Androsov - teoriya goreniya i vzriva 2018

EFECTE LIMIT CÂND BURNING - Fundamentele teoretice ale combatere a incendiilor

8.1. CONCEPT Pozharovzryvoopasnost

Principala sarcină a statului agențiile de pompieri de combatere a incendiilor este în toate sferele de activitate umană. Cele mai multe dintre obiectele din jur sunt un pericol de incendiu.

Ce este Pozharovzryvoopasnost?

Conform noțiunilor existente, sub pozharovzryvoopasnosti înseamnă capacitatea, inerentă substanței sau a materialului, starea lor, procesul (proces), apariția și răspândirea cinetice (explozie) sau difuzie (foc) de ardere.

Să analizăm această definiție.

1. Pozharovzryvoopasnost - capacitatea de a incendiului și exploziei. În același timp, focul - acesta este un mod de combustie de difuzie.

Prin expunerea la numai ardere cinetică, adică, poate provoca arderea combustibilului preamestecat și oxidant. Acest lucru se aplică explozivilor și praf de pușcă, în care combustibilul și comburant, sau formează o moleculă (Nitroglicerina - C 3 H 5 (ONO) 3) sau amestecat într-o stare foarte dispersată - propulsor solid compozit, praf de pușcă, etc.

2. Pozharovzryvoopasnost depinde de:

- substanțe și materiale. De exemplu, benzina este mai periculoasă decât bitumul;

- stare a materiei și a materialului. De exemplu, talaș mai periculoase decât lemnul sub formă de lemn;

- proces sau alt proces. De exemplu, uscarea frunzei de tutun este mai periculos in uscator artificial decât în ​​aer sub un baldachin.

Cum de a evalua gradul de incendiu și explozie de pericol?

Este clar că o estimare fiabilă pozharovzryvoopasnosti este semnificativ punct de vedere economic: crește riscul de subestimare a riscului de incendiu și, prin urmare, poate duce la pierderi materiale. Pe de altă parte, reevaluarea pericolului de incendiu va conduce la costuri excesive pentru activitățile pentru prevenirea și stingerea incendiilor puțin probabilă.

astfel de criteriu comun de evaluare cantitativă nu este dezvoltat până în prezent.

Pentru a evalua riscul de incendiu a propus o serie de indicatori. Cele mai multe dintre ele au fost tratate în secțiunile relevante ale acestui tutorial. Pe scurt din nou, uita-te la unele dintre ele.

1. Concentrarea limitelor de propagare a flăcării pentru gaze și vapori inflamabili.

Limita inferioară de inflamabilitate (pre-

aprindere cazuri) n - este cea mai mare parte (masa), proporția de combustibil într-un amestec cu

mediu oxidant (exprimat în g m procent sau -3), cu o scădere care amestecul devine capabil de propagarea flăcării.

Limita superioară a concentrației propagarea flăcării în -

este volumul (masa), proporția de combustibil în amestec cu un mediu oxidant, cu o creștere în care amestecul devine capabil de propagarea flăcării.

2. minimă Diluantul concentrației flegmatizante - este fracția de volum a flegmatizant în amestec cu un combustibil și un mediu oxidant, la care amestecul nu devine capabil

ignifug cu orice raport de combustibil și de mediu oxidant.

4. Rata maximă de ardere normală - o viteză liniară maximă de propagare a flăcării a amestecului de gaz în direcția normală la frontul flăcării.

5. Limita concentrație mai mică de propagare

Nia flacără pentru solide aerosuspension - cantitatea de material combustibil, exprimată în g și raportat la 1 m 3 de amestec combustibil inițial cu un mediu oxidant, care scade amestecul devine capabil de propagarea flăcării.

6. energia minimă de aprindere - cea mai mică valoare a energiei electrice de descărcare, capabil de a aprinde amestecul cel mai ușor inflamabile de gaze, vapori sau praf din aer.

7. Temperatura de autoaprindere - aceasta este cea mai mică (în condițiile de testare specifice) temperatura substanței la care există o creștere bruscă a ratei reacțiilor exoterme care se termină cu ardere cu flacără.

propagarea flăcării limite 8. temperatura - valori o temperatură de substanță, la care forma de vapori saturați într-o concentrație de mediu oxidant, egal, respectiv,

inferior (temperatură limită inferioară) sau superioară (limita superioară de temperatură) limitele de inflamabilitate.

9. aux Punct de aprindere t - cel mai mic (în condițiile de testare specifice) Temperatura de material combustibil, în care peste suprafața sa se formează o pereche sau gazele capabile să clipească în aer de la sursa de aprindere, dar viteza de formare a acestora este încă insuficientă pentru apariția arderii de difuzie stabile.

10. Temperatura de aprindere t REDARE - cea mai mică (în condițiile de testare specifice) Temperatura de material combustibil, în care alocă vapori sau gaze inflamabile la o viteză astfel încât după aprinderea sursei de aprindere provine din arderea difuzie stabilă.

Cunoașterea valorii cantitative a indicatorilor de pericol de incendiu poate fi selectiv furniza parametri de proces care împiedică apariția și răspândirea substanțelor și materiale care sunt într-una sau alta stare de ardere. Sau, invers, pentru a selecta substanțe și materiale, starea lor de utilizare în condiții de siguranță (funcționare), în condiții specifice. O scurtă privire la câteva exemple.

Parogazovozdushnaya amestec FIGHTING dacă concentrația combustibile sub LEL în acesta WCAR și mai sus, adică,

unde z - concentrația de gaze inflamabile, vapori în aer,% (vol.); n și - respectiv, concentrația inferioară și superioară pre-

propagarea flăcării Dela,% (vol).

Gazul combustibil nu se aprinde în aer în absența sursei de energie înaltă în cazul în care temperatura este sub temperatura de autoaprindere.

fluid necombustibil nu este aprins de sursa de aprindere de scurtă durată, în cazul în care temperatura sa este deasupra sau sub NTPR VTPR într-un recipient închis.

Dați exemple pot fi orice număr.

Principiul de siguranță la foc este de a negocia intenționat condițiile de utilizare a substanțelor și materialelor cu caracteristicile lor de incendiu și explozie.

8.2. LIMITE arderii

Noi ar trebui să acorde o atenție deosebită faptului că marea majoritate a pericolului de incendiu sunt parametrii de limitare în ardere, pentru care tranziția este elimină teoretic aprinderea și arderea.

Acest lucru este firesc, deoarece bază pozharovzryvoopasnosti se află procesul de ardere. Atunci când se analizează fire dedicate limite de concentrație a remarcat că trăsătură caracteristică a reacției de combustie chimică este de mare viteză și, prin urmare, trebuie să existe o anumită limită viteza de reacție chimică, sub care arderea nu poate fi. În special, se atinge limita minimă de viteză atunci când concentrația de combustibil din comburant corespunde LEL sau WCAR (Fig. 8.1).

Teoria termică adecvată explică faptul că temperaturile autoaprindere și contactul se realizează limitând viteza reacțiilor chimice ale combustibilului, cu o energie de aprindere minimă cu oxidantul și sistemul inflamabil.

Temperaturile de amestecuri de gaz-vapori care îndeplinesc primele două uslovi-

gropi sunt numite, respectiv, temperaturile cu aprindere automată și aprindere. Energia scânteilor electrice, corespunzătoare celei de a treia condiție -

energia minimă de aprindere.

Având în vedere temperatura și energia sursei de aprindere sunt valori maxime de apariție a arderii și în același timp, indicatorii de pericol de incendiu a substanțelor și materialelor.

8.3. EVALUAREA ARDERE LIMITĂ TEMPERATURA PENTRU MIXAJE

Viteza de reacție chimică depinde de temperatura la care curge (legea Arrhenius). În acest caz, temperatura de ardere este temperatura goreniya- maksimalnayatemperatura zonyhimicheskoyreaktsii.

Temperaturagoreniyaopredelyaetsyasootnosheniemgoryuchegoiokislitelya. Într-adevăr, din ecuația de echilibru termic:

Q n la p i n i m

Pentru concentrațiile stoechiometrice:

pentru o limită inferioară de concentrație:

Pentru limita superioară:

în care Q n - valoarea calorică netă kJ / mol;

- căldură la p = const i -lea produs de combustie,

- temperatura de ardere adiabatic, K;

T 0 - temperatura inițială, To;

n m i - i-lea produs de ardere volum kmol / kmol;

0 n m - volumul teoretic al produselor de ardere, kmol / kmol;

V - excesul de aer din produsele de ardere, kmol / kmol; V g - un exces de combustibil în produsele de ardere, kmol / kmol.

La trecerea de la concentrația de combustibil stoichiometric în direcția „slabă“ și „bogat“ amestec crește volumul de produs (V a sau V r) și, prin urmare, temperatura de ardere se calculează cu formula:

(8.2), este redusă (fig. 8.2).

T g 0 (min) până la 1500 K

Fig. 8.2. Dependența temperaturii de raportul de ardere a combustibilului și oxidant (aer)

Fig. 8.2 concluzia foarte importantă că există o temperatură anumită limită (minimă) de ardere, sub care procesul de ardere nu poate continua. Această limitare a temperaturii este atins, în special, în timpul arderii amestecurilor în limitele de concentrație inferioare și superioare.

Estimăm valoarea sa pentru limita inferioară. (Pentru WCAR calcul complicat considerabil, deoarece lipsa gazului oxidant este oxidat cu formarea de produse de combustie incompletă.)

unde n - raportul exces de aer la limita inferioară; n - concentrația limită inferioară,% (vol.);

n 0 - cantitatea teoretică de aer kmol / kmol.

Din formula (8.2) cu expresiile (8.4) și (8.7) obținem

In ardere se pierde căldură în principal datorită radiației flăcării și carbonul nears chimic în formarea produselor de incomplete

ardere (monoxid de carbon, negru de fum și altele.). Pierderile de căldură sunt 20 la 40% din căldura inferioară de combustie.

La calcularea temperaturii reale de ardere a presupus că

Pierderea de căldură este de 30% din valoarea calorică netă (= 0,3).

Tabel. 8.1 prezintă temperaturile de ardere calculate pentru diferite substanțe.

Temperatura de ardere, ° C

căldura specifică a valorilor de ardere luate la 1500 K:

c p = 0.05085 CO2 kJ / (mol K);

c p = 0.03517 H2O kJ / (mol K); c p N2 = 0,03111 kJ / (mol K).

Tabelul arată că temperatura de ardere calculată adiabată la concentrația limită inferioară indiferent de starea de agregare a substanțelor sunt 1200-1400 ° C (1500-1700 K). Temperatura de ardere reală, astfel, este de aproximativ 900-1000 ° C

amestecuri stoichiometrice ale acestor substanțe în aer sunt arse la temperaturi mult mai mari: adiabatice - aproximativ 2300 ° C, real - aproximativ 1600 ° C

Secțiunea privind limita de inflamabilitate, sa constatat că temperatura amestecurilor de combustie care conțin o concentrație minimă flegmatizante gaze neutre sau inhibitori activi chimic de cel mai mic posibil (1500 K). Aceste amestecuri sunt limite la ardere.

Estimăm limita adiabatic temperaturii de ardere pentru arderea amestecului aer-metan diluat cu bioxid de carbon. Conform datelor de referință, concentrația minima flegmatizante CO 2 (φ f) pentru acest amestec este de 24%.

Așa cum am menționat anterior, amestecul este punctul de desensibilizare stoechiometrică în timpul oxidării carbonului la CO și hidrogen - la H2O

Din ecuațiile de reacție, luând în considerare cele de mai sus, ar trebui să fie

CH 4 + 1,5 (+ 3,76N 2 O 2) + n f = CO + 2H 2 O + 1,5 3,76N 2 + n f,

unde n f - numărul kmole de dioxid de carbon la phlegmatization. Luând compoziția inițială (partea stângă a ecuației reacției chimice

Keying) 100%, pentru a defini cantitatea de kmole flegmatizant IFC corespunzătoare

Se poate observa că temperatura de ardere adiabatică a acestui amestec este maxim.

In concluzie, trebuie subliniat faptul că toți agenții de stingere și metode de stingere a agenților de stingere a incendiilor, fără aplicarea (de exemplu, blocatoare de flacără) a oprit arderea, reduce temperatura zonei de reacție chimică la temperatura minimă de ardere (temperatura extincție). Acest lucru se datorează răcirii flăcării directe (creșterea ratei de eliberare a căldurii), și / sau reducerea ratei de căldură în zona de reacție chimică. Acest lucru este foarte important în pregătirea inginerilor de service, secțiunea de foc de stat vor fi studiate în detaliu în disciplina „Bazele fizice și chimice de dezvoltare și lupta împotriva incendiilor.“

. 1. Baker, W. P. Cox Uestrayn Kuleshov J. R. Strelou fenomene explozive:

evaluare și a impactului. - Mir 1986.

2. Varnatts J. Maas, W. P. Dibble combustie: Aspecte fizice și chimice, simulări, experimente, formarea de poluanți / Trans. din limba engleză. M.:

5. Kumagai C. Combustia / Trans. cu japonezii. - M. Chemistry, 1980. - 256 p.

6. pericol Marshall B. principal de plante chimice. - Mir 1989.

7. Monahov V. T. Metode de cercetare incendiu substanțe periculoase. - M:.

Chimie, 1979. - 424 p.

8. Rozlovsky AI Bazele tehnicii de explozie atunci când se lucrează cu gaze și vapori inflamabili. - M. Chemistry, 1980. - 376 p.