Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow БЖД arrow ТЕОРИЯ ГОРЕНИЯ И ВЗРЫВА
Посмотреть оригинал

Вынужденное воспламенение (зажигание) горючих смесей

Самовоспламенение горючих смесей на практике встречается весьма редко. Чаще их горение начинается с вынужденного воспламенения (зажигания). Принципиально, по своей физической сущности, зажигание (или вынужденное воспламенение) не отличается от процесса самовоспламенения, так как в обоих случаях самоускорение реакции взаимодействия горючего и окислителя наступает после превышения температуры смеси определенного значения.

Разница в условиях возникновения и механизме протекания этих процессов сводится к следующему:

  • - при самовоспламенении вся смесь разогревается равномерно и постепенно доходит до температуры самовоснламенения. В результате реакция окисления возникает и ускоряется во всем объеме газовой смеси. Процесс горения может возникнуть как в одной точке рассматриваемого пространства, так и во всем объеме одновременно. В случае зажигания вся масса реакционноспособной горючей смеси может оставаться относительно холодной, а до температуры воспламенения достаточно быстро нагревается только незначительная ее часть;
  • — при самовоспламенении процесс самоускорения реакций горения нарастает сравнительно медленно, т.е. значителен период индукции. При зажигании процесс воспламенения происходит значительно быстрее, так как разогрев смеси от внешнего источника тепла производится локально, но значительно быстрее и до более высокой температуры. Поэтому индукционный период зажигания почти отсутствует или очень мал, а возникшее пламя распространяется из зоны его возникновения на всю остальную реакционно- способную смесь достаточно быстро.

В зависимости от вида внешнего источника тепла и его особенностей существует несколько способов (или видов) зажигания. Источником зажигания может быть разогретое постороннее тело или локально разогретая стенка сосуда с горючей газовой смесью, электрическая искра (емкостная или индукционная), постороннее пламя, внезапное адиабатическое сжатие или ударная волна.

При адиабатическом сжатии горючей смеси вынужденное зажигание по своему механизму несколько отличается от других случаев: вся смесь одновременно и равномерно разогревается до высокой температуры, при которой и происходит ее воспламенение по всему объему. Этот процесс происходит значительно быстрее, чем квазистационарный подогрев газовой смеси при самовоспламенении, а температура зажигания значительно выше, чем при самовоспламенении. Поэтому при адиабатическом сжатии индукционный период воспламенения так же, как при других видах зажигания, минимален.

Рассмотрим случай зажигания горючей смеси от нагретого тела. Пусть «холодная» горючая газовая смесь будет заключена в какой-либо сосуд, подогреваемая стенка которго располагается сверху, чтобы исключить конвективную теплопередачу, сохранив только кондуктивную передачу тепла за счет теплопроводности газа. Примем подогреваемую плоскую стенку сосуда за горизонтальную

ось температур (рис. 1.10) и предположим, что температура Т0 этой стенки равномерно и постепенно поднимается до более высоких значений Т{, Т2, Г3 и т.д. В нейтральной среде кривая изменения температуры в газе внутри сосуда имела бы вид линейной зависимости Т=/(у), т.е. она постепенно снижалась бы до исходной температуры газовой смеси по линейному закону но мере удаления от горячей стенки до противоположной, холодной. В реакционноспособной смеси в связи с выделением тепла при реакции в наиболее разогретой части газовой смеси (вблизи горячей стенки) кривая пойдет несколько круче и линейность ее Т{ = f(y) вблизи стенки нарушится. При повышении температуры стенки до некоторого значения Т2 кривая температур в нейтральной среде могла бы иметь вид, показанный на рисунке, т.е. она снижалась бы до начальной температуры газа Г0, но в реакционноспособной среде, за счет повышения скорости реакций при Т2 и, соответственно, более интенсивного тепловыделения в пристеночном слое газовой смеси вблизи горячей стенки кривая пойдет еще круче и, в принципе, можно подобрать такое значение Г3, когда скорость тепловыделения от реакций в газе возле стенки будет так велика, что температура газа но мере удаления от стенки сохранится примерно одинаковой. График

Распределение температуры в газовой среде при медленном нагреве банки (на глубине сосуда) температур примет вид 7}=f(y) (см. рис. 1.10), когда Т= Ти q = q как при самовоспламенении

Рис. 1.10. Распределение температуры в газовой среде при медленном нагреве банки (на глубине сосуда) температур примет вид 7}=f(y) (см. рис. 1.10), когда Тг= Т3 и qn = qToy как при самовоспламенении.

Если температуру стенки квазистационарно поднять до значения ТА > Г3, то система выйдет из стационарного состояния. Газовая смесь вблизи горячей стенки сосуда при температуре ТА начнет реагировать так интенсивно, что из-за интенсивного тепловыделения температура станет выше Г4, соответственно произойдет самоускорение химической реакции, резко увеличится интенсивность тепловыделения и кривая температур примет вид ТА = /(у). В результате произойдет воспламенение горючей смеси возле верхней стенки сосуда и пламя начнет распространяться вниз на остальную реакционноспособную горючую газовую смесь. Соответственно, «горячая» стенка из источника тепла станет стоком тепла. Тепловой поток изменит свое направление на противоположное, так как температура газа возле верхней стенки станет больше Тг> ТА (как при самовоспламенении). По принятой схеме нарастания температуры Т3 — предельная температура, при которой еще не происходит зажигание горючей газовой смеси, хотя 73 и больше Гсв. Температура Т3 является в этом случае предельной, критической температурой, при ней вынужденного зажигания не происходит, так как нагрев идет с «одной стороны» — от горячей стенки происходит теплоотвод, чего нет при самовоспламенении, когда система изотермична в начальный момент и адиабатичиа но своей схеме. Температура зажигания Тзаж> Гсв, так как ТА > Т3. Согласно тепловой теории воспламенения Зельдовича предельным критическим условием зажигания является

  • ( dTЛ
  • —— = 0, где у — нормаль к поджигающей поверхности.

dy) ст

Скорость химической реакции зависит от температуры. Поэтому если скорость химической реакции была ощутимой при Г3, то при удалении от стенки, где Т < Г3, она снижается. Это значит, что существенная скорость химической реакции будет наблюдаться лишь в тонком приграничном слое б, где Т « Т3.

Если 5 « I, то средний градиент температуры между горячей и холодной стенками сосуда можно выразить, как

dT Тг0

в нейтральной газовой среде, через —- --—.

dy L

Тепловой поток от горячей стенки к газу соответственно будет равен

где X — теплопроводность газовой смеси.

Если при Г3 поток тепла от стенки к газу, прилегающему к стенке, прекратится, а поток тепла к нижележащим слоям газа из зоны 5 будет таким же, как и прежде, то тепло, выделяемое в результате химической реакции в пристеночном слое газа, равно теплу, поступающему от стенки.

Если пренебречь изменением концентрации горючего в результате относительно медленных предпламенных реакций в приграничном слое, то можно не рассматривать и процессы молекулярной диффузии, возникающей в результате изменения концентрационного состава смеси в пограничном слое газа. Это означает, что все выделяющееся в результате химической реакции тепло расходуется только на теплопередачу теплопроводностью. Тогда уравнение сохранения энергии можно записать

где Q — тепловой эффект химической реакции в пограничном слое; W(T) — зависимость скорости химической реакции от температуры и концентрации.

Проведя элементарные математические преобразования с учетом граничных условий у = О, Т = Тст (у = L, Т = Г0), можно установить связь геометрических размеров системы L с температурой нагретого тела и физико-химическими параметрами горючей газовой смеси при ее воспламенении

Если в качестве источника поджигания взять не нагретую стенку сосуда, а поверхность нагретого тела, например нагретого металлического шарика диаметром d, то в формулу в качестве характерного линейного размера системы следует подставить d, тогда уравнение (1.13) примет вид

Задавшись размерами нагретого тела d, можно определить концентрационные пределы зажигания горючих смесей Ф„(В) = /(Гст), пределы зажигания по давлению Ркр = /(Гст) и другие пределы в зависимости от мощности источника зажигания.

Рассмотренная схема механизма вынужденного воспламенения горючей газовой смеси от нагретого тела показала, что температура тела при зажигании должна быть выше, чем при самовоспламенении смеси:

  • - из-за наличия теплоотвода от горячей стенки в горючий газ;
  • — расхода горючих компонентов в пристенном слое;
  • - наличия каталитических свойств материала стенки.

Третья причина обусловлена интенсивным расходом

компонентов горючей смеси вблизи каталитической поверхности. В пограничном слое горючее расходуется так интенсивно, что распространение химической реакции окисления за пределы прилегающей зоны и возникновение процесса горения во всей смеси становятся невозможными при тех температурах, при которых они возникают от некаталитических металлических поверхностей. Особенно хорошо это видно в экспериментах с использованием в качестве поджигающего элемента платины (температура зажигания стехиометрической смеси составляет 1450 К для платины и 1020 К — для стали). Рассмотренные процессы относятся к стационарным, при которых разогрев стенки происходит с очень малой скоростью.

Однако в реальных условиях чаще всего возникают нестационарные процессы. При внезапном разогреве стенки до температуры Тх, Т2 или Г3 или внесении в горючую смесь постороннего тела с температурой выше Т3 процесс зажигания качественно будет выглядеть так, как показано на рис. 1.11, т.е. за короткое время зажигания от нагретой стенки (или нагретого тела) прогреется не весь газ, а лишь небольшой пограничный слой газа толщиной 8.

Температура газовой смеси по всей глубине сосуда останется почти такой же, как и была, т.е. (Tr)L > § « Т0. Почти весь градиент температур от Тг до Т0 установится в слое б и тепловой поток от горячей стенки будет значителен только в слое 8. Если в качестве источника зажигания в горючую газовоздушную смесь внезапно ввести нагретое до высокой температуры твердое тело конечных размеров d, то картина процесса зажигания будет аналогична рассмотренной.

Распределение температуры в горючей газовой среде при быстром нагреве стенки

Рис. 1.11. Распределение температуры в горючей газовой среде при быстром нагреве стенки

При этом размер и термодинамические параметры зоны разогрева горючей газовой смеси (толщина слоя смеси, ее температура, скорость подогрева и др.) будут зависеть от размеров, формы и температуры поджигающего тела, количества запасенного тепла (т.е. запаса энергии), источника зажигания и других факторов. Очевидно, что:

  • — чем меньше площадь поверхности источника зажигания, тем выше должна быть температура его поверхности для обеспечения требуемого запаса тепла в подогретом слое горючего газа;
  • — чем меньше собственная теплоемкость источника поджигания (его собственная масса), тем выше должна быть его начальная температура для сообщения горючей смеси требуемого начального импульса, необходимого для возникновения процессов горения;
  • — чем выше температура воспламенения (самовоспламенения) данного вида горючей смеси, тем, соответственно, выше должна быть температура поверхности источника поджигания, и т.д.

Эти общие положения хорошо подтверждаются как теоретическими исследованиями (см. уравнения (1.13), (1.14)) так и результатами экспериментов по изучению влияния на температуру зажигания размеров тела, площади его поверхности, давления горючей смеси и ее природы, периода задержки (индукционного периода), скорости потока смеси (рис. 1.12—1.15).

Зависимость температуры зажигания горючей смеси от размеров тела

Рис. 1.12. Зависимость температуры зажигания горючей смеси от размеров тела:

1 — пентан; 2 - светильный газ; 3 — водород

Зависимость температуры зажигания горючей смеси от площади нагретой поверхности

Рис. 1.13. Зависимость температуры зажигания горючей смеси от площади нагретой поверхности

Из экспериментальных данных, представленных на рис. 1.12 очевидно, что с увеличением диаметра поджигающего шарика dm с 1 до 5 мм температура поджигающей поверхности нагретого тела монотонно снижается для всех трех видов горючей смеси примерно на 250—400°С. Кроме того, у легковоспламенимых водородно-воздушных смесей температура воспламенения во всех случаях остается минимальной. Зависимость температуры зажигания от площади зажигающей поверхности Гзаж = f(S) наиболее наглядно представлена на рис. 1.13. При достаточно большой площади зажигающей поверхности (Su > 200 см2) критическая температура зажигания смеси природного газа с воздухом асимптотически приближается к своему минимальному значению 975°С. При уменьшении площади зажигающей поверхности до 50 см2 она постепенно становится выше 1000°С, а при дальнейшем уменьшении площади резко нарастает до 1200°С, стремясь к бесконечности при приближении размеров зажигающей поверхности к нулю, т.е. нагретые тела очень маленьких размеров (dul« 1 мм) практически не способны поджечь горючую смесь даже при очень высоких значениях температуры.

Зависимость температуры зажигающей поверхности от давления и вида горючей смеси показана на рис. 1.14

Зависимость температуры зажигания горючей метано-воздушной смеси от давления при различном времени воздействия источника зажигания

Рис. 1.14. Зависимость температуры зажигания горючей метано-воздушной смеси от давления при различном времени воздействия источника зажигания:

1 — 0,5 с; 2 — 1 с; 3 -2 с; 4 — 3 с и 1.15. Из экспериментальных данных, представленных на этих рисунках, очевидно, что температура вынужденного зажигания горючих газовых смесей и паровоздушных смесей паров горючих жидкостей монотонно снижается до 600—650°С для метано-воздушных смесей и до минимальной температуры воспламенения углеводородов примерно 200°С для смеси паров нефти с воздухом при давлении примерно 25—30 атм. Эти закономерности изменения допустимой (критической) температуры, близкой к температуре зажигания пожароопасных газо- и паровоздушных смесей, от вида горючего, состава смеси, давления, размеров поджигающего тела и других параметров воспламенения необходимо знать для обеспечения пожарной безопасности технологических процессов производства, при проведении научно обоснованной экспертизы пожаров и в ряде других ситуаций, связанных с обеспечением пожарной безопасности промышленных предприятий.

Большой практический и научный интерес представляют явления вынужденного зажигания движущихся газовых смесей (или неподвижных газовых смесей движущимся источником зажигания: летящими искрами, падающими каплями расплавленного металла и др.), так

Зависимость температуры зажигания паров горючих жидкостей от давления

Рис. 1.15. Зависимость температуры зажигания паров горючих жидкостей от давления:

1 — бензол; 2 — цилиндровое масло; 3 — бензин; 4 — нефть как они чаще встречаются на практике. Кроме того, эти закономерности подтверждают и наглядно иллюстрируют механизм тепловой картины зажигания, которая была рассмотрена выше. Очевидно, что при зажигании газовой смеси движущимся нагретым телом, движущейся газовой смесью или нагретой стенкой теплообмен газа с нагретым телом или стенкой становится интенсивнее, интенсивнее происходит «размывание» теплового поля вокруг нагретого тела. Поэтому, чтобы нагреть горючую смесь до температуры зажигания (до температуры интенсивного протекания химической реакции), необходимы более мощные источники тепла: нагретое тело больших размеров или тело, нагретое до больших температур. При увеличении относительной скорости движения горючей газовой смеси или источника поджигания эта зависимость тоже увеличивается (например, увеличивается критическая температура зажигания).

Экспериментальные данные по зажиганию движущихся газовоздушных смесей нагретыми металлическими стержнями приведены на рис. 1.16. Из приведенных зависимостей очевидно, что минимального значения температуры зажигающей поверхности стержня, обтекаемого потоком горючей газовоздушной смеси, достаточно для таких лег- ковоспламеняемых горючих, как водород и ацетилен. Но и для них с увеличением скорости потока температура поджигающей поверхности возрастает. Наиболее крутой

Зависимость температуры зажигания горючей смеси от скорости потока

Рис. 1.16. Зависимость температуры зажигания горючей смеси от скорости потока:

  • 1 пентан; 2 — оксид пропилена; 3 — оксид этилена;
  • 4 сероуглерод; 5 — ацетилен; 6 — водород характер зависимости температуры поджигающей поверхности от скорости газового потока имеют такие горючие, как сероуглерод, оксид пропилена и пентан. У этих горючих с увеличением скорости потока в 2 раза температура зажигающей поверхности повышается на 200—400°С. Эти закономерности изменения температуры зажигания горючих смесей при тех или иных физических условиях протекания процесса зажигания также необходимо учитывать, как при экспертизе пожара.

Зажигание горючих газовых смесей электрической искрой является довольно распространенным видом вынужденного воспламенения как при управляемом, так и при неуправляемом горении. Механизм данного процесса намного сложнее теплового механизма зажигания нагретым телом. При электрическом разряде в горючей смеси образуется канал (определенный объем газа), имеющий высокую температуру (до десятков тысяч градусов) и состоящий из возбужденных и ионизированных молекул (плазмы). Ионизация газов в зоне электрического разряда и образование возбужденных молекул способствуют интенсивному течению химических реакций, что, в свою очередь, приводит к воспламенению.

Время действия разряда ничтожно мало — тысячные доли секунды, но время тепловой релаксации системы настолько велико, что его можно рассматривать с позиций термодинамического равновесия, когда мгновенно выделяемое тепло медленно распределяется от первоначально нагретого газа в окружающее пространство. Таким образом, зажигающую искру можно рассматривать как своеобразное разогретое газообразное тело.

В соответствии с этим существует две теории искрового зажигания: ионная и тепловая.

Вопрос только в том, какой из них является доминирующим и при каких условиях, т.е. когда преобладают одни факторы, а когда другие. Это необходимо знать как для усиления зажигающего действия электрической искры в тепловых установках, двигателях и других устройствах, так и для предотвращения пожаров и случайных взрывов газовоздушных и паровоздушных смесей.

При искровом зажигании для каждого вида горючего и смеси газов существует минимальная мощность электрического разряда, при которой смесь способна воспламениться: возникает фронт пламени и происходит его

дальнейшее распространение за пределы зоны зажигания, которая называется критической энергией зажигания.

Минимальная мощность искры зависит от состава смеси, ее давления, температуры и некоторых других параметров смеси.

Ученый Я. Б. Зельдович разработал тепловую теорию искрового зажигания. Согласно этой теории электрическая искра заменяется точечным источником тепла, который в определенный момент выделяет некоторое количество тепла Q. За счет данного тепла газовое пространство, окружающее источник, разогревается. Если объем газового пространства, разогретого этим теплом до температуры выше температуры горения Гг, больше критической величины /?кр, то происходит воспламенение смеси. Критический объем газа определяется из следующих условий. Если время охлаждения разогретого энергией искры газового объема от температуры ТГ до температуры Тг - 0 больше характеристического времени химической реакции горения, то зажигание газовой смеси возможно, а если это время меньше 1 • 10-4 с, то смесь не воспламенится:

где 0 — интервал температур, при котором скорость реакции уменьшится в е раз.

Числовое значение критического радиуса разогретой сферы газовой смеси, которая способна воспламенить весь объем смеси, может быть определено через толщину фронта пламени 5ПЛ:

Для большинства горючих газовых смесей стехиометрического состава при нормальном давлении, температуре и ламинарном режиме горения 5ПЛ= 0,1 мм. Считается, что слой газовой смеси, прилежащий к сферической поверхности разогретого объема газа, успевает воспламениться прежде, чем разогретый объем газа охладится до температуры ниже зажигания. Количество тепла, которое нагреет такой объем смеси от Т0 до Гг, можно подсчитать по формуле

где /?экв — радиус разогретой сферы газа.

Критическое количество тепла, необходимое для зажигания смеси электрической искрой, можно определить по формуле

Это выражение позволяет проанализировать влияние различных физико-химических параметров горючей газовой смеси на энергию вынужденного зажигания ?заж ~ Q. Известно, что X, ср и особенно Wu зависят от вида горючего, состава смеси и других условий воспламенения. Количественно энергия вынужденного воспламенения горючих газовых смесей является ничтожно малой величиной и колеблется для различных газовых смесей от десятых долей до нескольких миллиджоулей. Минимальное значение критической энергии зажигания наиболее распространенных горючих газовоздушных смесей составляет 0,2—0,3 мДж, но для некоторых углеводородов Q может оказаться несколько ниже, в связи с этим по соображениям техники безопасности следует ввести поправочный коэффициент запаса, критическую энергию зажигания горючих и взрывоопасных углеводородных смесей с воздухом условно можно принять равной 0,1 мДж.

В ряде экспериментов процесс вынужденного зажигания горючих газовых смесей электрической искрой фиксировался методом скоростной киносъемки. Из этих кинограмм очевидно, что, если к моменту времени, равному 1 • 10_/‘ с, объем сферы разогретых газов и зародившийся очаг горения достигали размера примерно 1 мм, процесс горения распространялся на всю смесь. Если нет — зона разогретых газов размывалась в той же смеси, но при энергии искры меньше критической горения вообще не возникало.

При воспламенении газовозушных смесей неизбежны потери энергии на излучение за счет высоких температур газа в электрической искре, теплопотери на нагрев электродов. Поэтому с учетом гасящего действия тела электродов фактическая энергия зажигания будет несколько больше, а критическая энергия зажигания ?кр «0,1 мДж, полученная по тепловой теории, может быть принята в качестве предельной.

Кроме перечисленных факторов, минимальная критическая энергия зажигания углеводородовоздушных смесей зависит от вида горючего, концентрационного состава горючей смеси, давления, диаметра и вида материала электродов и др.

Оценим количественно влияние газового потока. Время жизни электрической искры в зависимости от ее мощности Е колеблется в очень широких пределах: от -0,01 до -1000 мкс. Возьмем среднюю продолжительность искры -10 мкс, а характеристическое время тепловых процессов при вынужденном зажигании горючих газовых смесей электрической искрой примем равным характеристическому времени химической реакции 100 мс. Тогда при скорости потока в 100 м/с горючая газовая смесь сместится от оси проскока искры на расстояние в 10 мм, т.е. в 10 раз большее характеристического диаметра начального объема разогретой газовой смеси, а при скорости газа всего 10 м/с — на расстояние в 1 мм, т.е. на величину, вполне соизмеримую с критическим радиусом сферы разогретого газа. Поэтому при рассмотрении вынужденного зажигания движущихся горючих смесей вводят поправку на П-образную форму разогретой зоны и другие осложняющие факторы (например, мелкомасштабную турбулентность), влияющие на условия теплообмена, режим горения и др. Очевидно, что для воспламенения движущихся газовых смесей необходима мощная электрическая искра, пропорциональная объему нагреваемой смеси.

В физике дается следующее примерное соотношение:

Графически эта зависимость представлена на рис. 1.17. С увеличением скорости течения газовой пропано-воздушной смеси энергия вынужденного зажигания растет. Возрастает она и с понижением давления в газовой смеси.

Для пропано- и метано-воздушных смесей стехиометрического состава при нормальном давлении энергия вынужденного зажигания равна 0,2 мДж, при давлении 230 мм рт. ст. она возрастает до 2 мДж, а при снижении давления до 125 мм рт. ст. возрастает до 6 мДж. Дальнейшее повышение критической энергии зажигания смеси обусловлено повышением скорости газовоздушного потока и изменением степени его турбулентности, но не превышает 100 мДж даже при зажигании движущихся газовых смесей при пониженном давлении. Для неподвижных смесей и при нормальных условиях эта величина редко превышает

2—3 мДж. Минимальное ее значение еще меньше — примерно 0,2—0,3 мДж.

Существуют еще такие виды вынужденного воспламенения, как зажигание горячими струями газа, зажигание от постороннего источника пламени, зажигание в результате адиабатического сжатия.

Первый и третий виды зажигания применяются преимущественно в технике, в специальных устройствах но сжиганию горючих газов и паров горючих жидкостей. Второй вид зажигания рис. 1.17. Зависимость (от постороннего источника минимальной энергии пламени) мало чем отлича- зажигания пропано- ется от механизма распро- воздушной смеси от скорости странения фронта пламени, при давлении 125 мм рт. ст. При этом в поджигаемую

горючую смесь вводятся активные центры химической реакции горения и подводится тепло, способное инициировать процесс воспламенения и горения поджигаемой газовой смеси.

Зажигание паров горючих жидкостей зависит от вида жидкости и ее температуры. Если она находится при температуре вспышки или несколько выше и над ее поверхностью образовалась горючая газовоздушная смесь соответствующей концентрации, то процесс ее зажигания мало отличается от рассмотренного выше. Если температура жидкости ниже температуры вспышки, то энергии зажигающего тела (раскаленного тела, искр твердого материала или серии электрических искр) должно хватить на испарение некоторого количества легковоспламеняющейся жидкости (ЛВЖ) или горючей жидкости (ГЖ) для создания горючей газовоздушной смеси, а затем на ее последующее зажигание по механизму, рассмотренному выше.

Для зажигания твердых горючих веществ и материалов необходим такой запас тепловой энергии искры или другого внешнего источника зажигания, чтобы его хватило либо на пиролиз части материала и образование горючей газовоздушной смеси, либо на создание малого очага гетерогенного горения — тления, которое при определенных условиях может развиться и перейти в открытое пламенное горение, приводящее к пожару. Поэтому очевидно, что минимальной энергией зажигания обладают горючие газовоздушные и паровоздушные смеси. Именно они являются наиболее пожаро- и взрывоопасными.

Опасность же тех или иных источников зажигания, которые могут вызвать воспламенение конденсированных видов горючих (горючих жидкостей и твердых горючих материалов), связана со многими дополнительными факторами и в каждом конкретном случае они должны тщательно анализироваться. Они зависят от вида горючей жидкости, ее температуры, теплоты испарения, условий газообмена и т.д., а при поджигании твердых горючих материалов - от их вида, влажности, температуры, дисперсности и др. При этом индукционный период зажигания, в который входят и время фазового превращения горючего, и время смесеобразования, и собственно время поджигания, увеличивается в сотни и тысячи раз. Знание этих данных существенно как с точки зрения изучения физики процесса вынужденного зажигания, так и при расследовании различных причин и обстоятельств возникновения пожаров и загораний при экспертизе пожаров.

Для оценки степени пожаро- и взрывобезопасности тех или иных технологических процессов производств, при экспертизе проектов и пожаров нередко требуются значения критических энергий зажигания конкретных видов горючих смесей, веществ и материалов. В справочной литературе такие данные для большинства новых видов горючих материалов отсутствуют, поэтому возникает необходимость аналитического расчета этих параметров. Для этого рекомендуется использовать, например, сравнительный метод расчета минимальной энергии зажигания, выраженной через нормальную скорость горения:

где Е'кр и критическая энергия зажигания двух разных веществ; W,', и Wj" — скорости горения по нормали к поверхности горения.

Если сравниваемые вещества близки по своему химическому строению, результаты расчета подходят для практических целей. Если в качестве стандартного вещества для сравнения принять бутан, то минимальную критическую энергию зажигания газопаровоздушных смесей при нормальных условиях можно оценить по формуле

Если Ww Екр веществ и композиций неизвестны, то их приходится определять экспериментально.

 
Посмотреть оригинал
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 

Популярные страницы