbijenosti 0,86. Uzorci su spaljeni na zraku pri normalnom tlaku i početnoj temperaturi.

Iz usporedbe podataka u tablici. 1 i 1.25 proizlazi da su kondenzirane smjese superiornije od plinskih smjesa u pogledu mase i inferiorne su od njih u pogledu linearne brzine gorenja. Brzina gorenja smjesa s perkloratima manja je od brzine gorenja smjesa s nitratima, a smjese s nitratima alkalnih metala gore brže od smjesa s nitratima zemnoalkalijskih metala.

tablica 2

Granice zapaljivosti i brzine gorenja smjesa sa zrakom (I) i kisik (II) pri normalan pritisak i sobna temperatura

List
Dokument br.
Potpis
Datum
List
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 Etan 0,0564 0,50 2,72 1,12 0,46 Propan 0,0402 0,51 2,83 1,14 0,45 0,57 0,41 Butan 0,0312 0,54 3,30 1,13 0,44 0,54 n-pentan 0,0255 0,54 3,59 1,15 0,44 n-heksan 0,0216 0,51 4,00 1,17 0,45 n-heptan 0,0187 0,53 4,50 1,22 0,45 ciklopropan 0,0444 0,58* 2,76* 1,13 0,55 Cikloheksan 0,0227 0,48 4,01 1,17 0,45 Etilen 0,0652 0,41 <6,1 1,15 0,79 0,88 0,72-0,89 7,61 6,45 propilen 0,0444 0,48 2,72 1,14 0,50 Buten-1 0,0337 0,53 3,53 1,16 0,50 Acetilen 0,0772 0,39* 1,33 1,63 1,86 1,65-1,73 11,6 Butin-1 0,0366 1,20 0,67 Benzen 0,0271 0,43 3,36 1,08 0,47 0,61 4,6 0,6 4,6 Toluen 0,0277 0,43 3,22 1,05 0,40 Getralin C10H12 0,0158 1,01 0,38 Etilen oksid 0,0772 1,25 1,05 1,13 1,12 propilen oksid 0,0497
Promijeniti

Metode za proračun stope sagorijevanja tekućina

Promijeniti
List
Dokument br.
Potpis
Datum
List
TGIV 20.05.01.070000.000 PZ
Ako su poznati parametri stanja ispitivane tekućine, koji su uključeni u formule (14) - (23), tada, ovisno o dostupnim podacima, stopa izgaranja ( m) u bilo kojem načinu izgaranja može se izračunati bez provođenja eksperimentalnih studija, prema formulama:

; (16)

gdje M je bezdimenzijska stopa izgaranja;

; (17)

M F- molekularna težina tekućine, kg mol -1 ;

d- karakteristična veličina zrcala goruće tekućine, m. Određuje se kao kvadratni korijen površine izgaranja; ako područje izgaranja ima oblik kruga, tada je karakteristična veličina jednaka njegovom promjeru. Pri izračunavanju brzine turbulentnog izgaranja može se uzeti d= 10 m;

T do je vrelište tekućine, K.

Postupak izračuna je sljedeći.

Način izgaranja određen je vrijednošću Galilejeva kriterija ga, izračunato formulom

gdje g- ubrzanje slobodnog pada, m·s -2 .

Ovisno o načinu izgaranja, izračunava se bezdimenzijska stopa izgaranja M. Za laminarni način izgaranja:

Za prijelazni način izgaranja:

ako tada , (20)

ako je , tada , (21)

Za turbulentni režim izgaranja:

; , (22)

M0- molekulska masa kisika, kg mol -1 ;

n 0- stehiometrijski koeficijent kisika u reakciji izgaranja;

n F- stehiometrijski koeficijent tekućine u reakciji izgaranja.

B- bezdimenzionalni parametar koji karakterizira intenzitet prijenosa mase, izračunat formulom

, (23)

gdje Q- donja ogrjevna vrijednost tekućine, kJ·kg -1 ;

Promijeniti
List
Dokument br.
Potpis
Datum
List
TGIV 20.05.01.070000.000 PZ
- bezdimenzijska vrijednost mase kisika potrebnog za izgaranje 1 kg tekućine;

c- izobarni toplinski kapacitet produkata izgaranja (pretpostavlja se da je jednak toplinskom kapacitetu zraka c = 1), kJ·kg -1 ·K -1 ;

T0- temperatura okoline, uzeta jednaka 293 K;

H- toplina isparavanja tekućine na vrelištu, kJ·kg -1 ;

c e je prosječni izobarni toplinski kapacitet tekućine u rasponu od T0 prije T do.

Ako su poznati kinematička viskoznost pare ili molekularna težina i vrelište tekućine koja se proučava, tada se brzina turbulentnog izgaranja izračunava korištenjem eksperimentalnih podataka po formuli

gdje m i- eksperimentalna vrijednost brzine izgaranja u prijelaznom režimu izgaranja, kg·m -2 ·s -1 ;

d i- promjer plamenika u kojem se dobiva vrijednost m i, m. Preporuča se koristiti plamenik promjera 30 mm. Ako se u plameniku promjera 30 mm promatra laminarni režim izgaranja, treba koristiti plamenik većeg promjera.

3. ŠIRENJE PLAMENA U PLINSKIM SMJEŠAVAMA

Brzina širenja plamena pri izgaranju krutih, tekućih i plinovitih tvari od praktičnog je interesa u smislu sprječavanja požara i eksplozija. Razmotrite brzinu širenja plamena u smjesama zapaljivih plinova i para sa zrakom. Poznavajući ovu brzinu, moguće je odrediti sigurnu brzinu protoka plina i zraka u cjevovodu, rudniku, ventilacijskoj instalaciji i drugim eksplozivnim sustavima.

3.1. BRZINA PLAMENA

Kao primjer, na sl. 3.1 prikazuje dijagram ispušne ventilacije u rudniku ugljena. Iz nanosa rudnika 1 kroz cjevovod 2 uklanja se prašnjava mješavina zraka i ugljene prašine, au nekim slučajevima i metan koji se oslobađa u slojevima ugljena. Kada dođe do požara, fronta plamena 3 će se širiti prema nanosima 1. Ako se brzina zapaljive smjesew bit će manja od brzine širenja fronte plamenai u odnosu na stijenke cijevi, plamen će se proširiti u rudnik i dovesti do eksplozije. Stoga je za normalan rad ventilacijskog sustava potrebno pridržavati se uvjeta

w>u.

Brzina uklanjanja eksplozivne smjese mora biti veća od brzine širenja fronte plamena. To će spriječiti ulazak plamena u nanose okna.

Riža. 3.1. Shema širenja plamena u rudniku:

1 - rudnik; 2 - cjevovod; 3 - prednja strana plamena

Teorija širenja plamena razvijena je u djelima Ya.B. Zeldovich i D.A. Frank-Kamenetsky, temelji se na jednadžbama provođenja topline, difuzije i kemijske kinetike. Paljenje zapaljive smjese uvijek počinje u jednom trenutku i širi se po cijelom volumenu koji zauzima zapaljiva smjesa. Razmotrimo jednodimenzionalni slučaj - cijev napunjenu zapaljivom smjesom (slika 3.2).

Ako se smjesa zapali s jednog kraja cijevi, tada će se uska fronta plamena širiti duž cijevi, odvajajući produkte izgaranja (iza fronte plamena) od svježe zapaljive smjese. Fronta plamena ima oblik kape ili stošca čiji je konveksni dio okrenut prema kretanju plamena. Fronta plamena je tanki plinoviti sloj (10 -4 ÷10 -6) širine m. U tom sloju, koji se naziva zona izgaranja, odvijaju se kemijske reakcije izgaranja. Temperatura fronte plamena, ovisno o sastavu smjese, iznosi T= (1500 ÷ 3000) K. Oslobođena toplina izgaranja troši se na zagrijavanje produkata izgaranja svježe gorive smjese i stijenki cijevi uslijed procesa provođenja topline i zračenja.

Riža. 3.2. Shema širenja fronte plamena u cijevi

Kada se fronta plamena pomiče u cijevi, u zapaljivoj smjesi nastaju kompresijski valovi koji stvaraju vrtložna gibanja. Plinski vrtlozi savijaju frontu plamena bez promjene njegove debljine i prirode procesa koji se u njemu odvijaju. Na jedinici površine fronte plamena izgara uvijek ista količina tvari u jedinici vremena. . Vrijednost je konstantna za svaku zapaljivu smjesu i naziva se masovna brzina gorenja . Poznavanje područja fronte plamenaS, možete izračunati masu tvari M, zapaljiv na cijeloj fronti izgaranja po jedinici vremena:

Svaki element fronte plamena dSkreće se u odnosu na svježu smjesu uvijek u smjeru normale na frontu plamena u određenoj točki (slika 3.2), a brzina tog kretanja:

gdje je gustoća svježe zapaljive smjese.

Vrijednost naziva se normalna brzina širenja plamena i ima dimenziju m/s. To je konstantna vrijednost procesa izgaranja određene smjese i ne ovisi o hidrodinamičkim uvjetima koji prate proces izgaranja. Normalna brzina širenja plamena uvijek je manja od promatrane brzine i, odnosno brzina fronte izgaranja u odnosu na stijenke cijevi:

u n< u .

Ako je fronta plamena ravna i usmjerena okomito na os cijevi, tada će uočena i normalna brzina širenja plamena biti ista

u n = u .

Područje konveksne fronte plamenaS pitanjestalno više površine ravna prednja stranaS mn, zato

> 1.

Normalna brzina plamenau nza svaku zapaljivu smjesu ovisi o primjesi inertnih plinova, temperaturi smjese, vlažnosti i drugim čimbenicima. Konkretno, predgrijavanje zapaljivog plina povećava brzinu širenja plamena. Može se pokazati da brzina širenja plamenau nproporcionalna je kvadratu apsolutne temperature smjese:

u n .= const T 2.

Na sl. 3.3 prikazana je ovisnost brzine širenja plamena u zapaljivoj smjesi "zrak - ugljikov monoksid" ovisno o koncentraciji CO. Kao što slijedi iz gornjih grafikona, brzina širenja plamena raste s porastom temperature smjese. Za svaku vrijednost temperature, brzina širenja plamena ima maksimum u području koncentracije ugljičnog monoksida CO jednak ~ 40%.

Toplinski kapacitet inertnog plina utječe na brzinu širenja plamena. Što je veći toplinski kapacitet inertnog plina, to više smanjuje temperaturu izgaranja i više smanjuje brzinu širenja plamena. Dakle, ako se smjesa metana sa zrakom razrijedi ugljičnim dioksidom, tada se brzina širenja plamena može smanjiti za 2-3 puta. Brzina širenja plamena u smjesama ugljičnog monoksida sa zrakom ima veliki utjecaj vlaga sadržana u smjesi, prisutnost čestica čađe i nečistoća inertnih plinova.

Riža. 3.3. Ovisnost o brzini širenja plamena

o koncentraciji ugljičnog monoksida u smjesi

Raspodjela zone kemijskih transformacija u otvorenom gorivom sustavu

Izgaranje počinje paljenjem zapaljive smjese u lokalnom volumenu zapaljivog sustava, zatim se širi u smjeru kretanja smjese. Zona gorenja u kojoj se odvijaju redoks kemijske reakcije vidljive promatraču naziva se plamen. Kao fronta plamena služi površina koja odvaja plamen od još negoreće smjese. Priroda širenja plamena ovisi o mnogim procesima, ali je proces zagrijavanja gorive smjese odlučujući. Ovisno o načinu zagrijavanja zapaljive smjese do temperature paljenja, razlikuju se normalno, turbulentno i detonacijsko širenje plamena.

Normalno širenje plamena opaža se tijekom izgaranja u zapaljivom sustavu s laminarno pokretnom smjesom. Uz normalno širenje plamena Termalna energija iz gorućeg sloja u hladni prenosi se uglavnom toplinskom vodljivošću, kao i molekularnom difuzijom. Toplinska vodljivost u plinovima karakterizira niski intenzitet, pa je brzina normalnog širenja plamena mala.

Tijekom turbulentnog gibanja zapaljive smjese, prijenos toplinske energije s gorućeg sloja na hladni odvija se uglavnom molarnom difuzijom, kao i toplinskom vodljivošću. Molarni prijenos proporcionalan je razmjeru turbulencije, koji je određen brzinom smjese. Brzina turbulentnog širenja plamena ovisi o svojstvima smjese i o plinodinamici strujanja.

Širenje plamena u zapaljivoj smjesi od zone izgaranja do hladnih slojeva kroz molekularne i molarne procese naziva se deflagracija.

Fizikalni i kemijski procesi izgaranja popraćeni su porastom temperature i tlaka u plamenu. U zapaljivim sustavima, pod određenim uvjetima, mogu nastati zone visokog tlaka koje mogu komprimirati susjedne slojeve, zagrijavajući ih do stanja paljenja. Širenje plamena brzim sabijanjem hladne smjese do temperature paljenja naziva se detonacija i uvijek je eksplozivno.

U zapaljivim sustavima može doći do vibracijskog izgaranja, u kojem se fronta plamena kreće brzinom koja varira i po veličini i po smjeru.

Brzina širenja fronte izgaranja u smjesi koja se laminarno giba ili miruje naziva se normalnom ili osnovnom brzinom širenja plamena. Brojčana vrijednost normalne brzine određena je brzinom smjese koja se još nije zapalila, normalno usmjerena prema fronti izgaranja.

Vrijednost u n za ravnu frontu izgaranja može se odrediti iz uvjeta dinamičke ravnoteže između brzine zagrijavanja smjese toplinskom vodljivošću do temperature paljenja i brzine kemijske reakcije. Rezultat je sljedeća formula



gdje je l koeficijent toplinske vodljivosti mješavine plinova, s r je koeficijent toplinskog kapaciteta smjese pri konstantnom tlaku, T init je početna temperatura smjese, T a je adijabatska temperatura izgaranja, Arr je Arrheniusov kriterij, k 0 je koeficijent Arrheniusovog zakona.

Normalna brzina može se odrediti eksperimentalno iz brzine fronte u cijevi sa stacionarnom smjesom ili iz visine konusa izgaranja u Bunsenovom plameniku. Bunsenov plamenik je laboratorijski plamenik s djelomičnim prethodnim miješanjem plina i zraka. Na izlazu iz plamenika stvara se plamen s frontom izgaranja u obliku stošca ispravan oblik(riža.).


sl.7. Fronta izgaranja u Bunsenovom plameniku

Uz stabilan položaj fronte izgaranja, brzina širenja plamena u n uravnotežena je komponentom W n normalnom na površinu konusa izgaranja i brzinom smjese plina i zraka W, tj.

gdje je j kut između vektora brzine smjese plina i zraka i vektora njegove komponente okomito na površinu konusa izgaranja.

Vrijednost brzine kretanja smjese plina i zraka na izlazu iz mlaznice s pravilno oblikovanim konusom izgaranja određena je formulom

gdje je d 0 promjer mlaznice plamenika, V je protok mješavine plina i zraka kroz plamenik.

Vrijednost cos j može se izraziti kao visina konusa izgaranja

S obzirom na to da je površina izgaranja bočna površina desni stožac

utvrđuje se vrijednost normalne brzine

Na vrijednost normalne brzine širenja plamena utječe:

1. Početna temperatura smjese. Pri niskim temperaturama u n je izravno proporcionalan kvadratu apsolutne temperature smjese koja ulazi u izgaranje. Na temperaturi iznad temperature paljenja pojam normalne brzine gubi smisao, jer smjesa postaje sposobna za samozapaljenje.

2. Temperatura stijenki kanala, pod uvjetom da se plamen širi unutar ovog kanala. Hladni zidovi prekidaju lančane reakcije i usporavaju širenje plamena.

3. Promjer kanala. Za svaku zapaljivu smjesu postoji kritična vrijednost promjera d cr, počevši od koje je nemoguće širenje plamena unutar kanala. Vrijednost kritičnog promjera može se odrediti formulom

gdje je a cm toplinska difuznost smjese.

4. Pritisak. S povećanjem tlaka u n se smanjuje.

5. Sastav smjese. Za smjesu sastava bliskog stehiometrijskom, normalna brzina ima najveću vrijednost. Osim toga, postoje donje i gornje granice u pogledu koncentracije goriva, preko kojih se plamen ne može proširiti.

Normalna brzina širenja plamena (un) ovisi o termofizičkim svojstvima smjese plina i zraka. Ali u još većoj mjeri brzina širenja ovisi o njegovim fizikalno-kemijskim svojstvima? brzina izgaranja V i temperatura u reakcijskoj zoni izgaranja, TG:

oni. un proporcionalna je brzini reakcije oksidacije (V) i eksponencijalno ovisi o recipročnoj temperaturi zone izgaranja (Tg). Odlučujući parametar, naravno, bit će brzina reakcije. Zapisujemo jednadžbu za brzinu kemijske reakcije izgaranja:

gdje je k0 predeksponencijalni faktor iz Arrheniusove jednadžbe,

Cr, sok - koncentracije goriva i oksidatora,

m, n - redoslijed reakcije, odnosno u gorivu i oksidansu,

Ea je energija aktivacije kemijske reakcije.

Razmotrimo kako će se promijeniti brzina oksidacijskih reakcija za smjese s različitim omjerima goriva i oksidatora (slika 2).

Iz grafikona je vidljivo da je za smjesu stehiometrijskog sastava (koeficijent viška zraka? = 1) brzina reakcije oksidacije maksimalna.

S povećanjem koncentracije goriva u smjesi iznad stehiometrijskog iznosa, kada? postaje< 1 (кислород находится в недостатке), горючее сгорает не полностью. В этом случае меньше выделится теплоты реакции горения Qгор и произойдёт снижение Tг.

Brzina reakcije oksidacije smanjit će se u usporedbi sa stehiometrijskim sastavom smjese, kako zbog smanjenja koncentracije oksidatora O2, tako i zbog smanjenja temperature zone izgaranja. Odnosno, s postupnim smanjenjem? (što je ekvivalentno povećanju koncentracije SG u smjesi) brzina reakcije oksidacije? a temperatura zone izgaranja Tg dosljedno će se smanjivati. Na grafikonu, pri SG > SGstogh, krivulja postaje oštro silazna. Smanjenje brzine oksidacijske reakcije na? > 1 objašnjava se smanjenjem oslobađanja topline u zoni izgaranja zbog manje koncentracije goriva u njoj.

Slika 2. Ovisnost brzine gorenja o koncentraciji goriva u smjesi

Upravo ta ovisnost brzine reakcije izgaranja o koncentraciji zapaljive komponente u početnoj smjesi, kao na slici 2, predodređuje parabolični oblik ovisnosti njegovih ostalih parametara procesa izgaranja o sastavu smjese: temperatura samozapaljenja i minimalna energija paljenja, koncentracijske granice širenja plamena. Ovisnost normalne brzine širenja plamena un o koncentraciji goriva u SG smjesi također ima oblik parabole. Na sl. 3 prikazuje takve ovisnosti za slučaj izgaranja smjese zrak-propan pri različite vrijednosti početna temperatura.

Slika 3. Ovisnost brzine širenja plamena o koncentraciji propana u zraku pri početnoj temperaturi od 311 K (1); 644 K (2); 811K (3)

Prema gore opisanim konceptima, najveća brzina širenja plamena (unmax) mora odgovarati stehiometrijskoj koncentraciji goriva. Međutim, njegove eksperimentalne vrijednosti donekle su pomaknute prema sadržajno bogatim zapaljivim smjesama. S povećanjem početne temperature smjese trebala bi se povećati brzina širenja plamena, što se uočava u praksi. Na primjer, za zračnu smjesu para benzina i kerozina, ona ima oblik prikazan na sl. četiri.

Slika 4. Ovisnost brzine širenja plamena o početnoj temperaturi zračne smjese para benzina i kerozina sa zrakom

Za razne tvari un ovisi o njihovoj kemijskoj prirodi i varira u prilično širokom rasponu (Tablica 1). Za većinu mješavina ugljikovodičnih goriva sa zrakom< 1 м/с. При введении в горючую смесь избыточного воздуха или азота температура горения заметно снижается.

Stol 1.

Normalna brzina širenja plamena za neke zapaljive smjese

Uvođenje inertnih i neutralnih plinova u zapaljivu smjesu: dušik N2, argon Ar, ugljikov dioksid CO2 razrjeđuje je i time smanjuje i brzinu reakcije oksidacije i brzinu širenja plamena. To se jasno vidi iz ovisnosti prikazanih na sl. 5.

Istodobno, pri određenoj (flegmatizirajućoj) koncentraciji razrjeđivača, izgaranje potpuno prestaje. Najjači učinak ima uvođenje freona, jer oni također inhibiraju reakciju izgaranja.

Kao što se može vidjeti sa sl. 5, uvođenje freona (114B2) u zapaljivu smjesu je 4 - 10 puta učinkovitije od neutralnih plinova - razrjeđivača.

Slika 5. Utjecaj koncentracije razrjeđivača i freona 114V2 na brzinu širenja plamena u smjesi propan-zrak (? = 1,15)

Sposobnost flegmatiziranja plinova - razrjeđivača ovisi o njihovim termofizičkim svojstvima, a posebno o njihovoj toplinskoj vodljivosti i toplinskom kapacitetu.

1.3 Difuzijsko izgaranje plinova

U stvarnim uvjetima, u slučajevima kada se plin ili para zapale nakon početka njihovog hitnog istjecanja, postoji difuzijsko izgaranje. Tipičan i prilično čest primjer je difuzijsko izgaranje plina tijekom razaranja glavnih cjevovoda, u hitnoj bušotini u moru ili na kopnu polja plina ili plinskog kondenzata, u postrojenjima za preradu plina.

Razmotrimo značajke takvog izgaranja. Pretpostavimo da gori fontana prirodnog plina čija je glavna komponenta metan. Izgaranje se odvija u difuzijskom načinu i ima laminarni karakter. Granice koncentracije širenja plamena (KPRP) za metan su 5 - 15% vol. Prikažimo strukturu plamena i grafički nacrtajmo ovisnosti promjene koncentracije metana i brzine reakcije izgaranja o udaljenosti do aksijalne fontane (slika 6).


Slika 6. Shema difuzijskog laminarnog plamena plinske fontane (a), promjena koncentracije goriva (b), brzina reakcije izgaranja (c) duž fronte plamena.

Koncentracija plina opada od 100% na aksijalnoj fontani do vrijednosti gornje koncentracijske granice paljenja i dalje do LEL na njenoj periferiji.

Do izgaranja plina dolazi samo u koncentracijskom području od VKPR do LEL, tj. unutar područja koncentracije njegovog paljenja. Brzina reakcije izgaranja? (T) bit će jednaka nuli pri koncentracijama iznad VCR i ispod LEL, a najveća pri. Dakle, udaljenost između HNKPR i HVKPR određuje širinu fronte difuzijskog plamena:

fp = HNKPR - HVKPR. (3)

Širina prednje strane za takav plamen kreće se od 0,1 do 10 mm. Brzina reakcije izgaranja u ovom slučaju određena je brzinom difuzije kisika, a po veličini je oko 5–104 puta manja od brzine izgaranja u kinetički način. Gustoća topline manja je za isti faktor, tj. brzina oslobađanja topline u baklji koja gori difuzijom.

1.4 Osobitosti izgaranja plinskih mlaznica. Uvjeti stabilizacije plamena

Pogodnije je razmotriti uvjete izgaranja plinskih fontana na primjeru plinskih mlaznica. U stvarnim uvjetima takvi su mlazovi turbulentni. Kad se zapali mlaz plina koji teče iz bušotine, nastaje takozvani difuzijski plamen koji ima simetričan oblik vretena (slika 6). kemijske reakcije izgaranje se odvija u tankom površinskom sloju plamena, koji se u prvoj aproksimaciji može smatrati površinom na kojoj koncentracije goriva i oksidansa nestaju, a difuzijski tokovi goriva i oksidansa na tu površinu su u stehiometrijskom omjeru. Fronta difuzijskog izgaranja ima nultu brzinu širenja, tako da ne može ostati sama na uzlaznom mlazu.

Stabilizacija plamena na mlazu događa se u najnižem dijelu baklje, gdje se ostvaruje drugačiji mehanizam izgaranja. Kada plin istječe iz rupe, na početnom dijelu površine mlaza koji ne gori stvara se turbulentni sloj miješanja plina i okolnog zraka. U tom sloju koncentracija plina postupno opada u radijalnom smjeru, a raste koncentracija oksidatora. U srednjem dijelu sloja za miješanje nastaje homogena smjesa goriva i oksidansa sastava bliskog stehiometrijskom. Kada se takva smjesa pripremljena za izgaranje zapali, fronta plamena može se širiti u sloju za miješanje konačnom brzinom čak i prema strujanju, ako je brzina izgaranja veća od lokalne brzine strujanja. Ali budući da se brzina mlaza povećava kako se približava izlazu, tada na određenoj visini brzina mlaza (uf) postaje jednaka brzini izgaranja (?t), a plamen se stabilizira na površini mlaza na toj visini. Nije moguće točno izračunati brzinu turbulentnog izgaranja (?t). Međutim, procjene pokazuju da je vrijednost (?t) približno jednaka pulsirajućim brzinama mlaza, čija je vrijednost proporcionalna aksijalnoj brzini (um). Iz eksperimentalnih podataka proizlazi da maksimalne vrijednosti RMS fluktuacije longitudinalne komponente brzine su 0,2 um. Uzimajući ovu vrijednost kao brzinu turbulentnog izgaranja, možemo pretpostaviti da će maksimalna brzina širenja plamena prema mlazu plina koji pršti pri brzini od 300-450 m/s biti oko 50 m/s.

1.5 Procjena brzine protoka gorućih plinskih fontana

Pri gašenju požara snažnih plinskih fontana postaje potrebno procijeniti protok (D) goruće fontane, budući da je potrošnja plina jedan od glavnih parametara koji određuju količinu rada i materijalno-tehničkih sredstava potrebnih za uklanjanje nesreće. Međutim, izravno mjerenje protoka goruće fontane u većini je slučajeva nemoguće, a ne postoje ni učinkovite daljinske metode za određivanje protoka mlaza. Brzina protoka snažnih plinskih fontana može se vrlo točno odrediti prema visini baklje (H).

Poznato je da visina turbulentnog plamena koji nastaje tijekom izgaranja normalno ekspandiranih plinskih mlaznica s podzvučnom brzinom istjecanja ne ovisi o brzini ili protoku mlaza, već je određena samo promjerom otvora (d) iz kojeg mlaz teče, termofizička svojstva plina i njegovu temperaturu (T) na izlazu iz otvora.

Poznata je empirijska formula za izračunavanje protoka fontane prema visini baklje tijekom izgaranja prirodnog plina:

D = 0,0025Hf 2, milijuna m3/dan. (četiri)

U stvarnim požarima laminarni režim izgaranja praktički nije pronađen. Plin, kako u ležištu plinskog polja, tako iu transportnim cjevovodima iu tehnološkim instalacijama, nalazi se pod pritiskom. Stoga će potrošnja plina u slučaju hitnog istjecanja biti vrlo velika? do 100 m3/s na šikljajućim požarima plinske bušotine(do 10 milijuna m3/dan). Naravno, u tim uvjetima će režimi istjecanja, a time i režimi izgaranja, biti turbulentni.

Za proračun snaga i sredstava za gašenje goruće plinske baklje potrebno je poznavati protok plina. Početni podaci za njegov izračun gotovo uvijek nedostaju, jer ili tlak plina u tehnološka oprema, odnosno u formiranju polja. Stoga se u praksi koristi eksperimentalno utvrđena ovisnost (4) visine plamena baklje o brzini protoka plina, čiji su izračunati podaci navedeni u tablici. 2.

Tablica 2.

Ovisnost visine plamena o brzini protoka plina u plinskoj fontani za različite načine izgaranja



 


Čitati:



Prednosti i značaj treonina hidroaminokiseline za ljudsko tijelo Upute za upotrebu treonina

Prednosti i značaj treonina hidroaminokiseline za ljudsko tijelo Upute za upotrebu treonina

On diktira svoja pravila. Ljudi sve više posežu za korekcijom prehrane i, naravno, sportom, što je i razumljivo. Uostalom, u uvjetima velikih ...

Plodovi komorača: korisna svojstva, kontraindikacije, značajke primjene Komorač obični kemijski sastav

Plodovi komorača: korisna svojstva, kontraindikacije, značajke primjene Komorač obični kemijski sastav

Obitelj Umbelliferae - Apiaceae. Narodni naziv: ljekarnički kopar. Dijelovi koji se koriste: zreli plod, vrlo rijetko korijen. Naziv ljekarne:...

Generalizirana ateroskleroza: uzroci, simptomi i liječenje

Generalizirana ateroskleroza: uzroci, simptomi i liječenje

Klasa 9 Bolesti krvožilnog sustava I70-I79 Bolesti arterija, arteriola i kapilara I70 Ateroskleroza I70.0 Ateroskleroza aorte I70.1...

Kontrakture različitih skupina zglobova, uzroci, simptomi i metode liječenja

Kontrakture različitih skupina zglobova, uzroci, simptomi i metode liječenja

Liječenjem Dupuytrenove kontrakture bave se traumatolozi i ortopedi. Liječenje može biti ili konzervativno ili kirurško. Izbor metoda...

feed slike RSS