Androsov - teoriya goreniya аз vzriva 2018
LIMIT ефекти, когато изгаряне - теоретичните основи на пожарогасители
8.1. CONCEPT Pozharovzryvoopasnost
Основната задача на държавните агенции огън услуги Противопожарни е във всички сфери на човешката дейност. Повечето от околните предмети са опасност от пожар.
Какво е Pozharovzryvoopasnost?
Според съществуващите понятия, под pozharovzryvoopasnosti е способността, присъща на веществото или материал, тяхното състояние, процес на (процес), появата и разпространението на кинетичната (взрива) или дифузия (огън) изгаряне.
Нека анализираме това определение.
1. Pozharovzryvoopasnost - способността да се пожар и експлозия. В същото време в огъня - това е режим на дифузия горене.
Чрез излагане само кинетичната горене, т.е., може да причини изгаряне смесен гориво и окислител. Това важи и за експлозиви и барут, в което гориво и окислител, или форма една молекула (нитроглицерин - С 3 Н 5 (ONO) 3), или смесени в силно диспергиран състояние - композитен твърдото гориво, барут и т.н.
2. Pozharovzryvoopasnost зависи от:
- вещества и материали. Например, бензин е по-опасно от битума;
- състояние на материята и материали. Например, дървени стърготини като по-опасен от дървен материал под формата на дървен материал;
- процес или друг процес. Например, изсушаване на листата на тютюна е по-опасно в изкуственото сушилня отколкото във въздуха под капака.
Как да се оцени степента на опасност от пожар и експлозия?
Ясно е, че надеждна оценка pozharovzryvoopasnosti е икономически значима: тя увеличава риска от подценяване на риска от пожар и, следователно, може да доведе до значителни загуби. От друга страна, преоценката на опасността от пожар ще доведе до неоправдани разходи за дейностите за предотвратяване и гасене на пожари е малко вероятно.
Общата такъв критерий количествена оценка не е развит до момента.
За да се оцени опасността от пожар предложи редица показатели. Повечето от тях са разгледани в съответните раздели на този урок. Накратко отново да разгледаме някои от тях.
1. Концентрация на пламък граници размножаване за запалими газове и пари.
Границата на ниска запалимост (пре-
запалване случаи) п - е по-голямата част (маса), делът на гориво в смес с
окислителна среда (изразена като процент или г т-3), с намаляване което сместа става способен на разпространение на пламъка.
Горната граница на концентрацията на разпространение на пламъка в -
е обемът (маса), делът на гориво в смес с окислителна среда, с увеличаване на което сместа става способен на разпространение на пламъка.
2. Минималната концентрация phlegmatizing phlegmatizer - е обемната фракция на phlegmatizer в смес с гориво и окислител среда, при която смес не става способен
огнезащитни с всякакво съотношение на гориво и окислител среда.
4. Максимална нормална скорост на горене - максимална линейна скорост на разпространение на пламъка предната част на газовата смес в посока перпендикулярна на фронта на горене.
5. Долната граница концентрация на размножаване
Ния пламък за aerosuspension твърди вещества - количеството на горим материал, изразена в грама и свързани с 1 m 3 първоначално горими смес с окисляващ среда, която намалява сместа става способен на разпространение на пламъка.
6. Минимална енергия запалване - най-малката стойност на енергията на електрически разряд, в състояние да възпламени най-лесно запалим сместа от газ, пари или прах от въздуха.
7. Температура на самозапалване - това е най-ниската (в специфичните условия на изпитване) температурата на веществото, при която има рязко увеличение на скоростта на екзотермични реакции завършват горивен пламък.
8. Температурни граници на разпространение на пламъка - температурни вещество стойности, при които неговото наситен форма пара в окислителна среда концентрация, равна съответно
нисш (долна граница температура) или горната част (горна граница на температурата) възпламеняване граници.
9. Точка на възпламеняване о т - най-ниската (в специфичните условия на изпитване) температурата на горим материал, в който върху повърхността му се образуват двойка или газове, които могат да мига във въздуха от източника на запалване, но скоростта на образуването им е все още недостатъчна за появата на стабилно горене дифузия.
10. Температура на запалване т ВЪЗПРОИЗВЕЖДАНЕ - най-ниската (в специфичните условия на изпитване) температурата на горим материал, в която разпределя запалими пари или газове с такава скорост, че след запалването на източника на запалване възниква от стабилно горене дифузия.
Познаването на количествена стойност на показателите за пожар може да бъде селективно осигуряване на параметрите на процеса изключващи появата и разпространението на изгаряне вещества и материали, които са в една или друга държава. Или, обратно, за да изберете вещества и материали, тяхното състояние за безопасна употреба (работа) при определени условия. Кратък поглед върху няколко примера.
Parogazovozdushnaya смес БОРБА ако горими концентрация под Lel него WCAR и по-горе, т.е.
където Z - концентрация на запалим газ, пара във въздуха,% (об.); п и - съответно долна и горна концентрация пре-
Dela разпространение на пламъка,% (об).
Горивния газ не се запалва на въздух в отсъствието на високо-енергиен източник, ако температурата е под температурата на самозапалване.
Горимите течност не се запалва от източника на запалване на кратка продължителност, ако температурата е над или под NTPR VTPR в затворен контейнер.
Дайте примери могат да бъдат неограничен брой.
Принципът на пожарна безопасност е целенасочено да договарят условия за използването на вещества и материали с техните характеристики при пожар и експлозия.
8.2. Ограничения за изгаряне
Трябва да се обърне особено внимание на факта, че по-голямата част на опасност от пожар са ограничаващите параметри в горивната, за която преходът е теоретично елиминира запалване и изгаряне.
Това е съвсем естествено, тъй като основа pozharovzryvoopasnosti намира горивния процес. При разглеждане на теми, посветени граници на концентрация отбележи, че функцията характеризиращата на химическата реакция на горене е неговата висока скорост и, следователно, трябва да има някаква граница скоростта на химическа реакция, по-долу, които горене не може да бъде. По-специално, границата на минимална скорост се достига, когато концентрацията на гориво в окислител съответства LEL или WCAR (фиг. 8.1).
Подходящ топлинна теория обяснява, че температурата на самовъзпламеняване и запалването се постига ограничаване на скоростта на химичните реакции на горивото с минимална енергия запалване с окислителя, и системата запалим.
Температурите на смеси газ пари, които отговарят на първите две uslovi-
ями се наричат съответно температури самозапалване и запалване. Енергията на електрически искри, съответстващи на третото условие -
минималната енергия запалване.
Предвид на температурата и енергията на източника на запалване са максималните стойности на възникване на горене и в същото време показателите за пожарна опасност на вещества и материали.
8.3. ОЦЕНКА НА ИЗГАРЯНЕ температурна граница за смеси
Скоростта на химична реакция зависи от температурата, при която протича (Арениус практика). В този случай, температурата на горене е температурата goreniya- maksimalnayatemperatura zonyhimicheskoyreaktsii.
Temperaturagoreniyaopredelyaetsyasootnosheniemgoryuchegoiokislitelya. Действително, от уравнението на топлинния баланс:
Q п към п и п аз съм
За стехиометрични концентрации:
за по-ниска граница концентрация:
За горната граница:
където Q п - нетна топлинна стойност кДж / мол;
- нагряване при р = конст аз тата горене продукт,
- адиабатно температурата на горене, К;
T 0 - начална температура, да;
п т и - аз ти горене обем продукт Kmol / Kmol;
0 п м - теоретичния обем на продуктите от горенето, Kmol / Kmol;
V в - излишният въздух в продуктите от горенето, Kmol / Kmol; V г - излишък от гориво в продуктите от горенето, Kmol / Kmol.
Когато се преминава от концентрация стехиометрично гориво в посока на "чиста" и "богат" смес увеличава обема на продукта (V А или V с) и по този начин температурата на горене се изчислява по формулата
(8.2), се намалява (фиг. 8.2).
Тд 0 (мин) до 1500 К
Фиг. 8.2. Зависимостта на температура от съотношението на изгаряне на гориво и окислител (въздух)
Фиг. 8.2 много важен извод, че има определена граница (минимум) температура на горене, под който процеса на горене не може да продължи. Това ограничава температура е достигната, по-специално, по време на горенето на смеси в долните и горните граници на концентрация.
Ние очакваме, стойността му за долната граница. (За изчисляване WCAR значително усложнява поради недостиг на окислител газ се окислява с образуването на непълни горивни продукти.)
където п - съотношението на излишък на въздух в долната граница; п - ниска концентрация граница% (об.);
п 0 - теоретично количество въздух Kmol / Kmol.
От формула (8.2) с изразите (8.4) и (8.7) получаваме
В горене топлина се губи дължи главно на излъчване на пламъка и химически неизгорял въглерод в образуването на продукти от непълно
горене (въглероден оксид, сажди и др.). Топлинните загуби са 20 до 40% от по-ниска топлина на изгаряне.
При изчисляване на действителната температура на горене Предполага се, че
загубата на топлина е 30% на нетната калоричност (= 0.3).
Таблица. 8.1 показва изчислените температури горене за различни вещества.
температура на горене, ° С
специфична топлина на горене стойности взети при 1500 К:
в р = 0.05085 CO2 кДж / (мол К);
в р = 0.03517 H2O кДж / (мол К); в р N2 = 0,03111 кДж / (мол К).
Таблицата показва, че изчисленото адиабатно температурата на горене на долната граница концентрация независимо от състоянието на агрегация на вещества са 1200-1400 ° С (1500-1700 K). По този начин температурата на горене е около 900-1000 ° С
Стехиометричните смеси от тези вещества във въздуха се изгарят при много по-високи температури: адиабатни - около 2300 ° С, действителното - около 1600 ° С
Секцията на границата на запалимост, беше отбелязано, че температурата на горене смеси, съдържащи минимална концентрация phlegmatizing неутрални газове или химически активни инхибитори на възможно най-ниска (1500 K). Тези смеси са ограничения за горене.
Ние очакваме адиабатно граница на температурата на горене за изгаряне на метан-въздушна смес се разрежда с въглероден диоксид. Според референтни данни, минимална концентрация phlegmatizing CO 2 (φ е) за тази смес е 24%.
Както вече споменахме, сместа е стехиометрично точка десенсибилизация при окисление на въглероден на СО и водород - да Н2О
От представената реакционна схема, като се има предвид изложеното по-горе, трябва да е
CH 4 + 1.5 (+ 3,76N 2О 2) + п е = СО + 2Н 2О + 1,5 3,76N 2 + п е,
където п е - брой kmole въглероден диоксид при phlegmatization. Като първоначалния състав (лявата страна на уравнение химическа реакция
Keying) 100%, се определят размерът на phlegmatizer kmole съответстващ IFC
Може да се види, че адиабатно температурата на горене на тази смес е максимум.
В заключение трябва да се подчертае, че всички средства за гасене и методи за потушаване пожарогасителни средства без прилагане (например, забавители приземяването) спря изгаряне, намалява температурата на зоната на химическа реакция с минимална температура на горене (температурата екстинкция) на. Това се дължи на прякото пламък охлаждане (увеличаване на скоростта на освобождаване на топлина), и / или намаляване на скоростта на топлина в зоната на химична реакция. Това е много важно при подготовката на инженерите на услугата секция Държавната Fire ще бъдат проучени по-подробно в дисциплината "Физични и химични основи на развитие и борбата с пожарите."
. 1. Baker, W. P. Cox Uestrayn Kuleshov J. R. Strelou експлозивен явления:
оценка и въздействие. - Мир 1986.
2. Varnatts J. Maas, W. P. садило горене: физични и химични аспекти, симулации, експерименти, образуването на замърсители / Trans. от английски език. М:.
5. Kumagai С горене / Trans. с японците. - М. Chemistry, 1980 - 256 стр.
6. Маршал Б. Основна опасност от химически заводи. - Мир 1989 година.
7. Monahov V. Т. Изследвания Методи огън вещества опасност. - М:.
Chemistry, 1979 - 424 стр.
8. Rozlovsky AI Основи на техника експлозия при работа със запалими газове и пари. - М. Chemistry, 1980 - 376 стр.