Лубриканти

Основната цел при разработването на екологично чисти смазочни материали е да се създаде продукт с висока биоразградимост и ниска екотоксичност. В развитите западни страни

В момента публични и частни компании започват да създават пазар за екологични смазочни материали. Повечето изследвания се фокусират върху химичния състав на продукта и оценката на неговата биоразградимост. При създаването на екологично чисти смазочни материали се разглеждат две основни направления: производството на базови масла, чиято химическа природа определя естеството на въздействието върху околната среда, и синтезът на нови добавки - екологични, биоразградими и ефективни.

В момента и вероятно в бъдеще три групи базови масла, получени от различни източници на суровини, са от особено значение: хидрокрекинг петролни масла (HC), полиалфаолефини (PAO) и естери, които са податливи на бързо биоразграждане в околната среда. Базовите петролни масла от традиционните схеми на потока несъмнено ще останат от голямо значение за неопределено дълъг период от време, особено като се има предвид факта, че смазочните материали, получени на базата на PJSC. полиалкохолните естери, полиалкилен гликолите и диестерите имат цена 2-10 пъти повече от петролните продукти. Повишената биоразградимост не е стимул за преодоляване на ценовите разлики.

Високите експлоатационни характеристики и екологичността на минералните масла се осигуряват от набор от определени качества. На първо място, това е техният тесен фракционен и благоприятен групов химичен състав с минимално количество сяра и азотсъдържащи съединения в базовите масла. Подборът на суровините, сортирането на маслата, използвани при производството на масла с висок индекс, и разделната им обработка са от първостепенно значение. При получаване на базови минерални масла, които отговарят на екологичните изисквания, голяма роляселективно пречистване играе, snl-

значителна канцерогенност на продукта. В момента в САЩ и Канада над 70% от базовите масла се получават чрез селективно рафиниране. Използването на съвременни процеси като хидрокрекинг, хидродепарафинизация и хидроизомеризация разкрива широки възможности. Тези технологии са описани подробно в работата. Използването на хидрокаталитични процеси в комбинация с традиционни методи за пречистване на маслените суровини със селективни разтворители подобрява производителността и екологичните свойства на базовите масла.

В табл 1.4 предоставя сравнителни данни за химически съставбазови масла, получени чрез селективно рафиниране и хидротретиране. Последното значително намалява съдържанието на арени, сяра и азот в маслата.

Таблица 14

Ефект на хидротретирането върху химическия състав

базови масла

Въвеждането на процеси на хидрокрекинг и хидроизомеризация в производството на базови минерални масла дава възможност за получаване на продукти, които са силно биоразградими и не съдържат арени. Хидрокрекирани масла, според резултатите, получени с помощта на съвременни методитестове, нетоксични, практическото отсъствие на арени в тях показва много ниска канцерогенност и незначителна вероятност за нейното нарастване чрез образуване и натрупване на полициклични арени по време на работа; липса на арени и преобладаващи

Използването на изопарафини осигурява доста висока биоразградимост.

В САЩ хидрокрекинг базовите масла се произвеждат от края на 1996 г. . Инсталацията във Финландия е готова за стартиране.

В Русия VNIINP, съвместно с научно-инженерния център на OJSC LUKOIL и АО LUKOIL - Volgogradneftepe-rerabotka, провеждат изследвания за организиране на производството на редица дефицитни масла и бази с помощта на технологии за хидрогениране, по-специално авиационно масло MS-8 и авиационна хидравлична течност AMG -10.

В сравнение с минералните масла, синтетичните масла в някои случаи имат по-добри екологични характеристики. Най-важните класове синтетични масла от гледна точка на екологичната безопасност включват масла, произведени на базата на синтетични естери, полиалфаолефини и полибутени. Те са нетоксични, неканцерогенни и се характеризират с ниски емисии на вредни вещества.

Синтетичните масла на базата на естери с добавки се използват широко в газотурбинните двигатели на граждански и военни самолети от 60-те години на миналия век. В CIAM, съвместно с VNIINP и 25-ия Държавен изследователски институт на Министерството на отбраната на Руската федерация, се извършва работа за създаване на високотемпературно, високотемпературно (до 240 ° C) естерно масло, използвайки ефективни добавки които не са по-ниски по качество от най-добрите чуждестранни масла. Анализът на научна, техническа и патентна информация за масла за авиационни газотурбинни двигатели показва, че полиоловите естери остават основният клас съединения за използване като базови суровини [PO]. Ситуацията обаче се променя със следващото поколение авиационни двигатели, тъй като подобренията в дизайна и необходимостта от намаляване на разхода на гориво водят до увеличаване на налягането, температурата и натоварването с масло.

Последното допринася за риска от локално образуване на въглерод. Следователно за военната авиация в бъдеще е необходимо да се премахне използването на масла на естерна основа. За целта най-перспективни са маслата от нов тип – на базата на перфлуороалкилполиетери. Според съвременните данни тези съединения са нетоксични и дори се използват в чужбина в парфюмерията и за консервация на мраморни паметници на изкуството и архитектурата.

Добавките имат голямо влияние върху екологичните свойства на смазочните материали. В авиационните масла традиционните антиоксиданти и инхибитори на корозията като диоктилдифениламин, фенил-α-нафтиламин, бензотриазол, добавка тип сукцинимид K-51 и други, които са се доказали, се използват широко като добавки.

Вече по целия свят дълго времеРаботи се за създаване на нови нетоксични и биоразградими продукти. По-специално, от 90-те години на миналия век се извършва разработването на заместители на добавки, съдържащи хлор. Важен е въпросът за подмяната на оловните съединения. Бисмутовите съединения са заместител на оловото. Започна разработването на добавка бисмутов дитиокарбамат.

Такива добавки са разработени като Mif-1 (добавка със сложен състав от бензенов тип), Irganox L-57 (антиоксидантна добавка от Shiba, октилиран и бутилиран дифениламин), добавка "X" (флуорсъдържащо съединение с функционални групи на оксисулфит и хидроксикарбамат) и др.

Свойствата на познатите добавки са подобрени. Така в трикрезилфосфат съдържанието на неутротоксичния ортоизомер е намалено до 3% (Русия), а в САЩ се произвежда трикрезилфосфат, който не съдържа ортоизомера.

Опасност от пожар и експлозия на горива и смазочни материали

Използваните в момента авиационни горива и смазочни материали са пожароопасни продукти. Особено опасен от гледна точка на пожар газови горива. Въглеводородните горива (реактивни горива, бензин и др.) се класифицират като запалими течности (запалими течности). Те се характеризират с високо производство на топлина (-2000 ° C) и изпарение, лесно създават запалими смеси с въздуха, които по време на горене образуват голямо количество продукти на горене (голям стехиометричен коефициент), които са добри диелектрици и следователно могат да се натрупват заряди от статично електричество.

Въз основа на опасността от пожар, запалимите течности се разделят на три категории. Точката на запалване се използва като определящ индикатор (определя се съгласно GOST 12.1.044-89):

В зависимост от температурата на самозапалване (определена съгласно GOST 12.1.044-89), въглеводородните горива принадлежат към една или друга група експлозивни смеси от пари с въздух:

Смеем парите на въглеводородните горива с въздух принадлежат към категорията на опасност от експлозия на TTA: тя се определя съгласно GOST 12.1.011-78. Този индикатор се използва при избора на типа взривобезопасно електрическо оборудване и при проектирането на пожарогасители.

Пожароопасните свойства на горивото се определят и от концентрационните граници на запалване (CFL) - минималното и максималното съдържание на горивни пари в смес с въздух (окислител), при което пламъкът може да се разпространи през сместа на всяко разстояние от източник на запалване (GOST 12.1.044-89). Важна характеристика на горивото са температурните граници на възпламеняване - температури, при които наситените горивни пари във въздуха са в концентрации, равни съответно на долната или горната CPV. Важен е минималният електрически разряд, необходим за възпламеняване на паровъздушната смес.

При оценяване опасност от пожарпри работа с горива се определя и скоростта на изгаряне - количеството гориво, изгорено за единица време от единица повърхност; минимална енергия на запалване - за осигуряване на електростатична вътрешна безопасност. Оценява се взаимодействието на горящо гориво с водно-пенни пожарогасителни средства (съгласно GOST 12.1.044-89).

Пожарът често се предшества от експлозия на смес от газ и въздух. При експлозия на въздушни смеси в тръби с голям диаметър и дължина може да възникне детонационно изгаряне, разпространяващо се със скорост 1100-1400 m/s. Налягането може да се увеличи до 0,8 MPa или повече. Бързодействащата ударна вълна предизвиква рязко повишаване на налягането, температурата и плътността на горимата смес, което от своя страна ускорява химическите реакции на горене и засилва разрушителния ефект.

Експлозивни концентрации на горивни пари с въздух могат да се образуват в широк диапазон от температури и особено при на закритои контейнери. Естеството и съдържанието на обезпечителните мерки се уреждат със специални ведомствени инструкции. Същността на предпазните мерки е да се предотврати появата на източник на топлина, особено източник на открит огън, на места, където се образуват експлозивни смеси. Един от най-опасните източници на открит огън е разреждането на електростатични потенциали през паровъздушна среда и образуването на искра при удар твърди вещества. Появата на високи електрически потенциали в горивото се обяснява с неговите електрофизични свойства. Те могат да се характеризират със способността си да натрупват заряди в обем (електролизируемост)и зарежда релаксиращи свойства (електрическият проводник е върху тях).

В табл 1.5. дадени са показатели, характеризиращи пожароопасните свойства на авиационните горива.

Таблица 1.5

Пожароопасни свойства на авиационни горива

1 Изчислено чрез адитивност.

^Изчислено с помощта на уравнения (47) и (48) GOST 12.1.044-89 въз основа на начална точка на кипене -10/-4°C.

°В числителя - в затворен тигел, в знаменателя - в отворен тигел. a „Ограничения разпространение на пламъкасъгласно GOST 10277-89.

Нормална скорост на разпространение на пламъка

Скоростта на разпространение на пламъка в горима смес зависи от условията на нейното определение и справка. За сравнителна оценка на горивата по тази характеристика се приема нормалната скорост на разпространение на пламъка - това е линейната скорост на движение на зоната на горене спрямо прясната хомогенна горима смес в посока, нормална към фронта на пламъка. Скоростта на разпространение на пламъка при такива условия за даден състав на горимата смес може да се разглежда като физикохимична характеристика, която зависи само от налягането и температурата.

Експериментално нормалната скорост на разпространение на пламъка се определя съгласно GOST 12.1.044-89.

При температура 20° C и налягане 0,101 MPa в смеси въглеводород-хидро-въздух максималната скорост u се постига при концентрация на гориво в сместа ~1,15 C st x (фиг. 1.24), т.е.

при a - 0,87 и при броя на въглеродните атоми във въглеводорода n > 7, тя е -39-40 cm/s (фиг. 1.25). Минималната нормална скорост на разпространение на пламъка и масовата скорост на горене, постигнати при концентрационните граници на разпространение на пламъка при нормални условия, са съответно 4-6 cm/s и (5-7) 10° g/(cm 2 s).

При липса на експериментални данни нормалната скорост на разпространение на пламъка трябва да бъде избрана чрез интерполация от стойностите на u за смеси с подобни физикохимични свойства или трябва да се използват емпирични уравнения. Прости и удобни уравнения бяха предложени от A.S. Предводач:

• (1.3)

t=t p +B(St-C^(C в -C t),

където u е скоростта на разпространение в cm/s; t - масовата скорост на изгаряне на сместа, g/(cm 2 s); и 11P, t„ - гранични (минимални) стойности на скоростта на разпространение на пламъка; С„ и Сн - концентрация на гориво в сместа при долната и горната концентрационна граница на разпространение на пламъка; A и B са коефициенти, определени от една експериментална точка.

ориз. 1.24.

разпространение на пламъка в зависимост от моларния стехиометричен коефициент на излишък на въздух Lm:

• - парафин; * - олефинови; ° - ацетилен; D - нефтен; © - dpolefnovye; ° въглеводороди с C p 11 2 „ цикли
• 1 2 3 4 5 b 7 p

ориз. 1.25. Максималната нормална скорост на разпространение на пламъка в смес гориво-въздух в зависимост от броя на въглеродните атоми във въглеводородна молекула (P=0,101 MPa, 1=20°C, отворена стъклена тръба: дължина 57 cm, диаметър 2,5 cm): - парафин; * - олефинови;

° - ацетилен; D - нафтен; в - dnolfipovye; o цикличен (C P P2„);

1 - бензин [116]; 2 - бензен

Функционалната връзка между скоростта на разпространение на пламъка и концентрацията на гориво C t при C t C* t (но при даден EMIN) може да бъде представена с уравнението:

• - = 11 стр

/ s g -s; л

"s t -s "t"

където m и, и стр- нормална скорост на разпространение на пламъка

при концентрации на гориво в сместа C t и С*т, cm/s; и стр- Същото,

при долната концентрационна граница на разпространение на пламъка, cm/s.

Приблизителен ход на кривата и n - /(S t)в смес от сложни

Съставът може да бъде конструиран с помощта на три референтни точки, съответстващи на долната и горната граница на концентрация и максималната скорост на разпространение на пламъка. За тези точки трябва да се знаят концентрациите на гориво и скоростта на разпространение на пламъка.

S t i стойности и иза посочените точки се изчисляват

съгласно следния метод. Всяка сложна смес от запалими газове се представя като съставена от съответен брой прости смеси. Изчисляването на състава при граници на концентрация и в точката на максимални скорости се извършва съгласно правилото за смесване, въз основа на границите на концентрация и състава на „максималните смеси“. Съответното проектно уравнение има формата:

C] + C* 2 + Су- да....

• -Аз---р...
• (1.5)

Къде b- концентрация на гориво при CPRP или в смес с максимална скоростразпространение на пламъка,% (об.); C, C 2, C 3,... - концентрация на прости газове в сложна смес,

(с, + С2 + С3 +... = 100%); b|, b 2, b 3> ... - концентрация на газове в прости смесивърху KPRP или в смеси с Ии, % (об.).

Стойността на максималната нормална скорост на разпространение на пламъка в сместа се изчислява по уравнението;

C, g/, + C2i2 + C3i3 +

С, + С 2 + с 3 4-...

• (1.6)

където C*, C 2, C 3 - съдържанието на прости смеси в сложна смес с максимална скорост на разпространение на пламъка,% (об.); И*, и 2,и 3 - максимални скорости на разпространение на пламъка в прости смеси, cm/s.

За изчисляване на други точки на кривата и и= /(C; .) трябва да зададете няколко произволни стойности на скоростта на пламъка, да намерите концентрацията b в сложна смес, като използвате уравнение (1.5), в което C, C 2, C 3 са дадени от състава на смес.

Този метод на изчисление е приложим за смеси от газове със сходен характер (например метан-пропан). Тази техника не е приложима за смес от S P N Sh с Nz и CO.

Масовата скорост на горене е право пропорционална на абсолютната температура на предварително нагряване на сместа и може да се изчисли с помощта на уравнението:

където w, тогава и t „ R e o- масова скорост на изгаряне на сместа при температури T, To и T предишна, съответно, g/(cm -s).

Ако T»T е преди D, тогава

Зависимостта на максималната нормална скорост на разпространение на пламъка от температурата и налягането се описва приблизително с уравнението:

и' =u1(T/273) 2 ?(/’/10 5)", (19)

където i'o е максималната нормална скорост на разпространение на пламъка при температура 293 K и налягане 0,101 MPa, cm/s; T е температурата на пламъка l, в K; P - налягане, в Pa; n - експонента, ns зависи от налягането в диапазона MO 4 + 5-10 5 Pa; за сместа въздух-гориво n = -0,3 -*? -0,4; за въглеводородно-кислородни смеси P = -0,1 -5- 0.

Максимална нормална скорост на разпространение на пламъка в зависимост от концентрацията на кислород в окислителя P R P Уу П

giil = \%ig" 0 + B-

където Г„ аз! Но - при y, n y^0, cm 2 /s; B е коефициентът, определен от експериментални данни (за пропан B ~ 0,22); u/t- изключително ниска концентрация на кислород в окислителя.

Стойността на u*„ при различни концентрации на кислород в окислителя 1 //„стркогато температурата на предварително нагряване на сместа се промени от 310 до 422 К, тя може да се определи по уравнението:

":=при; (sch, -s), (MO

където u*„ - в cm/s; Т - в К; A, C ip - се намират според експериментални данни, техните стойности за пропан, изооктан и етилен са дадени по-долу:

Концентрационни и температурни граници на разпространение на пламъка

Границите на концентрация на разпространение на пламък (CFLP) в горима смес са максималната минимална и максимална концентрация на гориво в сместа, при които все още е възможно разпространение на пламък (съответно долна и горна граница). Те зависят от химическата активност на горивото, концентрацията на окислителя и инертните примеси, топлопроводимостта и топлоемкостта на сместа, температурата и налягането. CPRP за суспензионни горива въз основа на техните физични и химични свойства се определят от дисперсионната среда. Определянето на CPRP за хомогенни горивни смеси се извършва съгласно GOST 12.1.044-89: съгласно точка 4.11 експериментално и съгласно точка 4.12 - чрез изчисление.

Съгласно GOST 12.1.044-84, граници на концентрацияразпространението на пламъка се определя като

където C„ (i) е долната (горната) KPRP, % (об.); r- стехиометричен коефициент (брой молове кислород на мол гориво); АИ b- универсални константи, техните значения са дадени по-долу:

За горива С П Н Ш

P = p + t/ 4.

Грешка при изчисление: за долна граница 0,12; за горната 0,40 at (3 р > 7,5. Данни за KPRP в зависимост от r(% об.) са дадени в табл. 1.6 (ГОСТ 12.1.044-84).

Таблица 1.6

Концентрационни граници на разпространение на пламъка (долни и горни) на пари и газове във въздуха

Има и други известни уравнения за изчисляване на CPRP, а именно:

• 4,76-(N-1) +! ’
• (1.14)

• 4.76/U +4 '
• (1.15)

където C„ и C в -в % (об.); N е броят на кислородните атоми, необходими за пълното окисление на горивото.

За гориво С„Нт

• (1.17)
• 3,74 10 5

където C„ - в % (об.); ()n- долна моларна топлина на изгаряне, kJ/kmol.

За въглеводородни горива SpN t при 3 p 10 грешката при изчислението е ±15%.

Ако CPRP за отделните горивни компоненти е известен, тогава се препоръчва по-ниският му CPRP да се изчисли с помощта на уравнението:

където С и С„ са концентрациите на 1-вия компонент в сместа и на долната граница, % (об.).

За горива C p N t като първо приближение a k ~ a p - 1.42. Преизчисляване и С в ин a nИ a nпроизведени:

където C„(th) е концентрацията на гориво в долната (горната)

KPRP, % (об.); Mt и Mo-молекулно тегло на горивото и окислителя; Lо - в kg окислител/kg гориво; b m - моларен стехиометричен коефициент, mol гориво/mol гориво.

Преизчисляването на по-ниския CPRP за различни температури може да се извърши с помощта на уравнението:

L II l

Т - 293

където T„ е температурата (в K) на продуктите от горенето на сместа, при която концентрацията на горивото при 293 K съответства на по-ниския CPRP (при първо приближение T„ за въглеводородно-въздушна смес е 1600-1650 K) ; C„ и C„ - концентрации на гориво, съответстващи на долната граница на концентрация при температури T и 293 K, % (около.).

Уравнение (1.20) е валидно в широк температурен диапазон, но не може да се използва при температури, близки до температурата на самозапалване.

Температурата на продуктите от горенето при по-ниския CPRP също може да се изчисли с помощта на уравнението

• (A.+1)-s_s
• (1.21)

стех

където T„ в K; Tc е температурата на сместа преди изгаряне, K; Cstskh - концентрация на гориво в смес със стехиометричен състав, % (об.);

Срш - среден изобарен топлинен капацитет на продуктите от горенето при температура Т,„ kJ/(kg °C).

CPRP практически не зависи от размера на цилиндричен реакционен съд, ако диаметърът му е повече от 50 mm, а за сферичен - ако обемът надвишава 2000 cm 3.

За определяне на CPRP и оптималния състав на сместа въглеводород-въздух, графиките, показани на фиг. 1.26.

С„,с,%(ов.)

ориз. 1.26. Концентрационни граници на разпространение на пламъка във въглеводородно-въздушни смеси (Cb и C") и концентрация на въглеводороди в смеси със стехиометричен състав (Cc, ") в зависимост от моларния стехиометричен коефициент 1^ m при I20 ° C P = 0,101 MPa:

• - парафин; а - олефинов;
• ? - нафтенови; ? - ароматни

Горивни смеси от горивни пари и въздух в пространството над горивото могат да се образуват само в определен температурен диапазон. Минималната температура, при която горима смес, способна на стационарно горене при запалване от външен източник, все още може да се образува в затворен обем на пространството над горивото, се нарича долна температурна граница; тя съответства на долния CPRP. Най-високата температура, при която сместа от пари с въздух в пространството над горивото все още запазва способността за стационарно горене, се нарича горна температурна граница; тя съответства на горната CPRP Експерименталното определяне на температурните граници за образуване на експлозивни смеси се извършва в съответствие с GOST 12.1.044-89 (клауза 4.12), изчислението - съгласно приложението към същия стандарт.

Температурата, при която се достига долната температурна граница за образуване на експлозивна смес при атмосферно налягане, обикновено се идентифицира с точката на възпламеняване. При точката на възпламеняване гори само получената пара-въздушна смес, но процесът на горене не се стабилизира.

Изчисляването на температурните граници за образуване на запалими смеси се свежда до следните операции. Първоначално при дадено общо налягане P и известни стойности на коефициента на излишък на окислител (въздух), съответстващ на долния и горния CPRP (А n и а в),използвайки уравнение (1.22), те определят

парциално налягане на горивните пари Р t:

X | 0,232 o? 0 Mt " ?« -

където P е общото налягане, Pa; C - стехиометричен коефициент, kg окислител/kg гориво; А -коефициент на излишък на окислител; Mt е масата на мол гориво, kg/kmol; Mo е масата на мол от окислителя, за въздух Mo = 28,966 kg/kmol; при/ 0 - концентрация на кислород в окислителя по маса.

ориз. 1.27.

След това, използвайки таблици или графики Pts.p.=^(0 (където P е налягането на наситените пари на горивото), температурите, съответстващи на изчислените стойности на Pt-

Ако границите на концентрация за образуване на запалими смеси са неизвестни, тогава температурните граници могат да бъдат приблизително изчислени с помощта на уравнението:

1,15 1*(7,5 Рг) - 0,239 3,31

където I - при 0 ° С; 15% - точка на кипене на 5% фракция, 0 С; RT - налягане на парите на горивото при CPRP (Р„ или Р„), kPa; 8„с„ е ентропията на изпарението при температура 15% и атмосферно налягане (приема се по графиката на фиг. 1.28).

ориз. 1.28.

60 80 100 120 140 160 180 1,°С

Енергия на запалване и граници на концентрация на запалимост

Запалимостта на хомогенна горима смес от външен източник на топлина се характеризира с концентрационни граници и енергия, необходима за нейното запалване.

Концентрационните граници на запалване (CFL) са тези гранични концентрации на гориво в смес, при които локален източник на запалване (електрически разряд, нагрято тяло, пламък) е в състояние да осигури разпространението на процеса на горене в целия обем на сместа. По аналогия с KG1RP се разграничават долен и горен CPV. Те зависят от физикохимичните свойства на горивото и окислителя, енергията и вида на източника на запалване, местоположението му и др.

Според Я.Б. Зелдович, енергията, необходима за запалване на хомогенна горима смес, се определя от:

R1-T с g (T 2 -T s)

където рс и Тс са плътността и температурата на сместа; T g - температура на продуктите на горене в първоначалния източник на горене; Л 7 - коефициент на топлопроводимост на продуктите от горенето при Тg; u - нормална скорост на разпространение на пламъка; S RT - средно

масов изобарен топлинен капацитет на газ в сферичен слой от 8 T, заобикалящ сферичния първоначален източник на горене; 5, - термична ширина на фронта на пламъка.

Уравнение (1.24) е приложимо и в случай на запалване на движеща се смес, ако коефициентът на топлопроводимост Л 7 замени с коефициента на турбулентна обмяна IV/"(/ - мащаб

турбуленция, V/*- скорост на пулсация), а стойността cn - скоростта на разпространение на пламъка в турбулентен поток.

Състав на сместа, съответстващ на минимума на кривата O = KS,),обикновено се нарича оптимален. За нормалните парафинови въглеводороди концентрацията на гориво в смес с оптимален състав при 25°C може да се определи от връзката:

• 1 - метан; 2 - етан; 3 - пропан;
• 4 - n-бутан; 5 - n-хексан; 6 - n-хептан;
• 7 - циклопропан: 8 - диетилов етер;
• 9 - бензен

С увеличаването на концентрацията на кислород в окислителя оптималният състав на горимата смес се измества към областта с по-ниска концентрация на гориво.

Зависимостта на оптималната (минимална) енергия на запалване от налягането и температурата на горимата смес се описва с уравнението [114]:

О-опт

където Oopt е енергията на запалване при R и T, J; Cb е енергията на запалване при T = 273 K и P = 10 5 Pa.

Уравнение (1.26) има добра корелация с експериментални данни.

Връзката между оптималната енергия на запалване и концентрацията на кислород в окислителя се описва с уравнението

където (С? 0 „„,) у/ =/ е оптималната стойност на енергията на запалване на гориво-кислородната смес; ~ обемна концентрация

кислород в окислителя; n е показател, близък е до единица (n ~ 0,8).

Опитни данни за метан, етан и пропан при смяна c/x,от 0,1 до 0,21 и налягания от 0,98 до 19,6 kPa потвърждават уравнение (1.27). Очевидно той остава валиден за смеси от въглеводороди.

Концентрациите на гориво при границите на запалване могат да бъдат изчислени, ако CPRP и стойностите на () opx и C opt са известни с помощта на уравненията

o.5(s; + s;)=C_ +0.15(C.(1.29)

Уравнения (1.28) и (1.29) са валидни за --

Означавайки дясната страна на тези уравнения, съответно, B и 0,5A, получаваме

С" - С" = B и C"+ C" = А . (1.30)

C" = 0,5 (L-B)и С; =0,5 (A + B). (1.31)

В дадените уравнения: C in и C n са концентрациите на гориво в сместа при горната и долната CPRP; C in и C", - концентрацията на гориво в сместа при горната и долната CPV с енергията на запалване на капацитивен електрически заряд; C opt - концентрацията на гориво в сместа, съответстваща на O opx.

Уравнения (1.28) и (1.29) се основават на резултатите експериментални изследванияпоказано на фиг. 1.30.

• (s;-s > ;)-2s опт

ориз. 1.30. Областта на запалване на смеси C p N P1 +02+^ в зависимост от енергията на запалване

Концентрационните граници на запалване зависят от скоростта на потока, като се приближават един към друг с увеличаването му (фиг. 1.31 и 1.32).

Ефектът на скоростта на потока върху енергията на запалване се описва правилно от уравнението:

(2 = (?o + Au"k (1.32)

където (Zo е енергията на запалване на неподвижната смес, 10" 3 J; XV е скоростта на потока, m/s; A е коефициент, установен експериментално.

ориз. 1.31.

ориз. 1.32. Коефициент на излишък на въздух a при CPV на смес от бензин и въздух в зависимост от скоростта на потока? и налягане P [114]:

Точка на запалване и температура на самозапалване

Точката на възпламеняване е минималната температура, при която получената паровъздушна смес може да се запали от външен източник на топлина, но процесът на горене не се стабилизира. Точката на възпламеняване се определя експериментално в отворен или затворен тигел съгласно GOST 12.1.044-84 (т. 4.3 и 4.4). Дефиниция на изчислениеточката на запалване се извършва в съответствие с GOST 12.1.044.84 (клауза 4.5).

Точката на възпламеняване е 10-15°C под температурната граница за образуване на запалима смес, способна да разпространява пламък.

За да определите приблизително точката на възпламеняване, можете да използвате зависимостта, представена на фиг. 1.33.

ориз. 1.33. Точка на възпламеняване 1 V cf на реактивни горива и бензин B-70 в зависимост от налягането на наситените пари P„ p при 1 = 40 ° C в затворен тигел (62]: o - горива с различен състав; - обобщаваща крива

Самозапалването е процес на възпламеняване на горима смес без контакт с пламък или горещо тяло. Минималната начална температура, достатъчна за самозапалване на горима смес, се нарича температура на самозапалване. Зависи от химическата природа на горивото, състава на въздушно-горивната смес, налягането, адиабатичността на процеса на самозапалване, наличието на катализатори и инхибитори на окисляването и други фактори.

Интервалът от време между момента, в който горимата смес достигне температурата на самозапалване и появата на пламък, се нарича период на забавяне на самозапалването. При доставяне на течно гориво, той обхваща процеса на пулверизиране, нагряване и изпаряване на горивни капки, дифузия на горивни пари и кислород и накрая химични реакции.

Температурата и периодът на забавяне на самозапалването са свързани помежду си чрез връзката:

Къде д- ефективна енергия на активиране, kJ/kmol; д=8.31419 kJ/(kmol K) - универсална газова константа; Т- период на забавяне на самозапалване при температура Т.

Склонността на въглеводородите и техните смеси към самозапалване се характеризира с минималната температура на самозапалване, получена при адиабатни условия, когато продължителността на експозиция на горимата смес при дадени начални условия не ограничава процеса на самозапалване.

Минималната температура на самозапалване се определя еднозначно от структурата на молекулата. Така например за парафиновите въглеводороди 1 св е в пряка връзка с ефективната дължина на въглеродната верига bc, която се изчислява по уравнението:

• 21>GLG,
• (1.34)

където r е броят на СН3 групите в молекулата; k е броят на въглеродните вериги, започващи и завършващи с СН3 групата, m* е броят на възможните вериги, съдържащи b^ въглеродни атоми. Зависимостта 1 sv = A(bts) е показана на фиг. 1.34.

ориз. 1.34.

• 1 - СН 4; 2 - С2Н6; 3 - С 3 Н"; 10 - п - С 4 Н 10; 11 - n - C5H12;
• 14 - n - S L N M; 15 - n - C7H16; 16 - n - SkNsch; 17 - n - SdN 2 o;
• 18 - n - S| 0 Н 22; 19 - n - S, 2 N 2Y; 21 - n - C14H30; 22 - n - C|^H 3 4

Температурата на самозапалване на въглеводородните смеси не се подчинява на правилото за адитивност, като правило е по-ниска от изчислената въз основа на това правило.

Данните за температурата на самозапалване на смеси въздух-гориво с оптимален състав в зависимост от броя на въглеродните атоми във въглеводородната молекула (за реактивни горива в дадената формула) са представени на фиг. 1.35. Влиянието на налягането и концентрацията на кислород в окислителя се илюстрира от данните, показани на фиг. 1.36.

ориз. 1.35. Зависимост на температурата на самозапалване на гориво-въздушни смеси с оптимален състав от броя на въглеводородните атоми n в молекулата при P = 0,101 MPa [124]; t - период на забавяне на самозапалване; t L - “o; R.T. - реактивни горива (в дадената формула) - парафинови; а-олефинов; ? - нафтенови въглеводороди

ориз. 1.36. Зависимостта на температурата на самозапалване на горивото Т-6 от налягането P и концентрацията на кислород в окислителя f 0 2 (според V.V. Malyshev):

2 = 0 2/(°2+L, g)

Температурата на самозапалване се определя от способността на горивото да образува горими смеси в парната фаза. От това следва, че температурата на самозапалване на суспензията

на горивата се определя от дисперсионната среда и сгъстителя. Дисперсната фаза участва в процеса на самозапалване само по отношение на абсорбцията на топлина при нагряване на суспензията до температурата на самозапалване на течната фаза.

Налягане на експлозия в затворен обем

Налягането на експлозията е най-високото налягане, което възниква по време на дефлаграционна експлозия на паровъздушна смес в затворен обем при първоначално налягане от 0,101 MPa. Скоростта на нарастване на налягането по време на експлозия е производната на налягането на експлозията по отношение на времето (s1P/(1t)върху възходящия участък на зависимостта P=Y Т).

Експериментално максималното налягане на експлозия и скоростта на нарастване на налягането по време на експлозията на паровъздушни смеси се определят съгласно GOST 12.1.044-89 (Приложение 8). Изчисленото определяне на скоростта на повишаване на налягането по време на експлозия се извършва съгласно GOST 12.1.044-89 (Приложение 12).

Налягането на експлозията се определя от:

където Рвзр - налягане на експлозия, Pa; Р„- начално налягане, Pa; Т„, и Т п.с. - начална температура и температура на продуктите от горенето. ДО; скок - броят молове продукти на горенето и първоначалната смес.

Максималната скорост на нарастване на налягането (в Pa/s) се изчислява с помощта на уравнението

където Po е началното налягане. Pa; u„ - нормална скорост на разпространение на пламъка при Po и To m/s; T е началната температура на сместа, K; r - радиус на бомбата, m; п -Р m /Р 0 - намалено максимално налягане на експлозия; k е адиабатичният индекс за изпитваната смес; д- термокинетичен показател, в зависимост от и n, налягане и температура; ако стойност днеизвестно, се приема равно на 0,4.

Средната скорост на нарастване на налягането (в Pa/s) се изчислява с помощта на уравнението:

"s1R _ ZR 0 и ‘(i-)-i k * e ^t) с r/(l,k,e)

Къде ^tg,k 7 д)-функция, нейната стойност се намира с помощта на номограмата на фиг. 1.37.

ориз. 1.37. Функционална зависимост /(p, k.s)от понижено налягане n=R/R K,„адиабатен индекс дои термокинетичен индикатор стестова смес (приложение към GOST 12.1.044-84)

Ценности tgи k се намират чрез термодинамично изчисление или. при невъзможност за изчисление приемам до= 9,0 и k = 1,4.

Аварийни и спешни случаи

Аварията е опасен техногенен инцидент, който създава заплаха за живота и здравето на хората на обект, определена територия или водна площ и води до разрушаване на сгради, конструкции, оборудване и превозни средства, нарушаване на производствения или транспортния процес. , както и увреждане на околната среда (GOST R 22.0 .05-94).

Аварията е разрушително неконтролирано освобождаване на енергия или химически (биологично, радиационно) активни компоненти. В зависимост от източника на възникване се разграничават извънредни ситуации от природен, техногенен и природно-техногенен характер. На фиг. Фигура 1.38 показва относителното увеличение на броя на природните, причинени от човека и причинени от човека аварии и бедствия в Русия. На фиг. Фигура 1.39 показва динамиката на броя на всички техногенни аварии в Русия за периода 1990-94 г. Фигурата показва, че увеличаването на броя на извънредните ситуации не става плавно, а спазматично, като скокове се появяват в периоди непосредствено след социалните катаклизми (август 1991 г., октомври 1993 г.).

През последните години особено рязко се увеличи броят на техногенните аварийни ситуации, включително в авиацията.

Потенциални обекти на аварии са въздухоплавателни средства, както и съоръжения за съхранение и складове за взривоопасни и пожароопасни нефтопродукти, разположени на територията на летището, пунктове за зареждане с гориво и поддръжка и пунктове за ремонт. Причината за авария може да бъде теч на масло

продукти чрез уплътнителни възли на спирателни вентили, трансферни помпи, тръбопроводи и устройства за пълнене; чрез вентилация на газовото пространство на резервоарите; преливни резервоари, цистерни и резервоари; почистване на резервоар; корозионно разрушаване на резервоари и комуникации.

За съхранение и транспортиране на петролни продукти се използват различни контейнери. Безопасната експлоатация на контейнерите се определя от тяхната здравина. Въпреки това, аварии в такива съоръжения могат да възникнат поради недостатъци съществуваща системаконтрол и мониторинг на състоянието на конструкциите, както и липсата на нормативна и техническа документация.

Безопасността на експлоатацията на съоръженията за съхранение на нефтопродукти трябва да бъде осигурена по време на проектирането, строителството и експлоатацията. Този подход е продиктуван от анализ на приемо-предавателната и експлоатационната документация, както и причините за възникване на аварийни ситуации. Важна задача, чието решение ще подобри надеждността на действащите складови съоръжения, е извършването на научнообосновани комплексни технически изследвания и оборудването им със система за диагностика и оперативен мониторинг на състоянието на метални, фундаментни, топлоизолационни конструкции и технологично оборудване.

За безопасното управление на потоците от петролни продукти от голямо значение е изправността на тръбопроводната технологична арматура: спирателни, дроселни и предпазни устройства; контролни вентили; фитинги с обратно действие (за предотвратяване на възможността за движение на продукта срещу работния); аварийни и спирателни вентили (за автоматично спиране на потока към аварийната зона или затварянето му), отвеждане на конденза и др.

Брой катастрофи

ориз. 1.38.

• 1 - pg "роднини;
• 2 - природно-техногенен;
• 3 - създадени от човека

ориз. 1.39.

Когато оборудването е понижено налягане, продуктът изтича и бързо се изпарява, за да се образува концентрат

експлозивни и пожароопасни смеси газ-пари-въздух. Аварийните емисии или изтичането на парогазови смеси водят до образуване на облаци, които могат да детонират. В работата се разглежда детонацията на парогазови и въздушно-дисперсни системи. Възникване на детонация в облаци голям размерсе обяснява със следните механизми. Първият от тях отчита възможния ефект от интензивно топлинно излъчване от дълъг пламък в облаци, предварително смесени от турбулентни газови потоци.

Вторият механизъм за възникване на детонация включва ускоряване на пламъците в големи облаци поради разликата в ускорението на елементарни обеми изгорял газ и свежа смес в бурен пламък. Тази разлика възниква под влиянието на средните градиенти на налягането в пламъка поради различната плаваемост на елементарни обеми газ с различна плътност, което води до допълнителна турбулизация на потока и появата на обратна връзка. Този механизъм за положителна обратна връзка, определен от разликата в плътността в различни зониоблаци, може значително да засили ускоряването на пламъка.

Запалването е придружено от ярка светкавица с висока температура. Най-приемливата геометрична фигура на запалена парогазова смес е фигурата на неправилна топка или елипса (огнена топка). Огнено кълбо (FB) се разбира като продукт на внезапно изпарение или изтичане на газифицирано гориво (или газ), придружено от неговата светкавица и последващо нормално или дефлаграционно изгаряне. За множество горими линейни и циклични изхвърляния на въглеводороди в диапазона на плътност от 700 до 1000 kg/m 3 в, следните съотношения са дадени за диаметъра на огненото кълбо:

където M е масата на горивото в капацитета на горивото, kg;

Tf - действителна температура в OS (в облака), 0 C;

Trep - референтна (референтна) температура, °C.

Диапазонът на коефициента 4.2n-5.3 зависи от вида на горивото и условията на образуване на облаци.

За живота на облак по време на естественото му изгаряне изразът има формата:

t = 0M-*1m-1±.

Тези зависимости са показани на фиг. 1.40 и 1.41.

ориз. 1.40.

ориз. 1.41.

Съществува голяма опасност от експлозия на парогазови смеси в затворен обем. В табл Таблица 1.7 показва границите на детонация на въглеводороди във въздуха в затворен обем и открито пространство, което показва по-голяма опасност от експлозия на газ или паро-газови смеси в затворен обем. Това се обяснява както с процесите на ускоряване на реакцията поради засилване на автокатализата, така и с усилването на отразените вълни, когато процесът е започнал, и поради редица винаги съществуващи кинетични причини. Повишената лекота на възбуждане на детонация в съдовете се дължи на способността на стените да генерират турбулентност в потока пред пламъка, което ускорява прехода на горене към детонация.

Граници на детонация на въглеводороди във въздуха

Под въздействието на случайна искра може да възникне експлозия на натрупаната газова смес. При открито зареждане на нефтопродукти е възможна и експлозия поради статичен разряд, по-специално при липса на заземително устройство. Най-честата причина за експлозия е искра, включително в резултат на натрупване на статично електричество. Електрическа искра може да възникне без никакви проводници или мрежи. Опасно е, защото се появява на най-неочаквани места: по стените на резервоарите, по автомобилните гуми, по дрехите, при удар, при триене и др. Друга причина за взрива е небрежността и недисциплинираността на работниците.

При възможност за образуване на парогазови смеси е необходимо да се осигури надеждна мълниезащита, защита от статично електричество и да се вземат мерки срещу искрене на електрически уреди и друго оборудване.

При инциденти с експлозии се разрушават околни предмети и се нараняват хора. Разрушението е следствие от фантомното действие на продуктите на взрива и въздушната ударна вълна. В този случай основните увреждащи фактори са ударната вълна, светлинно-топлинното излъчване и токсичните натоварвания (въглероден окис). Хората, намиращи се на разстояние от 5 м, получават изгаряния от 1-ва степен и други наранявания.

Авариите с експлозии често са придружени от пожари, които могат да причинят катастрофални последици и последващи по-мощни експлозии и по-големи разрушения. Причините за пожарите обикновено са същите като експлозиите. В този случай експлозията може да бъде причина или следствие от пожар и обратно, пожарът може да бъде причина или следствие от експлозия.

Пожарът е спонтанно възникнал пожар, който не е предвиден технологични процеси. Запалване на петролни продукти може да възникне в резервоари, производствено оборудване и по време на разливи. открити площи. При пожар на петролни продукти в резервоари може да се получи спукване, кипене и изпускане и в резултат на това разливи на гореща течност. Най-голяма опасност представляват емисиите и кипенето на петролни продукти, което е свързано с наличието на вода в тях и се характеризира с бурно изгаряне на разпенената маса от продукти. При кипене температурата (до 1500° C) и височината на пламъка рязко се повишават.

За да се оцени степента на увреждане на даден обект, обикновено се използва така наречената прагова крива, която свързва потока от топлинна и светлинна енергия μ (топлинен поток) и общата енергия O, падаща на единица повърхност (фиг. 1.42).

ориз. 1.42.

За продължително време на термично излагане, надвишаващо времето на възможно неповредено съществуване на обекта, прагът на увреждане ще се определя изключително от топлинния (топлинен светлинен) поток. При импулсни ефекти на кратка експозиция, прагът ще се определя главно от енергията O. Стойностите на I и O, надвишаващи прага, ще причинят безусловно увреждане на обекта.

Ако I или O са по-ниски от техните прагови стойности, тогава няма типична лезия и е възможен само лек дискомфорт. Например, когато времето на облъчване се увеличи от 0,5 до 2 s, i намалява от 120 на 30 единици, т.е. с леко увеличение на O дори с увеличаване на времето на експозиция с 4 пъти, увреждащи наранявания

отсъстват и човек може да почувства само лек дискомфорт.

Въпреки това, количеството на общата O енергия, падаща върху целта през същия период от време, се увеличава от приблизително 10 на 25 единици. (^.

По този начин линия K, отговаряща на взаимосвързани промени в I и O, образува зона (област) на увреждане, посочена на фигурата вдясно от линия K.

Един от най неприятни последициУвреждането на лъчиста енергия е изгаряне на „пръчиците“ и „конусите“ на окото.

На фиг. Фигура 1.43 показва зависимостта на I от m, както и T от m, което определя зоните на поносима и нетърпима болка при образуването на термични леки изгаряния с различна степен. Критерият, приложен на фигурата по-долу, се основава на факта, че по време на термично облъчване възниква непоносима болка, когато температурата на кожния слой с дебелина около 0,14-0,15 mm (под повърхността на горния епителен слой) достигне или надвиши температура 45°C.

След премахване на облъчването (но не повече от 20-30 s) острата болка отшумява и след това, като правило, изчезва напълно. Повишаването на температурата на този слой с 4-10 градуса или повече причинява болезнен шок и очевидно изгаряне на кожата.

Областта на поносима болка, показана на графиката, се определя от факта, че в момента на излагане на радиация възниква биологичен защитен рефлекс, предизвикващ увеличаване на притока на кръв от периферните части на тялото, което предотвратява локално увеличениетемпература до прагово ниво. Когато е изложен на висока доза топлинно налягане, този физиологичен механизъм вече не може да осигури необходимото отвеждане на топлината и тялото претърпява патологични и понякога екстремни топлинни натоварвания. От естеството на линиите на фиг. 1.42 е ясно, че има определено количествено

доза радиация q и температура T, което причинява термично увреждане и непоносима болка, когато тази доза се осигури с необходимото време на експозиция.

Продължителност на експозиция, s Фиг. 1.43. Граници на топлинно-светлинно увреждане

Инцидентите с въздухоплавателни средства (самолети) възникват главно поради неизправности на агрегата, предимно повреда на двигателя, терористични атаки, пожари и са придружени от експлозии. Експлозията може да възникне във въздуха или при удар със земята. При падане на въздухоплавателно средство върху жилищни райони могат да бъдат наранени хора, конструкции и др. В разработката са дадени примери за авиационни аварийни ситуации.

Една от основните опасности в авиацията е възможността от пожар при аварийно кацане. Изтичащото гориво от повредените резервоари може да се възпламени от искра, причинена от триене или горещо

повърхности или открит пламък. Полученият център на горене бързо се разпространява във всички зони, в които съотношението пара/гориво въздух е в обхвата на запалимост. Един от методите за намаляване на опасностите от пожар е използването на сгъстени горива, които текат по-бавно и са по-малко летливи от конвенционалните течни горива. Ако се повреди резервоар със сгъстено гориво, скоростта на разпространение на горивото и скоростта на образуване на запалими аерозоли рязко намаляват. Това ви позволява да увеличите периода от време, през който пътниците могат да бъдат евакуирани.

Извънредните и извънредни ситуации причиняват големи материални щети и задълбочават екологичните проблеми. При аварии, придружени с експлозии и пожари, има силно механично, топлинно и химично въздействие върху околната среда. естествена среда. В същото време рязко нарастват емисиите на замърсители; повърхността на земята се задръства с LL отломки, остатъци от гориво и продукти от горенето; нанесени са значителни щети на природния ландшафт, флората и фауната; пасищата и плодородните почви умират.

Механичното въздействие се характеризира с разрушаване на горния (плодороден) слой на почвата поради повърхностно и дълбоко разрушаване, излагане на енергия на експлозия (ударна вълна); нарушаване на тревната покривка, увреждане или смърт на храсти, дървета и друга растителност. Променя се структурата на горния плодороден слой, обменът на газ и вода, капилярната структура.

Мерките, насочени към подобряване на безопасността при извънредни ситуации, обикновено се разделят на две категории. Първата включва дейности, извършвани след появата на

извънредни ситуации. Мерките El1 обикновено се наричат ​​оперативни и по същество те се свеждат до защита на населението и премахване на последствията от извънредни ситуации. Втората група мерки включва предварително извършени дейности. Те включват повишаване на надеждността на технологичното оборудване, намаляване на запасите от опасни вещества в съоръженията, премахване на опасно съоръжение и предприемане на ранни мерки за защита на хората.

От голямо значение е активната система за безопасност на полета (AFS), която е елемент от бордовата „интелигентна“ система за подпомагане на пилота, известна в авиационната практика като „асистент на пилота“, предназначена да работи както в нормални, така и в извънредни полетни ситуации. . ASOBP издава предупредителни сигнали за заплаха за безопасността на полета, както и своевременно съветване на информация под формата на „съвети“ за управление на самолета и неговия бордов комплекс, за да се предотврати навлизането на самолета в критични режими на полет. За да предотвратите сблъсък с земната повърхности между самолетите, ASOBP формира пространствени траектории за „разцепване“.

Една от ефективните области на работа за предотвратяване на авиационни произшествия е пълното, задълбочено и обективно разследване на вече настъпили събития и на тази основа разработването на препоръки за предотвратяване на тяхното повторение.

Ефективността на такава работа зависи не само от достатъчното ниво на ресурси, но и от изчерпателните правомощия на органа, провеждащ независимо разследване, което му позволява да влияе върху всяка област на системата на въздушния транспорт (производство, проектиране, тестване, сертифициране , експлоатация, ремонт, нормативна уредбаи т.н.).

Стандарт 5.4. Анекс 13 към Конвенцията за международно гражданско въздухоплаване гласи: „Органът за разследване на произшествия с въздухоплавателни средства получава независимост при провеждането на разследването и неограничени правомощия за провеждането му.“ Това изискване е въведено и в Руските правила за разследване, одобрени от правителството на Руската федерация. Междудържавният авиационен комитет (IAC), създаден със Споразумението, получи от държавните и правителствените ръководители на ОНД правото да разследва независимо авиационни произшествия. От 1992 г. специалистите на IAC са разследвали повече от 270 авиационни произшествия, включително повече от 50 международни, включително разследвания на събития, включващи самолети западно производство.

В момента има седем такива специализирани центъра за разследване на авиационни произшествия в света (САЩ, Франция, Великобритания, Канада, Германия, Австралия и IAC).

Не по-малко важно е предоставянето на информация на държавите с данни за повреди и неизправности на самолетите и грешни действия на екипажите. Използвайки тези данни, авиационните власти на всяка държава могат да предприемат превантивни мерки.

разстояние, изминато от фронта на пламъка за единица време. (Вижте: ST SEV 383-87. Пожарна безопасност в строителството. Термини и определения.)

източник: „Къща: Строителна терминология“, М.: Бук-прес, 2006.

• - мярка за разпространението на дадено заболяване, базирано на разпространението му сред населението или в даден момент от време) или за определен период от време)...

  Медицински термини

• - Движение на кореновата зона на факела от изходите на горелката по посока на потока гориво или горима смес Вижте всички условия GOST 17356-89. ГОРЕЛКИ НА ГАЗОВО И ТЕЧНО ГОРИВО...

  Речник на GOST речника

• - Движение на кореновата зона на горелката към течащата смес Вижте всички условия GOST 17356-89. ГОРЕЛКИ ЗА ГАЗООБРАЗНИ И ТЕЧНИ ГОРИВА. ТЕРМИНИ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ Източник: GOST 17356-89...

  Речник на GOST речника

• - Редуващи се промени в параметрите на факела и локализацията на неговата коренова зона Вижте всички условия GOST 17356-89. ГОРЕЛКИ ЗА ГАЗООБРАЗНИ И ТЕЧНИ ГОРИВА. ТЕРМИНИ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ Източник: GOST 17356-89...

  Речник на GOST речника

• - явление, характеризиращо се с излизане на пламъка в тялото на горелката. Източник: "Къща: строителна терминология", М.: Бук-прес, 2006...

  Строителен речник

• - разпространение пламтящо гореневърху повърхността на веществата и материалите. Източник: "Къща: строителна терминология", М.: Бук-прес, 2006...

  Строителен речник

• - продължителността на превоза на стоки с железопътен транспорт...

  Справочен търговски речник

• - хемодинамичен показател: скоростта на движение на вълната на налягане, причинена от систола на сърцето по протежение на аортата и големите артерии...

  Голям медицински речник

• - устройство, което открива пламък и сигнализира за наличието му. Може да се състои от датчик за пламък, усилвател и реле за предаване на сигнал...

  Строителен речник

• - явление, характеризиращо се с общо или частично отделяне на основата на пламъка над отворите на горелката или над зоната за стабилизиране на пламъка. Източник: "Къща: строителна терминология", М.: Бук-прес, 2006...

  Строителен речник

• - един от физическите свойства на въглищата, измерени с обективни количествени методи. Тя е тясно свързана не само със структурата и състава, но и с наличието на пукнатини и пори, както и с минерала. примеси...

  Геоложка енциклопедия

• - скорост на разпространение на фазата на еластичното смущение при разг. еластична среда. В неограничени изотропни среди еластичните вълни се разпространяват адиабатично, без дисперсия...

  Геоложка енциклопедия

• - "... е условен безразмерен показател, характеризиращ способността на материалите да се запалват, да разпространяват пламък по повърхността и да генерират топлина..." Източник: "СТАНДАРТИ ЗА ПОЖАРНА БЕЗОПАСНОСТ...

  Официална терминология

• - „...: показател, характеризиращ способността бояджийско покритиевъзпламени, разпространи пламък по повърхността му и генерира топлина..." Източник: "БЕЗОПАСНОСТ НА БОЯДИВНИ И ЛАКОВИ МАТЕРИАЛИ...

  Официална терминология

• - ПЛАМЪЦИ. Пламък и др. виж пламъка...

  РечникУшакова

• - прил., брой синоними: 2 тлеещ тлеещ...

  Речник на синонимите

"скорост на разпространение на пламъка" в книгите

Лед и малко огън

От книгата От четирите страни автор Гил Адриан Антъни

Лед и малко огън Исландия, март 2000 г. Защо при такова изобилие от земи, създадени от Бога, някой изобщо е дошъл тук? И защо, след като дойдоха тук и се огледаха, тези хора не обърнаха семейната си лодка и не отплаваха надалеч заедно с всичките си деца и

Двойни пламъци

От книгата Интеграция на душата от Рейчъл Сал

Twin Flames Здравейте мили мои, това е Лия. Още веднъж, за мен е голямо удоволствие да говоря с вас. През цялото време, докато Арктурианците, Основателите и Висшият Аз на този канал общуваха с вас, ние също бяхме с вас. Сега ще говорим за тема, близка до сърцата ни

ПОСВЕТЕНО НА ПЛАМЪКА

От книгата Мистерията на огъня. Колекция автор Хол Манли Палмър

ПОСВЕТЕНО НА ПЛАМЪКА Който живее Живота ще знае

1.6. Може ли скоростта на обмен на информация да надвишава скоростта на светлината?

От книгата Квантова магия автор Доронин Сергей Иванович

1.6. Може ли скоростта на обмен на информация да надвишава скоростта на светлината? Доста често се чува, че експериментите, тестващи неравенствата на Бел, които опровергават местния реализъм, потвърждават наличието на свръхсветлинни сигнали. Това предполага, че информацията може

Медитация върху пламъка

От книгата Мудра. Мантри. Медитации. Основни практики от Loy-So

Медитация върху пламъка Има и друг вид медитация, която има мощен лечебен и укрепващ здравето ефект. Говорим за медитация върху свещ. Пламъкът отдавна е бил почитан във всички култури, както и пепелта, представляваща пречистената същност на даден предмет. Смяташе се, че

UPR. Медитация върху пламъка

От книгата НИЩО ОБИКНОВЕНО от Millman Dan

UPR. Медитация върху пламъка Б следващия пътКогато имате неприятни, неспокойни мисли, изпълнете проста, но силна медитация: Вземете равномерно и равномерно горяща свещ на масата - далече от запалими предмети, като завеси.

Скорост на разпространение на гравитационни взаимодействия

От книгата Гравитация [От кристални сфери до червееви дупки] автор Петров Александър Николаевич

Скоростта на разпространение на гравитационните взаимодействия В края на главата ще обсъдим друг интересен проблем. Общата теория на относителността включва две основни константи: гравитационната константа G и скоростта на светлината c. Наличието на първия от тях е очевидно и естествено - имаме работа

19.22. Потушаване на пламъка

От книгата Стратагеми. За китайското изкуство да живееш и да оцеляваш. TT. 1, 2 автор фон Зенгер Харо

19.22. Потушаване на пламъците Докато успехът беше на страната на арабите във войната Йом Кипур (6-22 октомври 1973 г.) (египетските войски, благодарение на изненадваща атака, прекосиха Суецкия канал и си върнаха част от Синайския полуостров), Съветският съюз не поиска прекратяване на огъня. 9 октомври в

Скорост на разпространение

От книгата Ежедневен животсредновековни монаси от Западна Европа (X-XV век) от Мулен Лео

Скорост на разпространение Широчината на неговото разпространение е забележителна, но още по-впечатляваща е скоростта, с която се разпространява влиянието на монашеството. Защото веднага щом се разбра, че шепа хора са се заселили в някаква „пустиня“, буквално около тях

В пламъци

От книгата Партизаните приемат битката автор Лобанок Владимир Елисеевич

В пламъците на Войната всеки, който я преживее, остави дълбока, незаличима следа. Събитията я тормозят всеки ден, понякога не й позволяват да спи през нощта и тя е обезпокоена от все още суровите рани на сърцето си. Сигурно така трябва и ще бъде докато са живи тези, които са били на фронта

ЛЕКЦИЯ XI ТРИ НАЧИНА НА РАЗПРЕДЕЛЕНИЕ НА МАГНИТНОТО ВЪЗДЕЙСТВИЕ. – 1) ПСИХИЧЕСКА ФОТОГРАФИЯ. – 2) МЕТОД НА СЛЪНЧЕВИЯ СПЛИТ. – 3) МУСКУЛЕН МЕТОД ТРИ НАЧИНА ЗА ДИРЕКТНО РАЗПРЕДЕЛЕНИЕ НА МАГНИТНОТО ВЪЗДЕЙСТВИЕ.

От книгата Личен магнетизъм (курс от лекции) автор Даниелс Уанг Тейл

ЛЕКЦИЯ XI ТРИ НАЧИНА НА РАЗПРЕДЕЛЕНИЕ НА МАГНИТНОТО ВЪЗДЕЙСТВИЕ. – 1) ПСИХИЧЕСКА ФОТОГРАФИЯ. – 2) МЕТОД НА СЛЪНЧЕВИЯ СПЛИТ. – 3) МУСКУЛЕН МЕТОД ТРИ НАЧИНА ЗА ДИРЕКТНО РАЗПРЕДЕЛЕНИЕ НА МАГНИТНОТО ВЪЗДЕЙСТВИЕ. Когато използвате всеки от трите метода, трябва преди всичко

Урок 1. Св. апостоли от 70-те: Язон, Сосипатър и други свети мъченици с тях (За това какво са направили светите апостоли за разпространението на християнската вяра и какво трябва да направим ние, за да я разпространяваме)

От книгата Пълен годишен кръг от кратки учения. Том II (април–юни) автор Дяченко Григорий Михайлович

Урок 1. Св. апостоли от 70-те: Язон, Сосипатър и други свети мъченици с тях (За това какво са направили светите апостоли за разпространението на християнската вяра и какво трябва да направим ние, за да я разпространяваме) I. Св. апостолите Язон и Сосипатър, чиято памет се чества днес, ученици и

Скоростта на тренировъчно четене трябва да бъде три пъти по-голяма от скоростта на нормалното четене.

От книгата Бързо четене. Как да запомните повече, като четете 8 пъти по-бързо от Kamp Peter

Скоростта на тренировъчно четене трябва да бъде три пъти по-висока от тази на нормалното четене. Основното правило на тренировката е, че ако искате да четете с определена скорост, тогава трябва да извършвате тренировъчно четене приблизително три пъти по-бързо. така че

52. Скорост на разпространение на вълна от воден чук

От книгата Хидравлика автор Бабаев М А

52. Скорост на разпространение на вълна от воден чук При хидравличните изчисления скоростта на разпространение на ударната вълна на воден чук, както и самият воден чук, представляват значителен интерес. Как да го определим? За да направите това, помислете за кръгъл напречен

51. Скорост на изтичане в стесняващ се канал, масова скорост на потока

От книгата Топлотехника автор Бурханова Наталия

51. Скорост на изтичане в стесняващ се канал, масова скорост на изтичане на потока в стесняващ се канал. Да приемем, че работната течност с определен специфичен обем (v1) се намира в резервоар под

3. РАЗПРОСТРАНЕНИЕ НА ПЛАМЪК В ГАЗОВИТЕ СМЕСИ

Скоростта на разпространение на пламъка при горене на твърди, течни и газообразни вещества е от практически интерес по отношение на предотвратяването на пожари и експлозии.

3.1.

СКОРОСТ НА РАЗПРОСТРАНЕНИЕ НА ПЛАМЕНАКато пример на фиг. Фигура 3.1 показва диаграма на смукателна вентилация във въглищна мина. От изкопите на мина 1, чрез тръбопровод 2, се отстранява прахова смес от въздух и въглищен прах, а в някои случаи и метан, отделен във въглищните пластове. Ако възникне пожар, фронтът на пламъка 3 ще се разпространи към преспи 1. Ако скоростта на движение на горимата смес wще бъде по-малка от скоростта на разпространение на фронта на пламъка И

спрямо стените на тръбата, пламъкът ще се разпространи в шахтата и ще доведе до експлозия. Следователно, за нормална работа на вентилационната система е необходимо да се спазват условията

w > u.

Скоростта на отстраняване на експлозивната смес трябва да бъде по-голяма от скоростта на разпространение на фронта на пламъка.

Това ще предотврати навлизането на пламъци в минните шахти.

ориз. 3.1. Схема на разпространение на пламъка в мината:

1 – вал; 2 – тръбопровод; 3 – фронт на пламъка ТТеорията за разпространение на пламъка, разработена в трудовете на Я.Б. Зелдович и Д.А. Франк-Каменецки, се основава на уравненията на топлопроводимостта, дифузията и химичната кинетика. Възпламеняването на горимата смес винаги започва от една точка и се разпространява в целия обем, зает от горимата смес. Нека разгледаме едномерен случай - тръба, пълна с горима смес (фиг. 3.2).

Ако сместа се запали в единия край на тръбата, тогава тесен фронт на пламъка ще се разпространи по дължината на тръбата, отделяйки продуктите от горенето (зад фронта на пламъка) от свежата горима смес. Фронтът на пламъка има формата на шапка или конус, като изпъкналата му част е обърната по посока на движението на пламъка. Фронтът на пламъка е тънък газов слой (10 -4 ÷10 -6) m, в който протичат химически реакции на горене, което се нарича зона на горене. Температурата на фронта на пламъка, в зависимост от състава на сместа, е

= (1500÷3000) K. Отделената топлина на изгаряне се изразходва за нагряване на продуктите от горенето на прясната горима смес и стените на тръбата поради процесите на топлопроводимост и излъчване. ориз. 3.2. Схема на разпространение на фронта на пламъка в тръба . Когато фронтът на пламъка се движи в тръбата, в горимата смес възникват компресионни вълни, които създават вихрови движения. Вихрите на газовете огъват фронта на пламъка, без да променят дебелината му и естеството на протичащите в него процеси. Върху единица повърхност на фронта на пламъка винаги гори едно и също количество вещество за единица време., можете да изчислите масата на дадено вещество М, изгорени в целия фронт на горене за единица време:

Всеки елемент от фронта на пламъка dSвинаги се движи спрямо прясната смес в посока на нормалата към фронта на пламъка в дадена точка (фиг. 3.2), а скоростта на това движение:

където е плътността на прясната горима смес.

величина се нарича нормална скорост на разпространение на пламъка и има размерността m/s. Тя е постоянна величина на процеса на горене на дадена смес и не зависи от хидродинамичните условия, съпътстващи процеса на горене. Нормалната скорост на разпространение на пламъка винаги е по-малка от наблюдаваната скорост И, тоест скоростта на движение на фронта на горене спрямо стените на тръбата:

u n< u .

Ако фронтът на пламъка е плосък и насочен перпендикулярно на оста на тръбата, тогава в този случай наблюдаваната и нормална скорост на разпространение на пламъка ще бъде същата

u n = u .

Област на изпъкнал пламък отпредS проблемвинаги по-голяма от площта на плоския фронтS pl, Ето защо

> 1.

Нормална скорост на разпространение на пламъкаu nза всяка горима смес зависи от примеса на инертни газове, температурата на сместа, влажността и други фактори. По-специално, предварителното загряване на горимия газ увеличава скоростта на разпространение на пламъка. Може да се покаже, че скоростта на разпространение на пламъкаu nпропорционална на квадрата абсолютна температурасмеси:

u n .= const · T 2.

На фиг. Фигура 3.3 показва зависимостта на скоростта на разпространение на пламъка в горимата смес „въздух – въглероден окис“ в зависимост от концентрацията на CO. Както следва от графиките по-горе, скоростта на разпространение на пламъка се увеличава с повишаване на температурата на сместа. За всяка температурна стойност скоростта на разпространение на пламъка има максимум в областта на концентрацията на въглероден окис CO, равна на ~ 40%.

Скоростта на разпространение на пламъка се влияе от топлинния капацитет на инертния газ. Колкото по-голям е топлинният капацитет на инертен газ, толкова повече той намалява температурата на горене и толкова повече намалява скоростта на разпространение на пламъка. Така че, ако смес от метан и въздух се разрежда с въглероден диоксид, тогава скоростта на разпространение на пламъка може да намалее 2-3 пъти. Скоростта на разпространение на пламъка в смеси от въглероден окис с въздух се влияе значително от влагата, съдържаща се в сместа, наличието на частици сажди и примеси от инертни газове.

ориз. 3.3. Зависимост на скоростта на разпространение на пламъка

върху концентрацията на въглероден окис в сместа

При адиабатен, т.е. изгаряне, което не е придружено от топлинни загуби, цялата доставка на химическа енергия на горимата система се превръща в топлинна енергия на реакционните продукти. Температурата на продуктите на адиабатното горене не зависи от скоростта на реакциите, протичащи в пламъка, а само от общия им топлинен ефект и топлинния капацитет на крайните продукти. Тази стойност се нарича адиабатна температура на горене Тг. Това е важна характеристика на запалима среда. За повечето горими смеси стойността Т g е в диапазона 1500 ÷ 3000°K. Очевидно е, че Т d – максималната температура на реакционните продукти при липса на външно нагряване. Действителната температура на продуктите от горенето може да бъде само по-ниска Т d в случай на загуба на топлина.

Според термичната теория на горенето, разработена от съветските учени Я. Б. Зелдович и Д. А. Франк-Каменецки, разпространението на пламъка става чрез предаване на топлина от продуктите на горенето към неизгорялата (прясна) смес. Разпределението на температурата в газовата смес, като се вземе предвид отделянето на топлина от химическата реакция и топлопроводимостта, е показано на фиг. 6.1:

ориз. 6.1. Разпределение на температурата в газова смес

Фронт на пламъка, т.е. зоната, в която протича реакцията на горене и интензивното самонагряване на горивния газ, започва при температурата на самозапалване Т St и завършва при температура ТЖ.

Пред фронта на пламъка, разпространяващ се надясно, е прясна смес, а зад нея са продуктите на горенето. Смята се, че в зоната на нагряване реакцията протича толкова бавно, че генерирането на топлина се пренебрегва.

Процесът на пренос на топлина по време на стационарно разпространение на пламъка не води до загуба на топлина и понижаване на температурата в сравнение с Т d директно зад фронта на пламъка. Отвеждането на топлина от всеки горящ слой газ при запалване на съседния, още ненагрят, се компенсира от подобно количество топлина, получено преди това в запалителния слой по време на собственото му запалване. Допълнителната топлина на първоначалния импулс на запалване не нарушава забележимо стационарния режим на горене, тъй като ролята му намалява все повече и повече с увеличаване на количеството изгорен газ.

Продуктите от горенето губят топлина само в резултат на радиация и при контакт с твърда повърхност. Ако излъчването е незначително, такова горене се оказва практически адиабатно. Забележими топлинни загуби са възможни само на определено разстояние зад фронта на пламъка.

По този начин, започването на изгаряне на газова смес в една точка води до нагряване на близкия слой, който се нагрява чрез топлопроводимост от реакционните продукти до самозапалване. Изгарянето на този слой води до запалване на следващия и т.н. до пълното изгаряне на горивната смес. Топлината, отведена от реакционната зона в прясната смес, се компенсира напълно от освобождаването на реакционна топлина и се появява стабилен фронт на пламъка. В резултат на послойно изгаряне, фронтът на пламъка се движи през сместа, осигурявайки разпространението на пламъка.

Ако прясната смес се движи към фронта на пламъка със скорост еднаква скоростразпространение на пламъка, пламъкът ще бъде неподвижен (неподвижен).

Следното количество топлина се подава към свежата смес от единица повърхност на пламъка за единица време чрез топлопроводимост:

(6.7)

където е коефициентът на топлопроводимост; – ширина на фронта на пламъка.

Тази топлина се изразходва за нагряване на прясната смес от началната температура до температурата на горене:

Къде с– специфична топлинна мощност; – плътност на сместа.

Като се вземат предвид уравнения (6.7) и (6.8) в U pl =υ g скоростта на разпространение на пламъка се определя от съотношението:

, (6.9)

където е коефициентът на топлопроводимост.

Тъй като скоростта на горене зависи много от температурата, изгарянето на по-голямата част от газа става в зона, чиято температура е близка до

Скоростта на химичната реакция се определя от уравнението:

(6.10)
Тогава скоростта на разпространение на пламъка е:

(6.11)

Къде b– показател в зависимост от свойствата на сместа.

По този начин пламъкът няма да може да се разпространи през горимата смес, ако температурата й е с известно количество под теоретичната температура на горене.

Максимална скорост на разпространение на пламъкасе наблюдава не при стехиометрично съотношение на гориво и окислител в сместа, а при излишък на гориво. При предварително загряване на сместа скоростта на разпространение на пламъка в реални условия се увеличава значително, тъй като е пропорционална на квадрата на началната температура на сместа.

Над повърхността на течност или твърдо вещество при всякаква температура има смес от пари и въздух, чието налягане в състояние на равновесие се определя от налягането на наситените пари или тяхната концентрация. С повишаване на температурата, налягането на наситените пари ще нараства експоненциално (уравнение на Клапейрон - Клаузис):

където Р n „ - налягане на наситените пари, Pa; Q„ C11 - топлина на изпарение, kJ/mol; Т -температура на течността, K.

За всяка течност има температурен диапазон, при който концентрацията на наситени пари над огледалото (повърхността на течността) ще бъде в областта на запалване, т.е. НКПВ

За да се създаде LTPV от пара, е достатъчно да се нагрее не цялата течност, а само нейният повърхностен слой до температура, равна на LTPV.

При наличие на източник на запалване такава смес може да се възпламени. На практика по-често се използват понятията „точка на възпламеняване“ и „температура на запалване“.

Точката на възпламеняване е минималната температура на течност, при която се образува концентрация на пари над нейната повърхност, която може да се възпламени от източник на запалване, но скоростта на образуване на пари е недостатъчна, за да поддържа горенето.

По този начин, както при точката на възпламеняване, така и при долната температурна граница на запалване, над повърхността на течността се образува по-ниска концентрационна граница на запалване, но в последния случай LFL се създава от наситени пари. Следователно точката на възпламеняване винаги е малко по-висока от LTPV. Въпреки че при точката на възпламеняване има краткотрайно запалване на пари, което не може да се развие в стабилно изгаряне на течност, въпреки това при определени условия светкавицата може да причини пожар.

Точката на възпламеняване се приема като основа за класифициране на течности на запалими течности (FLL) и запалими течности (CL). Течностите с температура на възпламеняване в затворен съд от 61°C или по-ниска се класифицират като запалими течности, докато запалимите течности включват тези с точка на възпламеняване над 61°C.

Точката на възпламеняване се определя експериментално в устройства от отворен и затворен тип. В затворените съдове стойностите на точката на възпламеняване винаги са по-ниски, отколкото в отворените, тъй като в този случай течните пари могат да дифундират в атмосферата и е необходима по-висока температура, за да се създаде запалима концентрация над повърхността.

В табл 2.4 показва точката на възпламеняване на някои течности, определена от инструменти от отворен и затворен тип.

Таблица 2.4

Точка на възпламеняване на различни видове течност, използвайки различни методи за определяне

Температурата на запалване е минималната температура на течността, при която след запалване на парите от източника на запалване се установява стабилно горене.

За запалими течности температурата на възпламеняване е с 1-5° по-висока от точката на възпламеняване, докато колкото по-ниска е точката на възпламеняване, толкова по-малка е разликата между точките на запалване и възпламеняването.

За запалими течности с висока точка на възпламеняване разликата между тези температури достига 25-35°. Съществува връзка между точката на възпламеняване в затворен тигел и долната температурна граница на запалване, описана с формулата

Тази връзка е валидна за ГВ(.

Значителната зависимост на температурите на пламване и запалване от експерименталните условия причинява определени трудности при създаването на изчислителен метод за оценка на техните стойности. Един от най-често срещаните от тях е полуемпиричният метод, предложен от В. И. Блинов:

където G sun е температурата на пламък (запалване), K; R np -парциално налягане на наситени пари на течност при температура на пламване (запалване), Pa; D()- коефициент на дифузия на течните пари, s/m 2 ; б-броят на кислородните молекули, необходими за пълното окисляване на една молекула гориво; В -метод на определяне константа.

При изчисляване на точката на възпламеняване в затворен съд се препоръчва да се вземе IN= 28, в отворен контейнер IN= 45; за изчисляване на температурата на запалване вземете IN = 53.

Границите на запалимата температура могат да бъдат изчислени:

Въз основа на известни стойности на точката на кипене

където ^н(в)’ 7/ip - съответно долна (горна) температурна граница на запалване и точка на кипене, °C; к, аз -параметри, чиито стойности зависят от вида на запалимата течност;

Въз основа на известни стойности на пределни концентрации. За да направите това, първо определете концентрацията на наситени пари над повърхността на течността

където (p„ p е концентрацията на наситени пари, %; R n n - налягане на наситените пари, Pa; P 0 -външно (атмосферно) налягане, Pa.

От формула (2.41) следва

След като определихме налягането на наситените пари по стойността на долната (горната) граница на запалимост, намираме температурата, при която се постига това налягане. Това е долната (горната) температурна граница на възпламеняване.

Използвайки формула (2.41), можете също да решите обратната задача: изчислете границите на концентрация на запалване въз основа на известните стойности на температурните граници.

Свойството на пламъка да се разпространява спонтанно се наблюдава не само при изгаряне на смеси от запалими газове с окислител, но и при изгаряне на течностиИ твърди вещества.Когато е изложена локално на източник на топлина, например открит пламък, течността ще се затопли, скоростта на изпарение ще се увеличи и когато повърхността на течността достигне температурата на запалване в точката на въздействие на източника на топлина, парата въздушната смес ще се запали, ще се установи стабилен пламък, който след това ще се разпространи с определена скорост по повърхността и студената част на течностите.

Какво е движеща силаразпространение на процеса на горене, какъв е неговият механизъм?

Разпространението на пламъка върху повърхността на течността възниква в резултат на пренос на топлина поради радиация, конвекция и молекулярна топлопроводимост от зоната на пламъка към повърхността на течното огледало.

Според съвременните концепции основната движеща сила за разпространението на процеса на горене е топлинното излъчване от пламъка. Известно е, че пламъкът, който има висока температура (повече от 1000 ° C), може да излъчва топлинна енергия. Според закона на Стефан-Болцман интензитетът на лъчистия топлинен поток, излъчван от нагрято тяло, се определя от съотношението

Къде ts i- интензитет на лъчистия топлинен поток, kW/m 2 ; 8 0 - степен на чернота на тялото (пламък) (e 0 = 0.75-H.0); а = = 5,7 10 11 kJ/(m 2 s K 4) - константа на Стефан-Болцман; G g - температура на тялото (пламъка), K; G 0 - средна температура, K.

Топлината, излъчвана във всички посоки, частично достига до участъците от повърхността на течността, които все още не са се запалили, като ги загрява. С повишаване на температурата на повърхностния слой над нагрятата зона се засилва процесът на изпаряване на течността и се образува паровъздушна смес. Веднага щом концентрацията на течна пара надвиши LVEL, тя ще се запали от пламъка. Тогава този участък от повърхността на течността започва интензивно да загрява съседния участък от повърхността на течността и т.н. Скоростта на разпространение на пламъка през течността зависи от скоростта на нагряване на повърхността на течността от лъчистия топлинен поток от пламъка, т.е. от скоростта на образуване на запалима паровъздушна смес над повърхността на течността, която от своя страна зависи от естеството на течността и началната температура.

Всеки тип течност има своя собствена топлина на изпарение и точка на възпламеняване. Колкото по-високи са техните стойности, толкова по-дълго време е необходимо за загряване до образуването на запалима паровъздушна смес и следователно по-ниска е скоростта на разпространение на пламъка. С увеличаване на молекулното тегло на веществото в рамките на една хомоложна серия, еластичното налягане на парите намалява, топлината на изпарение и температурата на възпламеняване се увеличават и скоростта на разпространение на пламъка съответно намалява.

Повишаването на температурата на течността увеличава скоростта на разпространение на пламъка, тъй като времето, необходимо за загряване на течността до нейната точка на възпламеняване, преди зоната на горене намалява.

По време на мигане скоростта на разпространение на пламъка през повърхността на течността ще бъде (във физически смисъл) равна на скоростта на разпространение на пламъка през смес от пара и въздух със състав, близък до LCPV, т.е. 4-5 cm/s. Когато началната температура на течността се повиши над точката на възпламеняване, скоростта на разпространение на пламъка ще зависи (подобно на скоростта на разпространение на пламъка) от състава на горимата смес. Наистина, с повишаване на температурата на течността над нейната точка на възпламеняване, концентрацията на сместа пара-въздух над повърхността на огледалото ще се увеличи от LVVP до 100% (точка на кипене).

Следователно, първоначално, когато температурата на течността се повиши от точката на възпламеняване до температурата, при която се образуват наситени пари над повърхността, с концентрация, равна на стехиометричната (по-точно малко по-висока от стехиометричната), скоростта на пламъка размножаването ще се увеличи. В затворени съдове, тъй като температурата на течността се повишава допълнително, скоростта на разпространение на пламъка започва да намалява до скорост, съответстваща на горната температурна граница на запалване, при която разпространението на сместа пламък-пара-въздух вече няма да се разпространява е възможно поради липсата на кислород в паровъздушната смес над повърхността на течността. Над повърхността на открития резервоар концентрацията на пара на различни нива ще бъде различна: на повърхността тя ще бъде максимална и ще съответства на концентрацията на наситена пара при дадена температура; с увеличаване на разстоянието от повърхността концентрацията ще постепенно намаляване поради конвективна и молекулярна дифузия.

При температура на течността, близка до точката на възпламеняване, скоростта на разпространение на пламъка по повърхността на течността ще бъде равна на скоростта на неговото разпространение през сместа от пари във въздуха при LCPV, т.е. 3-4 cm/s. В този случай фронтът на пламъка ще бъде разположен на повърхността на течността. С по-нататъшно повишаване на първоначалната температура на течността скоростта на разпространение на пламъка ще се увеличи подобно на увеличаването на нормалната скорост на разпространение на пламъка през сместа пара-въздух с увеличаване на нейната концентрация. При максимална скорост пламъкът ще се разпространи в сместа с концентрация, близка до стехиометричната. Следователно, с повишаване на началната температура на течността над Gstx, скоростта на разпространение на пламъка ще остане постоянна, равна на максимална стойностскоростта на разпространение на горенето през стехиометричната смес или малко по-висока (фиг. 2.5). по този начин

ориз. 25.

1 - изгаряне на течност в затворен съд; 2 - изгаряне на течност в отворен съд, когато първоначалната температура на течността в отворен контейнер се променя в широк температурен диапазон (до точката на кипене), скоростта на разпространение на пламъка ще варира от няколко милиметра до 3-4 m/ s.

При максимална скорост пламъкът ще се разпространи в сместа с концентрация, близка до стехиометричната. Тъй като температурата на течността се повишава над Gstx, разстоянието над течността, на което ще се образува стехиометрична концентрация, ще се увеличи и скоростта на разпространение на пламъка ще остане същата (вижте Фиг. 2.5). Това обстоятелство винаги трябва да се помни, както при организиране на превантивна работа, така и при гасене на пожари, когато например може да има опасност от изтичане на въздух в затворен контейнер - неговото намаляване на налягането.

След като течността се запали и пламъкът се разпространи, повърхността й става дифузионен режим на неговото изгаряне, което се характеризира със специфична маса W rMи линеен W V Jlскорости.

Специфичната масова скорост е масата на веществото, изгорено от единица площ на течно огледало за единица време (kg/(m 2 *s)).

Линейната скорост е разстоянието, на което нивото на повърхността на течността се движи за единица време поради нейното изгаряне (m/s).

Масовите и линейните скорости на изгаряне са взаимосвързани чрез плътността на течността p:

След като течността се запали, повърхностната й температура се повишава от температурата на запалване до кипене и се образува нагрят слой. През този период скоростта на изгаряне на течността постепенно се увеличава, височината на пламъка се увеличава в зависимост от диаметъра на резервоара и вида на запалимата течност. След 1-10 минути горене процесът се стабилизира: степента на изгаряне и размерът на пламъка остават непроменени в бъдеще.

Височината и формата на пламъка по време на дифузионно изгаряне на течност и газ са подчинени на едни и същи закони, тъй като и в двата случая процесът на горене се определя от взаимната дифузия на гориво и окислител. Въпреки това, ако по време на дифузионно изгаряне на газове скоростта на газовия поток не зависи от процесите, протичащи в пламъка, тогава по време на изгарянето на течност се установява определена скорост на изгаряне, която зависи както от термодинамичните параметри на течността, така и от и върху условията на дифузия на кислород във въздуха и течни пари.

Между зоната на горене и повърхността на течността се установява определен топло- и масообмен (фиг. 2.6). Част от топлинния поток достига повърхността на течността q 0yсе изразходва за нагряването му до точката на кипене q ucn. Освен това е топло qCTТечността се подава за нагряване от пламъка през стените на резервоара поради топлопроводимост. С достатъчно голям диаметър на qCTтогава може да се пренебрегне q() = K „ n +

Очевидно е, че

където c е топлинният капацитет на течността, kJDkg-K); p - плътност на течността, kg/m3; Wnc- скорост на нарастване на нагрятия слой, m/s; W Jl -линейна скорост на изгаряне, m/s; 0 и SP - топлина на изпарение, kJ/kg; G kip е точката на кипене на течността, K.

ориз. 2.6.

Г () - начална температура; G кипене - точка на кипене;

T g- температура на горене; q KUW q Jl -съответно конвективни и лъчисти топлинни потоци; q 0 -топлинен поток, достигащ до повърхността на течността

От формула (2.45) следва, че интензивността на топлинния поток от зоната на пламъка определя определена скорост на подаване на гориво към тази зона, чието химично взаимодействие с окислителя от своя страна влияе на стойността #0. Ето какво маса-И топлообмен между зоната на пламъка и кондензираната фаза по време на изгаряне на течности и твърди вещества.

Оценка на дела на топлината от общото отделяне на топлина по време на изгаряне на течност, която се изразходва за подготовката й за изгаряне р 0 може да се направи в следната последователност.

Приемам за простота W rjl= W nx, получаваме

Скоростта на отделяне на топлина на единица повърхност от повърхността на течността (специфична топлина на огъня qll7K)може да се определи по формулата

където Q H е долната топлина на изгаряне на веществото, kJ/kg; R p - коефициент на ефективност на горене.

Тогава, като вземем предвид състоянието (2.44) и разделим израз (2.45) на формула (2.46), получаваме

Изчисленията показват, че около 2% от общото отделяне на топлина по време на изгаряне на течност се изразходва за образуването и доставянето на течни пари в зоната на горене. Когато се установи процесът на изгаряне, температурата на повърхността на течността се повишава до точката на кипене, която впоследствие остава непроменена. Това твърдение се отнася за отделна течност. Ако разглеждаме смеси от течности, притежаващи различни температурикипене, тогава първо излизат нискокипящите фракции, а след това все по-висококипящите.

Скоростта на изгаряне се влияе значително от нагряването на течността в дълбочина в резултат на пренос на топлина от течността, нагрята от лъчистия поток q 0повърхността на течността в нейната дълбочина. Този топлообмен се осъществява благодарение на топлопроводимостИ конвенция.

Нагряването на течността поради топлопроводимост може да бъде представено чрез експоненциална зависимост на формата

Къде T x -температура на течния слой в дълбочина X,ДО; G kip - повърхностна температура (точка на кипене), K; к- коефициент на пропорционалност, m -1.

Този вид температурно поле се нарича разпределение на температурата от първи вид(фиг. 2.7).

Ламинарната конвенция възниква в резултат на различни температури на течността по стените на резервоара и в неговия център, както и поради фракционна дестилация в горен слойкогато сместа загори.

Допълнителният пренос на топлина от нагрятите стени на резервоара към течността води до нагряване на слоевете му в близост до стените до повече висока температураотколкото в центъра. Течността, която е по-нагрята близо до стените (или дори парни мехурчета, ако се нагрява по стените над точката на кипене), се издига, което допринася за интензивно смесване и бързо нагряване на течността на големи дълбочини. Т.нар хомотермален слой,тези. слой с почти постоянна температура, чиято дебелина се увеличава при горене. Това температурно поле се нарича разпределение на температурата от втори вид.

ориз. 2.7.

1 - разпределение на температурата от първи вид; 2 - разпределение на температурата от втори вид

Образуването на хомотермичен слой е възможно и в резултат на фракционна дестилация на близки до повърхността слоеве на смес от течности с различни точки на кипене. Тъй като такива течности изгарят, повърхностният слой се обогатява с по-плътни фракции с висока температура на кипене, които потъват надолу, улеснявайки конвективното нагряване на течността.

Установено е, че колкото по-ниска е точката на кипене на една течност (дизелово гориво, трансформаторно масло), толкова по-трудно се образува хомотермичен слой. Когато горят, температурата на стените на резервоара рядко надвишава точката на кипене. Въпреки това, при изгаряне на мокри висококипящи нефтени продукти, вероятността от образуване на хомотермичен слой е доста висока. При нагряване на стените на резервоара до 100°C и повече се образуват мехурчета от водна пара, които, като се втурват нагоре, предизвикват интензивно движение на цялата течност и бързо нагряване в дълбочина. Зависимостта на дебелината на хомотермичния слой от времето на горене се описва със съотношението

Къде X -дебелина на хомотермичния слой в даден момент от времето на горене, m; x pr - максималната дебелина на хомотермичния слой, m; t е времето, отчитано от момента, в който слоят започне да се образува, s; p - коефициент, s -1.

Възможността за образуване на достатъчно дебел хомотермален слой по време на изгарянето на мокри петролни продукти е изпълнена с появата на кипене и изхвърляне на течност.

Скоростта на изгаряне значително зависи от вида на течността, началната температура, влажността и концентрацията на кислород в атмосферата.

От уравнение (2.45), като се вземе предвид израз (2.44), може да се определи масовата скорост на изгаряне:

От формула (2.50) е очевидно, че скоростта на изгаряне се влияе от интензивността на топлинния поток, идващ от пламъка към повърхността на течността, и топлофизичните параметри на горивото: точка на кипене, топлинен капацитет и топлина на изпарение.

От масата 2.5 е очевидно, че има известно съответствие между скоростта на изгаряне и консумацията на топлина за нагряване и изпаряване на течността. По този начин, в серията от бензенксилен глицероли, с увеличаване на консумацията на топлина за нагряване и изпаряване, скоростта на изгаряне намалява. Въпреки това, когато се преминава от бензен към диетилов етер, разходите за топлина намаляват. Това очевидно несъответствие се дължи на разликите в интензитета на топлинните потоци, идващи от горелката към повърхността на течността. Лъчистият поток е достатъчно голям за димния пламък на бензена и малък за относително прозрачния пламък на диетиловия етер. По правило съотношението на скоростта на изгаряне на най-бързо горящите течности и най-бавно горящите е доста малко и възлиза на 3,0-4,5.

Таблица 25

Зависимост на скоростта на изгаряне от потреблението на топлина за отопление и изпарение

От израз (2.50) следва, че с увеличаване на Г 0 скоростта на изгаряне се увеличава, тъй като консумацията на топлина за нагряване на течността до точката на кипене намалява.

Съдържанието на влага в сместа намалява скоростта на изгаряне на течността, първо, поради допълнителни разходитоплина при нейното изпарение, и второ, в резултат на флегматизиращия ефект на водните пари в газовата зона. Последното води до намаляване на температурата на пламъка и следователно, съгласно формула (2.43), неговата излъчвателна способност също намалява. Строго погледнато, скоростта на горене на влажна течност (течност, съдържаща вода) не е постоянна; тя се увеличава или намалява по време на процеса на горене в зависимост от точката на кипене на течността.

Мокрото гориво може да бъде представено като смес от две течности: гориво + вода, по време на процеса на изгаряне на които техните фракционна дестилация.Ако точката на кипене на запалима течност е по-ниска от точката на кипене на водата (100 ° C), тогава се получава преференциално изгаряне на горивото, сместа се обогатява с вода, степента на изгаряне намалява и накрая изгарянето спира. Ако температурата на кипене на течността е повече от 100 ° C, тогава, напротив, влагата първо се изпарява предимно и нейната концентрация намалява. В резултат на това скоростта на изгаряне на течността се увеличава до скоростта на изгаряне на чистия продукт.

Като правило, с увеличаване на скоростта на вятъра скоростта на изгаряне на течността се увеличава. Вятърът засилва процеса на смесване на горивото с окислителя, като по този начин повишава температурата на пламъка (Таблица 2.6) и доближава пламъка до повърхността на горене.

Таблица 2.6

Влияние на скоростта на вятъра върху температурата на пламъка

Всичко това увеличава интензитета на топлинния поток, подаден за загряване и изпаряване на течността, което води до увеличаване на степента на изгаряне. При по-висока скорост на вятъра пламъкът може да се разпадне, което ще доведе до спиране на горенето. Например, когато керосинът на трактора изгори в резервоар с диаметър 3 m, пламъкът се провали при скорост на вятъра 22 m/s.

Повечето течности не могат да горят в атмосфера с по-малко от 15% кислород. Когато концентрацията на кислород се увеличи над тази граница, степента на изгаряне се увеличава. В атмосфера, значително обогатена с кислород, протича изгаряне на течност с отделяне на голямо количествосажди в пламъка и се наблюдава интензивно кипене на течната фаза. За многокомпонентни течности (бензин, керосин и др.) Температурата на повърхността се повишава с увеличаване на съдържанието на кислород в околната среда.

Увеличаването на скоростта на изгаряне и повърхностната температура на течността с увеличаване на концентрацията на кислород в атмосферата се дължи на увеличаване на емисионната способност на пламъка в резултат на повишаване на температурата на горене и високо съдържаниесажди в него.

Степента на изгаряне също се променя значително с намаляване на нивото на запалимата течност в резервоара: степента на изгаряне намалява, докато горенето спре. Тъй като доставката на въздух кислород от средавътре в резервоара е трудно, след това, когато нивото на течността намалява, разстоянието се увеличава h npмежду зоната на пламъка и повърхността на горене (фиг. 2.8). Лъчистият поток към течното огледало намалява и следователно степента на изгаряне намалява, дори до точката на затихване. При изгаряне на течности в резервоари с голям диаметър максималната дълбочина /g, при която се получава затихване на горенето, е много голяма. И така, за резервоар с диаметър 5 m е 11 m, а с диаметър Im е около 35 m.