Анализ влияния условий горения на скорость распространения пламени
Свойство пламени к самопроизвольному распространению имеет место не только в случае горения смесей горючих газов сокислителем, но и при горении жидкостей и твердых веществ. При локальном воздействии тепловым источником, например открытым пламенем, жидкость будет прогреваться, возрастет скорость испарения и при достижении поверхностью жидкости температуры воспламенения в месте воздействия источника произойдет зажигание паровоздушной смеси и установится устойчивое пламя, которое затем с определенной скоростью будет распространяться по поверхности холодной жидкости.
Что же является движущей силой распространения процесса горения и каков его механизм?
Распространение пламени по поверхности жидкости протекает в результате теплопередачи излучением, конвекцией и молекулярной теплопроводностью от зоны пламени к поверхности зеркала жидкости.
|
,
где ε - степень черноты,
σ - постоянная Стефана - Больцмана, = 2079 ´ 10-7 кдж/(м2 ч К4)
T ф , T ж - t факела и поверхности жидкости, К
Это тепло расходуется на испарение (q1) и прогрев (q11 ) жидкости в глубину.
Qф = q1 +q11 = r´r´W + r´U´(Tж -T0)´c,где
r - теплота испарения, кдж/г
r - плотность , г/см3
W - линейная скорость выгорания , мм/ч
U -скорость прогрева в глубину, мм/ч
T0 - начальная т-ра жидкости, К
с - удельная теплоёмкость жидкости, дж/(г К)
Максимальная температура жидкости равна t её кипения.
В установившемся процессе горения наблюдается равновесие между скоростью испарения и скоростью выгорания.
Верхний слой жидкости нагревается до более высокой температуры, чем нижние. Температура у стенок выше, чем в середине резервуара.
Таким образом, скорость распространения пламени по жидкости, т. е. путь, пройденный пламенем в единицу времени, определяется скоростью прогрева поверхности жидкости, под воздействием лучистого теплового потока от пламени, т. е. скоростью образования горючей паровоздушной смеси над зеркалом жидкости.
 | |||
 | |||
Характер распределения температур зависит от рода жидкости и условий горения. Для жидкостей, у которых скорость выгорания меньше скорости прогрева (нефть, бензин, мазут), примерно через 10 минут формируется изотермический слой, толщина которого со временем постепенно увеличивается до определённой величины.
| Распределение температуры (поле температур)при горении жидкости То - начальная температура; Тк - температура кипения; Тг—температура горения. | Изменение температуры поверхностного слоя жидкости во времени. | |
| Распределение температуры в глубину для керосина и бензина в зависимости от расстояния от поверхности. |
Вода резко снижает температуру кипения нефти, мазута. При горении нефти, содержащей воду, происходит вскипание воды, что приводит к переливанию горящей жидкости через борт резервуара (т.наз. вскипание горящей жидкости.
Над поверхностью же открытого резервуара концентрация паров по высоте будет различной: у поверхности она будет максимальной и соответствовать концентрации насыщенного пара при данной температуре, а по мере подъема над поверхностью постепенно снижается вследствие конвективного и молекулярного уноса (рис, 7.3).
Таким образом, над поверхностью зеркала жидкости в открытом резервуаре при любой начальной температуре жидкости выше, чем Тст , будет находиться область, в которой концентрация паров в воздухе будет стехиометрической. При температуре жидкости Т2 эта концентрация будет находиться на высоте Ну от поверхности жидкости, а при температуре Т3, большей Т2, — на расстоянии Н ^Зст. При температуре, близкой к температуре вспышки жидкости ТВ распространение пламени по поверхности жидкости будет равной скорости его распространения по смеси паров в воздухе, на НКПВ, т. е. З-4см/с. При этом фронт пламени будет расположен у поверхности жидкости. При дальнейшем увеличении начальной температуры скорость распространения пламени по жидкости будет возрастать аналогично изменению нормальной скорости распространения пламени по паровоздушной смеси с увеличением ее концентрации.
Лекция 14
Дата добавления: 2015-07-30; просмотров: 3702;