Pojęcie spalania. Warunki niezbędne do wystąpienia spalania. Rozprzestrzenianie się płomienia. Normalna prędkość rozprzestrzeniania się płomienia. Rozprzestrzenianie się płomienia po powierzchni cieczy. Wpływ warunków zewnętrznych na prędkość rozprzestrzeniania się płomienia Podstawowy n

Propagacja strefy przemian chemicznych w otwartym układzie palnym

Spalanie rozpoczyna się od zapłonu mieszaniny palnej w lokalnej objętości układu palnego, a następnie rozprzestrzenia się w kierunku poruszającej się mieszaniny. Strefa spalania, w której zachodzą widoczne dla obserwatora reakcje chemiczne typu redoks, nazywana jest płomieniem. Powierzchnia oddzielająca płomień od jeszcze niepalącej się mieszaniny służy jako czoło płomienia. Charakter rozprzestrzeniania się płomienia zależy od wielu procesów, ale procesem determinującym jest ogrzewanie mieszaniny palnej. W zależności od sposobu nagrzania mieszaniny palnej do temperatury zapłonu wyróżnia się propagację płomienia normalnego, turbulentnego i detonacyjnego.

Normalne rozprzestrzenianie się płomienia obserwuje się podczas spalania w układzie palnym z laminarną poruszającą się mieszanką. Podczas normalnego rozprzestrzeniania się płomienia energia cieplna jest przenoszona z warstwy płonącej do warstwy zimnej, głównie poprzez przewodność cieplną, a także dyfuzję molekularną. Przewodność cieplna w gazach jest niska, więc prędkość normalnego rozprzestrzeniania się płomienia jest niska.

Podczas turbulentnego ruchu mieszaniny palnej przeniesienie energii cieplnej z warstwy płonącej do warstwy zimnej następuje przede wszystkim na drodze dyfuzji molowej, a także przewodności cieplnej. Transfer molowy jest proporcjonalny do skali turbulencji, która jest określona przez prędkość mieszaniny. Szybkość turbulentnego rozprzestrzeniania się płomienia zależy od właściwości mieszaniny i dynamiki przepływu gazu.

Rozprzestrzenianie się płomienia w mieszaninie palnej ze strefy spalania do zimnych warstw w wyniku procesów molekularnych i molowych nazywa się deflagracją.

Procesom spalania fizykochemicznego towarzyszy wzrost temperatury i ciśnienia w płomieniu. W układach palnych w pewnych warunkach mogą powstać strefy wysokiego ciśnienia, które mogą ściskać sąsiednie warstwy, podgrzewając je do punktu zapłonu. Rozprzestrzenianie się płomienia w wyniku szybkiego sprężania zimnej mieszanki do temperatury zapłonu nazywa się detonacją i ma zawsze charakter wybuchowy.

W układach palnych może wystąpić spalanie wibracyjne, w którym czoło płomienia porusza się z prędkością zmieniającą się zarówno pod względem wielkości, jak i kierunku.

Prędkość propagacji frontu spalania w mieszaninie laminarnej poruszającej się lub stacjonarnej nazywana jest normalną lub podstawową prędkością rozprzestrzeniania się płomienia. Wartość numeryczna prędkość normalna jest określana na podstawie prędkości mieszanki, która jeszcze się nie zapaliła, zwykle skierowanej w stronę czoła spalania.

Wartość un dla płaskiego frontu spalania można wyznaczyć z warunku równowagi dynamicznej pomiędzy szybkością nagrzewania mieszaniny przez przewodność cieplną do temperatury zapłonu a szybkością reakcji chemicznej. W rezultacie otrzymujemy następujący wzór

gdzie l jest współczynnikiem przewodności cieplnej mieszaniny gazów, c p jest współczynnikiem pojemności cieplnej mieszaniny w stałe ciśnienie, T początkowa – temperatura początkowa mieszaniny, Ta – temperatura spalania adiabatycznego, Arr – kryterium Arrheniusa, k 0 – współczynnik prawa Arrheniusa.

Prędkość normalną można wyznaczyć doświadczalnie na podstawie prędkości ruchu czoła w rurze z mieszanką stacjonarną lub na podstawie wysokości stożka spalania w palniku Bunsena. Palnik Bunsena to palnik laboratoryjny z częściowym wstępnym wymieszaniem gazu i powietrza. Na wyjściu z palnika tworzy się płomień z frontem spalania w kształcie stożka poprawna forma(Ryż.).

Ryc.7. Front spalania w palniku Bunsena

Gdy front spalania znajduje się w stabilnym położeniu, prędkość rozprzestrzeniania się płomienia u n jest równoważona przez składową W n prostopadłą do powierzchni stożka spalania prędkości mieszaniny gazowo-powietrznej W, tj.

gdzie j jest kątem pomiędzy wektorem prędkości mieszaniny gazowo-powietrznej a wektorem jej składnika prostopadłym do powierzchni stożka spalania.

Prędkość ruchu mieszanki gazowo-powietrznej na wylocie dyszy ze stożkiem spalania o regularnym kształcie określa wzór

gdzie d 0 to średnica dyszy palnika, V to natężenie przepływu mieszaniny gazowo-powietrznej przez palnik.

Wartość cos j można wyrazić w formie wysokości stożka spalania

Biorąc pod uwagę, że powierzchnia spalania jest powierzchnią boczną zwykłego stożka

określana jest normalna wartość prędkości

Na normalną prędkość rozprzestrzeniania się płomienia wpływają:

1. Początkowa temperatura mieszaniny. W niskich temperaturach un jest wprost proporcjonalne do kwadratu temperatury bezwzględnej mieszaniny wchodzącej do spalania. W temperaturach powyżej temperatury zapłonu koncepcja normalnej prędkości traci znaczenie, ponieważ mieszanina staje się zdolna do samozapłonu.

2. Temperatura ścianek kanału, pod warunkiem, że płomień rozprzestrzenia się wewnątrz tego kanału. Zimne ściany przerywają reakcje łańcuchowe i spowalniają rozprzestrzenianie się płomieni.

3. Średnica kanału. Dla każdej mieszaniny palnej istnieje krytyczna wartość średnicy dcr, od której niemożliwe jest rozprzestrzenianie się płomienia wewnątrz kanału. Wartość średnicy krytycznej można określić ze wzoru

gdzie a cm jest współczynnikiem dyfuzyjności cieplnej mieszaniny.

4. Ciśnienie. Wraz ze wzrostem ciśnienia un maleje.

5. Skład mieszaniny. W przypadku mieszaniny o składzie zbliżonym do stechiometrycznego normalna prędkość ma wartość maksymalną. Ponadto istnieją dolne i górne granice stężenia paliwa, powyżej których płomień nie może się rozprzestrzenić.

Smary

Głównym celem w opracowywaniu środków smarnych przyjaznych dla środowiska jest stworzenie produktu o wysokiej biodegradowalności i niskiej ekotoksyczności. W rozwiniętych krajach Zachodu

Obecnie firmy publiczne i prywatne zaczynają tworzyć rynek dla smarów przyjaznych dla środowiska. Większość badań koncentruje się na składzie chemicznym produktu i ocenie jego biodegradowalności. Tworząc przyjazne dla środowiska środki smarne, uwzględnia się dwa główne kierunki: produkcję olejów bazowych, których charakter chemiczny decyduje o charakterze wpływu na środowisko oraz syntezę nowych dodatków - przyjaznych dla środowiska, biodegradowalnych i skutecznych.

Obecnie i prawdopodobnie w przyszłości szczególne znaczenie mają trzy grupy olejów bazowych pozyskiwanych z różnych surowców: oleje naftowe z hydrokrakingu (HC), polialfaolefiny (PAO) oraz estry, które są podatne na szybką biodegradację w środowisku. Bazowe oleje naftowe o tradycyjnych schematach przepływowych niewątpliwie pozostaną ogromne znaczenie przez nieokreślony długi okres, zwłaszcza biorąc pod uwagę fakt, że smary otrzymywane na bazie PJSC. estry polialkoholi, glikole polialkilenowe i diestry kosztują 2–10 razy więcej niż produkty naftowe. Zwiększona biodegradowalność nie stanowi zachęty do przezwyciężania różnic cenowych.

Wysokie właściwości użytkowe i przyjazność dla środowiska olejów mineralnych zapewnia zestaw pewnych cech. Przede wszystkim jest to ich wąski ułamkowy i korzystny skład chemiczny grupowy z minimalną ilością związków zawierających siarkę i azot w olejach bazowych. Ogromne znaczenie ma dobór surowców, sortowanie olejów wykorzystywanych do produkcji olejów wysokoindeksowych oraz ich oddzielne przetwarzanie. W otrzymywaniu bazowych olejów mineralnych spełniających wymagania środowiskowe ważną rolę odgrywa selektywne oczyszczanie,

znaczną rakotwórczość produktu. Obecnie w USA i Kanadzie ponad 70% olejów bazowych uzyskuje się w drodze selektywnej rafinacji. Szeroki wachlarz możliwości otwiera zastosowanie takich nowoczesnych procesów jak hydrokraking, hydroodparafinowanie, hydroizomeryzacja. Technologie te zostały szczegółowo opisane w pracy. Zastosowanie procesów hydrokatalitycznych w połączeniu z tradycyjne metody Oczyszczanie surowców ropopochodnych za pomocą selektywnych rozpuszczalników poprawia wydajność i właściwości środowiskowe olejów bazowych.

W tabeli Tabela 1.4 przedstawia dane porównawcze dotyczące składu chemicznego olejów bazowych otrzymanych w wyniku selektywnego oczyszczania i hydrorafinacji. Ten ostatni znacznie zmniejsza zawartość arenów, siarki i azotu w olejach.

Tabela 14

Wpływ hydrorafinacji na skład chemiczny

oleje bazowe

Wprowadzenie procesów hydrokrakingu i hydroizomeryzacji do produkcji bazowych olejów mineralnych umożliwia otrzymanie produktów wysoce biodegradowalnych i niezawierających arenów. Oleje hydrokrakingowe, zgodnie z wynikami uzyskanymi przy użyciu nowoczesnych metod badawczych, są nietoksyczne; praktyczny brak w nich arenów wskazuje na bardzo niską rakotwórczość i znikome prawdopodobieństwo jego wzrostu poprzez tworzenie i gromadzenie policyklicznych arenów podczas pracy; brak aren i dominacja

Zastosowanie izoparafin zapewnia dość wysoką biodegradowalność.

W USA oleje bazowe Hydrokraking produkowany jest od końca 1996 roku. . Instalacja w Finlandii jest gotowa do uruchomienia.

W Rosji VNIINP wraz z centrum naukowo-inżynierskim OJSC LUKOIL i JSC LUKOIL - Volgogradneftepe-rerabotka prowadzą badania nad organizacją produkcji szeregu rzadkich olejów i zasad z wykorzystaniem technologii uwodornienia, w szczególności oleju lotniczego MS-8 i lotniczy płyn hydrauliczny AMG -10.

W porównaniu do olejów mineralnych, oleje syntetyczne w niektórych przypadkach mają lepsze właściwości cechy środowiskowe. Do najważniejszych z punktu widzenia klas olejów syntetycznych Bezpieczeństwo środowiska Należą do nich oleje na bazie estrów syntetycznych, polialfaolefin i polibutenów. Są nietoksyczne, niekancerogenne i charakteryzują się niską emisją szkodliwych substancji.

Oleje syntetyczne na bazie estrów z dodatkami są szeroko stosowane w silnikach turbinowych samolotów cywilnych i wojskowych od lat 60-tych. W CIAM wraz z VNIINP i 25. Państwowym Instytutem Badawczym Ministerstwa Obrony Federacji Rosyjskiej prowadzone są prace nad stworzeniem wysokotemperaturowego (do 240 ° C) oleju estrowego przy użyciu skutecznych kompozycji dodatków, które są nie gorszej jakości od najlepszych zagranicznych olejów. Z analizy informacji naukowych, technicznych i patentowych dotyczących olejów do lotniczych silników turbinowych wynika, że ​​główną klasą związków stosowanych jako bazy olejowe pozostają estry polioli. Jednak sytuacja zmienia się wraz z pojawieniem się nowej generacji silników lotniczych, ponieważ udoskonalenia konstrukcyjne i potrzeba zmniejszenia zużycia paliwa prowadzą do wzrostu ciśnienia, temperatury i obciążenia olejem.

To ostatnie zwiększa ryzyko lokalnych złóż węgla. Dlatego w lotnictwie wojskowym w przyszłości konieczne jest wyeliminowanie stosowania olejów na bazie estrów. W tym celu najbardziej obiecujące są oleje nowego typu - oparte na polieterach perfluoroalkilowych. Według współczesnych danych związki te są nietoksyczne i są nawet stosowane za granicą w przemyśle perfumeryjnym oraz do konserwacji marmurowych zabytków sztuki i architektury.

Dodatki mają ogromny wpływ na właściwości środowiskowe smarów. W olejach lotniczych szeroko stosowane są jako dodatki takie tradycyjne przeciwutleniacze i inhibitory korozji jak dioktylodifenyloamina, fenylo-α-naftyloamina, benzotriazol, dodatek typu sukcynimidu K-51 i inne, które się sprawdziły.

Na całym świecie od dawna trwają prace nad stworzeniem nowych, nietoksycznych i biodegradowalnych produktów. W szczególności od lat 90-tych prowadzony jest rozwój zamienników dodatków zawierających chlor. Ważna jest kwestia wymiany związków ołowiu. Związki bizmutu są substytutem ołowiu. Rozpoczęto prace nad dodatkiem ditiokarbaminianu bizmutu.

Opracowano takie dodatki jak Mif-1 (dodatek o złożonym składzie typu benzenu), Irganox L-57 (dodatek przeciwutleniający firmy Shiba, oktylowana i butylowana difenyloamina), dodatek „X” (związek zawierający fluor z grupy funkcyjne oksysiarczynu i hydroksykarbaminianu) itp.

Poprawiają się właściwości znanych dodatków. Tak więc w fosforanie trikrezylu zawartość neutrotoksycznego ortoizomeru zmniejsza się do 3% (Rosja), a w USA wytwarza się fosforan trikrezylu, który nie zawiera ortoizomeru.

Niebezpieczeństwo pożaru i wybuchu paliw i smarów

Obecnie stosowane paliwa i smary lotnicze są produktami stwarzającymi zagrożenie pożarowe. Pod względem pożarowym szczególnie niebezpieczne są paliwa gazowe. Paliwa węglowodorowe (paliwa do silników odrzutowych, benzyna itp.) zaliczane są do cieczy łatwopalnych (ciecze łatwopalne). Charakteryzują się dużą produkcją ciepła (-2000°C) i parowaniem, łatwo tworzą z powietrzem łatwopalne mieszaniny, które podczas spalania tworzą dużą ilość produktów spalania (duży współczynnik stechiometryczny), które są dobrymi dielektrykami i dlatego mogą akumulować się opłaty elektryczność statyczna.

W zależności od zagrożenia pożarowego ciecze łatwopalne dzieli się na trzy kategorie. Temperatura zapłonu służy jako wskaźnik określający (jest określana zgodnie z GOST 12.1.044-89):

W zależności od temperatury samozapłonu (określonej zgodnie z GOST 12.1.044-89) paliwa węglowodorowe należą do jednej lub drugiej grupy wybuchowych mieszanin par z powietrzem:

Ośmielamy się, że opary paliw węglowodorowych z powietrzem należą do kategorii zagrożenia wybuchem TTA: jest ona określana zgodnie z GOST 12.1.011-78. Wskaźnik ten wykorzystywany jest przy wyborze rodzaju sprzętu elektrycznego w wykonaniu przeciwwybuchowym oraz przy projektowaniu gaśnic.

O właściwościach pożarowych paliwa decydują także graniczne wartości stężenia zapłonu (CFL) – minimalna i maksymalna zawartość par paliwa w mieszaninie z powietrzem (utleniaczem), przy której płomień może rozprzestrzenić się w mieszaninie na dowolną odległość od źródło zapłonu (GOST 12.1.044-89). Ważną cechą paliwa są granice temperatur zapłonu - temperatury, w których nasycone pary paliwa w powietrzu występują w stężeniach równych odpowiednio dolnemu lub górnemu CPV. Ważny ma minimalną energię wyładowania elektrycznego wymaganą do zapalenia mieszaniny pary i powietrza.

Podczas oceniania niebezpieczeństwo pożaru przy obchodzeniu się z paliwami określa się również stopień wypalenia - ilość spalonego paliwa w jednostce czasu z jednostki powierzchni; minimalna energia zapłonu - w celu zapewnienia iskrobezpieczeństwa elektrostatycznego. Ocenia się interakcję palącego się paliwa ze środkami gaśniczymi wodno-pianowymi (wg GOST 12.1.044-89).

Pożar często poprzedza eksplozja mieszaniny gaz-powietrze. W przypadku eksplozji mieszanin powietrza w rurach o dużej średnicy i długości może nastąpić spalanie detonacyjne, rozprzestrzeniające się z prędkością 1100-1400 m/s. Ciśnienie może wzrosnąć do 0,8 MPa lub więcej. Szybko działająca fala uderzeniowa powoduje gwałtowny wzrost ciśnienia, temperatury i gęstości palnej mieszaniny, co z kolei przyspiesza chemiczne reakcje spalania i wzmacnia efekt destrukcyjny.

Wybuchowe stężenia oparów paliwa z powietrzem mogą tworzyć się w szerokim zakresie temperatur, szczególnie w zamkniętych przestrzeniach i pojemnikach. Charakter i treść środków ostrożności regulują specjalne instrukcje wydziałowe. Istota środków ostrożności sprowadza się do zapobiegania powstawaniu źródła ciepła, zwłaszcza ciepła, w miejscach tworzenia się mieszanin wybuchowych. otwarty ogień. Jednym z najniebezpieczniejszych źródeł otwartego ognia jest wyładowanie potencjałów elektrostatycznych przez środowisko pary i powietrza oraz powstawanie iskier w wyniku uderzenia ciał stałych. Występowanie wysokich potencjałów elektrycznych w paliwie tłumaczy się jego właściwościami elektrofizycznymi. Charakteryzują się zdolnością do gromadzenia ładunków w objętości (elektrolizowalność) i właściwości relaksacyjne ładunku (przewód elektryczny jest na nich).

W tabeli 1,5. podano wskaźniki charakteryzujące właściwości niebezpieczne pożarowo paliw lotniczych.

Tabela 1.5

Niebezpieczne pożarowo właściwości paliw lotniczych

1 Obliczone metodą addytywności.

^Obliczone za pomocą równań (47) i (48) GOST 12.1.044-89 w oparciu o początkową temperaturę wrzenia -10/-4°C.

°W liczniku - w tyglu zamkniętym, w mianowniku - w tyglu otwartym. a „Granice rozprzestrzeniania się płomienia zgodnie z GOST 10277-89.

Normalna prędkość rozprzestrzeniania się płomienia

Szybkość rozprzestrzeniania się płomienia w mieszaninie palnej zależy od warunków jej definicji i odniesienia. Do oceny porównawczej paliw według tej cechy przyjmuje się normalną prędkość rozprzestrzeniania się płomienia – tj prędkość liniowa ruch strefy spalania w stosunku do świeżej jednorodnej mieszaniny palnej w kierunku normalnym do czoła płomienia. Szybkość rozprzestrzeniania się płomienia w takich warunkach dla danego składu mieszaniny palnej można uznać za cechę fizykochemiczną zależną wyłącznie od ciśnienia i temperatury.

Eksperymentalnie normalną prędkość rozprzestrzeniania się płomienia określa się zgodnie z GOST 12.1.044-89.

W temperaturze 20°C i ciśnieniu 0,101 MPa w mieszankach węglowodorowo-węglowodorowo-powietrznych prędkość maksymalną u osiąga się przy stężeniu paliwa w mieszaninie ~1,15 C st x (rys. 1.24), tj.

przy a - 0,87 i przy liczbie atomów węgla w węglowodorze n > 7 wynosi -39-40 cm/s (rys. 1.25). Minimalna normalna prędkość rozprzestrzeniania się płomienia i prędkość spalania masy osiągane w granicach stężeń rozprzestrzeniania się płomienia w normalnych warunkach wynoszą odpowiednio 4-6 cm/s i (5-7) 10° g/(cm 2 s).

W przypadku braku danych eksperymentalnych, normalną prędkość rozprzestrzeniania się płomienia należy dobrać poprzez interpolację wartości i„ dla mieszanin o podobnych właściwościach fizykochemicznych lub zastosować równania empiryczne. Proste i wygodne równania zaproponował A.S. Kierowca wstępny:

• (1.3)

t=t p +B(St-C^(C w -C t),

gdzie u jest prędkością propagacji w cm/s; t - masowe tempo spalania mieszaniny, g/(cm 2 s); i 11P, t„ - graniczne (minimalne) wartości prędkości rozprzestrzeniania się płomienia; С i Сн - stężenie paliwa w mieszance przy dolnych i górnych granicach stężenia rozprzestrzeniania się płomienia; A i B są współczynnikami wyznaczonymi z jednego punktu doświadczalnego.

Ryż. 1,24.

propagacja płomienia w zależności od molowego współczynnika stechiometrycznego nadmiaru powietrza Lm:

• - parafina; * - olefinowy; ° - acetylen; D - neften; © - dpolefnovye; ° węglowodory o cyklach C p 11 2”.
• 1 2 3 4 5 b 7 s

Ryż. 1,25. Maksymalna normalna prędkość rozprzestrzeniania się płomienia w mieszance paliwowo-powietrznej w zależności od liczby atomów węgla w cząsteczce węglowodoru (P=0,101 MPa, 1=20°C, rura szklana otwarta: długość 57 cm, średnica 2,5 cm): - parafina; * - olefinowy;

° - acetylen; D - naftenowy; c - dnolfipovye; o cykliczny (C P P2 „);

1 - benzyna [116]; 2 - benzen

Funkcjonalną zależność pomiędzy prędkością rozprzestrzeniania się płomienia a stężeniem paliwa C t przy C t C* t (ale przy danym EMIN) można przedstawić za pomocą równania:

• - = 11 s

/ s g -s; l

„s t -s „t”

gdzie m i, i p- normalna prędkość rozprzestrzeniania się płomienia

przy stężeniach paliwa w mieszance C t i S*t, cm/s; i s- To samo,

przy dolnej granicy stężenia rozprzestrzeniania się płomienia, cm/s.

Przybliżony przebieg krzywej oraz n - /(St) w mieszaninie złożonej

skład można skonstruować wykorzystując trzy punkty odniesienia odpowiadające dolnej i górnej granicy stężenia oraz maksymalnej prędkości rozprzestrzeniania się płomienia. Dla tych punktów należy znać stężenie paliwa i prędkość rozprzestrzeniania się płomienia.

S i wartości i i dla określonych punktów są obliczane

zgodnie z następującą metodą. Każda złożona mieszanina gazów palnych jest przedstawiana jako składająca się z odpowiedniej liczby prostych mieszanin. Obliczenia składu w stężeniach granicznych i w punkcie prędkości maksymalnych przeprowadza się według reguły mieszania, w oparciu o stężenia graniczne i skład „mieszanin maksymalnych”. Odpowiednie równanie projektowe ma postać:

C] + C* 2 + Su-y....

• -Ja---r...
• (1.5)

Gdzie B- stężenie paliwa w CPRP lub w mieszaninie przy maksymalnej prędkości rozprzestrzeniania się płomienia, % (obj.); C, C 2, C 3,... - stężenie proste gazy w złożonej mieszaninie

(c, + C2 + C3 +... = 100%); b|, b 2, b 3> ... - stężenie gazów w mieszaninach prostych w CPRP lub w mieszaninach z I i% (obj.).

Wartość maksymalnej normalnej prędkości rozprzestrzeniania się płomienia w mieszaninie oblicza się z równania:

C, g/, + C2i2 + C3i3 +

С, + С 2 + с 3 4-...

• (1.6)

gdzie C*, C 2, C 3 - zawartość prostych mieszanin w złożonej mieszaninie o maksymalnej prędkości rozprzestrzeniania się płomienia,% (obj.); I*, i 2, i 3 - maksymalne prędkości rozprzestrzeniania się płomienia w prostych mieszaninach, cm/s.

Aby obliczyć inne punkty krzywej i i= /(C; .) należy ustawić kilka dowolnych wartości prędkości płomienia, znaleźć stężenie b w złożonej mieszaninie za pomocą równania (1.5), w którym C, C 2, C 3 są dane przez skład mieszanina.

Ta metoda obliczeniowa ma zastosowanie do mieszanin gazów o pokrewnym charakterze (na przykład metanu i propanu). Techniki tej nie można zastosować do mieszaniny S P N Sh z Nz i CO.

Szybkość spalania masowego jest wprost proporcjonalna do bezwzględnej temperatury podgrzewania mieszaniny i można ją obliczyć za pomocą równania:

gdzie w, następnie i t „R o- masowa szybkość spalania mieszaniny w temperaturach T, To i T Poprzednia odpowiednio, g/(cm -s).

Jeśli T»T jest przed D, to

Zależność maksymalnej normalnej prędkości rozprzestrzeniania się płomienia od temperatury i ciśnienia opisuje w przybliżeniu równanie:

I' =u1(T/273) 2 ?(/’/10 5)", (19)

gdzie i'o to maksymalna normalna prędkość rozprzestrzeniania się płomienia w temperaturze 293 K i ciśnieniu 0,101 MPa, cm/s; T to temperatura płomienia l, w K; P - ciśnienie w Pa; n - wykładnik, ns zależny od ciśnienia w zakresie MO 4 + 5-10 5 Pa; dla mieszanki paliwowo-powietrznej n = -0,3 -*? -0,4; dla mieszanin węglowodorów i tlenu P = -0,1 -5- 0.

Maksymalna normalna prędkość rozprzestrzeniania się płomienia w zależności od stężenia tlenu w utleniaczu P R P Uu P

giil = \%ig" 0 + B-

gdzie ─ ja! Ale - w y, n y^0, cm2/s; B jest współczynnikiem określonym na podstawie danych eksperymentalnych (dla propanu B ~ 0,22); ty/t- wyjątkowo niskie stężenie tlenu w utleniaczu.

Wartość u*„ przy różnych stężeniach tlenu w utleniaczu 1 //"P gdy temperatura podgrzewania mieszaniny zmieni się z 310 na 422 K, można to wyznaczyć z równania:

":=w; (sz, -s), (MO

gdzie u*„ - w cm/s; T - w K; A, C ip - znajdują się na podstawie danych eksperymentalnych, ich wartości dla propanu, izooktanu i etylenu podano poniżej:

Granice stężenia i temperatury rozprzestrzeniania się płomienia

Granice stężenia rozprzestrzeniania płomienia (CFLP) w mieszaninie palnej to maksymalne minimalne i maksymalne stężenia paliwa w mieszance, przy których rozprzestrzenianie się płomienia jest nadal możliwe (odpowiednio dolna i górna granica). Zależą one od aktywności chemicznej paliwa, stężenia utleniacza i zanieczyszczeń obojętnych, przewodności cieplnej i pojemności cieplnej mieszaniny, temperatury i ciśnienia. CPRP dla paliw zawiesinowych na podstawie ich właściwości funkcjonalnych właściwości chemiczne, są określane przez ośrodek dyspersyjny. Oznaczanie CPRP dla jednorodnych mieszanin palnych przeprowadza się zgodnie z GOST 12.1.044-89: zgodnie z klauzulą ​​4.11 eksperymentalnie i zgodnie z klauzulą ​​4.12 - poprzez obliczenia.

Według GOST 12.1.044-84 granice stężenia rozprzestrzeniania się płomienia określa się jako

gdzie C„ (i) oznacza dolny (górny) KPRP, % (obj.); R- współczynnik stechiometryczny (liczba moli tlenu na mol paliwa); A I B- stałe uniwersalne, ich znaczenie podano poniżej:

Dla paliw S P N Sh

P = p + t/ 4.

Błąd obliczeniowy: dla dolnej granicy 0,12; dla górnego 0,40 o godz (3 p > 7,5. Dane o KPRP w zależności od R(% obj.) podano w tabeli. 1,6 (GOST 12.1.044-84).

Tabela 1.6

Granice stężeń rozprzestrzeniania się płomienia (dolne i górne) par i gazów w powietrzu

Istnieją inne znane równania do obliczania CPRP, a mianowicie:

• 4,76-(N-1) + ! „
• (1.14)

• 4,76/U +4 '
• (1.15)

gdzie C„ i C w - w około.); N to liczba atomów tlenu wymagana do całkowitego utlenienia paliwa.

Na paliwo С„Нт

• (1.17)
• 3,74 10 5

gdzie C„ - w% (obj.); ()N- dolne molowe ciepło spalania, kJ/kmol.

Dla paliw węglowodorowych SpN t przy 3 p 10 błąd obliczeniowy wynosi ±15%.

Jeżeli znany jest CPRP dla poszczególnych składników paliwa, wówczas zaleca się wyliczenie jego dolnego CPRP ze wzoru:

gdzie C i C„ to stężenia pierwszego składnika w mieszaninie i przy dolnej granicy, % (obj.).

Dla paliw C p N t w pierwszym przybliżeniu a k ~ a p - 1,42. Przeliczenie i C w jakiś I jakiś wytworzony:

gdzie C„(th) jest stężeniem paliwa w dolnej (górnej)

KPRP,% (obj.); Mt i Mo – masa cząsteczkowa paliwa i utleniacza; Lo - w kg utleniacza/kg paliwa; b m - molowy współczynnik stechiometryczny, mol paliwa/mol paliwa.

Przeliczenie dolnego CPRP dla różnych temperatur można przeprowadzić za pomocą równania:

L II l

T - 293

gdzie T„ to temperatura (w K) produktów spalania mieszanki, w której stężenie paliwa przy 293 K odpowiada dolnemu CPRP (w pierwszym przybliżeniu T„ dla mieszanki węglowodorowo-powietrznej wynosi 1600-1650K) ; C„ i C„ - stężenia paliw odpowiadające dolnej granicy stężeń w temperaturach T i 293 K, % (o.).

Równanie (1.20) obowiązuje w szerokim zakresie temperatur, ale nie można go stosować w temperaturach bliskich temperaturze samozapłonu.

Temperaturę produktów spalania przy dolnym CPRP można również obliczyć za pomocą równania

• (A.+1)-s_s
• (1.21)

stech

gdzie T„ w K; Tc to temperatura mieszaniny przed spalaniem, K; Cstskh - stężenie paliwa w mieszaninie o składzie stechiometrycznym, % (obj.);

Срш - średnia izobaryczna pojemność cieplna produktów spalania w temperaturze T, „ kJ/(kg °C).

CPRP praktycznie nie zależą od wielkości cylindrycznego naczynia reakcyjnego, jeśli jego średnica jest większa niż 50 mm, a dla kulistego - jeśli objętość przekracza 2000 cm 3.

Aby określić CPRP i optymalny skład mieszaniny węglowodorów z powietrzem, należy skorzystać z wykresów przedstawionych na ryc. 1,26.

С,с,%(ow.)

Ryż. 1,26. Granice stężeń rozprzestrzeniania się płomienia w mieszaninach węglowodorów z powietrzem (Cb i C”) oraz stężenia węglowodorów w mieszaninach o składzie stechiometrycznym (Cc, „) w zależności od molowego współczynnika stechiometrycznego 1^ m przy I20°C P = 0,101 MPa:

• - parafina; a - olefinowy;
• ? - naftenowy; ? - aromatyczny

Palne mieszaniny par paliwa i powietrza w przestrzeni nad paliwem mogą tworzyć się tylko w pewnym zakresie temperatur. Minimalna temperatura, w której palna mieszanina zdolna do spalania stacjonarnego po zapaleniu z zewnętrznego źródła może nadal tworzyć się w zamkniętej przestrzeni nad paliwem, nazywana jest dolną granicą temperatury; odpowiada to niższemu CPRP. Najwyższa temperatura, przy którym mieszanina par z powietrzem w przestrzeni nad paliwem nadal zachowuje zdolność do spalania stacjonarnego, nazywana jest górną granicą temperatury; odpowiada górnemu CPRP. Eksperymentalne określenie granic temperatury tworzenia mieszanin wybuchowych przeprowadza się zgodnie z GOST 12.1.044-89 (pkt 4.12), obliczenia - zgodnie z załącznikiem do tej samej normy.

Temperaturę, w której osiągana jest dolna granica temperatury tworzenia mieszaniny wybuchowej pod ciśnieniem atmosferycznym, zwykle utożsamia się z temperaturą zapłonu. W temperaturze zapłonu pali się tylko powstała mieszanina pary i powietrza, ale proces spalania nie stabilizuje się.

Obliczanie granicznych temperatur tworzenia mieszanin palnych sprowadza się do następujących operacji. Początkowo przy danym ciśnieniu całkowitym P i znane wartości współczynnik nadmiaru utleniacza (powietrza) odpowiadający dolnemu i górnemu CPRP (A n i ac), korzystając z równania (1.22) wyznaczają

ciśnienie cząstkowe par paliwa Р t:

X | 0,232 o? 0 Mt " ?« -

gdzie P jest ciśnieniem całkowitym, Pa; C - współczynnik stechiometryczny, kg utleniacza/kg paliwa; A - stosunek nadmiaru utleniacza; Mt to masa mola paliwa, kg/kmol; Mo to masa mola utleniacza, dla powietrza Mo = 28,966 kg/kmol; Na/ 0 - stężenie masowe tlenu w utleniaczu.

Ryż. 1,27.

Następnie korzystając z tabel lub wykresów Pts.p.=^(0 (gdzie P to prężność pary nasyconej paliwa) temperatury odpowiadające obliczonym wartościom Pt-

Jeżeli granice stężeń tworzenia mieszanin palnych nie są znane, wówczas granice temperatur można w przybliżeniu obliczyć za pomocą równania:

1,15 1*(7,5 R d) - 0,239 3,31

gdzie ja - w 0 C; 15% - temperatura wrzenia frakcji 5%, 0 C; Рт - ciśnienie pary paliwa w skrzyni biegów (Р„ lub Р), kPa; 8„с” to entropia parowania w temperaturze 15% i ciśnieniu atmosferycznym (przyjęta zgodnie z wykresem na rys. 1.28).

Ryż. 1,28.

60 80 100 120 140 160 180 1,°С

Granice energii zapłonu i stężenia palności

Palność jednorodnej mieszaniny palnej przez zewnętrzne źródło ciepła charakteryzuje się granicami stężeń i energią potrzebną do jej zapłonu.

Granice zapłonu stężenia (CFL) to graniczne stężenia paliwa w mieszance, przy których lokalne źródło zapłonu (wyładowanie elektryczne, rozgrzane ciało, płomień) jest w stanie zapewnić propagację procesu spalania w całej objętości mieszanki. Analogicznie do KG1RP rozróżnia się dolny i górny CPV. Zależą one od właściwości fizykochemicznych paliwa i utleniacza, energii i rodzaju źródła zapłonu, jego lokalizacji itp.

Według Ya.B. Zeldovicha energię potrzebną do zapalenia jednorodnej mieszaniny palnej określa się ze wzoru:

R1-T z g (T 2 -T s)

gdzie рс i Тс to gęstość i temperatura mieszaniny; T g - temperatura produktów spalania w strefie wstępnego spalania; L 7 - współczynnik przewodności cieplnej produktów spalania przy Тg; u - normalna prędkość rozprzestrzeniania się płomienia; S RT - średnia

masowa izobaryczna pojemność cieplna gazu w kulistej warstwie o masie 8 T otaczającej kuliste miejsce początkowego spalania; 5, - szerokość cieplna czoła płomienia.

Równanie (1.24) ma zastosowanie również w przypadku zapłonu poruszającej się mieszaniny, jeżeli współczynnik przewodzenia ciepła L 7 zastąpić turbulentnym współczynnikiem wymiany IV/"(/ - skala

turbulencja, V/*– prędkość pulsacji), a wartość cn – prędkość rozprzestrzeniania się płomienia w przepływie turbulentnym.

Skład mieszaniny odpowiadający minimum krzywej O = K.S.),), zwykle nazywa się optymalnym. Dla normalnych węglowodorów parafinowych stężenie paliwa w mieszaninie o optymalnym składzie w temperaturze 25°C można wyznaczyć z zależności:

• 1 - metan; 2 - etan; 3 - propan;
• 4 - n-butan; 5 - n-heksan; 6 - n-heptan;
• 7 - cyklopropan: 8 - eter dietylowy;
• 9 - benzen

Wraz ze wzrostem stężenia tlenu w utleniaczu optymalny skład mieszanki palnej przesuwa się w stronę obszaru o niższym stężeniu paliwa.

Zależność optymalnej (minimalnej) energii zapłonu od ciśnienia i temperatury mieszaniny palnej opisuje równanie [114]:

O-opc

gdzie Oopt jest energią zapłonu w R i T, J; Cb to energia zapłonu w T = 273 K i P = 10 5 Pa.

Równanie (1.26) wykazuje dobrą korelację z danymi eksperymentalnymi.

Zależność pomiędzy optymalną energią zapłonu a stężeniem tlenu w utleniaczu opisuje równanie

gdzie (С? 0 „,) у/ =/ jest optymalną wartością energii zapłonu mieszanki paliwowo-tlenowej; ~ stężenie objętościowe

tlen w utleniaczu; n jest wykładnikiem, jest bliskie jedności (n ~ 0,8).

Doświadczone dane dotyczące metanu, etanu i propanu podczas wymiany c/x, od 0,1 do 0,21 i ciśnienia od 0,98 do 19,6 kPa potwierdzają równanie (1.27). Najwyraźniej pozostaje to ważne dla mieszanin węglowodorów.

Stężenia paliwa w granicach zapłonu można obliczyć, jeśli znane są CPRP oraz wartości () opx i C opt za pomocą równań

o,5(s; + s;)=C_ +0,15(C.(1,29)

Równania (1.28) i (1.29) obowiązują dla --

Oznaczając prawe strony tych równań odpowiednio B i 0,5A, otrzymujemy

Z" - Z" = B i C”+ C” = A . (1.30)

C” = 0,5 (LB) i C; =0,5 (A + B). (1.31)

W podanych równaniach: Cin i Cn to stężenia paliwa w mieszance przy górnym i dolnym CPRP; C w i C”, - stężenie paliwa w mieszance przy górnym i dolnym CPV przy energii zapłonu pojemnościowego ładunku elektrycznego; C opt - stężenie paliwa w mieszance odpowiadające O opx.

Równania (1.28) i (1.29) bazują na wynikach badań eksperymentalnych pokazanych na rys. 1.30.

• (s;-s > ;)-2s opc

Ryż. 1.30. Obszar zapłonu mieszanin C p N P1 +02+^ w zależności od energii zapłonu

Granice stężeń zapłonu zależą od natężenia przepływu, zbliżając się do siebie w miarę jego wzrostu (rys. 1.31 i 1.32).

Wpływ prędkości przepływu na energię zapłonu poprawnie opisuje równanie:

(2 = (Δo + Au"k (1,32)

gdzie (Zo to energia zapłonu nieruchomej mieszaniny, 10" 3 J; XV to prędkość przepływu, m/s; A to współczynnik ustalony eksperymentalnie.

Ryż. 1.31.

Ryż. 1,32. Współczynnik nadmiaru powietrza a przy CPV mieszanki benzyny z powietrzem w zależności od natężenia przepływu? i ciśnienie P [114]:

Temperatura zapłonu i temperatura samozapłonu

Temperatura zapłonu to minimalna temperatura, w której powstała mieszanina pary i powietrza może zostać zapalona przez zewnętrzne źródło ciepła, ale proces spalania nie ustabilizuje się. Temperaturę zapłonu określa się eksperymentalnie w otwartym lub zamkniętym tyglu zgodnie z GOST 12.1.044-84 (pkt 4.3 i 4.4). Obliczone oznaczenie temperatury zapłonu przeprowadza się zgodnie z GOST 12.1.044.84 (pkt 4.5).

Temperatura zapłonu wynosi 10-15°C poniżej temperatury granicznej, w której tworzy się palna mieszanina zdolna do rozprzestrzeniania płomienia.

Aby w przybliżeniu wyznaczyć temperaturę zapłonu, można skorzystać z zależności przedstawionej na ryc. 1,33.

Ryż. 1,33. Temperatura zapłonu 1 V cf paliw do silników odrzutowych i benzyny B-70 w zależności od prężności pary nasyconej P„ p przy 1 = 40 ° C w zamkniętym tyglu (62]: o - paliwa o różnym składzie; - krzywa uogólniająca

Samozapłon to proces zapalenia mieszaniny palnej bez kontaktu z płomieniem lub gorącym ciałem. Minimalna temperatura początkowa wystarczająca do samozapłonu mieszaniny palnej nazywana jest temperaturą samozapłonu. To zależy od Natura chemiczna paliwo, skład mieszanki paliwowo-powietrznej, ciśnienie, adiabatyczność procesu samozapłonu, obecność katalizatorów i inhibitorów utleniania oraz inne czynniki.

Przedział czasu pomiędzy osiągnięciem przez mieszaninę palną temperatury samozapłonu a pojawieniem się płomienia nazywany jest okresem opóźnienia samozapłonu. Przy dostarczaniu paliwa ciekłego obejmuje proces atomizacji, nagrzewania i odparowywania kropel paliwa, dyfuzję par paliwa i tlenu, wreszcie reakcje chemiczne.

Temperatura i okres opóźnienia samozapłonu są ze sobą powiązane zależnością:

Gdzie mi- efektywna energia aktywacji, kJ/kmol; mi=8,31419 kJ/(kmol K) - uniwersalna stała gazowa; T- okres opóźnienia samozapłonu w temperaturze T.

Skłonność węglowodorów i ich mieszanin do samozapłonu charakteryzuje się minimalną temperaturą samozapłonu uzyskiwaną w warunkach adiabatycznych, gdy czas ekspozycji mieszaniny palnej w danych warunkach początkowych nie ogranicza procesu samozapłonu.

Minimalna temperatura samozapłonu jest jednoznacznie określona przez strukturę cząsteczki. I tak na przykład dla węglowodorów parafinowych 1 св ma bezpośredni związek z efektywną długością łańcucha węglowego bc, którą oblicza się ze wzoru:

• 21>GLG,
• (1.34)

gdzie r jest liczbą grup CH3 w cząsteczce; k to liczba łańcuchów węglowych rozpoczynających się i kończących grupą CH3, m* to liczba możliwych łańcuchów zawierających b^ atomy węgla. Zależność 1 sv = A(bts) pokazano na ryc. 1,34.

Ryż. 1,34.

• 1 - CH4; 2 - C2H6; 3 - C 3H"; 10 - n - C 4H 10; 11 - n - C 5H 12;
• 14 - n - S L N M; 15 - n - C7H16; 16 - n - SkNsch; 17 - n - SdN 2 o;
• 18 - n - S| 0H 22; 19 - n - S, 2 N 2Y; 21 - n - C14H30; 22 - n - C|^H 3 4

Temperatura samozapłonu mieszanin węglowodorów nie spełnia zasady addytywności i jest z reguły niższa niż obliczona na podstawie tej reguły.

Dane dotyczące temperatury samozapłonu mieszanek paliwowo-powietrznych o optymalnym składzie w zależności od liczby atomów węgla w cząsteczce węglowodoru (dla paliw do silników odrzutowych o podanym wzorze) przedstawiono na rys. 1,35. Wpływ ciśnienia i stężenia tlenu w utleniaczu ilustrują dane pokazane na rys. 1,36.

Ryż. 1,35. Zależność temperatury samozapłonu mieszanin paliwowo-powietrznych o optymalnym składzie od liczby atomów węglowodorów n w cząsteczce przy P = 0,101 MPa [124]; t - okres opóźnienia samozapłonu; t L - „o; R.T. - paliwa do silników odrzutowych (w podanym wzorze) - parafina; a-olefinowy; ? - węglowodory naftenowe

Ryż. 1,36. Zależność temperatury samozapłonu paliwa T-6 od ciśnienia P i stężenia tlenu w utleniaczu f 0 2 (wg V.V. Malysheva):

2 = 0 2/(°2+L, g)

Temperatura samozapłonu zależy od zdolności paliwa do tworzenia palnych mieszanin w fazie gazowej. Wynika z tego temperatura samozapłonu zawiesiny

paliwa zależy od środka dyspersyjnego i zagęszczacza. Faza rozproszona bierze udział w procesie samozapłonu jedynie w zakresie pochłaniania ciepła, gdy zawiesina zostanie ogrzana do temperatury samozapłonu fazy ciekłej.

Ciśnienie wybuchu w zamkniętej objętości

Ciśnienie wybuchu - najwyższe ciśnienie, co następuje podczas wybuchu deflagracyjnego mieszaniny pary i powietrza w zamkniętej objętości przy ciśnieniu początkowym 0,101 MPa. Szybkość wzrostu ciśnienia podczas wybuchu jest pochodną ciśnienia wybuchu po czasie (s1P/(1t) w rosnącej części zależności P=Y T).

Eksperymentalnie maksymalne ciśnienie wybuchu i szybkość wzrostu ciśnienia podczas wybuchu mieszanin parowo-powietrznych określa się zgodnie z GOST 12.1.044-89 (załącznik 8). Obliczone określenie szybkości wzrostu ciśnienia podczas eksplozji przeprowadza się zgodnie z GOST 12.1.044-89 (załącznik 12).

Ciśnienie wybuchu określa się na podstawie:

gdzie Рвзр - ciśnienie wybuchu, Pa; „ - ciśnienie początkowe, Pa; T„ i T p.s. - temperatura początkowa i temperatura produktów spalania. DO; kolec - liczba moli produktów spalania i początkowa mieszanina.

Maksymalną szybkość wzrostu ciśnienia (w Pa/s) oblicza się za pomocą równania

gdzie Po jest ciśnieniem początkowym. Rocznie; u„ - normalna prędkość rozprzestrzeniania się płomienia w Po i To m/s; T to początkowa temperatura mieszaniny, K; r - promień bomby, m; P -Р m /Р 0 - obniżone maksymalne ciśnienie wybuchu; k jest wskaźnikiem adiabatycznym mieszaniny badanej; mi- wskaźnik termokinetyczny, zależny od i n, ciśnienia i temperatury; jeśli wartość mi nieznane, przyjmuje się, że jest równe 0,4.

Średnią szybkość wzrostu ciśnienia (w Pa/s) oblicza się za pomocą równania:

„s1R_ZR 0 oraz „(i-)-i k * e ^t) z r/(l,k,e)

Gdzie ^tg,k 7 mi)-funkcja, jej wartość wyznacza się za pomocą nomogramu na ryc. 1,37.

Ryż. 1,37. Zależność funkcji /(p, k.s) od obniżonego ciśnienia n=R/R K,„ wskaźnik adiabatyczny Do i wskaźnik termokinetyczny Z mieszanina testowa (załącznik do GOST 12.1.044-84)

Wartości tg oraz k wyznacza się za pomocą obliczeń termodynamicznych lub. w przypadku niemożności obliczenia zaakceptuj Do= 9,0 i k = 1,4.

Sytuacje awaryjne i awaryjne

Wypadek to niebezpieczne zdarzenie spowodowane przez człowieka, które stwarza zagrożenie dla życia i zdrowia ludzi na obiekcie, określonym terytorium lub obszarze wodnym i prowadzi do zniszczenia budynków, konstrukcji, urządzeń i pojazdów, zakłócenia procesu produkcyjnego lub transportowego , a także szkody w środowisku naturalnym (GOST R 22.0 .05-94).

Wypadek to destrukcyjne, niekontrolowane uwolnienie energii lub chemicznie (biologicznie, radiacyjnie) aktywnych składników. W zależności od źródła wystąpienia wyróżnia się awarie o charakterze naturalnym, sztucznym i naturalno-technogennym. Na ryc. Wykres 1.38 pokazuje względny wzrost liczby wypadków i katastrof naturalnych, spowodowanych przez człowieka i spowodowanych przez człowieka w Rosji. Na ryc. Rysunek 1.39 przedstawia dynamikę liczby wszystkich wypadków spowodowanych przez człowieka w Rosji w latach 1990-94. Z wykresu wynika, że ​​wzrost liczby sytuacji kryzysowych nie następuje płynnie, ale spazmatycznie, przy czym wzrosty pojawiają się w okresach bezpośrednio po wstrząsach społecznych (sierpień 1991, październik 1993).

W ostatnich latach szczególnie gwałtownie wzrosła liczba sytuacji awaryjnych spowodowanych przez człowieka, w tym w lotnictwie.

Potencjalnymi obiektami wypadków są statki powietrzne, a także obiekty magazynujące i magazyny wybuchowych i pożarowo niebezpiecznych produktów naftowych zlokalizowane na terenie lotniska, punkty tankowania i obsługi technicznej oraz punkty napraw. Przyczyną awarii mogą być wycieki oleju

produkty poprzez jednostki uszczelniające zawory odcinające, pompy przesyłowe, rurociągi i urządzenia do napełniania; poprzez wentylację przestrzeni gazowej zbiorników; przepełnione zbiorniki, cysterny i zbiorniki; czyszczenie zbiorników; korozyjne niszczenie zbiorników i komunikacji.

Do przechowywania i transportu produktów naftowych wykorzystuje się różne kontenery. O bezpieczeństwie eksploatacji kontenerów decyduje ich wytrzymałość. Jednakże do wypadków na tego typu obiektach może dochodzić na skutek mankamentów istniejącego systemu kontroli i monitorowania stanu obiektów, a także braku dokumentacji regulacyjnej i technicznej.

Bezpieczeństwo eksploatacji obiektów magazynowania produktów naftowych musi być zapewnione na etapie projektowania, budowy i eksploatacji. Podejście to podyktowane jest analizą dokumentacji odbiorowej i eksploatacyjnej oraz przyczyn powstawania sytuacji awaryjnych. Ważnym zadaniem, którego rozwiązanie poprawi niezawodność funkcjonowania obiektów magazynowych, jest przeprowadzenie kompleksowych badań technicznych o podstawach naukowych i wyposażenie ich w system diagnostyki i monitorowania eksploatacyjnego stanu metalu, fundamentów, konstrukcji termoizolacyjnych i wyposażenie technologiczne.

Do bezpiecznej kontroli przepływów produktów naftowych bardzo ważne posiada sprawną armaturę procesową rurociągu: odcinającą, przepustnicę, urządzenia zabezpieczające; Zawory regulacyjne; okucia o działaniu odwrotnym (aby zapobiec możliwości ruchu produktu w kierunku przeciwnym do roboczego); zawory awaryjne i odcinające (do automatycznego odcięcia dopływu do strefy awaryjnej lub jego odcięcia), odprowadzanie kondensatu itp.

Liczba wypadków

Ryż. 1,38.

• 1 - str. „krewni;
• 2 - naturalnie technogenny;
• 3 - stworzone przez człowieka

Ryż. 1,39.

Po rozhermetyzowaniu urządzenia produkt wypływa i szybko odparowuje, tworząc skoncentrowany produkt

mieszanin wybuchowych i niebezpiecznych pożarowo mieszanin gazowo-parowo-powietrznych. Awaryjne emisje lub wycieki mieszanin par i gazów prowadzą do tworzenia się chmur, które mogą wybuchnąć. W pracy rozpatrzono detonację układów parowo-gazowych i powietrzno-dyspersyjnych. Występowanie detonacji w dużych chmurach wyjaśniają następujące mechanizmy. Pierwszy z nich uwzględnia możliwy efekt intensywności promieniowanie cieplne z długiego płomienia w chmurach zmieszanych wcześniej przez turbulentny przepływ gazu.

Drugi mechanizm powstawania detonacji polega na przyspieszaniu płomieni w dużych chmurach na skutek różnicy w przyspieszaniu elementarnych objętości spalonego gazu i świeżej mieszaniny w turbulentnym płomieniu. Różnica ta powstaje pod wpływem średnich gradientów ciśnienia w płomieniu na skutek różnej wyporności elementarnych objętości gazu o różnej gęstości, co prowadzi do dodatkowej turbulizacji przepływu i pojawienia się sprzężenia zwrotnego. Ten mechanizm dodatniego sprzężenia zwrotnego, określony przez różnicę gęstości różne strefy chmury, mogą znacząco intensyfikować przyspieszenie płomienia.

Zapłonowi towarzyszy jasny błysk o wysokiej temperaturze. Najbardziej akceptowalną figurą geometryczną zapalonej mieszaniny par i gazów jest figura nieregularnej kuli lub elipsy (kula ognia). Przez kulę ognia (FB) rozumie się produkt nagłego odparowania lub wycieku zgazowanego paliwa (lub gazu), któremu towarzyszy jego rozbłysk i późniejsze normalne lub deflagracyjne spalanie. Dla licznych liniowych i cyklicznych wyładowań palnych węglowodorów w zakresie gęstości od 700 do 1000 kg/m 3 in podaje się następujące współczynniki średnicy kuli ogniowej:

gdzie M jest masą paliwa w pojemności paliwa, kg;

Tf - rzeczywista temperatura w systemie operacyjnym (w chmurze), 0 C;

Trep - temperatura odniesienia (odniesienia), °C.

Zakres współczynnika 4,2n-5,3 zależy od rodzaju paliwa i warunków powstawania chmur.

Dla czasu życia chmury podczas jej naturalnego spalania wyrażenie ma postać:

t = 0M-*1m-1±.

Zależności te pokazane są na rys. 1,40 i 1,41.

Ryż. 1,40.

Ryż. 1,41.

Istnieje duże niebezpieczeństwo wybuchu mieszanin parowo-gazowych w zamkniętej objętości. W tabeli W tabeli 1.7 przedstawiono granice detonacji węglowodorów w powietrzu w przestrzeni zamkniętej i otwartej, które wskazują na większe niebezpieczeństwo wybuchu gazów lub mieszanin parowo-gazowych w przestrzeni zamkniętej. Tłumaczy się to zarówno procesami przyspieszania reakcji na skutek nasilenia autokatalizy, jak i wzmocnieniem fal odbitych na początku procesu oraz szeregiem zawsze istniejących przyczyn kinetycznych. Zwiększona łatwość wzbudzenia detonacji w naczyniach wynika ze zdolności ścian do generowania turbulencji w przepływie przed płomieniem, co przyspiesza przejście spalania do detonacji.

Granice detonacji węglowodorów w powietrzu

Pod wpływem przypadkowej iskry może nastąpić eksplozja nagromadzonej mieszaniny gazów. Podczas otwartego ładowania produktów naftowych możliwa jest również eksplozja spowodowana wyładowaniem statycznym, w szczególności w przypadku braku urządzenia uziemiającego. Najczęstszą przyczyną wybuchu jest iskra, w tym powstająca w wyniku gromadzenia się elektryczności statycznej. Iskra elektryczna może wystąpić bez żadnych przewodników ani sieci. Jest niebezpieczny, ponieważ pojawia się w najbardziej nieoczekiwanych miejscach: na ścianach zbiorników, na oponach samochodowych, na odzieży, podczas uderzenia, podczas tarcia itp. Inną przyczyną eksplozji jest zaniedbanie i brak dyscypliny pracowników.

Tam, gdzie możliwe jest tworzenie się mieszanin parowo-gazowych, należy zapewnić niezawodną ochronę odgromową, ochronę przed elektrycznością statyczną oraz podjąć działania zapobiegające iskrzeniu urządzeń elektrycznych i innych urządzeń.

W wypadkach obejmujących eksplozje otaczające obiekty ulegają zniszczeniu, a ludzie zostają ranni. Zniszczenie jest następstwem fantomowego działania produktów wybuchu i powietrznej fali uderzeniowej. W tym przypadku głównymi czynnikami szkodliwymi są fala uderzeniowa, promieniowanie lekko-termiczne i ładunki toksyczne (tlenek węgla). Osoby znajdujące się w odległości 5 m ulegają oparzeniom I stopnia i innym urazom.

Wypadkom związanym z eksplozjami często towarzyszą pożary, które mogą powodować katastrofalne skutki i późniejsze potężniejsze eksplozje i większe zniszczenia. Przyczyny pożarów są zwykle takie same jak eksplozje. W tym przypadku eksplozja może być przyczyną lub skutkiem pożaru i odwrotnie, pożar może być przyczyną lub skutkiem eksplozji.

Pożar to pożar samoistnie rozwijający się, którego nie zapewniają procesy technologiczne. Spalanie produktów naftowych może nastąpić w zbiornikach, urządzeniach produkcyjnych oraz podczas wycieków na terenach otwartych. W przypadku pożaru produktów naftowych w zbiornikach może dojść do wybuchów, wrzenia i uwolnienia, a w efekcie do rozlania gorącej cieczy. Największe niebezpieczeństwo stwarzają emisje i wrzenie produktów naftowych, co wiąże się z obecnością w nich wody i charakteryzuje się gwałtownym spalaniem spienionej masy produktów. Podczas gotowania temperatura (do 1500°C) i wysokość płomienia gwałtownie wzrastają.

Do oceny stopnia uszkodzenia obiektu wykorzystuje się zazwyczaj tzw. krzywą progową, która łączy strumień energii cieplnej i świetlnej μ (strumień cieplny) z energią całkowitą O przypadającą na jednostkę powierzchni (ryc. 1.42).

Ryż. 1,42.

W przypadku długich czasów ekspozycji termicznej, przekraczających czas ewentualnego istnienia przedmiotu w stanie nieuszkodzonym, o progu uszkodzenia będzie decydował wyłącznie strumień termiczny (światło termiczne). Przy impulsowych efektach krótkiej ekspozycji próg zostanie określony głównie przez energię O. Wartości I i O przekraczające próg spowodują bezwarunkowe uszkodzenie obiektu.

Jeśli I lub O jest mniejsze niż ich wartości progowe, nie ma typowej zmiany i możliwy jest jedynie łagodny dyskomfort. Przykładowo, gdy czas ekspozycji na promieniowanie wzrasta z 0,5 do 2 s, i maleje ze 120 do 30 jednostek, tj. z niewielkim wzrostem O nawet przy czterokrotnym wydłużeniu czasu ekspozycji, powodując obrażenia

są nieobecne, a osoba może odczuwać jedynie niewielki dyskomfort.

Jednakże ilość całkowitej energii O padającej na cel w tym samym okresie wzrasta z około 10 do 25 jednostek. (^.

Zatem linia K, reagując na powiązane ze sobą zmiany I i O, tworzy strefę (obszar) uszkodzenia, pokazaną na rysunku po prawej stronie linii K.

Jedną z najbardziej nieprzyjemnych konsekwencji uszkodzeń popromiennych jest oparzenie „prętów” i „czopków” oka.

Na ryc. 1,43 pokazuje zależność I od m, a także T od m, co określa obszary tolerowanego i nieznośnego bólu podczas powstawania oparzeń termicznych światłem różnym stopniu. Kryterium realizowane na poniższym rysunku opiera się na fakcie, że podczas naświetlania cieplnego ból nie do zniesienia pojawia się, gdy temperatura warstwy skóry o grubości około 0,14-0,15 mm (pod powierzchnią górnej warstwy nabłonkowej) osiąga lub przekracza temperatura 45°C.

Po wyeliminowaniu promieniowania (ale nie dłużej niż 20-30 s) ostry ból ustępuje, a następnie z reguły całkowicie zanika. Wzrost temperatury tej warstwy o 4-10 stopni lub więcej powoduje bolesny wstrząs i widoczne oparzenia skóry.

Przedstawiony na wykresie obszar tolerowanego bólu wyznacza fakt, że w momencie narażenia na promieniowanie pojawia się biologiczny odruch ochronny, powodujący zwiększenie przepływu krwi z obwodowych części ciała, co zapobiega miejscowemu wzrostowi w temperaturze do poziomu progowego. Pod wpływem dużej dawki ciśnienia termicznego ten fizjologiczny mechanizm nie jest już w stanie zapewnić niezbędnego usuwania ciepła, a organizm ulega patologicznym, a czasem ekstremalnym obciążenia termiczne. Z natury linii na ryc. 1,42 jasne jest, że istnieje pewna ilość

dawka promieniowania q i temperatura T, która przy zapewnieniu tej dawki odpowiedniego czasu ekspozycji powoduje uraz termiczny i nieznośny ból.

Czas trwania ekspozycji, s Ryc. 1.43. Granice obrażeń cieplno-świetlnych

Wypadki statków powietrznych (samolotów) powstają głównie na skutek awarii jednostek, przede wszystkim awarii silników, ataków terrorystycznych, pożarów i towarzyszą im eksplozje. Eksplozja może nastąpić w powietrzu lub po uderzeniu w ziemię. W przypadku upadku statku powietrznego na tereny zabudowane, w pracach mogą zostać ranne osoby, konstrukcje itp. Przykłady sytuacji awaryjnych w lotnictwie oraz ich analiza.

Jednym z głównych zagrożeń w lotnictwie jest możliwość pożaru podczas awaryjnego lądowania. Paliwo wyciekające z uszkodzonych zbiorników może zapalić się od iskry powstałej na skutek tarcia lub gorąca

powierzchnie lub otwarty ogień. Powstałe centrum spalania szybko rozprzestrzenia się we wszystkich strefach, w których stosunek pary do powietrza paliwowego mieści się w zakresie palności. Jedną z metod ograniczenia zagrożenia pożarowego jest stosowanie paliw zagęszczonych, które przepływają wolniej i są mniej lotne niż konwencjonalne paliwa ciekłe. W przypadku uszkodzenia zbiornika z zagęszczonym paliwem, gwałtownie spada zarówno szybkość rozprzestrzeniania się paliwa, jak i szybkość tworzenia się palnych aerozoli. Pozwala to wydłużyć okres, w którym pasażerowie mogą być ewakuowani.

Sytuacje awaryjne i awaryjne powodują ogromne szkody materialne i pogłębiają problemy środowiskowe. W wypadkach, którym towarzyszą eksplozje i pożary, dochodzi do silnego oddziaływania mechanicznego, termicznego i chemicznego na środowisko. Jednocześnie gwałtownie wzrasta emisja substancji zanieczyszczających; powierzchnia ziemi zostaje zatkana gruzem LL, pozostałościami paliwa i produktami spalania; wyrządzane są znaczne szkody w naturalnym krajobrazie, florze i faunie; pastwiska i żyzne gleby obumierają.

Uderzenie mechaniczne charakteryzuje się naruszeniem górnej (żyznej) warstwy gleby w wyniku zniszczenia powierzchniowego i głębokiego, narażenia na energię wybuchu (fala uderzeniowa); przerwanie pokrycia trawy, uszkodzenie lub śmierć krzewów, drzew i innej roślinności. Zmienia się struktura górnej warstwy żyznej, wymiana gazowa i wodna oraz struktura naczyń włosowatych.

Działania mające na celu poprawę bezpieczeństwa w sytuacjach awaryjnych dzieli się zazwyczaj na dwie kategorie. Do pierwszej zalicza się działania prowadzone po powstaniu

sytuacje awaryjne. Działania El1 nazywane są zwykle operacyjnymi i sprowadzają się zasadniczo do ochrony ludności i eliminowania skutków sytuacji nadzwyczajnych. Do drugiej grupy działań zaliczają się działania prowadzone z wyprzedzeniem. Obejmują one zwiększenie niezawodności sprzętu procesowego, zmniejszenie zapasów substancji niebezpiecznych w zakładach, usunięcie niebezpiecznego obiektu i podjęcie wczesnych działań w celu ochrony ludzi.

Duże znaczenie ma aktywny system bezpieczeństwa lotu (AFS), będący elementem pokładowego „inteligentnego” systemu wsparcia pilota, zwanego w praktyce lotniczej „asystentem pilota”, przeznaczonego do pracy zarówno w normalnych, jak i nienormalnych sytuacjach lotu. . ASOBP wysyła sygnały ostrzegawcze o zagrożeniu bezpieczeństwa lotu, a także niezwłocznie przekazuje informacje w postaci „wskazówek” dotyczących sterowania statkiem powietrznym i jego zespołem pokładowym, aby zapobiec wejściu statku powietrznego w krytyczne tryby lotu. Aby zapobiec kolizjom z powierzchnią ziemi i pomiędzy statkami powietrznymi, ASOBP tworzy przestrzenne trajektorie „wycofania się”.

Jednym ze skutecznych obszarów działań zapobiegających wypadkom lotniczym jest pełne, dogłębne i obiektywne zbadanie zdarzeń, które już miały miejsce i na tej podstawie opracowanie zaleceń zapobiegających ich ponownemu wystąpieniu.

Skuteczność takich prac zależy nie tylko od wystarczającego poziomu zasobów, ale także od wyczerpujących uprawnień organu przeprowadzającego niezależne badanie, pozwalających mu wpływać na dowolny obszar systemu transportu lotniczego (produkcja, projektowanie, testowanie, certyfikacja , eksploatacja, naprawa, ramy regulacyjne itp.).

Norma 5.4. Załącznik 13 do Konwencji o międzynarodowym lotnictwie cywilnym stanowi: „Organowi Badania Wypadków Lotniczych zostanie przyznana niezależność w prowadzeniu badania i nieograniczone uprawnienia do jego prowadzenia”. Wymóg ten jest również realizowany w rosyjskich przepisach śledczych, zatwierdzonych przez rząd Federacji Rosyjskiej. Międzypaństwowy Komitet Lotniczy (IAC), utworzony na mocy Porozumienia, otrzymał od głów państw i rządów WNP prawo do niezależnego badania wypadków lotniczych. Od 1992 roku specjaliści MAK zbadali ponad 270 wypadków lotniczych, w tym ponad 50 międzynarodowych, w tym dochodzenia w sprawie zdarzeń z udziałem samolotów produkcji zachodniej.

Obecnie na świecie istnieje siedem takich wyspecjalizowanych ośrodków badania wypadków lotniczych (USA, Francja, Wielka Brytania, Kanada, Niemcy, Australia i IAC).

Niemałe znaczenie ma przekazywanie państwom informacji o awariach i niesprawnościach statków powietrznych oraz błędnych działaniach załóg. Korzystając z tych danych, władze lotnicze każdego państwa mogą podjąć działania zapobiegawcze.

odległość przebyta przez czoło płomienia w jednostce czasu. (Patrz: ST SEV 383-87. Bezpieczeństwo przeciwpożarowe w budownictwie. Terminy i definicje.)

Źródło: „Dom: Terminologia budowlana”, M.: Buk-press, 2006.

• - miara częstości występowania określonej choroby, oparta na jej rozmieszczeniu w populacji w pewnym momencie) lub w określonym przedziale czasu)...

  Terminy medyczne

• - Ruch strefy korzeniowej palnika od wylotów palnika w kierunku przepływu paliwa lub mieszanki palnej. Zobacz wszystkie terminy GOST 17356-89. PALNIKI NA PALIWO GAZOWE I PŁYNNE...

  Słownik słownictwa GOST

• - Ruch strefy korzenia palnika w kierunku przepływającej mieszaniny. Zobacz wszystkie terminy GOST 17356-89. PALNIKI NA PALIWA GAZOWE I PŁYNNE. TERMINY I DEFINICJE Źródło: GOST 17356-89...

  Słownik słownictwa GOST

• - Naprzemienne zmiany parametrów palnika i lokalizacji jego strefy korzeniowej. Zobacz wszystkie terminy GOST 17356-89. PALNIKI NA PALIWA GAZOWE I PŁYNNE. TERMINY I DEFINICJE Źródło: GOST 17356-89...

  Słownik słownictwa GOST

• - zjawisko charakteryzujące się przedostawaniem się płomienia do korpusu palnika. Źródło: „Dom: Terminologia Budowlana”, M.: Buk-press, 2006...

  Słownik konstrukcyjny

• - rozprzestrzenianie się spalania płomienia po powierzchni substancji i materiałów. Źródło: „Dom: Terminologia Budowlana”, M.: Buk-press, 2006...

  Słownik konstrukcyjny

• - czas trwania transportu towarów koleją...

  Odwołaj się do słownika komercyjnego

• - wskaźnik hemodynamiczny: prędkość przemieszczania się fali ciśnienia wywołanej skurczem serca wzdłuż aorty i dużych tętnic...

  Duży słownik medyczny

• - urządzenie wykrywające płomień i sygnalizujące jego obecność. Może składać się z czujnika płomienia, wzmacniacza i przekaźnika do przesyłania sygnału...

  Słownik konstrukcyjny

• - zjawisko charakteryzujące się ogólnym lub częściowym oddzieleniem podstawy płomienia nad otworami palnika lub nad strefą stabilizacji płomienia. Źródło: „Dom: Terminologia Budowlana”, M.: Buk-press, 2006...

  Słownik konstrukcyjny

• - jeden z fizycznych właściwości węgla mierzone obiektywnymi metodami ilościowymi. Jest to ściśle związane nie tylko ze strukturą i składem, ale także z obecnością pęknięć i porów, a także z minerałem. zanieczyszczenia...

  Encyklopedia geologiczna

• - prędkość propagacji fazy zaburzenia sprężystego w rozkładzie. media elastyczne. W nieograniczonych ośrodkach izotropowych fale sprężyste rozchodzą się adiabatycznie, bez dyspersji...

  Encyklopedia geologiczna

• - „…jest warunkowym bezwymiarowym wskaźnikiem charakteryzującym zdolność materiałów do zapalenia się, rozprzestrzeniania płomienia na powierzchni i wytwarzania ciepła…” Źródło: „NORMY BEZPIECZEŃSTWA POŻAROWEGO...

  Oficjalna terminologia

• - „...: wskaźnik charakteryzujący zdolność Powłoka lakiernicza zapalić się, rozprzestrzenić płomień na swojej powierzchni i wytworzyć ciepło..." Źródło: "BEZPIECZEŃSTWO MATERIAŁÓW MALARSKICH...

  Oficjalna terminologia

• - PŁOMIENIE. Płomień itp. zobacz płomień...

  Słownik wyjaśniający Uszakowa

• - przym., liczba synonimów: 2 tlący się tlący...

  Słownik synonimów

„prędkość rozprzestrzeniania się płomienia” w książkach

Lód i trochę ognia

autor Gill Adrian Anthony

Lód i trochę ognia Islandia, marzec 2000 Po co przy takiej obfitości krain stworzonych przez Boga ktoś w ogóle tu przyjechał? I dlaczego przyszli tutaj i rozejrzeli się, ci ludzie nie zawrócili swojej rodzinnej łodzi i nie odpłynęli daleko wraz ze wszystkimi swoimi dziećmi i

Bliźniacze płomienie

Z książki Integracja Duszy przez Rachel Sal

Bliźniacze Płomienie Witajcie kochani, tu Leah. Po raz kolejny jest mi niezmiernie miło móc z Państwem porozmawiać. Przez cały czas, gdy Arkturianie, Założyciele i Wyższa Jaźń tego kanału komunikowali się z wami, my także byliśmy z wami. Teraz porozmawiamy o temacie bliskim naszemu sercu

DEDYKOWANE PŁOMIENIU

Z książki Tajemnica ognia. Kolekcja autor Halla Manleya Palmera

DEDYKOWANY PŁOMIENIU Ten, kto żyje Życiem, będzie wiedział

1.6. Czy prędkość wymiany informacji może przekroczyć prędkość światła?

Z książki Magia kwantowa autor Doronin Siergiej Iwanowicz

1.6. Czy prędkość wymiany informacji może przekroczyć prędkość światła? Dość często słyszy się, że eksperymenty testujące nierówności Bella, które obalają lokalny realizm, potwierdzają obecność sygnałów nadświetlnych. Sugeruje to, że informacja może

Medytacja nad płomieniem

Z księgi Mudry. Mantry. Medytacje. Podstawowe praktyki przez Loy-So

Medytacja nad płomieniem Istnieje inny rodzaj medytacji, który ma potężne działanie lecznicze i poprawiające zdrowie. Mówimy o medytacji przy świecy. Płomień, podobnie jak popiół, był od dawna czczony we wszystkich kulturach, reprezentując oczyszczoną esencję przedmiotu. Wierzono, że

UPR. Medytacja nad płomieniem

Z książki NIC ZWYCZAJNEGO przez Millmana Dana

UPR. Medytacja nad płomieniem Następnym razem, gdy będziesz mieć nieprzyjemne, niespokojne myśli, wykonaj prostą, ale pełną mocy medytację: Weź równomiernie i równomiernie płonącą świecę na stole - z dala od łatwopalnych przedmiotów, takich jak zasłony.

Prędkość propagacji oddziaływań grawitacyjnych

Z książki Grawitacja [Od kryształowych kul do tuneli czasoprzestrzennych] autor Pietrow Aleksander Nikołajewicz

Prędkość propagacji oddziaływań grawitacyjnych Na koniec rozdziału omówimy jeszcze jeden ciekawy problem. Ogólna teoria względności obejmuje dwie podstawowe stałe: stałą grawitacji G i prędkość światła c. Obecność pierwszego z nich jest oczywista i naturalna – z czym mamy do czynienia

19.22. Wygaszenie płomienia

Z książki Stratagemy. O chińskiej sztuce życia i przetrwania. TT. 12 autor von Sengera Harro

19.22. Ugaszenie płomieni Podczas gdy wojna Jom Kippur (6-22 października 1973) zakończyła się zwycięstwem Arabów (wojska egipskie dzięki niespodziewanemu atakowi przekroczyły Kanał Sueski i odbiły część Półwyspu Synaj), Związek Radziecki nie żądał zawieszenia broni. 9 października o godz

Prędkość rozprzestrzeniania się

Z książki Życie codzienne średniowiecznych mnichów w Europie Zachodniej (X-XV w.) autorstwa Moulina Leo

Szybkość rozprzestrzeniania się Szerokość jego rozprzestrzeniania się jest niezwykła, ale jeszcze bardziej imponująca jest prędkość, z jaką rozprzestrzeniał się wpływ monastycyzmu. Bo gdy tylko wyszło na jaw, że garstka ludzi osiedliła się na jakiejś „pustyni”, dosłownie tuż obok nich

W płomieniach

Z książki Partyzanci podejmują walkę autor Łobanok Władimir Eliseevich

W płomieniach wojny każdy, kto ją przeżył, pozostawił głęboki, niezatarty ślad. Wydarzenia dręczą ją każdego dnia, czasem nie pozwalają spać w nocy, a wciąż świeże rany serca nie dają jej spokoju. Tak chyba powinno być i tak będzie, póki żyją ci, którzy byli na froncie

WYKŁAD XI TRZY SPOSOBY ROZKŁADU WPŁYWU MAGNETYCZNEGO. – 1) FOTOGRAFIA PSYCHICZNA. – 2) METODA SPLETU SŁONECZNEGO. – 3) METODA MIĘŚNIOWA TRZY SPOSOBY BEZPOŚREDNIEGO ROZKŁADU WPŁYWU MAGNETYCZNEGO.

Z książki Magnetyzm osobisty (przebieg wykładów) autor Danielsa Wanga Taila

WYKŁAD XI TRZY SPOSOBY ROZKŁADU WPŁYWU MAGNETYCZNEGO. – 1) FOTOGRAFIA PSYCHICZNA. – 2) METODA SPLETU SŁONECZNEGO. – 3) METODA MIĘŚNIOWA TRZY SPOSOBY BEZPOŚREDNIEGO ROZKŁADU WPŁYWU MAGNETYCZNEGO. Korzystając z każdej z trzech metod, musisz przede wszystkim

Lekcja 1. Św. apostołowie z lat 70.: Jazon, Sosipater i wraz z nimi inni święci męczennicy (O tym, co święci apostołowie zrobili dla szerzenia wiary chrześcijańskiej i co my powinniśmy czynić, aby ją szerzyć)

Z książki Pełny roczny krąg krótkich nauk. Tom II (kwiecień – czerwiec) autor Dyachenko Grigorij Michajłowicz

Lekcja 1. Św. apostołowie z lat 70.: Jazon, Sosipater i wraz z nimi inni święci męczennicy (O tym, co święci apostołowie uczynili dla szerzenia wiary chrześcijańskiej i co my powinniśmy czynić, aby ją szerzyć) I. Św. apostołowie Jazon i Sozypater, których pamięć dzisiaj jest obchodzona, uczniowie i

Szybkość czytania treningowego powinna być trzykrotnie większa niż prędkość normalnego czytania.

Z książki Szybkie czytanie. Jak zapamiętać więcej, czytając 8 razy szybciej przez Kamp Petera

Szybkość czytania treningowego powinna być trzykrotnie większa od szybkości normalnego czytania. Podstawowa zasada treningu jest taka, że ​​jeśli chcesz czytać z określoną prędkością, to musisz czytać treningowo około trzy razy szybciej. Więc,

52. Prędkość propagacji fali uderzenia wodnego

Z książki Hydraulika autor Babaev M A

52. Prędkość propagacji fali uderzenia wodnego W obliczeniach hydraulicznych duże zainteresowanie budzi prędkość propagacji fali uderzeniowej młota wodnego, a także samego uderzenia wodnego. Jak to ustalić? Aby to zrobić, rozważ okrągły poprzek

51. Prędkość wypływu w kanale zwężającym się, prędkość przepływu masowego

Z książki Inżynieria cieplna autor Burchanowa Natalia

51. Prędkość wypływu w zwężającym się kanale, masowa prędkość ruchu przepływu. Rozważmy proces adiabatycznego wypływu materii. Załóżmy, że płyn roboczy o określonej objętości (v1) znajduje się w zbiorniku pod

W adiabacie, tj. spalaniu, któremu nie towarzyszą straty cieplne, cała energia chemiczna układu palnego jest zamieniana na energię cieplną produktów reakcji. Temperatura produktów spalania adiabatycznego nie zależy od szybkości reakcji zachodzących w płomieniu, a jedynie od ich całkowitego efektu cieplnego i pojemności cieplnej produktów końcowych. Wartość ta nazywana jest temperaturą spalania adiabatycznego T d. Jest to ważna cecha środowiska łatwopalnego. Dla większości mieszanin palnych wartość T g mieści się w przedziale 1500 ÷ 3000°K. To oczywiste T d – maksymalna temperatura produktów reakcji przy braku ogrzewania zewnętrznego. Rzeczywista temperatura produktów spalania może być tylko niższa T d w przypadku utraty ciepła.

Zgodnie z termiczną teorią spalania, opracowaną przez radzieckich naukowców Ya. B. Zeldovicha i D. A. Franka-Kamenetsky'ego, rozprzestrzenianie się płomienia następuje poprzez przenoszenie ciepła z produktów spalania do niespalonej (świeżej) mieszaniny. Rozkład temperatur w mieszaninie gazów z uwzględnieniem wydzielania ciepła w wyniku reakcji chemicznej oraz przewodności cieplnej pokazano na rys. 6.1:

Ryż. 6.1. Rozkład temperatur w mieszaninie gazowej

Front płomienia, tj. strefa, w której zachodzi reakcja spalania i intensywne samonagrzewanie gazów spalinowych, zaczyna się od temperatury samozapłonu T St i kończy się w temp T G.

Przed frontem płomienia rozprzestrzeniającym się w prawo znajduje się świeża mieszanina, a za nimi produkty spalania. Uważa się, że w strefie grzewczej reakcja przebiega tak wolno, że zaniedbuje się wydzielanie ciepła.

Proces wymiany ciepła podczas stacjonarnego rozprzestrzeniania się płomienia nie prowadzi do utraty ciepła i obniżenia temperatury w porównaniu do T d bezpośrednio za przodem płomienia. Odprowadzenie ciepła z każdej płonącej warstwy gazu przy zapaleniu sąsiedniej, jeszcze nienagrzanej warstwy gazu, jest kompensowane przez podobną ilość ciepła odebraną wcześniej w warstwie zapalającej podczas jej własnego zapłonu. Dodatkowe ciepło początkowego impulsu zapłonu nie zaburza w sposób zauważalny ustalonego trybu spalania, gdyż jego rola maleje coraz bardziej wraz ze wzrostem ilości spalanego gazu.

Produkty spalania tracą ciepło dopiero w wyniku promieniowania i kontaktu z powierzchnią stałą. Jeśli promieniowanie jest nieznaczne, spalanie takie okazuje się praktycznie adiabatyczne. Znaczny straty ciepła możliwe tylko w pewnej odległości za frontem płomienia.

Zatem inicjacja spalania mieszaniny gazów w jednym miejscu prowadzi do nagrzania sąsiedniej warstwy, która nagrzewa się pod wpływem przewodzenia ciepła od produktów reakcji aż do samozapłonu. Spalanie tej warstwy pociąga za sobą zapłon kolejnej itd. aż palna mieszanina całkowicie się wypali. Ciepło usunięte ze strefy reakcji do świeżej mieszaniny jest całkowicie kompensowane przez uwolnienie ciepła reakcji i pojawia się stabilny front płomienia. W wyniku spalania warstwa po warstwie czoło płomienia przemieszcza się przez mieszaninę, umożliwiając rozprzestrzenianie się płomienia.

Jeśli świeża mieszanina przemieszcza się w kierunku czoła płomienia z prędkością równą prędkości rozprzestrzeniania się płomienia, wówczas płomień będzie nieruchomy (nieruchomy).

Ilość ciepła dostarczana do świeżej mieszaniny z jednostki powierzchni płomienia na jednostkę czasu poprzez przewodność cieplną:

(6.7)

gdzie jest współczynnikiem przewodności cieplnej; – szerokość czoła płomienia.

Ciepło to jest zużywane na ogrzewanie świeżej mieszanki od temperatury początkowej do temperatury spalania:

Gdzie Z – ciepło właściwe; – gęstość mieszaniny.

Biorąc pod uwagę równania (6.7) i (6.8) przy U pl =υ g prędkość rozprzestrzeniania się płomienia określona jest zależnością:

, (6.9)

gdzie jest współczynnikiem dyfuzyjności cieplnej.

Ponieważ szybkość spalania w dużym stopniu zależy od temperatury, spalanie większości gazu zachodzi w strefie, której temperatura jest zbliżona

Szybkość reakcji chemicznej określa równanie:

(6.10)
Wtedy prędkość rozprzestrzeniania się płomienia wynosi:

(6.11)

Gdzie B– wskaźnik zależny od właściwości mieszaniny.

Zatem płomień nie będzie mógł rozprzestrzenić się w palnej mieszaninie, jeśli jej temperatura będzie o wartość niższa od teoretycznej temperatury spalania.

Maksymalna prędkość rozprzestrzeniania się płomienia obserwuje się nie przy stechiometrycznym stosunku paliwa i utleniacza w mieszance, ale przy nadmiarze paliwa. Podczas wstępnego podgrzewania mieszaniny prędkość rozprzestrzeniania się płomienia w warunkach rzeczywistych znacznie wzrasta, ponieważ jest proporcjonalna do kwadratu temperatury początkowej mieszaniny.

Normalna prędkość rozprzestrzeniania się płomienia (un) zależy od właściwości termofizycznych mieszaniny gaz-powietrze. Czy jednak w jeszcze większym stopniu szybkość rozprzestrzeniania się zależy od jego właściwości fizykochemicznych? prędkość spalania V i temperatura w strefie reakcji spalania, TG:

te. un jest proporcjonalna do szybkości reakcji utleniania (V) i wykładniczo zależna od odwrotnej temperatury strefy spalania (Tg). Parametrem decydującym będzie oczywiście szybkość reakcji. Zapiszmy równanie na szybkość reakcji spalania chemicznego:

gdzie k0 jest współczynnikiem przedwykładniczym z równania Arrheniusa,

Cg, Juice - stężenia paliwa i utleniacza,

m, n - rzędy reakcji odpowiednio dla paliwa i utleniacza,

Ea jest energią aktywacji reakcji chemicznej.

Rozważmy, jak zmieni się szybkość reakcji utleniania dla mieszanin o różnych proporcjach paliwa i utleniacza (rys. 2).

Z wykresu wynika, że ​​dla mieszaniny o składzie stechiometrycznym (współczynnik nadmiaru powietrza? = 1) szybkość reakcji utleniania jest maksymalna.

Kiedy stężenie paliwa w mieszance wzrasta powyżej ilości stechiometrycznej? staje się< 1 (кислород находится в недостатке), горючее сгорает не полностью. В этом случае меньше выделится теплоты реакции горения Qгор и произойдёт снижение Tг.

Szybkość reakcji utleniania będzie się zmniejszać w porównaniu ze składem stechiometrycznym mieszaniny, zarówno na skutek spadku stężenia utleniacza O2, jak i temperatury strefy spalania. To znaczy ze stałym spadkiem? (co jest równoznaczne ze zwiększeniem stężenia SG w mieszaninie) szybkość reakcji utleniania? i temperatury strefy spalania Tg będą stale spadać. Na wykresie w SG > SGstech krzywa gwałtownie opada w dół. Zmniejszenie szybkości reakcji utleniania przy? > 1 tłumaczy się zmniejszeniem wydzielania ciepła w strefie spalania na skutek niższego w niej stężenia paliwa.

Rysunek 2. Zależność szybkości spalania od stężenia paliwa w mieszance

Dokładnie taka sama jak na rys. 2 zależność szybkości reakcji spalania od stężenia składnika palnego w mieszaninie wyjściowej wyznacza paraboliczną postać zależności pozostałych parametrów procesu spalania od składu mieszaniny: temperatura samozapłonu i minimalna energia zapłonu, granice stężeń rozprzestrzeniania się płomienia. Zależność normalnej prędkości rozprzestrzeniania się płomienia un od stężenia paliwa w mieszance SG również ma postać paraboli. Na ryc. Na rysunku 3 przedstawiono takie zależności dla przypadku spalania mieszaniny powietrza i propanu w temp różne znaczenia temperatura początkowa.

Rysunek 3. Zależność prędkości rozprzestrzeniania się płomienia od stężenia propanu w powietrzu w temperaturze początkowej 311 K (1); 644 K. (2); 811 K. (3)

Zgodnie z koncepcjami opisanymi powyżej, maksymalna prędkość rozprzestrzeniania się płomienia (unmax) musi odpowiadać stechiometrycznemu stężeniu paliwa. Jednak jego eksperymentalnie ustalone wartości są nieco przesunięte w stronę mieszanin bogatych w palne. Wraz ze wzrostem temperatury początkowej mieszaniny prędkość rozprzestrzeniania się płomienia powinna rosnąć, co obserwuje się w praktyce. Na przykład dla mieszaniny powietrza zawierającej opary benzyny i nafty ma ona postać pokazaną na ryc. 4.

Rysunek 4. Zależność prędkości rozprzestrzeniania się płomienia od temperatury początkowej mieszaniny powietrza par benzyny i nafty z powietrzem

W przypadku różnych substancji u zależy od ich charakteru chemicznego i waha się w dość szerokich granicach (tabela 1). Dla większości mieszanin paliw węglowodorowych z powietrzem< 1 м/с. При введении в горючую смесь избыточного воздуха или азота температура горения заметно снижается.

Tabela 1.

Normalna prędkość rozprzestrzeniania się płomienia dla niektórych mieszanin palnych

Wprowadzenie do mieszaniny palnej gazów obojętnych i obojętnych: azotu N2, argonu Ar, dwutlenku węgla CO2 rozrzedza ją i tym samym zmniejsza zarówno szybkość reakcji utleniania, jak i prędkość rozprzestrzeniania się płomienia. Widać to wyraźnie z zależności pokazanych na rys. 5.

Co więcej, przy pewnym (flegmatyzującym) stężeniu rozcieńczalników spalanie całkowicie ustaje. Najsilniejszy efekt ma wprowadzenie freonów, ponieważ mają one również działanie hamujące na reakcję spalania.

Jak widać z rys. 5, wprowadzenie freonu (114B2) do mieszaniny palnej jest 4 - 10 razy skuteczniejsze niż gazy obojętne - rozcieńczalniki.

Rysunek 5. Wpływ stężenia rozcieńczalników i czynnika chłodniczego 114B2 na prędkość rozprzestrzeniania się płomienia w mieszaninie propan-powietrze (Δ = 1,15)

Zdolność flegmatyzująca gazów rozcieńczających zależy od ich właściwości termofizycznych, a w szczególności od ich przewodności cieplnej i pojemności cieplnej.

1.3 Dyfuzyjne spalanie gazów

W warunkach rzeczywistych, gdy gaz lub para zapalą się po rozpoczęciu awaryjnego wypływu, obserwuje się spalanie dyfuzyjne. Typowym i dość powszechnym przykładem jest dyfuzyjne spalanie gazu podczas niszczenia głównych rurociągów, w awaryjnym odwiercie morskim lub lądowym złoża gazu lub kondensatu gazowego, w zakładach przetwórstwa gazu.

Rozważmy cechy takiego spalania. Załóżmy, że pali się fontanna na gaz ziemny, której głównym składnikiem jest metan. Spalanie zachodzi w sposób dyfuzyjny i ma charakter laminarny. Granice stężeń propagacji płomienia (CPLP) dla metanu wynoszą 5–15% obj. Przedstawmy strukturę płomienia i skonstruujmy graficzne zależności zmiany stężenia metanu i szybkości reakcji spalania od odległości od fontanny osiowej (rys. 6).

Rysunek 6. Schemat laminarnego płomienia dyfuzyjnego fontanny gazowej (a), zmiany stężenia paliwa (b) i szybkości reakcji spalania (c) wzdłuż czoła płomienia.

Stężenie gazu spada od 100% przy fontannie osiowej do wartości górnej granicy stężenia zapłonu i dalej do LFL na jej obrzeżu.

Spalanie gazu będzie miało miejsce jedynie w zakresie stężeń od VKPR do LKPR, tj. w zakresie stężeń jego zapłonu. Szybkość reakcji spalania?(T) będzie wynosić zero przy stężeniach powyżej VKPR i poniżej LKPR, a maksymalna przy. Zatem odległość pomiędzy HNKPR i HVKPR określa szerokość czoła płomienia dyfuzyjnego:

fp = HNKPR - HVKPR. (3)

Szerokość czoła takiego płomienia waha się od 0,1 do 10 mm. Szybkość reakcji spalania w tym przypadku jest zdeterminowana szybkością dyfuzji tlenu i jej wartość jest około 5×104 razy mniejsza od szybkości spalania w trybie kinetycznym. Intensywność cieplna jest tyle samo razy mniejsza, tj. szybkość wydzielania ciepła w palniku opalanym dyfuzyjnie.

1.4 Cechy spalania strumieni gazu. Warunki stabilizacji płomienia

Wygodniej jest rozważyć warunki spalania fontann gazowych na przykładzie strumieni gazowych. W rzeczywistych warunkach takie strumienie są turbulentne. W wyniku zapalenia strumienia gazu wypływającego ze studni powstaje tzw. smuga dyfuzyjna, która ma symetryczny, wrzecionowaty kształt (rys. 6). Reakcje spalania chemicznego zachodzą w cienkiej warstwie powierzchniowej palnika, którą w pierwszym przybliżeniu można uznać za powierzchnię, na której stężenia paliwa i utleniacza osiągają zero, a przepływy dyfuzyjne paliwa i utleniacza do tej powierzchni mają charakter stechiometryczny stosunek. Front spalania dyfuzyjnego ma zerową prędkość propagacji, zatem nie może samodzielnie pozostać na strumieniu płynącym ku górze.

Stabilizacja płomienia na strumieniu następuje na samym dole palnika, gdzie realizowany jest kolejny mechanizm spalania. Gdy gaz wypływa z otworu, na początkowej, niepalnej części powierzchni strumienia tworzy się turbulentna warstwa mieszaniny gazu i otaczającego powietrza. W tej warstwie stężenie gazu w kierunku promieniowym stopniowo maleje, a wzrasta stężenie utleniacza. W środkowej części warstwy mieszającej pojawia się jednorodna mieszanina paliwa i utleniacza o składzie zbliżonym do stechiometrycznego. W przypadku zapalenia takiej mieszanki przygotowanej do spalania czoło płomienia może rozprzestrzeniać się w warstwie mieszającej ze skończoną prędkością, nawet w kierunku przepływu, jeżeli prędkość spalania przekracza lokalną prędkość przepływu. Ponieważ jednak prędkość strumienia wzrasta w miarę zbliżania się do wylotu, na pewnej wysokości prędkość strumienia (uf) staje się równa prędkości spalania (Δt), a płomień stabilizuje się na powierzchni strumienia na tej wysokości. Nie jest możliwe dokładne obliczenie szybkości spalania turbulentnego (Δt). Jednakże szacunki pokazują, że wartość (Δt) jest w przybliżeniu równa prędkości pulsacyjnej strumienia, której wielkość jest proporcjonalna do prędkości osiowej (um). Z danych eksperymentalnych wynika, że ​​maksymalne wartości średniokwadratowych pulsacji składowej prędkości wzdłużnej wynoszą 0,2um. Przyjmując tę ​​wartość jako prędkość spalania turbulentnego, można przyjąć, że maksymalna prędkość rozprzestrzeniania się płomienia w stronę strumienia gazu wydobywającego się z prędkością 300-450 m/s będzie wynosić około 50 m/s.

1.5 Oszacowanie natężenia przepływu płonących fontann gazowych

Podczas gaszenia pożarów z potężnych fontann gazowych należy oszacować natężenie przepływu (D) płonącej fontanny, ponieważ zużycie gazu jest jednym z głównych parametrów określających wielkość pracy oraz środki materiałowe i techniczne niezbędne do wyeliminowania wypadku . Jednak bezpośredni pomiar natężenia przepływu płonącej fontanny w większości przypadków okazuje się niemożliwy i nie ma skutecznych zdalnych metod określania natężenia przepływu strumienia. Zużycie potężnych fontann gazowych można dość dokładnie określić na podstawie wysokości pochodni (H).

Wiadomo, że wysokość turbulentnej smugi powstającej podczas spalania normalnie rozprężonych strumieni gazu przy poddźwiękowej prędkości spalin nie zależy od prędkości czy natężenia przepływu strumienia, lecz zależy jedynie od średnicy otworu (d) z którego wypływa strumień, właściwości termofizyczne gazu i jego temperaturę (T) na wyjściu z otworu.

Istnieje dobrze znany wzór empiryczny do obliczania natężenia przepływu fontanny na podstawie wysokości pochodni podczas spalania gazu ziemnego:

D = 0,0025Hf 2, miliony m3/dzień. (4)

W rzeczywistych pożarach laminarne reżimy spalania praktycznie nigdy nie występują. Gaz zarówno w złożach pola gazowego, jak i w rurociągach transportowych oraz instalacjach technologicznych znajduje się pod ciśnieniem. Zatem zużycie gazu podczas awaryjnego wycieku będzie bardzo wysokie? do 100 m3/s w przypadku pożarów buzujących studnie gazowe(do 10 mln m3/dobę). Naturalnie w tych warunkach tryby wypływu, a tym samym tryby spalania, będą turbulentne.

Aby obliczyć siły i środki do gaszenia płonących pochodni gazowych, konieczna jest znajomość zużycia gazu. Początkowe dane do jego obliczeń są prawie zawsze nieobecne, ponieważ albo ciśnienie gazu w wyposażenie technologiczne lub w zbiorniku polowym. Dlatego w praktyce wykorzystują ustaloną doświadczalnie zależność (4) wysokości płomienia palnika od natężenia przepływu gazu, a obliczone dane do wykorzystania podano w tabeli. 2.

Tabela 2.

Zależność wysokości płomienia od przepływu gazu w fontannie gazowej przy różnych trybach spalania