Yanma sırasında alevin yayılma hızı. Yanma kavramı. Yanmanın gerçekleşmesi için gerekli koşullar. Yayılmış ateş. Normal alev yayılma hızı. kitaplarda "alevin yayılma hızı"

Görüldüğü gibi atmosferik basınçta hava gaz karışımları yakıldığında sen maksimum 0,40-0,55 m/s aralığında ve - 0,3-0,6 kg/(m2-s) aralığındadır. Sadece bazı düşük molekül ağırlıklı doymamış bileşikler ve hidrojen için sen maksimum 0,8-3,0 m/s aralığındadır ve 1-2 kg/(m2s) değerine ulaşır. Artışla Ve Hava ile karışımlarda incelenen yanıcı maddelerin maksimum değeri

yerleştirmek sonraki satır: benzin ve sıvı roket yakıtları – parafinler ve aromatikler – karbon monoksit – sikloheksan ve siklopropan – etilen – propilen oksit – etilen oksit – asetilen – hidrojen.

1) Malzemenin nemi. 2) Numunenin uzaydaki yöneliminin etkisi. Negatif eğim açılarında (alevin hareketinin yönü yukarıdan aşağıya), hız Yayılmış ateş ya değişmez ya da biraz azalır. Pozitif eğim açısı (alevin aşağıdan yukarıya doğru hareketi) 10-15 0'ın üzerine çıktığında alevin yayılma hızı keskin bir şekilde artar. 3) Hava akışlarının hızının ve yönünün etkisi. Arka rüzgar hızının artmasıyla gaz değişimi iyileşir ve alevin numuneye eğim açısı azalır. Yayılma hızı artıyor. Alev hareketinin yönüne karşı yönlendirilen hava akışının alevin yayılma hızı üzerinde ikili etkisi vardır. Alev cephesinin önündeki yüzeyin ısınan alanlarının aerodinamik frenlenmesi ve soğutulması sonucunda alevin yayılma hızı azalır. Öte yandan, hava akışı piroliz ürünlerinin oksitleyici ile karışmasını yoğunlaştırır, homojen yanıcı bir karışımın oluşumu daha hızlı gerçekleşir, alev ucu katı malzemenin yüzeyine yaklaşır ve bu da daha fazla artışa yol açar. şiddetlenir ve bu da alevin yayılmasını hızlandırır. 4) Numunenin geometrik boyutlarının etkisi. Termal olarak kalın ve termal olarak ince numuneler vardır. Termal kalınlık, alev belirli bir yüzey alanına yayıldığında, alev cephesinin önünde ısıtılan katı malzeme tabakasının başlangıç ​​sıcaklığının üzerindeki kalınlığıdır. 5) Substrat malzemesinin etkisi. Eğer Yanıcı Madde termofiziksel özellikleri havadan farklı bir malzeme (alt tabaka) ile temas ettiğinde, bu aynı zamanda alevin yayılma hızını da etkileyecektir (yapıştırılmış kağıt, tel izolasyon vb.). Eğer düşükse > l yüksekse. mat. daha sonra numuneden ısı yoğun bir şekilde uzaklaştırılacak ve yayılma hızı, bir substratın yokluğu durumuna göre daha düşük olacaktır. 6) Oksijen içeriğinin etkisi çevre. Ortamdaki oksijen miktarı arttıkça alevin yayılma hızı da artar. 7. Numunenin başlangıç ​​sıcaklığının etkisi. Odun için, başlangıç ​​sıcaklığındaki 230-250 o C'ye (piroliz sıcaklık aralığı) bir artış, u l'de keskin bir artışa yol açar. Tükenmişlik sert malzemeler Alevin malzemenin yüzeyine yayılmasıyla eş zamanlı olarak yanma süreci başlar. Katı malzemelerin yanma modelleri, katı fazın gazlı ürünlere dönüşümünün doğasına önemli ölçüde bağlıdır. Katı fazın ayrışması dar bir aralıkta meydana gelirse yüzey katmanı bir karbon tabakası oluşmadan, bu durumda yanma sabit bir hızda ilerler. Ateşlemeden sonra katı fazın yüzeyinde maddenin kaynama veya süblimleşme sıcaklığına eşit sabit bir sıcaklık oluşur. Yanma mekanizması katılar Yanma yüzeyinde karbonlu bir kalıntının oluşmasıyla ortaya çıkan yanma olayı daha karmaşıktır. Bitkisel kaynaklı hemen hemen tüm maddeler bu şekilde yanar, yanıcı olmayan veya yavaş yanan dolgu maddeleri (talk, is vb.) içeren bazı plastikler. Bu türün bitki kökenli en yaygın yanıcı maddeleri ahşaptır. Tutuşma anında alev bölgesinden gelen ısı akışı nedeniyle ahşabın yüzey katmanının sıcaklığı hızla 450-500 o C'ye yükselir. Sıcaklık artarken uçucu ürünler ve odun kömürünün oluşmasıyla maddelerin yoğun ayrışması meydana gelir. yüzeyde 600 o C'ye yükselir. Odunun yanma derinliğine göre farklı fiziksel ve fizikokimyasal özelliklere sahip alanlar bulunmaktadır. Geleneksel olarak 4 bölgeye ayrılabilirler: BEN - odun kömürü%99'u karbondan oluşan; II - değişen derecelerde pirolize sahip ahşap; III - pirolize edilmemiş, kuru odun; IV - orijinal ahşap. Odun yanması sırasında katı fazdan uçucu ürünler salındığından, malzeme tüm odunlarda yeniden kömürleşir. daha fazla derinlik. Karbon tabakasının kalınlığındaki bir artış, onun kalınlığının artmasına neden olur. ısıl direnç ve dolayısıyla henüz ayrışmamış ahşap katmanlarının ısınma ve piroliz hızını azaltır ve bu oran alevli yanma giderek azalır. Uçucu emisyonun kütle oranı 5 g/(m 2 s)'ye düştüğünde ahşabın alevli yanması durur. Kömür tabakasının kalınlığı 15-20 mm'ye ulaşır. Odunun alevli yanmasının durması, 650-700 o C sıcaklığa ısıtılan kömüre hava oksijeninin erişimini açar. Odun yanmasının ikinci aşaması başlar - karbon katmanının esas olarak C + O2® CO2 + 33000 kJ/kg reaksiyonuyla heterojen oksidasyonu, karbon katmanının sıcaklığı 800 o C'ye yükselir ve süreç heterojen yanma kömür daha da yoğunlaşıyor. Geçişin gerçek resmi homojen yanma Heterojende yukarıdakilerden biraz farklıdır. Katı malzemelerin yanma sürecini karakterize eden ana niceliksel parametre, yangının dinamiklerini belirleyen parametrelerden biri olan kütlesel yanma oranıdır. Azaltılmış kütlesel yanma oranı, yangının birim alanı başına birim zamanda yakılan madde miktarıdır. Metallerin yanması Yanmanın doğasına göre metaller iki gruba ayrılır: uçucu ve uçucu olmayan. Uçucu metaller T pl'ye sahiptir< 1000 К, Т кип < 1500 К. К ним относятся щелочные металлы (литий, натрий, калий и др.) и щелочноземельные (магний, кальций). Uçucu olmayan metaller Tm >1000 K, Tbp >2500 K'ye sahiptir. Yanma mekanizması büyük ölçüde metal oksidin özelliklerine göre belirlenir. Uçucu metallerin erime noktası, oksitlerinin erime noktasından daha düşüktür. Üstelik ikincisi oldukça gözenekli oluşumlardır. IR metalin yüzeyine getirildiğinde buharlaşır ve oksitlenir. Buhar konsantrasyonu alt yanıcı konsantrasyon sınırına ulaştığında tutuşur. Difüzyon yanma bölgesi yüzeyde kurulur, ısının büyük bir kısmı metale aktarılır ve T kaynama noktasına kadar ısıtılır. Gözenekli oksit filmden serbestçe yayılan ortaya çıkan buharlar yanma bölgesine girer. Metalin kaynatılması, oksit filminin periyodik olarak tahrip olmasına neden olur ve bu da yanmayı yoğunlaştırır. Yanma ürünleri (metal oksitler) yalnızca metal yüzeyine yayılmakla kalmaz, oksit kabuğunun oluşumunu teşvik eder, aynı zamanda yoğunlaşıp beyaz duman şeklinde katı parçacıklar oluşturdukları çevredeki boşluğa da yayılır. Yoğun beyaz dumanın oluşması uçucu metallerin yandığının görsel bir işaretidir. Uçucu olmayan metaller için yüksek sıcaklıklar faz geçişi, yanma sırasında yüzeyde metal yüzeye iyi yapışan çok yoğun bir oksit filmi oluşur. Bunun bir sonucu olarak, metal buharının filmden yayılma hızı keskin bir şekilde azalır ve alüminyum ve berilyum gibi büyük parçacıklar yanamaz. Kural olarak, bu tür metallerin yangınları talaş, toz ve aerosol formunda olduklarında meydana gelir. Yanmaları yoğun duman oluşmadan gerçekleşir. Metal yüzeyinde yoğun bir oksit filminin oluşması parçacığın patlamasına yol açar. Özellikle parçacıklar yüksek sıcaklıktaki oksitleyici bir ortamda hareket ettiğinde sıklıkla gözlemlenen bu olay, metal buharlarının oksit filmi altında birikmesi ve ardından ani kopması ile ilişkilidir. Bu doğal olarak yanmanın keskin bir şekilde yoğunlaşmasına yol açar. Toz yakma Toz gaz halindeki bir dağılım ortamından (hava vb.) ve katı bir dağılmış fazdan (un, şeker, odun, kömür vb.) oluşan dağılmış bir sistemdir. Toz-hava karışımlarında alevin yayılma hızını etkileyen faktörler: 1) Toz konsantrasyonu. Homojen yanma durumunda olduğu gibi gaz-hava karışımı, azami hız Stokiyometrik bileşimden biraz daha yüksek karışımlar için alev yayılımı meydana gelir. Turba tozu için bu oran 1,0-1,5 kg/m3'tür. 2) Kül içeriği. Kül içeriği arttıkça yanıcı bileşenin konsantrasyonu azalır ve buna bağlı olarak alevin yayılma hızı azalır. Oksijen içeriği azaldıkça alevin yayılma hızı azalır. Tozların yangın ve patlama tehlikesine göre sınıflandırılması. Yangın ve patlama tehlikesine göre tozlar sınıflara ayrılır: Sınıf I - en patlayıcı - j n 15 g/m3'e kadar; Sınıf II - patlayıcı - 15 g/m3< j н < 65 г/м 3 ; Sınıf III - en yangın tehlikesi olan - j n > 65 g/m3; T St 250 o C'ye kadar; IV sınıfı - yangın tehlikesi - j n > 65 g/m3; T St > 250 o C. YANGIN GELİŞİMİNİN DİNAMİKLERİ Yangın dinamiği, bir yangının ana parametrelerinde zaman ve mekanda meydana gelen değişiklikleri tanımlayan bir dizi yasa ve model olarak anlaşılmaktadır. Yangının doğası, çok sayıda parametrenin birleşimi ile değerlendirilebilir: yangının alanı, yangının sıcaklığı, yayılma hızı, ısı salınımının yoğunluğu, gaz değişiminin yoğunluğu , dumanın yoğunluğu vb. O kadar çok yangın parametresi vardır ki, bazı yangın türlerinde bunların bir kısmı birincil, bir kısmı ise ikincildir. Her şey, belirli bir yangın türünün incelenmesi için hangi hedeflerin belirlendiğine bağlıdır. Bir yangının dinamiklerini incelemek için zamanla değişen ana parametreler olarak yangının alanını, yangının sıcaklığını, gaz değişiminin ve dumanın yoğunluğunu ve yangının yayılma hızını alıyoruz. Bu yangın parametrelerine ölçüm, analiz ve hesaplamalar açısından en kolay erişilebilir olanlardır. Türü belirlemek için ilk veri görevi görürler gerekli ekipman yangınları söndürürken kuvvetlerin ve araçların hesaplanması, tasarımı otomatik sistemler yangın söndürme vb. Bir yangının meydana geldiği andan itibaren, serbest gelişimi ile, tamamen sönmesine kadar, bir odadaki yangın fazlara ayrılabilir. Yangın aşamaları I. Ateşleme aşaması. Alev, harici bir ateşleme kaynağından kaynaklanır. küçük alan ve yavaş yavaş yayılıyor. Yanma bölgesi çevresinde gerekli gaz değişimini sağlayan konvektif bir gaz akışı oluşur. Yanıcı malzemenin yüzeyi ısınır, meşalenin boyutu artar, gaz değişimi artar ve çevredeki boşluğa ve yanıcı malzemenin yüzeyine giren radyant ısı akışı artar. Ateşleme aşamasının süresi 1 ila 3 dakika arasında değişir. II. Yangın başlangıç ​​aşaması. Odadaki ortam sıcaklığı yavaş yavaş artıyor. Önceki sürecin tamamı tekrarlanır, ancak daha büyük bir yoğunlukla. İkinci aşamanın süresi yaklaşık 5-10 dakikadır. III. Hacimsel yangın gelişiminin aşaması- listelenen tüm parametrelerin hızlı bir büyüme süreci. Oda sıcaklığı 250 -300°C'ye ulaşır. Yangın gelişiminin “hacimsel” aşaması ve hacimsel yangın yayılma aşaması başlar. Odadaki gaz sıcaklığı 300°C olduğunda camlar bozulur. Sonradan yanma odanın dışında da meydana gelebilir (yangın açıklıklardan dışarıya çıkar). Gaz değişiminin yoğunluğu aniden değişiyor: keskin bir şekilde artıyor, sıcak yanma ürünlerinin çıkış ve akış süreci temiz hava yanma bölgesine. IV.Yangın aşaması. Bu aşamada oda sıcaklığı kısa süreliğine düşebilir. Ancak gaz değişim koşullarındaki değişime bağlı olarak yanmanın tamlığı, yanma hızı ve yanma sürecinin yayılması gibi yangın parametreleri keskin bir şekilde artar. Buna göre, bir yangın sırasında genel ısı salınımı keskin bir şekilde artar. Soğuk hava akışı nedeniyle camın tahrip olduğu anda bir miktar düşen sıcaklık keskin bir şekilde artarak 500 - 600 ° C'ye ulaşır. Yangının gelişme süreci hızla yoğunlaşıyor. Daha önce bahsedilen tüm yangın parametrelerinin sayısal değeri artar. Yangının alanı, odadaki ortalama hacimsel sıcaklık (800-900 °C), yangın yükünün yanma şiddeti ve dumanın derecesi maksimuma ulaşır. V. Sabit yanma aşaması. Yangın parametreleri dengeleniyor. Bu genellikle yangından 20-25 dakika sonra meydana gelir ve yangın yükünün büyüklüğüne bağlı olarak 20-30 dakika sürebilir. VI. Çürüme aşaması. Yanma yoğunluğu giderek azalır, çünkü Yangın yükünün büyük kısmı çoktan yandı. Odada büyük miktarda yanma ürünü birikmişti. Odadaki ortalama hacimsel oksijen konsantrasyonu %16-17'ye düşmüş, yoğun yanmayı önleyen yanma ürünlerinin konsantrasyonu ise maksimum değere çıkmıştır. Yanma bölgesindeki sıcaklığın azalması nedeniyle yanıcı malzemeye ışınımsal ısı transferinin yoğunluğu azaldı. Artış nedeniyle optik yoğunluk yanma yoğunluğu yavaş yavaş azalır, bu da diğer tüm yangın parametrelerinde azalmaya yol açar. Yangın alanı daralmaz: büyüyebilir veya sabitlenebilir. VII. Son yanma aşaması. Yangının bu son aşaması, yavaş yavaş yanma ile karakterize edilir ve bunun ardından, bazen oldukça uzun bir süre sonra yanma durur. Temel yangın parametreleri Bir yangının gelişiminin dinamiklerini belirleyen bazı temel parametrelerini niceliksel olarak ele alalım. Yanma sürecinin ana parametrelerinden biri olduğundan, yangında ısı salınımının yoğunluğunu belirleyelim: Q=βQ р n V m ’Sp, (kJ/s) burada β ve Q р n sabittir (yetersiz yanma katsayısı ve yangın yükünün daha düşük kalorifik değeri); V m ¢ - azaltılmış kütlesel yanma oranı; S p – yangın alanı; V m ¢ ve S p, yangının gelişim zamanına, yangın sıcaklığına, gaz değişim oranına vb. bağlıdır. Azaltılmış kütlesel yanma oranı V m ¢ aşağıdaki formülle belirlenir: v m ¢ = (a×T p +b×I g) v m o ¢ burada a, b ampirik katsayılardır; v m o ¢ - belirli bir yanıcı malzeme türü için azaltılmış kütlesel yangın yükü tükenme oranı; T p - ortalama yangın sıcaklığı; I g - gaz değişiminin yoğunluğu. Yangın alanının gelişiminin ana parametrelerine bağımlılığı şu şekildedir: S p = k (v p ∙ τ) n burada k ve n, yangın alanının geometrik şekline bağlı katsayılardır; v р – yangının yayılma doğrusal hızı; τ onun özgür gelişiminin zamanıdır. k = π; n = 2k = ; n = 2 k = 2a; n=1 k = ; n = 2 k = 2a; n=1 Yangının doğrusal yayılma hızı, yanıcı yükün türüne, yangının ortalama sıcaklığına ve gaz değişiminin yoğunluğuna bağlıdır: v p = (a 1 T p + b 1 I g)v po burada a 1 ve b 1 bağımlılığı belirleyen ampirik katsayılardır doğrusal hız yangının yayılması, sayısal değeri her bir yakıt türü için deneysel olarak belirlenen ortalama sıcaklığa ve gaz değişiminin yoğunluğuna bağlıdır; v p o - belirli bir yakıt türü için yanmanın doğrusal yayılma hızı. Yangın geliştikçe, yangın sıcaklığı ve gaz değişim oranı artacak, yanmanın doğrusal yayılma hızı artacak ve kütlesel yanma oranı azalacaktır. Yangın sırasındaki termal koşullar Termal işlemlerin oluşumu ve hızı, yanma bölgesindeki ısı salınımının yoğunluğuna bağlıdır; ateşin sıcaklığından. Nicel özellikler yangın sırasında ısı salınımında meydana gelen değişiklikler çeşitli koşullar Yanma sıcaklıkla kontrol edilir. Altında sıcaklık koşulları Yangınlar zamanla sıcaklıktaki değişimi anlar. Yangın sıcaklığının hem deneysel hem de hesaplamalı yöntemlerle belirlenmesi son derece zordur. Bir dizi pratik problemi çözerken mühendislik hesaplamaları için yangın sıcaklığı, ısı dengesi denkleminden belirlenir. Bir yangının ısı dengesi, yalnızca yangının sıcaklığını belirlemek için değil aynı zamanda termal enerjinin niceliksel dağılımını belirlemek için de derlenir. İÇİNDE Genel dava Belirli bir zaman noktasındaki bir yangının ısı dengesi aşağıdaki şekilde sunulabilir: Q p = Q pg +Q k +Q l burada Qp yangında açığa çıkan ısıdır, kJ; Q pg - yanma ürünlerinde bulunan ısı, kJ; Q к - yanma bölgesinden konveksiyon yoluyla bölgeyi yıkayan ancak yanmaya katılmayan havaya aktarılan ısı, kJ; Q l – yanma bölgesinden radyasyon yoluyla aktarılan ısı. Açık yangınlar için, yanma bölgesinden radyasyon ve konveksiyon yoluyla aktarılan ısının payının Qp'nin %40-50'si olduğu tespit edilmiştir. Geri kalan ısı payının (Qp'nin %60-70'i) yanmayı ısıtmak için kullanıldığı tespit edilmiştir. ürünler. Böylece belirli bir yanıcı maddenin teorik yanma sıcaklığının %60-70'i, alev sıcaklığının yaklaşık değerini verecektir. Açık ateşlerin sıcaklığı şunlara bağlıdır: kalorifik değer yanıcı maddeler, yanma oranları ve meteorolojik koşullar. Ortalama maksimum sıcaklık ateş açmak yanıcı gazlar için 1200 - 1350°C, sıvılar için - 1100 - 1300°C ve organik kökenli katı yanıcı malzemeler için - 1100 - 1250°C'dir. Bir iç yangında sıcaklık daha fazla faktörden etkilenir: yanıcı malzemenin doğası, yangın yükünün büyüklüğü ve konumu, yanma alanı, binanın boyutları (zemin alanı, oda yüksekliği vb.) ve gaz değişiminin yoğunluğu (açıklıkların boyutu ve yeri). Bu faktörlerin etkisini daha ayrıntılı olarak ele alalım. Bir yangın, sıcaklık değişimlerine bağlı olarak üç karakteristik döneme ayrılabilir: başlangıç, ana ve son. Başlangıç ​​dönemi- nispeten düşük bir ortalama hacim sıcaklığı ile karakterize edilir. Ana dönem- bu sırada toplam yanıcı madde yükünün% 70-80'i yakılır. Bu sürenin sonu ortalama hacim sıcaklığına ulaştığında meydana gelir. en yüksek değer veya maksimum değerin %80'inden fazla olmayacak şekilde azalır. Son dönem- yangın yükünün tükenmesi nedeniyle sıcaklıktaki azalma ile karakterize edilir. Şekil 9.1. Bir iç yangının sıcaklığının zaman içinde değişmesi: 1 - belirli bir yangının eğrisi; 2 - standart eğri Her özel durumda yangın sıcaklığının büyüme hızı ve mutlak değeri kendi karakteristik değerlerine ve özelliklerine sahip olduğundan, en çok özetleyen standart bir sıcaklık eğrisi kavramı tanıtıldı (Şekil 21.2). özelliklerİç yangınlarda sıcaklık değişiklikleri. Standart sıcaklık denklemle tanımlanır. Normal alev yayılma hızı, alev cephesinin yanmamış gaza göre yüzeyine dik bir yönde hareket ettiği hızdır. Normal alev yayılma hızının değeri, kapalı, sızıntı yapan ekipman ve tesislerde gaz ve buhar-hava karışımlarının patlama basıncındaki artış oranının, yangın tutucuların geliştirilmesinde ve oluşturulmasında kritik (söndürme) çapının hesaplanmasında kullanılmalıdır. kolayca sıfırlanabilen yapıların, güvenlik membranlarının ve diğer basınçsızlaştırma cihazlarının bulunduğu alan; Yangın ve patlama güvenliğini sağlamak için önlemler geliştirirken teknolojik süreçler GOST 12.1.004 ve GOST 12.1.010 gerekliliklerine uygun olarak. Alev yayılma hızının normal hızını belirleme yönteminin özü, bir reaksiyon kabı içinde bilinen bileşime sahip yanıcı bir karışım hazırlamak, merkezdeki karışımı bir nokta kaynakla ateşlemek, kaptaki basınçta zaman içinde meydana gelen değişiklikleri kaydetmek ve tepkimeyi işlemektir. Kapalı kapta gaz yanma sürecinin matematiksel modelini ve optimizasyon prosedürlerini kullanarak deneysel basınç-zaman ilişkisi. Matematiksel model, hesaplanmış bir basınç-zaman ilişkisinin elde edilmesini mümkün kılar; bunun optimizasyonu, benzer bir deneysel ilişki kullanılarak belirli bir test için bir patlamanın geliştirilmesi sırasında normal hızda bir değişiklikle sonuçlanır. Normal yanma hızı, alev cephesinin yanmamış reaktiflere göre yayılma hızıdır. Yanma hızı, reaktiflerin bir takım fiziksel ve kimyasal özelliklerine, özellikle de termal iletkenliğe ve kimyasal reaksiyon hızına bağlıdır ve her yakıt için çok spesifik bir değere sahiptir (sabit yanma koşulları altında). Masada Tablo 1, bazı gazlı karışımların yanma hızlarını (ve yanıcılık sınırlarını) göstermektedir. Karışımlardaki yakıt konsantrasyonları 25°C'de ve normal atmosfer basıncında belirlendi. Belirtilen istisnalar dışında, her iki tarafı kapalı, 0,05 m çapındaki bir boruda alevin yayılmasıyla yanıcılık sınırları elde edilir. Yakıt fazlalık katsayıları hacimsel yakıt içeriklerinin oranı olarak tanımlanır. gerçek karışım stokiyometrik karışıma (j1) ve maksimum yanma hızındaki karışıma (j2). tablo 1 Yoğunlaştırılmış karışımların yanma oranları (inorganik oksitleyici + magnezyum) Çarşaf Döküman No. İmza tarih Çarşaf 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

Değiştirmek

Çarşaf

Döküman No.

İmza

tarih

Çarşaf

TGiV 20.05.01.070000.000 PZ

Yakıt molekülünün yapısının yanma hızı üzerindeki etkisi, düz zincirli düşük moleküllü hidrokarbonlar için izlendi. Yanma hızı, moleküldeki doymamışlık derecesi arttıkça artar: alkanlar – alkenler – alkadienler – alkinler. Zincir uzunluğu arttıkça bu etki azalır, ancak yine de n-heksen için hava karışımlarının yanma hızı n-heksandan yaklaşık %25 daha yüksektir.

Oksijen karışımlarının doğrusal yanma hızı, hava karışımlarından önemli ölçüde daha yüksektir (hidrojen ve karbon monoksit için - 2-3 kat ve metan için - büyüklük sırasına göre daha fazla). İncelenen oksijen karışımlarının (CO+O2 karışımı hariç) kütlesel yanma hızı 3,7-11,6 kg/(m2 s) aralığındadır.

Masada Tablo 1 (N. A. Silin ve D. I. Postovsky'ye göre) sıkıştırılmış nitrat ve perklorat karışımlarının magnezyum ile yanma oranlarını göstermektedir. Karışımları hazırlamak için parçacık boyutları 150-250 mikron olan nitratlar, 200-250 mikron perkloratlar ve 75-105 mikron magnezyum içeren toz bileşenler kullanıldı. Karışım, 24-46 mm çapında karton kabuklara 0,86 sıkıştırma katsayısına kadar dolduruldu. Numuneler normal basınçta ve başlangıç ​​sıcaklığında havada yakıldı.

Tablodaki verilerin karşılaştırmasından. Şekil 1 ve 1.25'ten, yoğunlaştırılmış karışımların kütle bakımından gaz karışımlarından üstün olduğu ve doğrusal yanma hızı açısından onlardan daha düşük olduğu sonucu çıkmaktadır. Perkloratlı karışımların yanma hızı, nitratlı karışımların yanma hızından daha azdır ve alkali metal nitratlı karışımlar, alkali toprak metal nitratlı karışımlardan daha yüksek oranda yanar.

Tablo 2

Hava ile karışımların tutuşma sınırları ve yanma hızı (I) ve oksijen (II) normal basınç Ve oda sıcaklığı

Çarşaf

Döküman No.

İmza

tarih

Çarşaf

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 Bütan 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 Siklopropan 0,0444 0,58* 2,76* 1,13 0,55 sikloheksan 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 Asetilen 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 Hetralin C10H12 0,0158 1,01 0,38 Etilen oksit 0,0772 1,25 1,05 1,13 1,12 Propilen oksit 0,0497

Değiştirmek

Sıvıların tükenme oranını hesaplama yöntemleri

Değiştirmek

Çarşaf

Döküman No.

İmza

tarih

Çarşaf

TGiV 20.05.01.070000.000 PZ

İncelenen sıvının (14) - (23) formüllerinde yer alan durum parametreleri biliniyorsa, mevcut verilere bağlı olarak yanma oranı ( M) herhangi bir yanma modunda, deneysel çalışmalar yapılmadan aşağıdaki formüller kullanılarak hesaplanabilir:

; (16)

Nerede M- boyutsuz tükenmişlik oranı;

; (17)

MF- sıvının moleküler ağırlığı, kg mol -1;

D- yanan sıvı aynanın karakteristik boyutu, m, yanma yüzey alanının karekökü olarak belirlenir; yanma alanı daire şeklindeyse, karakteristik boyut çapına eşittir. Türbülanslı yanma hızı hesaplanırken D= 10m;

T k- sıvının kaynama noktası, K.

Hesaplama prosedürü aşağıdaki gibidir.

Yanma modu Galileo kriterinin değerine göre belirlenir. GA, formülle hesaplanır

Nerede G- serbest düşme ivmesi, m s -2.

Yanma moduna bağlı olarak boyutsuz yanma oranı hesaplanır M. Laminer yanma modu için:

Geçici yanma modu için:

eğer öyleyse , (20)

eğer , o zaman , (21)

Türbülanslı yanma modu için:

; , (22)

M0- oksijenin moleküler kütlesi, kg mol -1;

n 0- yanma reaksiyonundaki oksijenin stokiyometrik katsayısı;

nF- yanma reaksiyonunda sıvının stokiyometrik katsayısı.

B- formülle hesaplanan, kütle transferinin yoğunluğunu karakterize eden boyutsuz parametre

, (23)

Nerede Q- sıvının daha düşük yanma ısısı, kJ kg -1;

Değiştirmek

Çarşaf

Döküman No.

İmza

tarih

Çarşaf

TGiV 20.05.01.070000.000 PZ

- 1 kg sıvının yanması için gerekli olan oksijen kütlesinin boyutsuz değeri;

C- yanma ürünlerinin izobarik ısı kapasitesi (havanın ısı kapasitesine eşit olduğu varsayılır c = 1), kJ kg -1 K -1 ;

T0- 293 K olduğu varsayılan ortam sıcaklığı;

H- kaynama noktasında sıvının buharlaşma ısısı, kJ kg -1;

c e- aralığındaki sıvının ortalama izobarik ısı kapasitesi T0önce T'ye.

Buharın kinematik viskozitesi veya incelenen sıvının moleküler ağırlığı ve kaynama noktası biliniyorsa, türbülanslı yanma hızı, formüle göre deneysel veriler kullanılarak hesaplanır.

Nerede ben ben- geçişli yanma modunda yanma oranının deneysel değeri, kg m-2 s-1;

ben mi- değerin elde edildiği brülörün çapı ben ben, m. 30 mm çapında bir brülör kullanılması tavsiye edilir. 30 mm çapındaki bir brülörde laminer yanma gözleniyorsa daha büyük çaplı bir brülör kullanılmalıdır.

3. GAZ KARIŞIMLARINDA ALEVİN YAYILMASI

Katı, sıvı ve gaz halindeki maddelerin yanması sırasında alevin yayılma hızı, yangın ve patlamaların önlenmesi açısından pratik açıdan ilgi çekicidir. Yanıcı gaz ve buharların hava ile karışımlarında alevin yayılma hızını ele alalım. Bu hızı bilerek boru hattı, şaft, havalandırma ünitesi ve diğer patlayıcı sistemlerde güvenli gaz-hava akış hızlarını belirlemek mümkündür.

3.1. ALEV YAYILMA ORANI

Örnek olarak Şekil 2'de yer almaktadır. Şekil 3.1 bir kömür madenindeki egzoz havalandırmasının diyagramını göstermektedir. Tozlu bir hava ve kömür tozu karışımı, boru hattı 2 aracılığıyla maden 1'in sürüklenmelerinden uzaklaştırılır ve bazı durumlarda kömür damarlarında metan açığa çıkar. Bir yangın meydana gelirse, alev cephesi (3) sürüklenmelere (1) doğru yayılacaktır. Yanıcı karışımın hareket hızı isew alev cephesinin yayılma hızından daha az olacaktırVe tüpün duvarlarına göre alev şaftın içine yayılacak ve bir patlamaya yol açacaktır. Bu nedenle havalandırma sisteminin normal çalışması için şartlara uymak gerekir.

w > sen.

Patlayıcı karışımın uzaklaştırılma hızı, alev cephesinin yayılma hızından daha büyük olmalıdır. Bu, alevlerin maden kuyularına girmesini önleyecektir.

Pirinç. 3.1. Madende alev yayılma şeması:

1 – şaft; 2 – boru hattı; 3 – alev önü

Ya.B.'nin çalışmalarında geliştirilen alevin yayılma teorisi. Zeldovich ve D.A. Frank-Kamenetsky, termal iletkenlik, difüzyon ve kimyasal kinetik denklemlerine dayanmaktadır. Yanıcı bir karışımın tutuşması her zaman bir noktada başlar ve yanıcı karışımın kapladığı hacmin tamamına yayılır. Tek boyutlu bir durumu ele alalım - yanıcı bir karışımla doldurulmuş bir tüp (Şekil 3.2).

Karışım tüpün bir ucunda tutuşturulursa, tüp boyunca dar bir alev cephesi yayılacak ve yanma ürünlerini (alev cephesinin arkasında) taze yanıcı karışımdan ayıracaktır. Alev cephesi, dışbükey kısmı alevin hareket yönüne bakacak şekilde bir başlık veya koni biçimindedir. Alev cephesi 10 -4 ÷10 -6 m genişliğinde ince bir gaz tabakasıdır. Yanma bölgesi olarak adlandırılan bu tabakada kimyasal yanma reaksiyonları gerçekleşir. Karışımın bileşimine bağlı olarak alev cephesinin sıcaklığı: T= (1500÷3000) K. Açığa çıkan yanma ısısı, termal iletkenlik ve radyasyon süreçlerinden dolayı taze yanıcı karışımın yanma ürünlerini ve tüpün duvarlarını ısıtmak için harcanır.

Pirinç. 3.2. Bir tüpte alevin ön yayılım şeması

Alev cephesi tüp içinde hareket ettiğinde, yanıcı karışımda girdap hareketleri yaratan sıkıştırma dalgaları ortaya çıkar. Gaz girdapları, alevin cephesini, kalınlığını ve içinde meydana gelen süreçlerin doğasını değiştirmeden büker. Alev cephesinin birim yüzeyinde birim zamanda daima aynı miktarda madde yanıyor . Değer her yanıcı karışım için sabittir ve kütlesel yanma hızı olarak adlandırılır. . Alev ön alanını bilmekSBir maddenin kütlesini hesaplayabilirsiniz M, birim zamanda tüm yanma cephesinde yakılan:

Alev cephesinin her bir elemanı dSBelirli bir noktada her zaman taze karışıma göre alev cephesine normal yönde hareket eder (Şekil 3.2) ve bu hareketin hızı:

taze yanıcı karışımın yoğunluğu nerede.

Büyüklük normal alev yayılma hızı denir ve m/s boyutuna sahiptir. Belirli bir karışımın yanma sürecinin sabit bir değeridir ve yanma sürecine eşlik eden hidrodinamik koşullara bağlı değildir. Alevin yayılma hızı her zaman gözlemlenen hızdan daha düşüktür Ve yani yanma cephesinin tüpün duvarlarına göre hareket hızı:

sen< u .

Alev cephesi düzse ve tüpün eksenine dik olarak yönlendirilmişse, bu durumda gözlenen ve normal alev yayılma hızı aynı olacaktır.

sen n = sen .

Dışbükey alev cephesinin alanıS sorunuHer zaman daha fazla alan düz yüzeyS pl, Bu yüzden

> 1.

Normal alev yayılma hızısenHer yanıcı karışım için inert gazların karışımına, karışımın sıcaklığına, neme ve diğer faktörlere bağlıdır. Özellikle yanıcı gazın ön ısıtılması alevin yayılma hızını arttırır. Alev yayılma hızının olduğu gösterilebilir.senkarışımın mutlak sıcaklığının karesiyle orantılı:

u n .= sabit · T 2.

İncirde. Şekil 3.3, CO konsantrasyonuna bağlı olarak yanıcı “hava – karbon monoksit” karışımındaki alev yayılma hızının bağımlılığını göstermektedir. Yukarıdaki grafiklerden de anlaşılacağı üzere karışımın sıcaklığı arttıkça alevin yayılma hızı da artmaktadır. Her bir sıcaklık değeri için, alevin yayılma hızı, karbon monoksit CO konsantrasyonunun ~%40'a eşit olduğu bölgede bir maksimuma sahiptir.

Alev yayılma hızı inert gazın ısı kapasitesinden etkilenir. İnert bir gazın ısı kapasitesi ne kadar büyük olursa, yanma sıcaklığını o kadar azaltır ve alevin yayılma hızını da o kadar azaltır. Yani metan ve hava karışımı karbondioksit ile seyreltilirse alevin yayılma hızı 2-3 kat azalabilir. Karbon monoksitin hava ile karışımlarında alevin yayılma hızı aşağıdakilerden etkilenir: büyük etki karışımda bulunan nem, kurum parçacıklarının varlığı ve inert gazların karışımları.

Pirinç. 3.3. Alev yayılma hızının bağımlılığı

Karışımdaki karbon monoksit konsantrasyonuna bağlı

Açık yanıcı bir sistemde kimyasal dönüşüm bölgesinin yayılması

Yanma, yanıcı sistemin yerel hacminde yanıcı karışımın tutuşmasıyla başlar, daha sonra hareketli karışımın yönünde yayılır. Gözlemcinin görebileceği redoks kimyasal reaksiyonlarının gerçekleştiği yanma bölgesine alev denir. Alev ile henüz yanmamış karışımı ayıran yüzey alev cephesi görevi görür. Alevin yayılmasının doğası birçok sürece bağlıdır, ancak belirleyici süreç yanıcı karışımın ısıtılmasıdır. Yanıcı karışımın tutuşma sıcaklığına kadar ısıtılması yöntemine bağlı olarak normal, türbülanslı ve patlama alev yayılımı ayırt edilir.

Laminer hareketli karışıma sahip yanıcı bir sistemde yanma sırasında normal alev yayılımı gözlenir. Normal alev yayılmasıyla Termal enerji yanan katmandan soğuk olana, esas olarak termal iletkenliğin yanı sıra moleküler difüzyonla aktarılır. Gazlarda ısıl iletkenlik düşüktür, dolayısıyla normal alev yayılma hızı da düşüktür.

Yanıcı bir karışımın türbülanslı hareketi sırasında, termal enerjinin yanan katmandan soğuk katmana aktarımı, öncelikle molar difüzyon ve ayrıca termal iletkenlik yoluyla gerçekleşir. Molar transfer, karışımın hızıyla belirlenen türbülans ölçeğiyle orantılıdır. Türbülanslı alevin yayılma hızı, karışımın özelliklerine ve akışın gaz dinamiğine bağlıdır.

Yanıcı bir karışımdaki alevin moleküler ve molar süreçlerle yanma bölgesinden soğuk katmanlara doğru yayılmasına parlama denir.

Fiziko-kimyasal yanma süreçlerine alevdeki sıcaklık ve basınçta bir artış eşlik eder. Yanıcı sistemlerde, belirli koşullar altında, bitişik katmanları sıkıştırarak onları tutuşma noktasına kadar ısıtabilen yüksek basınç bölgeleri ortaya çıkabilir. Soğuk bir karışımın tutuşma sıcaklığına kadar hızlı bir şekilde sıkıştırılması yoluyla alevin yayılmasına patlama denir ve doğası gereği her zaman patlayıcıdır.

Yanıcı sistemlerde, alev cephesinin hem büyüklük hem de yön açısından değişen bir hızda hareket ettiği titreşimli yanma meydana gelebilir.

Laminer hareketli veya sabit bir karışımda yanma cephesinin yayılma hızına, alevin yayılma hızının normal veya temel hızı denir. Normal hızın sayısal değeri, henüz tutuşmamış, normalde yanma cephesine doğru yönlendirilen karışımın hızıyla belirlenir.

Düz bir yanma cephesi için un değeri, karışımın ısıl iletkenlik yoluyla ısınma hızı ile tutuşma sıcaklığı arasındaki dinamik denge koşulundan ve kimyasal reaksiyon hızı arasındaki dinamik denge koşulundan belirlenebilir. Sonuç olarak aşağıdaki formül elde edilir

burada l gaz karışımının ısıl iletkenlik katsayısıdır, c p karışımın sabit basınçtaki ısı kapasitesi katsayısıdır, T başlangıç ​​karışımın başlangıç ​​sıcaklığıdır, Ta adyabatik yanma sıcaklığıdır, Arr Arrhenius kriteridir , k 0 Arrhenius yasasının katsayısıdır.

Normal hız, sabit karışımlı bir tüpteki ön tarafın hareket hızıyla veya bir Bunsen bekindeki yanma konisinin yüksekliğiyle deneysel olarak belirlenebilir. Bunsen brülörü, gaz ve havanın kısmi ön karışımına sahip bir laboratuvar brülörüdür. Brülörün çıkışında koni şeklinde yanma cephesine sahip bir alev oluşur. doğru biçim(pirinç.).

Şekil 7. Bunsen bekinde yanma cephesi

Yanma cephesi sabit bir konumda olduğunda, alev yayılma hızı un, gaz-hava karışımının W hızının yanma konisi yüzeyine normal olan Wn bileşeni tarafından dengelenir;

burada j, gaz-hava karışımının hız vektörü ile yanma konisinin yüzeyine normal bileşeninin vektörü arasındaki açıdır.

Gaz-hava karışımının nozul çıkışındaki normal şekilli bir yanma konisi ile hareket hızı formülle belirlenir.

burada d 0, brülör memesinin çapıdır, V, brülördeki gaz-hava karışımının akış hızıdır.

Cos j'nin değeri yanma konisinin yüksekliği cinsinden ifade edilebilir.

Yanma yüzeyinin olduğu dikkate alındığında yan yüzey doğru koni

normal hız değeri belirlenir

Normal alev yayılma hızı şunlardan etkilenir:

1. Karışımın başlangıç ​​sıcaklığı. Düşük sıcaklıklarda u n, yanmaya giren karışımın mutlak sıcaklığının karesiyle doğru orantılıdır. Tutuşma sıcaklığının üzerindeki sıcaklıklarda, karışım kendiliğinden tutuşabilir hale geldiğinden normal hız kavramı anlamını yitirir.

2. Alevin bu kanal içerisinde yayılması şartıyla kanal duvarlarının sıcaklığı. Soğuk duvarlar zincirleme reaksiyonları kırar ve alevin yayılmasını yavaşlatır.

3. Kanal çapı. Her yanıcı karışım için, kanal içinde alevin yayılmasının imkansız olduğu noktadan başlayarak kritik bir dcr çapı değeri vardır. Kritik çapın değeri formülle belirlenebilir

burada cm karışımın termal yayılma katsayısıdır.

4. Basınç. Basınç arttıkça u n azalır.

5. Karışımın bileşimi. Stokiyometrik bileşime yakın bir karışım için normal hızın maksimum değeri vardır. Ayrıca yakıt konsantrasyonu için alevin yayılamayacağı alt ve üst limitler bulunmaktadır.

Normal alev yayılma hızı (un), gaz-hava karışımının termofiziksel özelliklerine bağlıdır. Peki yayılma hızı daha da büyük ölçüde fizikokimyasal özelliklerine mi bağlı? yanma hızı V ve yanma reaksiyon bölgesindeki sıcaklık, TG:

onlar. un, oksidasyon reaksiyonunun hızı (V) ile orantılıdır ve üstel olarak yanma bölgesinin ters sıcaklığına (Tg) bağlıdır. Belirleyici parametre elbette reaksiyon hızı olacaktır. Kimyasal yanma reaksiyonunun hızı için denklemi yazalım:

burada k0 Arrhenius denklemindeki üstel öncesi faktördür,

Cg, Meyve Suyu - yakıt ve oksitleyici konsantrasyonları,

m, n - sırasıyla yakıt ve oksitleyici için reaksiyon sıraları,

Ea, bir kimyasal reaksiyonun aktivasyon enerjisidir.

Farklı yakıt ve oksitleyici oranlarına sahip karışımlar için oksidasyon reaksiyonlarının hızının nasıl değişeceğini düşünelim (Şekil 2).

Grafik, stokiyometrik bileşime sahip bir karışım için (hava fazlalığı katsayısı? = 1) oksidasyon reaksiyonu hızının maksimum olduğunu göstermektedir.

Bir karışımdaki yakıt konsantrasyonu stokiyometrik miktarın üzerine çıktığında ne zaman? olur< 1 (кислород находится в недостатке), горючее сгорает не полностью. В этом случае меньше выделится теплоты реакции горения Qгор и произойдёт снижение Tг.

Oksidasyon reaksiyonunun hızı, hem oksitleyici ajan O2 konsantrasyonundaki azalmaya hem de yanma bölgesinin sıcaklığına bağlı olarak karışımın stokiyometrik bileşimine kıyasla azalacaktır. Yani tutarlı bir düşüşle mi? (hangisi karışımdaki SG konsantrasyonunun arttırılmasına eşdeğerdir) oksidasyon reaksiyonunun hızı? ve yanma bölgesi sıcaklıkları Tg sürekli olarak azalacaktır. SG > SGstech grafiğinde eğri keskin bir şekilde aşağı doğru oluyor. Oksidasyon reaksiyonunun hızında bir azalma var mı? > 1, içindeki yakıt konsantrasyonunun düşük olması nedeniyle yanma bölgesindeki ısı salınımının azalmasıyla açıklanmaktadır.

Şekil 2. Yanma hızının karışımdaki yakıt konsantrasyonuna bağlılığı

Şekil 2'deki ile tamamen aynıdır, yanma reaksiyonu hızının, yanma sürecinin diğer parametrelerinin bileşimine bağımlılığının parabolik formunu önceden belirleyen, ilk karışımdaki yanıcı bileşenin konsantrasyonuna bağımlılığı. karışım: kendiliğinden tutuşma sıcaklığı ve minimum tutuşma enerjisi, alev yayılımının konsantrasyon sınırları. Normal alev yayılma hızının un SG karışımındaki yakıt konsantrasyonuna bağımlılığı da bir parabol biçimindedir. İncirde. Şekil 3, bir hava-propan karışımının yanması durumunda bu tür bağımlılıkları göstermektedir. Farklı anlamlar başlangıç ​​sıcaklığı.

Şekil 3. Alev yayılma hızının, 311 K (1) başlangıç ​​sıcaklığında havadaki propan konsantrasyonuna bağlılığı; 644K(2); 811K (3)

Yukarıda açıklanan kavramlara göre, maksimum alev yayılma hızı (unmax), yakıtın stokiyometrik konsantrasyonuna karşılık gelmelidir. Bununla birlikte, deneysel olarak bulunan değerleri bir şekilde zengin yanıcı karışımlara doğru kaymaktadır. Karışımın başlangıç ​​sıcaklığının artmasıyla birlikte, pratikte gözlemlenen alevin yayılma hızı da artmalıdır. Örneğin, benzin ve kerosen buharlarının hava karışımı için, Şekil 2'de gösterilen forma sahiptir. 4.

Şekil 4. Alev yayılma hızının, benzin ve kerosen buharlarının hava ile hava karışımının başlangıç ​​sıcaklığına bağlılığı

İçin çeşitli maddeler un kimyasal yapılarına bağlıdır ve oldukça geniş sınırlar içinde değişir (Tablo 1). Çoğu hidrokarbon yakıtının hava ile karışımı için< 1 м/с. При введении в горючую смесь избыточного воздуха или азота температура горения заметно снижается.

Tablo 1.

Bazı yanıcı karışımlar için normal alev yayılma hızı

Yanıcı karışıma inert ve nötr gazların eklenmesi: nitrojen N2, argon Ar, karbondioksit CO2 onu seyreltir ve böylece hem oksidasyon reaksiyonunun hızını hem de alevin yayılma hızını azaltır. Bu, Şekil 2'de gösterilen bağımlılıklardan açıkça görülmektedir. 5.

Aynı zamanda, belirli bir (balgamlaştırıcı) seyreltici konsantrasyonunda yanma tamamen durur. Soğutucu akışkanların eklenmesi en güçlü etkiye sahiptir çünkü yanma reaksiyonu üzerinde de engelleyici bir etkiye sahiptirler.

Olarak Şekil l'de görülebilir. Şekil 5'te, yanıcı karışıma freonun (114B2) eklenmesi, nötr gazlar - seyrelticilerden 4 - 10 kat daha etkilidir.

Şekil 5. Seyrelticilerin ve soğutucu 114B2 konsantrasyonunun propan-hava karışımındaki alev yayılma hızı üzerindeki etkisi (? = 1,15)

Seyreltici gazların flegmatizasyon yeteneği termofiziksel özelliklerine ve özellikle termal iletkenliklerine ve ısı kapasitelerine bağlıdır.

1.3 Gazların difüzyon yanması

Gerçek koşullarda, gaz veya buharların acil durum çıkışlarının başlamasından sonra tutuşması durumunda, bu durum gözlenir. difüzyon yanması. Tipik ve oldukça yaygın bir örnek, gaz işleme tesislerinde, bir gaz veya gaz yoğuşma alanının açık denizde veya kıyıdaki acil durum kuyusunda, ana boru hatlarının imhası sırasında gazın difüzyon yanmasıdır.

Böyle bir yanmanın özelliklerini ele alalım. Ana bileşeni metan olan bir doğal gaz kaynağının yandığını varsayalım. Yanma difüzyon modunda meydana gelir ve doğası gereği laminerdir. Metan için alev yayılımının (CPLP) konsantrasyon sınırları hacimce %5 - 15'tir. Alevin yapısını tasvir edelim ve metan konsantrasyonundaki değişimin ve yanma reaksiyonu hızının eksenel çeşmeye olan mesafeye grafiksel bağımlılıklarını oluşturalım (Şekil 6).

Şekil 6. Bir gaz kaynağının (a) difüzyon laminer alevinin diyagramı, alev cephesi boyunca yakıt konsantrasyonundaki değişim (b) ve yanma reaksiyon hızı (c).

Gaz konsantrasyonu eksenel kaynaktaki %100'den ateşlemenin üst konsantrasyon sınırı değerine ve daha da çevredeki LEL'e kadar azalır.

Gaz yanması yalnızca VKPR ile LKPR arasındaki konsantrasyon aralığında meydana gelecektir; tutuşmasının konsantrasyon aralığı dahilinde. Yanma reaksiyonunun hızı?(T), VKPR'nin üzerindeki ve LKPR'nin altındaki konsantrasyonlarda sıfıra eşit olacak ve maksimumda olacaktır. Böylece HNKPR ile HVKPR arasındaki mesafe, difüzyon alevi cephesinin genişliğini belirler:

fp = HNKPR - HVKPR. (3)

Böyle bir alevin ön genişliği 0,1 ila 10 mm arasında değişir. Bu durumda yanma reaksiyonu hızı, oksijen difüzyon hızı tarafından belirlenir ve değeri, yanma oranından yaklaşık 5-104 kat daha azdır. kinetik mod. Termal yoğunluk aynı sayıda kat daha düşüktür, yani. difüzyonla yanan bir meşalede ısı salınım hızı.

1.4 Gaz jetlerinin yanma özellikleri. Alev stabilizasyonu koşulları

Gaz jetleri örneğini kullanarak gaz çeşmelerinin yanma koşullarını dikkate almak daha uygundur. Gerçek koşullarda bu tür jetler türbülanslıdır. Bir kuyudan akan bir gaz akımı ateşlendiğinde, simetrik iğ şeklinde bir şekle sahip olan bir difüzyon bulutu oluşur (Şekil 6). Kimyasal reaksiyonlar yanma, ilk yaklaşıma göre yakıt ve oksitleyici konsantrasyonlarının sıfır olduğu ve yakıt ve oksitleyicinin bu yüzeye difüzyon akışlarının stokiyometrik bir oranda olduğu bir yüzey olarak kabul edilebilecek olan torcun ince bir yüzey katmanında meydana gelir. Difüzyon yanma cephesi sıfır yayılma hızına sahiptir, dolayısıyla yukarı doğru akan jet üzerinde bağımsız olarak kalamaz.

Alevin jet üzerinde stabilizasyonu, başka bir yanma mekanizmasının gerçekleştiği torcun en alt kısmında meydana gelir. Gaz delikten dışarı aktığında, jet yüzeyinin ilk yanmayan bölümünde, gaz ve çevredeki havayı karıştıran türbülanslı bir tabaka oluşur. Bu katmanda radyal yöndeki gaz konsantrasyonu giderek azalır ve oksitleyici konsantrasyonu artar. Karıştırma katmanının orta kısmında stokiyometriye yakın bir bileşime sahip homojen bir yakıt ve oksitleyici karışımı ortaya çıkar. Yanma için hazırlanan bu tür bir karışım ateşlendiğinde, yanma hızının yerel akış hızını aşması durumunda, alev cephesi karıştırma tabakasında akışa doğru sonlu bir hızla yayılabilir. Ancak çıkışa yaklaştıkça jet hızı arttığı için belirli bir yükseklikte jet hızı (uf) yanma hızına (?t) eşit olur ve alev bu yükseklikte jet yüzeyinde sabitlenir. Türbülanslı yanma oranını (?t) doğru bir şekilde hesaplamak mümkün değildir. Ancak tahminler, (?t) değerinin, jetin titreşimli hızlarına yaklaşık olarak eşit olduğunu ve bunun büyüklüğünün eksenel hız (um) ile orantılı olduğunu göstermektedir. Deneysel verilerden şu sonuç çıkıyor maksimum değerler Boyuna hız bileşeninin ortalama kare titreşimleri 0,2um'dir. Bu değeri türbülanslı yanma hızı olarak alırsak, 300-450 m/s hızla fışkıran gaz jetine doğru alevin maksimum yayılma hızının yaklaşık 50 m/s olacağını varsayabiliriz.

1.5 Yanan gaz çeşmelerinin akış hızının tahmini

Güçlü gaz çeşmelerinden çıkan yangınları söndürürken, yanan çeşmenin akış hızını (D) tahmin etmeye ihtiyaç vardır, çünkü gaz tüketimi iş hacmini ve kazayı ortadan kaldırmak için gerekli malzeme ve teknik araçları belirleyen ana parametrelerden biridir. . Ancak yanan bir çeşmenin akış hızının doğrudan ölçülmesi çoğu durumda imkansız hale gelir ve jetin akış hızını belirlemek için etkili uzaktan yöntemler yoktur. Güçlü gaz çeşmelerinin tüketimi, torç yüksekliği (H) ile oldukça doğru bir şekilde belirlenebilir.

Normalde genleşmiş gaz jetlerinin ses altı egzoz hızıyla yanması sırasında oluşan türbülanslı dumanın yüksekliğinin jetin hızına veya akış hızına bağlı olmadığı, yalnızca deliğin çapına (d) göre belirlendiği bilinmektedir. jetin aktığı yer, gazın termofiziksel özellikleri ve delikten çıkıştaki sıcaklığı (T).

Doğal gaz yakarken meşalenin yüksekliğine bağlı olarak bir çeşmenin akış hızını hesaplamak için iyi bilinen bir ampirik formül vardır:

D = 0,0025Hf2, milyon m3/gün. (4)

Gerçek yangınlarda laminer yanma rejimleri neredeyse hiç oluşmaz. Hem gaz sahası rezervuarında hem de taşıma boru hatlarında ve teknolojik tesislerde gaz basınç altındadır. Bu nedenle acil bir sızıntı sırasında gaz tüketimi çok mu yüksek olacak? Fışkıran yangınlarda 100 m3/s'ye kadar gaz kuyuları(10 milyon m3/güne kadar). Doğal olarak bu koşullar altında çıkış modları ve dolayısıyla yanma modları türbülanslı olacaktır.

Yanan gaz alevlerini söndürmeye yönelik kuvvetleri ve araçları hesaplamak için gaz tüketimini bilmek gerekir. Hesaplanması için ilk veriler neredeyse her zaman mevcut değildir, çünkü ya gaz basıncı teknolojik ekipman veya rezervuarda. Bu nedenle, pratikte, torcun alev yüksekliğinin gaz akış hızına deneysel olarak belirlenmiş bağımlılığını (4) kullanırlar; kullanım için hesaplanan veriler Tabloda verilmiştir. 2.

Tablo 2.

Çeşitli yanma modlarında alev yüksekliğinin bir gaz kaynağının gaz akışına bağımlılığı

 

---

Okumak:
Neden deniz dalgalarında bir fırtına hayal ediyorsunuz? Bütçe ile yerleşimlerin muhasebeleştirilmesi Bir tavada süzme peynirden cheesecake - kabarık cheesecake için klasik tarifler 500 g süzme peynirden Cheesecake Kuru erikli siyah inci salatası Kuru erikli siyah inci salatası Domates salçası tarifleri ile Lecho