смеси горивен газ

Начало | За нас | обратна връзка

Изследване на процеса на горими смеси горене местни и чуждестранни учени активиран теоретична основа на много явления съпътстват-ING горивния процес, включително скоростта на пламъка размножаване. Проучване на скоростта на разпространение на пламъка в газообразни смеси позволява да се определи без опасно газ скорост на въздушния поток във вода тръбопроводи вентилация, рекуперация, аспириране и други настройки Когато транспортират смеси газове и прах и въздух.

През 1889 г., на български учени VA Майкелсън в раз-Торал дисертация "На нормална скорост muchih Гре запалване на газови смеси" са дадени отделно ИНДИВИДИ-параметър представяне на двата ограничаващи случаите на пламък размножаване при нормално или бавно-ти рений и детонация.

По-нататъшно развитие на теорията на нормално размножаване на пламък и детонация се получават в ко - съветски учени Н. Н. Semenova, К. I. Schelkina, DA Франк-Kamenetski LN Hitrin, A. Soko- лице, VI Skobelkina т.н., както и външната UCH-ТА: .. Б. Lewis, G. Елба и т.н. резултатът е CPNS-на теория запалване на експлозивни смеси. Един до опити да се тълкуват явленията на разпространение на пламъка като дифузията на активните условия центрове или ограничения обяснение пламък размножаване верига не е решаващо.

През 1942 г. Съветският учен Ya. Б. Зелдович СФОР формулирани позицията на теорията на горене и детонация ха-разговор. теория горене дава отговор на основния въпрос е дали даден състав на горивния смес ще какво експлозивни смеси, определена stey пламък и форми, за да се очаква, скоростта на горене. Когато възникне горене с химична реакция на гориво-делител на оксиди е съпроводено от освобождаване на топлина, и повторно премествания на фронта на горене. Разглеждане на размножаване на пламък тръба (фигура 1.7), на количката-запушен газовата смес напълнена.

Фигура 1.7 - Схемата на движение на фронта на горене в цилиндрична тръба

След запалване на сместа електрически XYZ в точка А изгаряне искра, произтичащи в един момент започва да се разпространява през тръбата, създаване на пламък отпред. За някои момент пламъка е разрез B1 D1 Е1, и от време - В2 D2 E2 сечение преместване в стената на тръбата. Посадъчен schiysya-експлозивна смес на пламък пред представяне желаят да се създаде тънка зона отделяне на студено без смес хранителна взаимодейства в първоначалното си състояние на горене про дукти. Ширината на тази зона на изчисления Зелдович е от 10 до 10 -2 -4 cm. Въпреки зона на пламъка с малка ширина, има време да протича реакция горене поради високата температура. Изпарят-ра пламък отпред, в зависимост от състава на сместа от ко-варира от 1000 ° С до 2800 ° С При преместване температура пламък отпред, изгорелите горими увеличава смес при налягане роза-sheniya смес. В близост до предната част на rature смес пламък темпо също се увеличава поради пренос на топлина поради топлинна проводимост, дифузионни нагрява MO-молекули и радиация и на предната повърхност на предната (D1 и D2) е равна на температурата на горене на горивния смес. Темпе-perature смес по оста на тръбата в моменти от време и е графично представени на фигура 1.8. Layer газова смес KK1 което повишава температурата, представлява фронтът на горене. Чрез повишаване на температурата на пламъка предните разширява (до К1 К2) от външната страна на крайните стени на тръбата А и М, със скорост на преместване на не-изгорялата смес към стена М и изгорелия газ към стена А.

След запалване на горивния смес на сферичната форма на пламъка и много бързо изкривяване, все още съставен към запалване смес. Дърпане фронтът на горене и бързото нарастване на неговата повърхност е съпроводено с увеличаване на скоростта на пламъка централната движение.

Това ускорение трае толкова дълго, колкото пламъка не докосва стената на тръбата или, във всеки случай, не се доближава много близо до стената на тръбата. В този момент, размера на пламъка драстично намалява Xia и пламъкът е само една малка част от него обхваща цялата част на тръбата. Издърпването фронтът на горене и интензивно ускорение веднага след запалването на искра, когато пламъкът не е достигнал тръбните стени, причинени от увеличаване на обема на горивната produk-Ing.

Фигура 1.8 - промени в температурата на сместа до оста на тръба във времето

Така, в началния етап на образуване на про-отстъпване пламък отпред, независимо от STE-фин запалимост на газовата смес се среща в ускоряване и забавяне следва пламъка, и спирането е по-голяма, толкова по-голям процент на пламъка.

В процеса на следващите етапи на горене се влияе от дължината на тръбата. Удължение при тръба води до появата на вибрации за образуване на клетъчната структура на пламък, шок и детонационни вълни.

Помислете за ширината на зоната за отопление пред фронта на горене. В тази зона химична реакция не е про-Tek и топлина са освободени. Ширината на зоната за нагряване. тя може да бъде определена от отношението:

където а - коефициент на топлинно дифузия, м 2 / и;

V - скоростта prostraneniya състезания пламък м / сек.

За метан-въздушна смес се загрява зона ширина равна на 6 · 10 -4 m, водород-въздушната смес е значително по-telno - 3 х 10-6 М.

След горене prois ходене в смес, състоянието на която се е променила поради топлинна проводимост и дифузия от съседните слоеве. Разбъркването на реакционните продукти не специфичен ка-каталитично влияние върху скоростта на движение на слива или никакъв ефект.

Помислете сега скоростта на фронта на горене в смес газ. Linear скорост завой-scheniya. m / и може да се определя от формулата:

при което - скоростта на горене маса, кг / (S · m 2);

- Khodnev плътност е гориво смес в кг / м3.

Линейната скорост на фронта на горене не е постоянна, тя варира в зависимост от състава на сместа, смес от инертен (незапалим) газове тръби изпарят-Ry диаметър смеси и други. Максимална скорост на разпространение на пламъка не се наблюдава при стехиометрично концентрация на сместа и се смесва с излишък на гориво , Когато се прилага в взривно смес от инертен жа обаждане скорост разпространение на пламъка се намалява. Ob-yasnyaetsya смес е намаляване температура горене поради консумирана за отопление топлина не участва в реакцията инертни примеси. Скоростта на разпространение на пламъка neniya засяга инертен газ специфична топлина. По-голямата специфичната топлина на инертен газ, толкова повече zhaet горене SNI температура и намалява силен растеж СКО пламък размножаване. По този начин, метан-въздушна смес се разрежда въглероден диоксид, скоростта на разпространение на пламъка е около три пъти по-малка, отколкото в сместа се разрежда с аргон.

Предварително нагряване на сместа се увеличава размножаване MSE растеж на пламъка. Установено, че СКО растеж разпространение на пламъка е пропорционална четири-Ratu начална температура на сместа.

С увеличаване на диаметъра на тръбите скорост на размножаване увеличава пламък-ционни неравномерно. Чрез увеличаване на диаметъра на тръбата от 10 -1 до 1,5 × 10 -1 m расте доста бързо! Speed-Ро, с по-нататъшно увеличаване на диаметъра на тръбите макар че той се увеличава, но толкова дълго, колкото не е постигнато с диаметър, не по някаква гранична диаметър над които няма увеличение в скоростта.

При намаляване на диаметъра намалява скоростта на разпространение на пламъка тръба, и в някои "малък" диаметър на тръбата на пламъка не разширява. Това явление може да се обясни с резба увеличава загубите на топлина наблюдавани Че намали стената на тръбата.

Следователно, за да се спре разпространението на пламъка в горивната смес, е необходимо по някакъв начин за понижаване на температурата на сместа, охлаждане на съда (в този пример тръба) отвън или чрез разреждане на сместа със студен инертен газ.

За едно газово гориво, което се използва широко в промишлеността и бита, това се отнася за природен газ, газов кондензат депозити.

Въглеводороди метан серии, са част от природния газ, податливи на термично разграждане. термично разлагане на температура въглеводороден газ малко над температурата на запалване на газа. Следователно, за добър режим на зареждане, когато всички молекули гориво влизат в контакт с необходимо за пълно изгаряне окислителя молекули, горене възниква преди термичното разлагане на въглеводородни съединения и тяхното пиролиза случи.

Ако размерът на окислител е достатъчна за пълно окисление газ ( <1) или смесеобразование организовано плохо, то часть молекул газа, не имея контакта с молекулами окислителя, в зоне высоких температур подвергается термическому разложению с образованием более легких соединений и атомов углерода.

Например, метан разлагане се осъществява чрез реакцията:

въглеродни атома, имащи четири свободни връзки (валенции) отделно съществуват и са свързани помежду си, за да образуват твърди кристали опушени графитни частици (сажди люспи).

Процесът на горене започва с запалване течности neniya-пара-въздушна смес. Въпреки това, не всички течни при нормални условия имат на повърхността си достатъчна концентрация на пара и скорост на образуване, така че след като е установен запалването на горивния процес. Стационарна горивен процес само устата navlivaetsya течност при определена температура, но при по-ниски температури, течността може вече да е опасност от пожар поради тяхната повърхност може да създаде експлозивни изпарения.

Горивните течности се характеризират с две отношения-свързани явления: изпарението и изгарянето на пара-количка-запушен смес над повърхността на течността.

Изпаряването принадлежи изключително важна роля, тъй като в крайна сметка се определя течност горене СКО растеж.

Изпаряването - е преходът от течност изпаренията свободи солна повърхност при температури под точката на кипене на течността. След изпаряване се дължи на термично движение на течни молекули. Скоростта на движение мол молекули варира широко, силно опирайки се на всяка страна на нейната средна стойност. Част от молекули, които имат достатъчно голяма кинетична енергия, течните паузи далеч от повърхностния слой в газ (въздух) околната среда. Излишната енергия загуби от течни молекули се изразходват за преодоляване на силите взаимодействие- - взаимодействие между молекули и работата на разширение (увеличаване на обема) при преминаване на течност пара.

Изпаряването е ендотермичен процес. Ако течност не се подава към извън топлина, в резултат на повторно изпаряване се охлади. Скоростта на изпаряване се определя от размера на депозитите на пара за единица време на единица повърхност на течността. Тя се изразява в кг / (S · т2) или мол / (S · т2). Скоростта на изпаряване зависи от температурата на течността. Това разходка избор разглежда в индустрии, свързани с PRIMA-neniem, получаване или обработка вая запалими течности. Увеличаването на скоростта на изпарение при високи температури води до по-бързо образуване на експлозивна концентрация на пара. се наблюдава Mc скорост максимално мито изпаряване когато испански рения във вакуум и в неограничен обем.

Течност в затворен съд, изпаряване-Яс, образува наситена пара. Наречен наситена пара, която е в динамично равновесие с течност Стю. Динамичното равновесие при дадената температура настъпва, когато броят на изпаряване течни молекули е равен на броя на молекулите кондензират. Наситена пара, идващи от отворен контейнер във въздуха, да се разреди и става ненаситен. Следователно, в духа на помещенията на СЗО, където има контейнери със запалими течности, има ненаситен пара тези евреин кости.

Наситени и ненаситени двойка има предотврати Leniye върху стените на кръвоносните съдове. наречен налягането на наситените пари на парното налягане в равновесие с течността при дадена температура.

наситен Налягането на парите е винаги по-висока от Nena-насищане. Това не зависи от количеството течност, VE-маски неговата форма на кораба повърхност, и зависи само от температурата и вида на течността. С повишаване на температурата, налягането на наситените пари на течен Уве увеличава; при налягане температурата на кипене пара равно на атмосферното. За всеки парно налягане стойност изпарят-RY наситен на индивидуалния (чист) течност непрекъснато. Налягането на наситената пара на течни смеси (суров петрол, бензин, керосин и т.н.) при същата температура зависи от смес състав. Тя Уве-lichivaetsya с увеличаване на съдържанието на течности в продукти отдолу kokipyaschih.

За повечето течности, е известно, парното налягане при различни температури. Парното налягане nekoto-ryh течности при различни температури са представени в Таблица 1.3.

Таблица 1.3 - изпарения вещества налягане при различни температури

Налягането на наситената пара на течности, поради броя на молекулите, удрящи на стената на съда, или CON-Центрация на парата над повърхността на течността. Какво ви е-тя е наситена концентрация на парите, толкова по-голям ще бъде налягането. Връзка между концентрацията на наситена пара и парциалното налягане може да се намери, следва следва.

Да предположим, че е възможно да се раздели парата от въздуха, налягането в двете части остава равна Nym общо налягане. След това, обемът заета от топлоенергия и, съответно, би се намалила. Съвместно публично право на Бойл - Mariotte, напрежението в работата депозити на газ по обема си при постоянна температура е постоянна величина, т.е., за нашия хипотетичен случай получаваме ..

Използвайки тази формула (1.20) може да се определи концентрацията на течен пара в резервоари, варели, резервоари и други контейнери.

Основните видове течни горива са петролните продукти: бензин, керосин, дизелово гориво и мазут. Точката на кипене на отделните фракции, съдържащи течни въглеводородни горива, под температурата на разлагане.

Засилване на изпаряване на течности се постига чрез увеличаване на специфичната повърхност. Общ начин за увеличаване на площта на повърхността на изпаряване на течно гориво е разделен на малки частици (капчици), наречени разпрашаване. При пръскане частици са оформени в размер от няколко микрона до няколко десети от милиметъра. За пръскане на течни горива, използвани различни конструкции на дюзи.

Първият етап на изгаряне на течно вещество е гориво за отопление и изпаряване. След това парите на гориво се смесва с въздух, и се нагрява, запалването и горенето на горивния смес.

При изгаряне на течности не е само химия-Ceska реакция (взаимодействие горивно вещество с кислород), но се наблюдава физическото явления, които без горене не е възможно.

Взаимодействието на запалими пари с кислород се случва в зоната на горене, при който непрекъснато-трябва да пристигнат ни запалими пари и въздух. Това е възможно, ако течността ще получи определено количество топлина, необходима за изпаряване. Топлината в процеса на горене може да се само от зоната на горене (пламък), където се освобождава непрекъснато. Топлината от горивната зона на повърхността на течността се прехвърля чрез облъчване ЛИЗАЦИЯ. трансфер на топлина от проводимост невъзможност-нататък, тъй като скоростта на движение на парите от повърхността на течността в зоната на горене повече скорост топлина върху тях от зоната на горене на течността. Загрява предаване чрез конвекция е невъзможно, защото потока от пара през пламък насочено от повърхността на екрана по-малко нагрява (течност) на повърхността на нагряване.

Количеството топлина, излъчвана от пламъка зависи от излъчването на пламъка и неговата температура. Степента на пламък сажди концентрация се определя еволюира в течна пламък. Например, излъчването на пламъка при изгарянето на петрол и петролни продукти в големи резервоари близо до единство.

Количеството топлина, доставен от горелката () за единица време на единица повърхност на течността може да се определи с формулата:

където - степента на тъмнина;

- Stefan-Boltzmann константа равна на 5,67 х 10 -8 W / (m 2 · K 4);

- факел температура пламък, К;

- температурата на повърхността на течността, К.

Тази топлина се консумира за изпаряване на течността (), се нагрява при начална температура до температура на повърхността (), т.е., течният нагряване в дълбочина ..: