Концепцията за горене. Необходими условия за възникване на горене. Пламъкът се разпространява. Нормална скорост на разпространение на пламъка. Разпространение на пламъка по повърхността на течност. Влиянието на външните условия върху скоростта на разпространение на пламъка Основни п

Разпространение на зоната на химични трансформации в отворена горима система

Горенето започва със запалването на горимата смес в локалния обем на горивната система, след което се разпространява по посока на движещата се смес. Зоната на горене, в която протичат редокс химични реакции, видими за наблюдателя, се нарича пламък. Повърхността, разделяща пламъка и все още негорящата смес, служи като фронт на пламъка. Характерът на разпространението на пламъка зависи от много процеси, но определящият процес е нагряването на горимата смес. В зависимост от метода на нагряване на горимата смес до температурата на запалване се разграничават нормално, турбулентно и детонационно разпространение на пламъка.

Нормално разпространение на пламъка се наблюдава при горене в горима система с ламинарно движеща се смес. По време на нормалното разпространение на пламъка топлинната енергия се пренася от горящия слой към студения слой главно чрез топлопроводимост, както и чрез молекулярна дифузия. Топлопроводимостта на газовете е ниска, така че скоростта на нормалното разпространение на пламъка е ниска.

По време на турбулентното движение на горима смес преносът на топлинна енергия от горящия слой към студения слой се осъществява предимно чрез моларна дифузия, както и топлопроводимост. Моларният трансфер е пропорционален на мащаба на турбулентността, който се определя от скоростта на сместа. Скоростта на турбулентното разпространение на пламъка зависи от свойствата на сместа и газовата динамика на потока.

Разпространението на пламъка в горима смес от зоната на горене към студените слоеве чрез молекулярни и моларни процеси се нарича дефлаграция.

Физико-химичните процеси на горене са придружени от повишаване на температурата и налягането в пламъка. В запалими системи, при определени условия, могат да възникнат зони с високо налягане, които могат да компресират съседни слоеве, като ги нагряват до точката на запалване. Разпространението на пламъка чрез бързо компресиране на студена смес до температурата на запалване се нарича детонация и винаги е експлозивен характер.

В запалими системи може да възникне вибрационно изгаряне, при което фронтът на пламъка се движи със скорост, която варира както по големина, така и по посока.

Скоростта на разпространение на фронта на горене в ламинарно движеща се или неподвижна смес се нарича нормална или основна скорост на разпространение на пламъка. Числова стойностнормалната скорост се определя от скоростта на сместа, която все още не се е запалила, обикновено насочена към фронта на горене.

Стойността на u n за плосък фронт на горене може да се определи от условието за динамично равновесие между скоростта на нагряване на сместа чрез топлопроводимост до температурата на запалване и скоростта на химическата реакция. В резултат се получава следната формула

където l е коефициентът на топлопроводимост на газовата смес, c p е коефициентът на топлинна мощност на сместа при постоянно налягане, T initial – начална температура на сместа, T a – адиабатна температура на горене, Arr – критерий на Арениус, k 0 – коефициент на закона на Арениус.

Нормалната скорост може да се определи експериментално от скоростта на движение на фронта в тръба с неподвижна смес или от височината на горивния конус в горелката на Бунзен. Горелката Bunsen е лабораторна горелка с частично предварително смесване на газ и въздух. На изхода от горелката се образува пламък с фронт на горене под формата на конус правилна форма(ориз.).

Фиг.7. Фронт на горене в горелка Бунзен

Когато фронтът на горене е в стабилно положение, скоростта на разпространение на пламъка u n се балансира от компонента W n, перпендикулярна на повърхността на горивния конус на скоростта на газово-въздушната смес W, т.е.

където j е ъгълът между вектора на скоростта на сместа газ-въздух и вектора на нейния компонент, нормален към повърхността на горивния конус.

Скоростта на движение на газовъздушната смес на изхода на дюзата с конус на горене с правилна форма се определя по формулата

където d 0 е диаметърът на дюзата на горелката, V е дебитът на сместа газ-въздух през горелката.

Стойността на cos j може да се изрази като височина на горивния конус

Като се има предвид, че повърхността на горене е страничната повърхност на правилен конус

се определя нормалната стойност на скоростта

Нормалната скорост на разпространение на пламъка се влияе от:

1. Начална температура на сместа. При ниски температури u n е право пропорционална на квадрата на абсолютната температура на сместа, влизаща в процеса на горене. При температури над температурата на запалване концепцията за нормална скорост губи смисъла си, тъй като сместа става способна на самозапалване.

2. Температура на стените на канала, при условие че пламъкът се разпространява вътре в този канал. Студените стени прекъсват верижните реакции и забавят разпространението на пламъка.

3. Диаметър на канала. За всяка горима смес има критична стойност на диаметъра dcr, започвайки от която разпространението на пламъка в канала е невъзможно. Стойността на критичния диаметър може да се определи по формулата

където a cm е коефициентът на топлопроводимост на сместа.

4. Натиск. С увеличаване на налягането u n намалява.

5. Състав на сместа. За смес със състав, близък до стехиометричния, нормалната скорост има максимална стойност. Освен това има долни и горни граници за концентрация на гориво, отвъд които пламъкът не може да се разпространи.

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 получаването на базови минерални масла, които отговарят на екологичните изисквания, селективното пречистване играе важна роля,

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

В табл Таблица 1.4 предоставя сравнителни данни за химичния състав на базовите масла, получени чрез селективно пречистване 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. Маслата за хидрокрекинг, според резултатите, получени с помощта на съвременни методи за изпитване, са нетоксични; практическото отсъствие на арени в тях показва много ниска канцерогенност и незначителна вероятност за растеж 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 базови маслахидрокрекинг се произвежда 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 са по-добри характеристики на околната среда. Към най-важните класове синтетични масла от гледна точка екологична безопасностТе включват масла, направени от 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 работи за създаване на високотемпературно високо (до 240 ° C) естерно масло, използвайки ефективни добавки, които са не отстъпва по качество на 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 съвременни 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 авиационни масла такива традиционни 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.

В целия свят отдавна се работи 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. От гледна точка на пожар газовите горива са особено опасни. 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 обвинения 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. важноима минималната енергия на електрически разряд, необходима за запалване на сместа пара-въздух.

При оценяване опасност от пожарпри работа с горива се определя и степента 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 в затворени пространства и контейнери. Естеството и съдържанието на обезпечителните мерки се уреждат със специални ведомствени инструкции. Същността на предпазните мерки се свежда до предотвратяване на появата на източник на топлина, особено източник на топлина, на места, където се образуват експлозивни смеси. открит огън. Един от най-опасните източници на открит огън е разреждането на електростатични потенциали през паровъздушна среда и образуването на искра при удари на твърди тела. 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 (електролиза)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. а „Граници на разпространение на пламъка съгласно 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 линейна скоростдвижение 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 и„ 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 дадена от EMIN) може да бъде представена чрез 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- Един и същ,

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)

Където b- концентрация на гориво при CPRP или в смес с максимална скорост на разпространение на пламъка, % (об.); C, C 2, C 3,... - концентрация прости газовев сложна смес

(с, + С2 + С3 +... = 100%); b|, b 2, b 3> ... - концентрация на газове в прости смеси при CPRP 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 l на пламъка, 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 //"Пкогато 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 пламъка (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 функционални характеристики 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 границите на концентрация на разпространение на пламъка се определят като

където C„ (i) е долната (горната) KPRP, % (об.); Р- 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 Р(% 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 около.); N е броят на кислородните атоми, необходими за пълното окисляване на горивото.

За гориво С„Нт

• (1.17)
• 3,74 10 5

където C„ - в % (об.); ()н- 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

T - 293

където T„ е температурата (в K) на продуктите от горенето на сместа, при която концентрацията на горивото при 293 K съответства на по-ниската 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, % (относно.).

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-висока 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 стойностикоефициент 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:

х | 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; Рт - налягане на парите на горивото в скоростната кутия (Р„ или Р„), kPa; 8„с„ - ентропия на изпарение при температура 15% и атмосферно налягане (приема се съгласно 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 зоната на първоначалното 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 сферичното начално място 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 експерименталните 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 експонента, тя е близка 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 остава в сила 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 горния и долния 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 от експериментални изследвания, показани 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 една към друга, когато се увеличават (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 бензин-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). Изчисленото определяне на точката на запалване се извършва съгласно 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 химическа природагориво, състав на въздушно-горивната смес, налягане, адиабатичност на процеса на самозапалване, наличие 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:

Където д- ефективна енергия на активиране, kJ/kmol; д=8.31419 kJ/(kmol K) - универсална газова константа; T- 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) - парафин; 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, когато суспензията се нагрява до температурата на самозапалване на течната фаза.

Налягане на експлозия в затворен обем

Налягане на експлозия - най-високо налягане, което възниква по време на дефлаграционна експлозия на паровъздушна смес в затворен обем при начално налягане 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 T).

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. ДА СЕ; 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)

Където ^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 Да сеи термокинетичен индикатор стестова смес (приложение към GOST 12.1.044-84)

Стойности tgи k се намират чрез термодинамично изчисление или. при невъзможност за изчисление приемам Да се= 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 извънредни ситуации може да бъде теч на масло

продукти чрез запечатващи възли спирателни кранове, трансферни помпи, тръбопроводи и устройства за пълнене; чрез вентилация на газовото пространство на резервоарите; преливни резервоари, цистерни и резервоари; почистване на резервоари; 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. Аварии в такива съоръжения обаче могат да възникнат поради недостатъци на съществуващата система за контрол и наблюдение 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 анализа на приемо-предавателната и експлоатационната документация, както и от 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 безопасно управление на потоци петролни продукти голямо значениеима изправна тръбопроводна технологична арматура: спирателни, дроселни, 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 й), 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 без налягане, продуктът изтича и бързо се изпарява, за да 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. Появата на детонация в големи облаци се обяснява със следните механизми. Първият от тях отчита възможния ефект от интензивното топлинно излъчванеот дълъг пламък в облаци, предварително смесени от турбулентни газови потоци.

Вторият механизъм за възникване на детонация включва ускоряване на пламъка в големи облаци поради разликата в ускорението на елементарни обеми изгорял газ и прясна смес в турбулентен пламък. Тази разлика възниква под влияние 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 облака.

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 искраможе да възникне без никакви проводници или мрежи изобщо. 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 възникващ пожар, който не е предвиден от технологичните процеси. Запалване на петролни продукти може да възникне в резервоари, производствено оборудване и по време на разливи на 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. По време на 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.

Една от най-неприятните последици от радиационното увреждане е изгаряне на „пръчките“ и „конусите“ на окото.

На фиг. 1.43 показва зависимостта на I от m, както и T от m, което определя областите на поносима и непоносима болка по време на образуването на термични леки изгаряния различни степени. Критерият, приложен на фигурата по-долу, се основава на факта, че по време на топлинно 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 кръвния поток от периферните части на тялото, което предотвратява локалното увеличение в температура до прагово ниво. Когато е изложен на висока доза топлинно налягане, този физиологичен механизъм вече не може да осигури необходимото отделяне на топлина и тялото претърпява патологични и понякога екстремни термични 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 ситуации и извънредните 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. 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 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 обектите, 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 предотврати сблъсъци със земната повърхност и между самолети, ASOBP формира пространствени траектории на „отцепване“.

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, регулаторна рамка и др.) .

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 г.

• - 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 на горене на пламък върху повърхността на вещества и материали. 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 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 боядисванезапали, разпространи пламък по повърхността му и генерира топлина..." Източник: "БЕЗОПАСНОСТ НА МАТЕРИАЛИТЕ ЗА БОЯ...

  Официална терминология

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

  Обяснителен речник на Ушаков

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

  Речник на синонимите

"скорост на разпространение на пламъка" в книгите

Лед и малко огън

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 пламък Следващият път, когато имате неприятни, неспокойни мисли, направете проста, но мощна 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. 12 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 Ежедневието на средновековните монаси в 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 нощем, а все още суровите рани на сърцето й я притесняват. 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,

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

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 Tг. Това е важна характеристика на запалима среда. За повечето горими смеси стойността T g е в рамките на 1500 ÷ 3000°K. Очевидно е, че T d – максимална температура на реакционните продукти при липса на външно нагряване. Действителната температура на продуктите от горенето може да бъде само по-ниска T 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 T St и завършва при температура TЖ.

Пред фронта на пламъка, разпространяващ се надясно, има свежа смес, а отзад има продукти от горенето. Смята се, че в зоната на нагряване реакцията протича толкова бавно, че отделянето 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 T 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. Бележит топлинни загубивъзможно 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 горене, фронтът на пламъка се движи през сместа, което позволява на пламъка да се разпространи.

Ако прясната смес се движи към фронта на пламъка със скорост, равна на скоростта на разпространение на пламъка, тогава 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:

Където с – специфична топлина; – 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)

Където 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.

Нормалната скорост на разпространение на пламъка (un) зависи от топлофизичните свойства на сместа газ-въздух. Но в още по-голяма степен скоростта на разпространение зависи от неговите физикохимични свойства? скорост на горене V и температура в зоната на реакция на горене, TG:

тези. un е пропорционална на скоростта на окислителната реакция (V) и е експоненциално зависима от обратната температура на зоната на горене (Tg). Определящият параметър, разбира се, ще бъде скоростта на реакция. Нека напишем уравнението за скоростта на химическата реакция на горене:

където k0 е предекспоненциалният фактор от уравнението на Арениус,

Cg, сок - концентрации на гориво и окислител,

m, n - поръчки за реакция съответно за гориво и окислител,

Ea е енергията на активиране на химическа реакция.

Нека разгледаме как ще се промени скоростта на окислителните реакции за смеси с различни съотношения на гориво и окислител (фиг. 2).

Графиката показва, че за смес със стехиометричен състав (коефициент на излишък на въздух? = 1) скоростта на окислителната реакция е максимална.

Когато концентрацията на гориво в смес се увеличи над стехиометричното количество, кога? става< 1 (кислород находится в недостатке), горючее сгорает не полностью. В этом случае меньше выделится теплоты реакции горения Qгор и произойдёт снижение Tг.

Скоростта на окислителната реакция ще намалее в сравнение със стехиометричния състав на сместа, както поради намаляване на концентрацията на окислителя O2, така и поради температурата на зоната на горене. Тоест с последователно намаление? (което е еквивалентно на увеличаване на концентрацията на SG в сместа) скорост на окислителната реакция? и температурите в зоната на горене Tg постоянно ще намаляват. На графиката при SG > SGstech кривата става рязко надолу. Намаляване на скоростта на окислителната реакция при? > 1 се обяснява с намаляване на отделянето на топлина в зоната на горене поради по-ниската концентрация на гориво в нея.

Фигура 2. Зависимост на скоростта на горене от концентрацията на гориво в сместа

Точно същата като на фиг. 2, зависимостта на скоростта на реакцията на горене от концентрацията на горимия компонент в първоначалната смес, предопределя параболичната форма на зависимостта на другите параметри на процеса на горене от състава на сместа: температурата на самозапалване и минималната енергия на запалване, концентрационните граници на разпространение на пламъка. Зависимостта на нормалната скорост на разпространение на пламъка un от концентрацията на горивото в ПГ сместа също има формата на парабола. На фиг. Фигура 3 показва такива зависимости за случай на изгаряне на смес въздух-пропан при различни значенияначална температура.

Фигура 3. Зависимост на скоростта на разпространение на пламъка от концентрацията на пропан във въздуха при начална температура 311 K (1); 644 К (2); 811 K (3)

Съгласно концепциите, описани по-горе, максималната скорост на разпространение на пламъка (unmax) трябва да съответства на стехиометричната концентрация на горивото. Въпреки това, експериментално установените му стойности са донякъде изместени към богати на горими смеси. С повишаване на началната температура на сместа скоростта на разпространение на пламъка трябва да се увеличи, което се наблюдава на практика. Например, за въздушна смес от пари на бензин и керосин, тя има формата, показана на фиг. 4.

Фигура 4. Зависимост на скоростта на разпространение на пламъка от началната температура на въздушната смес от бензинови и керосинови пари с въздух

За различни вещества u зависи от тяхната химична природа и варира в доста широки граници (Таблица 1). За повечето смеси от въглеводородни горива с въздух< 1 м/с. При введении в горючую смесь избыточного воздуха или азота температура горения заметно снижается.

Маса 1.

Нормална скорост на разпространение на пламъка за някои запалими смеси

Въвеждането на инертни и неутрални газове в запалимата смес: азот N2, аргон Ar, въглероден диоксид CO2 го разрежда и по този начин намалява както скоростта на окислителната реакция, така и скоростта на разпространение на пламъка. Това ясно се вижда от зависимостите, показани на фиг. 5.

Освен това, при определена (флегматизираща) концентрация на разредителите, горенето спира напълно. Въвеждането на фреони има най-мощен ефект, тъй като те също имат инхибиращ ефект върху реакцията на горене.

Както се вижда от фиг. 5, въвеждането на фреон (114B2) в горимата смес е 4 - 10 пъти по-ефективно от неутралните газове - разредители.

Фигура 5. Ефект на концентрацията на разредители и хладилен агент 114B2 върху скоростта на разпространение на пламъка в смес пропан-въздух (? = 1,15)

Флегматизиращата способност на разреждащите газове зависи от техните термофизични свойства и по-специално от тяхната топлопроводимост и топлинен капацитет.

1.3 Дифузионно изгаряне на газове

В реални условия, в случаите, когато газ или пари се запалват след началото на аварийното им изтичане, се наблюдава дифузно горене. Типичен и доста често срещан пример е дифузионното изгаряне на газ по време на разрушаването на магистрални тръбопроводи, при авариен изблик в морето или на брега на кладенец на газово или газово кондензатно находище, в газопреработвателни предприятия.

Нека разгледаме характеристиките на такова изгаряне. Да приемем, че гори фонтан от природен газ, чийто основен компонент е метанът. Горенето протича в дифузионен режим и има ламинарен характер. Концентрационните граници на разпространение на пламъка (CPLP) за метан са 5 - 15% vol. Нека да изобразим структурата на пламъка и да изградим графични зависимости на промяната на концентрацията на метан и скоростта на реакцията на горене от разстоянието до аксиалния фонтан (фиг. 6).

Фигура 6. Диаграма на дифузионен ламинарен пламък на газов фонтан (a), промяна в концентрацията на гориво (b) и скорост на реакция на горене (c) по протежение на фронта на пламъка.

Концентрацията на газ намалява от 100% при аксиалния фонтан до стойността на горната концентрационна граница на възпламеняване и по-нататък до LFL в периферията му.

Изгарянето на газ ще се случи само в концентрационния диапазон от VKPR до LKPR, т.е. в обхвата на концентрация на неговото запалване. Скоростта на реакцията на горене?(T) ще бъде нула при концентрации над VKPR и под LKPR и максимална при. По този начин разстоянието между HNKPR и HVKPR определя ширината на фронта на дифузионния пламък:

fp = HNKPR - HVKPR. (3)

Предната ширина за такъв пламък варира от 0,1 до 10 mm. Скоростта на реакцията на горене в този случай се определя от скоростта на дифузия на кислорода и нейната стойност е приблизително 5 × 104 пъти по-малка от скоростта на горене в кинетичен режим. Топлинният интензитет е същия брой пъти по-нисък, т.е. скоростта на отделяне на топлина в факел с дифузно горене.

1.4 Характеристики на изгаряне на газови струи. Условия за стабилизиране на пламъка

По-удобно е да се разгледат условията на горене на газови фонтани, като се използва примерът на газови струи. В реални условия такива струи са турбулентни. При запалване на газова струя, изтичаща от кладенец, се образува т. нар. дифузионна струя, която има симетрична вретеновидна форма (фиг. 6). Химичните реакции на горене протичат в тънък повърхностен слой на горелката, който в първо приближение може да се счита за повърхност, където концентрациите на гориво и окислител стават нула, а дифузионните потоци на гориво и окислител към тази повърхност са в стехиометрична съотношение. Фронтът на дифузионното горене има нулева скорост на разпространение, така че не може самостоятелно да остане върху течащата нагоре струя.

Стабилизирането на пламъка върху струята става в самото дъно на факела, където се реализира друг механизъм на горене. Когато газът изтича от дупката, се образува турбулентен слой от смесващ газ и околния въздух върху първоначалната негоряща част от повърхността на струята. В този слой концентрацията на газ в радиална посока постепенно намалява, а концентрацията на окислителя се увеличава. В средната част на смесителния слой се появява хомогенна смес от гориво и окислител със състав, близък до стехиометричния. Когато такава смес, подготвена за изгаряне, се запали, фронтът на пламъка може да се разпространява в смесителния слой с крайна скорост, дори към потока, ако скоростта на горене надвишава местната скорост на потока. Но тъй като скоростта на струята се увеличава, когато се приближи до изхода, на определена височина скоростта на струята (uf) става равна на скоростта на горене (?t) и пламъкът се стабилизира на повърхността на струята на тази височина. Не е възможно да се изчисли точно скоростта на турбулентно горене (?t). Оценките обаче показват, че стойността (?t) е приблизително равна на пулсиращите скорости на струята, чиято големина е пропорционална на аксиалната скорост (um). От експерименталните данни следва, че максималните стойности на средноквадратичните пулсации на компонента на надлъжната скорост са 0,2um. Приемайки тази стойност за скорост на турбулентно горене, можем да предположим, че максималната скорост на разпространение на пламъка към газовата струя, бликаща със скорост 300-450 m/s, ще бъде около 50 m/s.

1.5 Оценка на дебита на горящи газови фонтани

При гасене на пожари от мощни газови фонтани е необходимо да се оцени дебитът (D) на горящия фонтан, тъй като консумацията на газ е един от основните параметри, които определят обема на работата и материално-техническите средства, необходими за отстраняване на аварията . Директното измерване на дебита на горящ фонтан обаче в повечето случаи се оказва невъзможно и няма ефективни дистанционни методи за определяне на дебита на струята. Консумацията на мощни газови фонтани може да се определи доста точно от височината на факела (Н).

Известно е, че височината на турбулентния облак, образуван по време на изгарянето на нормално разширени газови струи с дозвукова скорост на изпускане, не зависи от скоростта или дебита на струята, а се определя само от диаметъра на отвора (d) от която изтича струята, топлофизичните свойства на газа и неговата температура (Т) на изхода от отвора.

Има добре известна емпирична формула за изчисляване на дебита на фонтан въз основа на височината на факела при изгаряне на природен газ:

D = 0,0025Hf 2, милиона m3/ден. (4)

При реални пожари практически никога не възникват ламинарни режими на горене. Газът, както в резервоара на газовото находище, така и в транспортните тръбопроводи и технологични инсталации, е под налягане. Следователно консумацията на газ по време на авариен теч ще бъде много висока? до 100 m3/s при бликащи пожари газови кладенци(до 10 милиона m3/ден). Естествено, при тези условия режимите на изтичане, а следователно и режимите на горене, ще бъдат турбулентни.

За изчисляване на силите и средствата за гасене на горящи газови факли е необходимо да се знае разходът на газ. Първоначалните данни за неговото изчисляване почти винаги липсват, тъй като или налягането на газа в технологично оборудване, или в резервоара на полето. Следователно на практика те използват експериментално установената зависимост (4) на височината на пламъка на горелката от дебита на газа, изчислените данни за използване на които са дадени в табл. 2.

Таблица 2.

Зависимост на височината на пламъка от газовия поток на газов фонтан при различни режими на горене