amestecuri de gaze cu ardere

Acasă | Despre noi | feedback-ul

Investigarea procesului de amestecuri combustibile de ardere oameni de știință interne și externe a permis baza teoretică multe fenomene însoțească-ing procesul de ardere, inclusiv viteza de propagare a flăcării-. Studiul vitezei de propagare a flăcării în amestecurile gazoase permite determinarea fără flux periculos gaz-viteza aerului în apă Conducte de ventilație, recuperare, aspirând și alte setări în care gazul și praful de aer amestecuri transportate.

In 1889, omul de știință român VA Michelson în dizertația dis-Toral „On muchih Gre-aprindere viteza normală a amestecurilor de gaze“ au fost date reprezentare INDIVIZI-parametru distinct al celor două cazuri limitative de flacără-propagare la reniu și detonarea normală sau lent-lea.

Dezvoltarea în continuare a teoriei normale-propagare a flăcării și detonare au fost obținute în co - oamenii de știință sovietici N. N. Semenova, K. I. Schelkina, DA Frank-Kamenetski LN Hitrin, A. Soko- față, VI Skobelkina etc. precum și străine Uch-TION: .. B. Lewis, G. Elve, etc. rezultatul a fost CPNS-calcinare teorie amestecuri explozive. One la încercările de a interpreta fenomenele de propagare a flăcării ca difuzia centre sau limitele explicația flăcării condițiile active ale lanțului de propagare nu sunt concludente.

În 1942, om de știință sovietic Ya. B. Zeldovich SFOR-a formulat poziția teoriei arderii și detonare ha-apel. Teoria combustie oferă un răspuns la întrebarea de bază este dacă o anumită compoziție a amestecului combustibil, viteza de ardere va ce amestecuri explozive, orice stey-flacără și forme particulare de așteptat. Când are loc combustia cu reacția chimică a combustibilului divizorul de oxizi este însoțită de eliberarea de căldură, și re-deplasări ale frontului flăcării. Luați în considerare propagarea flăcării conductei (Figura 1.7), amestecul-cart înfundat umplut cu gaz.

Figura 1.7 - Schema de mișcare a frontului flăcării într-un tub cilindric

După aprinderea amestecului electric XYZ la un punct A de ardere scânteie care rezultă la un moment dat, începe să se propage prin conducta, creând un front de flacără. La un moment dat în timp flacăra este o secțiune B1 D1 E1, și de timp - B2 D2 E2 secțiune se deplasează spre peretele tubului. Inmultire amestec exploziv schiysya de reprezentare a flăcării față doresc să creeze o zonă subțire care separă amestecul rece reacționat alimentar non în starea sa inițială de ardere pro ucts. Lățimea acestei zone de la calcule Zeldovich este de la 10 până la 10 -2 -4 cm. Deși zona de flacără având o lățime mică, ea are timp să curgă reacția de ardere datorită temperaturii ridicate. Vap-ra frontal flacără, în funcție de compoziția amestecului de co-fluctuează de la 1000 ° C până la 2800 ° C Atunci când se deplasează de temperatură față de flacără, arderea crește amestec combustibil datorită presiunii crescut-sheniya amestec. Lângă partea din față a amestecului ratură flacără tempo este crescută datorită transferului de căldură datorită conducției termice, difuzie încălzită mo-molecule și radiația și pe suprafața frontală a părții din față (D1 și D2) este egală cu temperatura flăcării a amestecului combustibil. amestec Tempe-peratura de-a lungul axei tubului la momentele de timp și este reprezentat grafic în Figura 1.8. Strat amestec gazos KK1 care crește temperatura, reprezintă frontul flăcării. Prin creșterea temperaturii dilată față de flacără (la K1 K2) în partea a pereților de capăt ale țevii A și M, cu o viteză de deplasare a amestecului nu-ars spre peretele M, iar gazul ars în direcția peretelui A.

Ca urmare a aprinderii amestecului combustibil al formei sferice a flăcării și foarte repede distorsionat tot mai atras spre amestec încă aprins. Trăgând frontul flăcării și creșterea rapidă a suprafeței sale este însoțită de o creștere a mișcării centrale a vitezei flăcării.

Această accelerare durează atâta timp cât flacăra nu atinge peretele țevii sau, în orice caz, nu se apropie foarte aproape de peretele tubului. În acest moment, dimensiunea flăcării reduce dramatic Xia, iar flacăra este doar o mică parte din ea acoperă toată secțiunea transversală a țevii. Trăgând frontul flăcării și accelerația intense imediat după aprindere prin scânteie atunci când flacăra nu a atins pereții conductelor, cauzată de o creștere a volumului de ardere-ing produk.

Figura 1.8 - Variația temperaturii amestecului la axa tuburilor în timp

Astfel, în faza inițială a formării frontului flăcării pro-cesiuni, indiferent de inflamabilitate-ste fină a amestecului de gaz are loc în accelerare și decelerare urmează flacăra, iar această frânare este cu atât mai mare, cu atât mai mare rata de flacara.

În procesul de etapele ulterioare de ardere este influențată de lungimea tubului. Alungirea la-pipe duce la apariția vibrațiilor pentru a forma structura celulara a undelor de flacără, șoc și detonare.

Luați în considerare lățimea zonei de încălzire înaintea frontului flăcării. În această zonă o reacție chimică nu este un pro-Tek și căldură sunt eliberate. Lățimea zonei de încălzire. ea poate fi determinată din relația:

în cazul în care un - coeficient de difuzivitate termic, m 2 / s;

v - viteza-prostraneniya curse flacără m / s.

Pentru amestec metan-aer zona încălzită lățime egală cu 6 · 10 -4 m, amestecul de hidrogen-aer este considerabil mai mică-telno - 3 x 10-6 m.

ardere ulterioară PROIS-mers într-un amestec, starea care sa modificat datorită conducției căldurii și difuzie din straturile adiacente. Agitarea produșilor de reacție nici o influență specifică-ka catalitica asupra vitezei de circulație a prune sau nici un efect.

Să considerăm acum viteza frontului flăcării într-un amestec gazos. Viteza liniară turn-scheniya. m / s poate fi determinată de formula:

în care: - viteza de ardere în masă, kg / (s · m 2);

- Densitatea Khodnev este-combustibil amestec în kg / m3.

Viteza liniară a frontului flăcării nu este constantă, ea variază în funcție de compoziția amestecului, amestec de inert (neinflamabil) Gaze evap-ry tevi amestecuri diametru si altele. Viteza maximă de propagare a flăcării se observă nu la o concentrație stoechiometrică a amestecului, și se amestecă cu un exces de combustibil . Atunci când se administrează într-un amestec combustibil de viteza de propagare a flăcării inert ga apel este scăzută. amestec Ob-yasnyaetsya este reducerea temperaturii de ardere din cauza căldurii consumate pentru încălzire nu participă la reacție impuritățile inerte. Rata-Prevalența neniya flăcării afectează căldura specifică de gaz inert. Mai mare căldura specifică a gazului inert, cu atât mai mult cu ardere zhaet temperaturi SNI și reduce o creștere mai puternică propagarea SKO-flacără. Astfel, un amestec de metan-aer, se diluează dioxidul de carbon, viteza de propagare a flăcării este de aproximativ trei ori mai mică decât în ​​amestecul diluat cu argon.

Preîncălzirea amestecului crește propagare MSE creștere a flăcării. A stabilit că propagarea SKO-o creștere a flăcării este proporțională quad Ratu temperatură inițială a amestecului.

Odată cu creșterea vitezei de propagare a țevilor cu diametru crește flacără-TION inegal. Prin creșterea diametrului țevii de 10 -1-1.5 x 10 m -1 creste destul de repede! Speed-Ro, cu creșterea în continuare a diametrului țevilor deși crește, dar atâta timp cât nu este atins diametrul, fără limitare anumit diametru peste care nu există nici o creștere a vitezei.

Când reducerea diametrului flăcării țevii scade viteza de propagare, iar la un diametru „mic“ în tubul de flacără nu se extinde. Acest fenomen poate fi explicat prin fir crește pierderile de căldură observat che taie peretele țevii.

Prin urmare, pentru a opri răspândirea focului în amestecul combustibil, este necesar într-un mod de a scădea temperatura amestecului, răcirea vasului (în acest exemplu o țeavă) din exterior sau prin diluarea amestecului cu gaz inert la rece.

Pentru un combustibil gazos, care este utilizat pe scară largă în industrie și viața de zi cu zi, se referă gaze naturale și depozite gaz condensat.

Hidrocarburi seria metan, fac parte din gazele naturale, predispuse la degradare termică. descompunerea termică a temperaturii gazului de hidrocarburi ușor peste temperatura de aprindere a gazului. Prin urmare, pentru modul de încărcare bun atunci când toate moleculele de combustibil vin in contact cu necesare pentru moleculele complete de oxidant ardere, arderea are loc înainte de descompunerea termică a compușilor hidrocarbonați și piroliza acestora are loc.

În cazul în care cantitatea de oxidant este insuficientă pentru gazul de oxidare completă ( <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.

De exemplu, descompunerea metanului are loc prin reacția:

atomi de carbon, având patru legături libere (valentele) exista separat și sunt interconectate pentru a forma cristale solide de particule de grafit acoperit de funingine (fulgi de funingine).

Procesul de ardere începe cu aprindere fluide amestec neniya vapori-aer. Cu toate acestea, nu toate lichidele în condiții normale au pe suprafața sa o concentrație suficientă de vapori și o viteză de formare, astfel încât după aprinderea procesului de ardere este stabilit. proces de ardere staționară numai gura-navlivaetsya lichid la o anumită temperatură, dar, la temperaturi mai scăzute, fluidul poate fi deja un pericol de incendiu din cauza suprafeței lor poate crea vapori explozivi.

Lichide de ardere caracterizate prin fenomene de doua relație legat: evaporarea și arderea amestecului abur-cart-înfundat deasupra suprafeței lichidului.

Evaporarea aparține un rol extrem de important, deoarece determină în cele din urmă cu combustie lichidă SKO-creștere.

Evaporarea - este trecerea de la vapori libertăți suprafață clorhidric lichid la temperaturi sub punctul de fierbere al lichidului. Evaporarea se produce datorită mișcării termice a moleculelor de lichid. Viteza de miscare mole-molecule variază în limite largi, puternic sprijinindu-se pe fiecare parte a valorii sale medii. O parte din molecule care au o energie cinetică suficient de mare, se rupe lichid departe de stratul de suprafață în (aer) mediu de gaz. Excesul de energie a pierdut din moleculele de lichid este consumat pentru a depăși Interac forțe - interacțiunea dintre moleculele și activitatea de expansiune (creștere în volum) la trecerea lichidului la vapori.

Evaporarea este un proces endoterm. Dacă lichidul nu este furnizat la căldură din exterior, rezultatul re-evaporare se răcește. Rata vaporizării este determinată de cantitatea depozitelor de vapori de produs pe unitatea de timp pe unitatea de suprafață a lichidului. Acesta este exprimat în kg / (s · m 2) sau mol / (s · m 2). Rata de evaporare depinde de temperatura lichidului. Această plimbare de-a considerat în mod opțional în industriile asociate cu PRIMA-neniem, primirea sau prelucrarea sculpta lichide inflamabile. Creșterea ratei de evaporare la rezultate mai mari temperaturi într-o formațiune mai rapidă a concentrațiilor de vapori explozive. se observă o rată de evaporare Mc maxime DUTY când spaniol-reniu în vid și într-un volum nelimitat.

Fluid într-un vas închis, evaporarea-Yas, formează un abur saturat. Chemat abur saturat, care este în echilibru dinamic cu lichid-Stu. Echilibrul dinamic la temperatura dată are loc atunci când numărul de molecule de evaporare lichid este egal cu numărul de molecule condensate. abur saturat, care iese dintr-un recipient deschis în aer, este diluat și devine nesaturat. Prin urmare, în spiritul premiselor OMS, unde există recipiente cu lichide inflamabile, există abur nesaturate acești evrei oase.

Saturat și nesaturat pereche au preveni Leniye pe pereții vaselor. numit presiunea de vapori saturați de presiune a vaporilor în echilibru cu lichidul la o temperatură dată.

Presiunea de vapori saturați este întotdeauna mai mare decât Nena-saturație. Ea nu depinde de cantitatea de lichid, ve-măști forma suprafață a vasului, și depinde numai de temperatura și natura lichidului. Cu temperatura, presiunea de vapori saturați de lichid-Uwe incrementată în creștere; la temperatura de reflux a presiunii vaporilor egală cu atmosferică. Pentru fiecare valoare-evap ry saturate la presiunea vaporilor lichidului individual (pur) în mod continuu. Presiunea de vapori saturați de amestecuri lichide (țiței, petrol, kerosen, etc.), la aceeași temperatură, este dependentă de amestecul compoziției. Este Uwe-lichivaetsya cu creșterea conținutului de lichid în produsele de jos-kokipyaschih.

Pentru majoritatea lichidelor, presiunea de vapori la temperaturi diferite este cunoscută. Presiunea vaporilor de lichide nekoto-ryh la temperaturi diferite sunt prezentate în Tabelul 1.3.

Tabelul 1.3 - Substanțe presiune de vapori la temperaturi diferite

Saturate Presiunea de vapori a lichidelor din cauza numărului de molecule izbesc pe peretele vasului, sau un con-centrarea vaporilor deasupra suprafeței lichidului. Ce te-a saturat concentrația de vapori, cu atât mai mare va fi presiunea. Relația dintre concentrația de abur saturat și presiunea sa parțială poate fi găsită, urmează urmează.

Să presupunem că ar fi posibil să se separe vaporii de aer, presiunea în cele două părți vor rămâne presiunea totală NYM egală. Apoi, volumul ocupat de abur și aer, respectiv, ar fi fost reduse. Co-public drept de Boyle - Mariotte, depozite presiunea de lucru de gaze naturale în volumul său la o temperatură constantă este constantă, adică, pentru cazul nostru ipotetic vom ajunge ..

Folosind această formulă (1.20) poate determina concentrația vaporilor de lichid în rezervoare, butoaie, rezervoare și alte recipiente.

Principalele tipuri de combustibili lichizi sunt produse petroliere: benzină, petrol lampant, motorină și păcură. Punctul de fierbere al fracțiunilor individuale care cuprind combustibilii hidrocarburi lichide, sub temperatura de descompunere termică.

Accentuarea evaporarea lichidelor se realizează prin creșterea suprafeței specifice. Un mod comun de a mări suprafața de vaporizare a combustibilului lichid este divizat în particule mici (picături), numite sputtering. Atunci când particulele de pulverizare sunt formate în mărime de câțiva micrometri până la câteva zecimi de milimetru. Pentru pulverizarea combustibililor lichizi utilizate diferite modele de duze.

Prima etapă de ardere a substanței lichide este încălzirea combustibilului și evaporare. Apoi, vaporii de combustibil amestecat cu aer, și se încălzește, aprinderea și arderea amestecului combustibil.

Când lichidele de ardere nu este numai reacția chimie-Ceska (interacțiune substanțe combustibile cu oxigen), dar fenomenele fizice observate, fără de care arderea nu este posibilă.

Interacțiunea vapori inflamabili cu oxigenul are loc în zona de ardere, în care în mod continuu o trebuie să ne-ajungă vapori inflamabili și aer. Acest lucru este posibil în cazul în care lichidul va primi o anumită cantitate de căldură necesară pentru evaporarea. Căldura în procesul de combustie este alimentat numai din zona de ardere (flacără), în cazul în care acesta este eliberat în mod continuu. Căldura din zona de ardere la suprafața lichidului este transferată prin radiație TION. Transferul de căldură prin conducție imposibilitate de completare, deoarece viteza de deplasare a vaporilor de la suprafața lichidului în zona de ardere mai rată de transfer de căldură asupra acestora din zona de ardere a lichidului. transmitere a căldurii prin convecție este de asemenea imposibil, deoarece fluxul de vapori într-o flacără direcționată pe suprafața ecranului mai puțin încălzit (lichid) la suprafața unei încălzită.

Cantitatea de căldură radiată de flacără depinde de emisivitatea flăcării și temperatura acestuia. Gradul de concentrare negru de fum cu flacără este determinată a evoluat într-o flacără lichidă. De exemplu, emisivitatea flăcării în timpul arderii petrolului și produselor petroliere în rezervoare mari apropiate de unitate.

Cantitatea de căldură furnizată de torță () pe unitatea de timp pe unitatea de suprafață a lichidului poate fi determinată prin formula:

în cazul în care - gradul de ticăloșie;

- Stefan-Boltzmann egal cu 5,67 x 10 -8 W / (m 2 · K 4);

- temperatură flacără lanternă, K;

- temperatura la suprafața lichidului, K.

Această căldură este consumată pentru evaporarea lichidului (), acesta este încălzit la o temperatură inițială la o temperatură de suprafață (), adică încălzirea lichidului în profunzime ..: