Alev yayılma hızı, normal yanma hızıdır. Normal Alev Hızı

yağlayıcılar

Çevre dostu yağlayıcıların geliştirilmesindeki temel amaç, biyolojik olarak parçalanabilirliği yüksek ve ekotoksisitesi düşük bir ürün yaratmaktır. Batının gelişmiş ülkelerinde,

Şu anda, kamu ve özel şirketler çevre dostu yağlayıcılar için bir pazar oluşturmaya başlıyor. Çoğu çalışma, ürünün kimyasal bileşimine ve biyolojik olarak parçalanabilirliğinin değerlendirilmesine odaklanmıştır. Çevre dostu yağlayıcılar oluşturulurken iki ana alan göz önünde bulundurulur: kimyasal yapısı çevre üzerindeki etkinin doğasını belirleyen baz yağların üretimi ve çevre dostu, biyolojik olarak parçalanabilen ve etkili yeni katkı maddelerinin sentezi.

Şu anda ve muhtemelen gelecekte, çeşitli hammadde kaynaklarından elde edilen üç baz yağ grubu özellikle önemlidir: hidro-kırılmış petrol yağları (HA'lar), polialfaolefinler (PAO'lar) ve çevrede hızla biyolojik olarak parçalanabilen esterler. Süresiz olarak uzun bir süre için büyük önem taşıyan, özellikle PAO bazında elde edilen yağlayıcılar göz önüne alındığında, geleneksel akış şemalarının baz petrol yağları şüphesiz kalacaktır. polialkollerin esterleri, polialkilen glikoller ve diesterlerin maliyeti petrol ürünlerine göre 2-10 kat daha fazladır. Artan biyobozunurluk, fiyat farklılıklarının üstesinden gelmek için bir teşvik değildir.

Mineral yağların yüksek performans özellikleri ve çevre dostu olmaları, bir dizi belirli nitelik tarafından sağlanır. Her şeyden önce, bu, baz yağlarda minimum miktarda kükürt ve azot bileşikleri içeren dar fraksiyonel ve uygun grup kimyasal bileşimidir. Hammadde seçimi, yüksek indeksli yağların üretiminde kullanılan yağların sınıflandırılması ve bunların ayrı işlenmesi büyük önem taşımaktadır. Çevresel gereksinimleri karşılayan baz madeni yağların elde edilmesinde seçici saflaştırma önemli rol oynar,

ürünün önemli kanserojenliği. Şu anda ABD ve Kanada'da baz yağların %70'inden fazlası seçici rafinasyon ile elde edilmektedir. Hidrokraking, hidrodewaxing, hidroizomerizasyon gibi modern süreçlerin kullanımı geniş olanaklar sunar. Bu teknolojiler çalışmada detaylı olarak anlatılmıştır. Yağ ham maddelerinin seçici çözücülerle rafine edilmesi için geleneksel yöntemlerle birlikte hidrokatalitik işlemlerin kullanılması, baz yağların performansını ve çevresel özelliklerini iyileştirir.

Masada. Tablo 1.4, seçici rafine etme ve hidro-işleme kullanılarak elde edilen baz yağların kimyasal bileşimine ilişkin karşılaştırmalı verileri gösterir. İkincisi, yağlardaki aren, kükürt ve azot içeriğini önemli ölçüde azaltır.

Tablo 14

Hidro-muamelenin Kimyasal Bileşim Üzerindeki Etkisi

baz yağlar

Baz mineral yağların üretimine hidrokraking ve hidroizomerizasyon işlemlerinin dahil edilmesi, biyolojik olarak parçalanabilirliği arttırılmış ve aren içermeyen ürünler elde etmeyi mümkün kılar. Modern test yöntemleri kullanılarak elde edilen sonuçlara göre, hidrokraking yağları toksik değildir, içlerinde pratikte arene bulunmaması, çok düşük bir kanserojenlik ve operasyon sırasında polisiklik arenlerin oluşumu ve birikmesi yoluyla büyümesinin önemsiz bir olasılığını gösterir; Arenlerin yokluğu ve baskınlık

İzparafin verilmesi oldukça yüksek bir biyolojik parçalanabilirlik sağlar.

Hydrocracked baz yağlar 1996'nın sonundan beri ABD'de üretilmektedir. . Finlandiya'da bir kurulum devreye alma için hazırlanmıştır.

Rusya'da, VNIINP, OAO LUKOIL ve AO LUKOIL - Volgogradneftepererabotka'nın bilim ve mühendislik merkezi ile birlikte, özellikle MS-8 havacılık yağı ve AMG olmak üzere hidrojenasyon teknolojilerini kullanarak bir dizi kıt petrol ve bazın üretimini organize etme konusunda araştırmalar yürütüyor. havacılık hidrolik sıvısı -10.

Mineral yağlarla karşılaştırıldığında, sentetik yağlar bazı durumlarda daha iyi çevresel özelliklere sahiptir. Sentetik yağların çevre güvenliği açısından en önemli sınıfları, sentetik esterler, polialfao-lefinler ve polibütenler bazında yapılan yağları içerir. Zararlı maddelerin düşük emisyonu ile karakterize edilen toksik olmayan, kanserojen olmayanlardır.

Katkı maddeleri içeren ester bazlı sentetik yağlar, 1960'lardan beri sivil ve askeri uçakların gaz türbini motorlarında yaygın olarak kullanılmaktadır. CIAM'de, VNIINP ve Rusya Federasyonu Savunma Bakanlığı 25. Devlet Araştırma Enstitüsü ile birlikte, kaliteden düşük olmayan etkili katkı bileşimleri kullanarak yüksek derecede termal olarak kararlı (240 ° C'ye kadar) bir ester yağı oluşturmak için çalışmalar devam etmektedir. en iyi yabancı yağlara. Havacılık gaz türbini motorları için yağlara ilişkin bilimsel, teknik ve patent bilgilerinin bir analizi, poliol esterlerin baz stoklar [PO] olarak kullanım için ana bileşik sınıfı olmaya devam ettiğini göstermektedir. Bununla birlikte, tasarım iyileştirmeleri ve yakıt tüketimini azaltma ihtiyacı, basınç, sıcaklık ve yağ üzerindeki baskıda artışa yol açtığından, yeni nesil uçak motorları ile durum değişiyor.

İkincisi, yerel karbon oluşumları tehlikesine katkıda bulunur. Bu nedenle, gelecekte askeri havacılık için ester bazlı yağların kullanımından vazgeçilmelidir. Bu amaçla, basit perfloroalkilpolieterlere dayanan yeni tip yağlar en umut vericidir. Modern verilere göre, bu bileşikler toksik değildir ve hatta yurtdışında parfümeride ve mermer sanat ve mimari anıtların korunmasında kullanılmaktadır.

Katkı maddelerinin yağlayıcıların çevresel özellikleri üzerinde büyük etkisi vardır. Havacılık yağlarında, dioctildifenilamin, fenil-p-naftilamin, benzotriazol, süksinimit tipi K-51 katkı maddesi ve diğerleri gibi geleneksel antioksidanlar ve korozyon önleyiciler, katkı maddesi olarak yaygın olarak kullanılmaktadır.

Tüm dünyada, toksik olmayan ve biyolojik olarak parçalanabilen yeni ürünler yaratmak için uzun süredir çalışmalar sürüyor. Özellikle 90'lı yıllardan beri klor içeren katkı maddelerinin ikameleri geliştirilmiştir. Önemli bir konu kurşun bileşiklerinin değiştirilmesidir. Kurşunun ikameleri bizmut bileşikleridir. Bir bizmutditiyokarbamat katkı maddesinin geliştirilmesi başlamıştır.

Mif-1 (karmaşık bileşimli benzen tipi katkı maddesi), Irganox L-57 (Siba'dan antioksidan katkı maddesi, oktillenmiş ve bütillenmiş difenilamin), katkı maddesi X (oksisülfit ve hidroksikarbamat fonksiyonel gruplarına sahip flor içeren bir bileşik) ve diğerleri gibi katkı maddeleri geliştirildi.

Bilinen katkı maddelerinin özellikleri iyileştirilir. Böylece trikresil fosfatta nötrotoksik ortoizomerin içeriği %3'e (Rusya) düşürülür ve ABD'de ortoizomeri içermeyen trikresil fosfat üretilir.

Avnayakıtların ve yağlayıcıların yangın ve patlama tehlikesi

Halihazırda kullanılan havacılık yakıtları ve yağlayıcılar yanıcı ürünlerdir. Yangın açısından, gaz halindeki yakıtlar özellikle tehlikelidir. Hidrokarbon yakıtlar (jet yakıtları, benzinler vb.) yanıcı sıvılardır (yanıcı sıvılar). Yüksek ısı üretimi (-2000 ° C) ve uçuculuk ile karakterize edilirler, hava ile kolayca yanıcı karışımlar oluştururlar, bu da yandığında iyi dielektrik olan büyük miktarda yanma ürünü (büyük stokiyometrik katsayı) oluşturur ve bu nedenle, statik elektrik yükleri biriktirebilir.

Yangın tehlikesine göre yanıcı sıvılar üç kategoriye ayrılır. Parlama noktası, belirleyici bir gösterge olarak kullanılır (GOST 12.1.044-89'a göre belirlenir):

Kendiliğinden tutuşma sıcaklığına bağlı olarak (GOST 12.1.044-89'a göre belirlenir), hidrokarbon yakıtlar, hava ile patlayıcı bir buhar karışımının bir veya daha fazla grubuna aittir:

Hava ile hidrokarbon yakıtların buharlarının TTA patlayıcı kategorisine ait olduğunu düşünüyoruz: GOST 12.1.011-78'e göre belirlenir. Bu gösterge, patlamaya dayanıklı elektrikli ekipman tipini seçerken ve yangın söndürücüler tasarlarken kullanılır.

Yakıtın yanıcı özellikleri ayrıca tutuşma konsantrasyon limitleri (CIL) ile belirlenir - hava ile bir karışımdaki (oksitleyici) minimum ve maksimum yakıt buharı içeriği, bu durumda, tutuşmadan herhangi bir mesafede karışım boyunca alev yayılmasının mümkün olduğu kaynak (GOST 12.1.044-89). Yakıtın önemli bir özelliği tutuşma sıcaklık sınırlarıdır - havadaki doymuş yakıt buharlarının sırasıyla alt veya üst CPV'ye eşit konsantrasyonlarda olduğu sıcaklıklar. Buhar-hava karışımını tutuşturmak için gereken elektrik boşalmasının minimum enerjisi çok önemlidir.

Yakıtlarla çalışırken yangın tehlikesi değerlendirilirken, yanma oranı da belirlenir - birim yüzeyden birim zamanda yanan yakıt miktarı; minimum ateşleme enerjisi - elektrostatik kıvılcım güvenliğini sağlamak için. Yanan yakıtın su köpüğü söndürme maddeleriyle etkileşimi değerlendirilir (GOST 12.1.044-89'a göre).

Bir yangından önce genellikle bir gaz-hava karışımının patlaması gelir. Büyük çaplı ve uzunluktaki borulardaki hava karışımlarının patlamasıyla, 1100-1400 m/s hızında yayılan patlama yanması meydana gelebilir. Bu durumda basınç 0,8 MPa veya daha fazlasına yükselebilir. Yüksek hızlı bir şok dalgası, yanıcı karışımın basıncında, sıcaklığında ve yoğunluğunda keskin bir artışa neden olur ve bu da yanmanın kimyasal reaksiyonlarını hızlandırır ve yıkıcı etkiyi arttırır.

Yakıt buharlarının hava ile birlikte patlayıcı konsantrasyonları, geniş bir sıcaklık aralığında ve özellikle kapalı alanlarda ve kaplarda oluşabilir. İhtiyati tedbirlerin niteliği ve içeriği, özel departman talimatları ile düzenlenir. Önlemlerin özü, patlayıcı karışımların oluştuğu, özellikle açık ateş kaynağı olan yerlerde bir ısı kaynağının oluşmasını önlemektir. Açık ateşin en tehlikeli kaynaklarından biri, bir buhar-hava ortamı aracılığıyla elektrostatik potansiyellerin boşalması ve katı cisimler tarafından çarpıldığında bir kıvılcım oluşmasıdır. Yakıtta yüksek elektrik potansiyellerinin oluşması, elektrofiziksel özellikleri ile açıklanmaktadır. Hacimdeki yükleri biriktirme yeteneği ile karakterize edilebilirler. (elektrolizlenebilirlik) ve şarj gevşeme özellikleri (onlara elektrik teli).

Masada. 1.5. havacılık yakıtlarının yangına zararlı özelliklerini karakterize eden göstergeler verilmiştir.

Tablo 1.5

Havacılık yakıtlarının yanıcı özellikleri

1 Toplama ile hesaplanmıştır.

^ -10/-4°C'lik ilk kaynama noktasına göre (47) ve (48) GOST 12.1.044-89 denklemlerine göre hesaplanmıştır.

° Payda - kapalı bir potada, paydada - açıkta. a 'GOST 10277-89'a göre alev yayılma sınırları.

Normal Alev Hızı

Yanıcı bir karışımda alev yayılma hızı, belirlenmesi ve sayılması için koşullara bağlıdır. Bu özelliğe göre yakıtların karşılaştırmalı bir değerlendirmesi için, normal alev yayılma hızı benimsenmiştir - bu, alev cephesine normal yönde taze homojen bir yanıcı karışıma göre yanma bölgesinin doğrusal hareket hızıdır. Yanıcı karışımın belirli bir bileşimi için bu koşullar altında alev yayılma hızı, yalnızca basınca ve sıcaklığa bağlı olan bir fizikokimyasal özellik olarak kabul edilebilir.

Deneysel olarak, alev yayılımının normal hızı GOST 12.1.044-89'a göre belirlenir.

Hidrokarbon-hidrojen-hava karışımlarında 20 ° C sıcaklıkta ve 0.101 MPa basınçta, maksimum hız u, C ^ ~ 1.15 C st x karışımındaki bir yakıt konsantrasyonunda elde edilir (Şekil 1.24), yani.

a - 0.87 ve hidrokarbon n\u003e 7 içindeki karbon atomu sayısı ile -39-40 cm / s'dir (Şekil 1.25). Normal koşullar altında alev yayılmasının konsantrasyon limitlerinde elde edilen minimum normal alev yayılma hızı ve kütle yanma hızı sırasıyla 4–6 cm/s ve (5–7) 10° g/(cm 2 s)'dir.

Deneysel verilerin yokluğunda, benzer fizikokimyasal özelliklere sahip karışımlar için u değerlerinden enterpolasyon yapılarak normal alev yayılma hızı seçilmeli veya ampirik denklemler kullanılmalıdır. Basit ve kullanışlı denklemler A.S. Sürüş öncesi:

• (1.3)

t \u003d t p + B (St-C ^ (-C t'de C),

burada u, cm/s cinsinden yayılma hızıdır; m, karışımın kütle yanma hızıdır, g/(cm 2 s); ve 11P, tn - alev yayılma hızının sınırlayıcı (minimum) değerleri; С ve С n, alev yayılımının alt ve üst konsantrasyon limitlerinde karışımdaki yakıt konsantrasyonudur; A ve B, bir deneysel noktadan belirlenen katsayılardır.

Pirinç. 1.24.

aşırı hava bm molar stokiyometrik katsayısına bağlı olarak alev yayılımı:

• - parafin; * - olefinik; ° - asetilen; D - yağ; © - dipolar; ° C p 11 2 „ döngülü hidrokarbonlar
• 1 2 3 4 5 b 7 p

Pirinç. 1.25. Hidrokarbon molekülündeki karbon atomlarının sayısına bağlı olarak yakıt-hava karışımında alevin maksimum normal yayılma hızı (P=0.101 MPa, 1=20°C, açık cam tüp: uzunluk 57 cm, çap 2.5 cm): - parafin; * - olefinik;

° - asetilen; D - naftenik; içinde - dnolsfipovye; o siklik (CPP2");

1 - benzin [ 116]; 2 - benzen

Alev yayılma hızı ile C t C * t'de yakıt konsantrasyonu C t (ancak EMIN tarafından verilmiştir) arasındaki fonksiyonel ilişki aşağıdaki denklemle temsil edilebilir:

• - = 11 p

/ s r -s; ben

"s t -s "t"

nerede m ve ve n- normal alev yayılma hızı

karışımdaki yakıt konsantrasyonlarında C t ve C*t, cm/sn; ve kişi- fazla,

alev yayılmasının alt konsantrasyon sınırında, cm/s.

Eğrinin yaklaşık seyri ve n - /(C t) bir kompleks karışımında

bileşim, alt ve üst konsantrasyon limitlerine ve maksimum alev yayılma hızına karşılık gelen üç referans noktası üzerine inşa edilebilir. Bu noktalar için yakıt konsantrasyonları ve alev yayılma hızları bilinmelidir.

Değerler Ct ve ve ve belirtilen noktalar için hesaplanır

aşağıdaki yöntemle. Yanıcı gazların her karmaşık karışımı, karşılık gelen sayıda basit karışımdan oluşuyor olarak temsil edilir. Konsantrasyon limitlerinde ve maksimum hız noktalarında bileşimin hesaplanması, konsantrasyon limitlerine ve "maksimum karışımların" bileşimine dayalı olarak karıştırma kuralına göre yapılır. Karşılık gelen hesaplama denklemi şu şekildedir:

C] + C* 2 + Su uh...

• -ben---g...
• (1.5)

nerede B- CPRP'deki veya maksimum alev yayılma hızına sahip bir karışımdaki yakıt konsantrasyonu,% (hacim); C, C 2, C 3, ... - karmaşık bir karışımdaki basit gazların konsantrasyonu,

(s, + C2 + C3 + ... = %100); b|, b 2 , b 3> ... - KPRP'deki basit karışımlardaki veya karışımlardaki gazların konsantrasyonu ve ve, % (hacim).

Karışımdaki maksimum normal alev yayılma hızının değeri denklem ile hesaplanır;

C, r/, + C2u2 + C3u3 +

C, + C 2 + c 3 4-...

• (1.6)

burada C*, C2, C3 - maksimum alev yayılma hızı,% (hacim) ile karmaşık bir karışımdaki basit karışımların içeriği; ve*, ve 2 , ve 3 basit karışımlarda maksimum alev yayılma hızlarıdır, cm/s.

Diğer eğri noktalarını hesaplamak için ve ve= /(C; .) Alev hızının birkaç keyfi değeri ayarlanmalı, b konsantrasyonunu, C, C2 , C3'ün bileşimi ile verildiği denklem (1.5) 'e göre karmaşık bir karışımda bulmalısınız. karışım.

Bu hesaplama yöntemi, ilgili yapıdaki gaz karışımlarına (örneğin metan-propan) uygulanabilir. Bu teknik, S P N W'nin H3 ve CO ile karışımına uygulanamaz.

Kütle yanma hızı, mutlak karışım ön ısıtma sıcaklığı ile doğru orantılıdır ve denklemden hesaplanabilir:

nerede w, sonra ve t „ reo- T, To ve T sıcaklığında karışımın kütle yanma hızı P r e d, sırasıyla, g/(cm -s).

T»T pre e D ise, o zaman

Alev yayılımının maksimum normal hızının sıcaklık ve basınca bağımlılığı yaklaşık olarak aşağıdaki denklemle tanımlanır:

ve' =u1(T/273) 2 ?(/’/10 5)", (19)

burada u'o, 293 K sıcaklıkta ve 0.101 MPa, cm/s basınçta maksimum normal alev yayılma hızıdır; T, K cinsinden alevin sıcaklığı l'dir; P - basınç, Pa'da; p - üs, ns, MO 4 + 5-10 5 Pa aralığındaki basınca bağlı olarak; hava-yakıt karışımı için n = -0.3 -*? -0.4; hidrokarbon-oksijen karışımları için P = -0.1 -5-0.

Oksitleyicideki oksijen konsantrasyonunun bir fonksiyonu olarak maksimum normal alev yayılma hızı P R P Wu P

giil = \%ig" 0 + B-

nerede G „I! Ama - y'de, p y^ 0 , cm2/sn; B - deneysel verilerden belirlenen katsayı (propan için B ~ 0.22); u/t- oksitleyicide son derece düşük oksijen konsantrasyonu.

Oksitleyicideki farklı oksijen konsantrasyonlarında u*n değeri 1 //"P Karışımın ön ısıtma sıcaklığı 310'dan 422 K'ye değiştiğinde, denklemle belirlenebilir:

":=at; (u,-s), (MO

burada u*n - cm/s olarak; T - K'de; А, С ip - deneysel verilere göre bulunur, propan, izooktan ve etilen değerleri aşağıda verilmiştir:

Alev yayılımının konsantrasyon ve sıcaklık limitleri

Yanıcı bir karışımda alev yayılmasının (KPRP) konsantrasyon sınırları, karışımda alev yayılmasının hala mümkün olduğu sınırlayıcı minimum ve maksimum yakıt konsantrasyonlarıdır (sırasıyla alt ve üst sınırlar). Yakıtın kimyasal aktivitesine, oksitleyicinin ve inert safsızlıkların konsantrasyonuna, karışımın termal iletkenliğine ve ısı kapasitesine, sıcaklığa ve basınca bağlıdırlar. Süspansiyon yakıtları için KPPR, fiziksel ve kimyasal özelliklerine göre dağılım ortamı tarafından belirlenir. Homojen yanıcı karışımlar için KPRP'nin belirlenmesi GOST 12.1.044-89'a göre: 4.11'e göre deneysel ve 4.12'ye göre - hesaplama ile.

GOST 12.1.044-84'e göre, alev yayılımının konsantrasyon sınırları şu şekilde tanımlanır:

burada Cn (i) - alt (üst) CPRP,% (hacim); r- stokiyometrik katsayı (mol yakıt başına oksijen mol sayısı); a ve B- evrensel sabitler, değerleri aşağıda verilmiştir:

Yakıtlar için C P N W

P \u003d n + t / 4.

Hesaplama hatası: 0.12 alt limit için; üst 0.40 için (3 p > 7.5. KIRP ile ilgili veriler, r(% hacim) tabloda verilmiştir. 1.6 (GOST 12.1.044-84).

Tablo 1.6

Havadaki buhar ve gazların alev yayılımının (alt ve üst) konsantrasyon sınırları

CPRP'yi hesaplamak için başka denklemler de vardır, yani:

• 4.76-(N-1) + ! '
• (1.14)

• 4.76/Y +4'
• (1.15)

nerede С ve itibaren - hakkında.); N, yakıtın tam oksidasyonu için gerekli oksijen atomu sayısıdır.

Yakıt için С t

• (1.17)
• 3,74 10 5

burada Cn - % (hacim); () n en düşük molar kalorifik değerdir, kJ/kmol.

3 p 10'da SpN t hidrokarbon yakıtları için hesaplama hatası ±%15'tir.

Bireysel yakıt bileşenleri için KRI biliniyorsa, daha düşük KRI'sinin denklem kullanılarak hesaplanması önerilir:

burada C ve Cn, karışımdaki 1. bileşenin konsantrasyonlarıdır ve alt sınırda % (hacim).

İlk yaklaşımda C p N t yakıtlar için bir k ~ bir p - 1.42. Yeniden hesaplama ve bir ve birüretilmiş:

burada Cn (d), alt (üst) yakıt konsantrasyonudur

KPRP, % (hacim); Mt ve Mo, yakıtın ve oksitleyicinin moleküler ağırlığıdır; Bo - kg oksitleyici/kg yakıt olarak; bm, molar stokiyometrik katsayı, yakıt molü/yakıt molüdür.

Farklı sıcaklıklar için alt KPPR'nin yeniden hesaplanması aşağıdaki denkleme göre yapılabilir:

L II l

T - 293

burada Tn, 293 K'daki yakıt konsantrasyonunun düşük KPP'ye karşılık geldiği karışımın yanma ürünlerinin sıcaklığıdır (K olarak) (ilk yaklaşımda, bir hidrokarbon-hava karışımı için Tn, 1600-1650K'dır); C „ ve C „ - T ve 293 K sıcaklıklarında alt konsantrasyon sınırına karşılık gelen yakıt konsantrasyonları, % (hakkında.).

Denklem (1.20) geniş bir sıcaklık aralığında geçerlidir, ancak kendiliğinden tutuşma sıcaklığına yakın sıcaklıklarda kullanılamaz.

Düşük KPRP'deki yanma ürünlerinin sıcaklığı da denklem kullanılarak hesaplanabilir.

• (A. + 1) -s_s
• (1.21)

steh

nerede Tn K'de; T, yanmadan önceki karışımın sıcaklığı ile, K; Сstsh - stokiyometrik bileşimin bir karışımındaki yakıt konsantrasyonu, % (hacim);

Срш, T, „ kJ / (kg ° С) sıcaklığında yanma ürünlerinin ortalama izobarik ısı kapasitesidir.

CRP, çapı 50 mm'den büyükse silindirik bir reaksiyon kabının boyutlarından ve hacim 2000 cm3'ü aşarsa küresel bir reaksiyon kabının boyutlarından pratik olarak bağımsızdır.

KPPR'yi ve hidrokarbon-hava karışımının optimal bileşimini belirlemek için, Şek. 1.26.

С,s,%(ov.)

Pirinç. 1.26. Hidrokarbon-hava karışımlarında (Cb ve C") alev yayılımının konsantrasyon sınırları ve H20 ° C'de molar stokiyometrik katsayı 1^ m'ye bağlı olarak stokiyometrik bileşim (Cc, ") karışımlarındaki hidrokarbon konsantrasyonu P = 0.101 MPa:

• - parafin; a - olefinik;
• ? - naftenik; ? - aromatik

Yakıtın üzerindeki boşlukta yakıt buharlarının hava ile yanıcı karışımları ancak belirli bir sıcaklık aralığında oluşturulabilir. Harici bir kaynaktan ateşlendiğinde sabit yanabilen yanıcı bir karışımın, aşırı yakıt hacminin kapalı bir hacminde hala oluşabileceği minimum sıcaklığa, alt sıcaklık limiti denir; alt KPP'ye karşılık gelir. Yakıtın üzerindeki boşlukta bulunan hava ile buhar karışımının sabit yanma kabiliyetini koruduğu en yüksek sıcaklığa, üst sıcaklık limiti denir; üst KPRP'ye karşılık gelir Patlayıcı karışımların oluşumu için sıcaklık sınırlarının deneysel olarak belirlenmesi, aynı standardın uygulamasına göre hesaplanan GOST 12.1.044-89'a (s. 4.12) göre yapılır.

Atmosferik basınçta patlayıcı bir karışımın oluşumu için alt sıcaklık sınırına ulaşıldığı sıcaklık genellikle parlama noktası ile tanımlanır. Parlama noktasında, yalnızca ortaya çıkan buhar-hava karışımı yanar, ancak yanma süreci stabilize olmaz.

Yanıcı karışımların oluşumu için sıcaklık limitlerinin hesaplanması aşağıdaki işlemlere indirgenmiştir. Başlangıçta, belirli bir toplam basınçta P ve alt ve üst KPRP'ye karşılık gelen aşırı oksitleyici (hava) katsayısının bilinen değerleri (a n ve AC),(1.22) denklemine göre belirle

yakıt buharlarının kısmi basınçları Р t :

x | 0.232 hakkında? 0 milyon ton " ?« -

burada P toplam basınçtır, Pa; C - stokiyometrik katsayı, kg oksitleyici/kg yakıt; a - oksidan fazlalık faktörü; Mt, bir mol yakıtın kütlesidir, kg/kmol; Mo, hava için bir oksitleyici maddenin bir molünün kütlesidir, Mo = 28.966 kg / kmol; de/ 0 - oksidandaki oksijenin kütlece konsantrasyonu.

Pirinç. 1.27.

Daha sonra tablo veya grafiklere göre Pc.p. = ^ (0 (burada P, doymuş yakıt buharlarının basıncı) Pt-'nin hesaplanan değerlerine karşılık gelen sıcaklıkları bulunuz.

Yanıcı karışımların oluşumu için konsantrasyon limitleri bilinmiyorsa, sıcaklık limitleri aşağıdaki denklem kullanılarak yaklaşık olarak hesaplanabilir:

1,15 1*(7,5 r d) - 0,239 3,31

nerede ben - 0 C'de; %15 - %5 fraksiyon kaynama noktası, 0 C; Рт - KPP'deki (Р„ veya Р„), kPa'daki yakıt buharlarının basıncı; 8 „ ile „ -% 15 sıcaklıkta ve atmosferik basınçta buharlaşma entropisi (Şekil 1.28'deki grafiğe göre alınır).

Pirinç. 1.28.

60 80 100 120 140 160 180 1,°C

Yanıcı enerji ve yanıcı konsantrasyon limitleri

Homojen bir yanıcı karışımın harici bir ısı kaynağı tarafından tutuşabilirliği, konsantrasyon limitleri ve onu tutuşturmak için gereken enerji ile karakterize edilir.

Konsantrasyon ateşleme limitleri (CFL), yerel ateşleme kaynağının (elektrik deşarjı, ısıtılmış gövde, alev) yanma işleminin karışımın tüm hacmine yayılmasını sağlayabildiği karışımdaki bu tür sınırlayıcı yakıt konsantrasyonlarıdır. KG1RP ile benzer şekilde, alt ve üst CPV ayırt edilir. Yakıt ve oksitleyicinin fizikokimyasal özelliklerine, enerjisine ve ateşleme kaynağının türüne, konumuna vb.

Ya.B.'ye göre Zeldovich'e göre homojen bir yanıcı karışımı tutuşturmak için gereken enerji şu şekilde belirlenir:

r ile R1-T (T 2 -T c)

burada pc ve Tc, karışımın yoğunluğu ve sıcaklığıdır; Tg, ilk yanma odasındaki yanma ürünlerinin sıcaklığıdır; L 7 - Tg'de yanma ürünlerinin termal iletkenlik katsayısı; u - normal alev yayılma hızı; C rt - orta

küresel ilk yanma odasını çevreleyen küresel bir tabaka 8 T içindeki gazın kütle izobarik ısı kapasitesi; 5, - alev cephesinin termal genişliği.

Denklem (1.24), termal iletkenlik katsayısı ise, hareketli bir karışımın tutuşması durumunda da geçerlidir. L 7 türbülanslı değişim katsayısı ile değiştirilmelidir IV/"(/ - ölçek

türbülans, V/*- titreşim hızı) ve n değeri - türbülanslı bir akışta alev yayılma hızı.

O = eğrisinin minimumuna karşılık gelen karışımın bileşimi KS,), optimal denir. Normal parafinik hidrokarbonlar için, 25°C'de optimal bileşimdeki bir karışımdaki yakıt konsantrasyonu şu orandan belirlenebilir:

• 1 - metan; 2 - etan; 3 - propan;
• 4 - n-bütan; 5 - n-heksan; 6 - n-heptan;
• 7 - siklopropan: 8 - dietil eter;
• 9 - benzen

Oksitleyicideki oksijen konsantrasyonundaki bir artışla, yanıcı karışımın optimal bileşimi, daha düşük yakıt konsantrasyonu bölgesine kayar.

Optimal (minimum) ateşleme enerjisinin yanıcı karışımın basıncına ve sıcaklığına bağımlılığı denklem [114] ile tanımlanır:

o-opt

Oopt, P ve T, J'deki ateşleme enerjisidir; Cb - T = 273 K ve P = 10 5 Pa'da ateşleme enerjisi.

Denklem (1.26) deneysel verilerle iyi bir korelasyona sahiptir.

Optimum ateşleme enerjisi ile oksitleyicideki oksijen konsantrasyonu arasındaki ilişki denklem ile tanımlanır.

nerede (С? 0 „„,) y / = / - yakıt-oksijen karışımının tutuşturma enerjisinin optimal değeri; ~ hacim konsantrasyonu

oksitleyici içindeki oksijen; n üsteldir, birliğe yakındır (n ~ 0.8).

Değiştirirken metan, etan ve propan için deneysel veriler c/x, 0,1 ila 0,21 ve 0,98 ila 19,6 kPa arasındaki basınçlar denklemi (1.27) doğrular. Görünüşe göre, hidrokarbon karışımları için geçerliliğini koruyor.

KPRP ve () ref ve C opt değerleri denklemlere göre biliniyorsa, ateşleme limitlerindeki yakıt konsantrasyonları hesaplanabilir.

o.5 (s; + s;) \u003d C_ + 0.15 (C. (1.29)

Denklemler (1.28) ve (1.29) aşağıdakiler için geçerlidir:

Bu denklemlerin doğru kısımlarını sırasıyla B ve 0.5A olarak göstererek elde ederiz.

İLE" - İLE" = B ve C"+ C" = A . (1.30)

C" = 0,5(L-B) ve C; =0.5 (A + B). (1.31)

Yukarıdaki denklemlerde: C in ve Cn - üst ve alt KPRP'deki karışımdaki yakıt konsantrasyonları; C in ve C " - kapasitif elektrik yükünün ateşleme enerjisi ile üst ve alt CPV'deki karışımdaki yakıt konsantrasyonu; C opt - O ref'ye karşılık gelen karışımdaki yakıt konsantrasyonu.

Denklemler (1.28) ve (1.29), Şekil 1'de gösterilen deneysel çalışmaların sonuçlarına dayanmaktadır. 1.30.

• (s;-s>;)-2s tercih

Pirinç. 1.30. Ateşleme enerjisine bağlı olarak karışımların tutuşma alanı C p N P1 + 02 + ^

Tutuşmanın konsantrasyon sınırları, artışıyla birbirine yaklaşan akış hızına bağlıdır (Şekil 1.31 ve 1.32).

Akış hızının ateşleme enerjisi üzerindeki etkisi, denklemle doğru bir şekilde tanımlanır:

(2 = (?o + Au "ila (1.32))

nerede (Zo - sabit bir karışımın ateşleme enerjisi, 10 "3 J; XV - akış hızı, m / s; A - deneysel olarak kurulan katsayı.

Pirinç. 1.31.

Pirinç. 1.32. Akış hızına bağlı olarak benzin-hava karışımının CPV'sinde fazla hava katsayısı a? ve basınç Р [ 114]:

Parlama noktası ve otomatik tutuşma sıcaklığı

Parlama noktası, ortaya çıkan buhar-hava karışımının harici bir ısı kaynağı tarafından ateşlenebildiği, ancak yanma işleminin stabilize olmadığı minimum sıcaklıktır. Deneysel olarak, parlama noktası GOST 12.1.044-84'e göre (madde 4.3 ve 4.4) açık veya kapalı bir potada belirlenir. Parlama noktasının hesaplanan tespiti GOST 12.1.044.84 (madde 4.5) uyarınca yapılır.

Alev yayılımı yapabilen yanıcı bir karışımın oluşumu için parlama noktası sıcaklık sınırının 10-15°C altındadır.

Parlama noktasının yaklaşık olarak belirlenmesi için Şekil 1'de gösterilen bağımlılık kullanılabilir. 1.33.

Pirinç. 1.33. Parlama noktası 1 V cp jet yakıtları ve B-70 benzini doymuş buhar basıncına bağlı olarak Pn p 1=40°C'de kapalı bir potada (62]: o - farklı bileşimdeki yakıtlar; - genelleştirme eğrisi

Kendiliğinden tutuşma, yanıcı bir karışımın alev veya sıcak cisimle temas etmeden tutuşması işlemidir. Yanıcı bir karışımın kendiliğinden tutuşması için yeterli olan minimum başlangıç ​​sıcaklığına kendiliğinden tutuşma sıcaklığı denir. Yakıtın kimyasal doğasına, hava-yakıt karışımının bileşimine, basınca, kendiliğinden tutuşma sürecinin adyabatik doğasına, katalizörlerin ve oksidasyon inhibitörlerinin varlığına ve diğer faktörlere bağlıdır.

Yanıcı karışımın kendiliğinden tutuşma sıcaklığına ulaştığı an ile alevin ortaya çıktığı an arasındaki zaman aralığına kendiliğinden tutuşma gecikme süresi denir. Akaryakıt tedarikinde, yakıt damlacıklarının atomizasyonu, ısıtılması ve buharlaşması, yakıt ve oksijen buharlarının difüzyonu ve son olarak kimyasal reaksiyonları kapsar.

Sıcaklık ve kendiliğinden tutuşma gecikme süresi, şu ilişki ile birbirine bağlıdır:

nerede E- etkin aktivasyon enerjisi, kJ/kmol; E\u003d 8.31419 kJ / (kmol K) - evrensel gaz sabiti; T- T sıcaklığında kendiliğinden tutuşma gecikme süresi.

Hidrokarbonların ve karışımlarının kendiliğinden tutuşma eğilimi, adyabatik koşullar altında elde edilen minimum kendi kendine tutuşma sıcaklığı ile karakterize edilir, bu durumda, belirli başlangıç ​​koşulları altında yanıcı karışımın maruz kalma süresi kendiliğinden tutuşma sürecini sınırlamaz.

Minimum kendi kendine tutuşma sıcaklığı, molekülün yapısı tarafından benzersiz bir şekilde belirlenir. Bu nedenle, örneğin, parafinik hidrokarbonlar için 1 st, denklemle hesaplanan karbon zincirinin Lc etkin uzunluğu ile doğrudan ilişkilidir:

• 21>GLG,
• (1.34)

burada r, moleküldeki CH3 gruplarının sayısıdır; k, CH3 grubu ile başlayan ve biten karbon zincirlerinin sayısıdır, m*, b^-karbon atomları içeren olası zincirlerin sayısıdır. Bağımlılık 1 sv =A(bc) şek. 1.34.

Pirinç. 1.34.

• 1 - CH4; 2 - C2H6; 3-C3H"; 10 - n - C4H10; 11 - n - C5H12;
• 14 - n - S L N M; 15 - n - C7H16; 16 - n - SkNsch; 17 - n - SdN20;
• 18 - n - C| 0H22; 19 - n - C, 2H21; 21 - n - C14H30; 22 - n - C|^H 3 4

Hidrokarbon karışımlarının kendiliğinden tutuşma sıcaklığı, toplama kuralına uymaz, genellikle bu kurala göre hesaplanandan daha düşüktür.

Hidrokarbon molekülündeki (yukarıdaki formüldeki jet yakıtları için) karbon atomlarının sayısına bağlı olarak optimal bileşimin hava-yakıt karışımlarının kendiliğinden tutuşma sıcaklığına ilişkin veriler Şekil 2'de gösterilmektedir. 1.35. Oksitleyicideki basınç ve oksijen konsantrasyonunun etkisi, Şek. 1.36.

Pirinç. 1.35. Optimal bileşime sahip hava-yakıt karışımlarının kendiliğinden tutuşma sıcaklığının, moleküldeki n hidrokarbon atomlarının sayısına bağlılığı Р=0.101 MPa [124]; t kendi kendine tutuşma gecikme süresidir; t L - "hakkında; R.T. - jet yakıtları (p-yukarıdaki formülde) - parafin; a- olefinik; ? - naftenik hidrokarbonlar

Pirinç. 1.36. T-6 yakıtının kendiliğinden tutuşma sıcaklığının P basıncına ve oksitleyici f 0 2 içindeki oksijen konsantrasyonuna bağımlılığı (V.V. Malyshev'e göre):

2 = 0 2/(°2+L, d)

Kendiliğinden tutuşma sıcaklığı, yakıtın buhar fazında yanıcı karışımlar oluşturma yeteneği ile belirlenir. Bundan, süspansiyonun kendi kendine tutuşma sıcaklığının

yakıtlar, dispersiyon ortamı ve koyulaştırıcı tarafından belirlenir. Dağılmış faz, süspansiyon sıvı fazın kendiliğinden tutuşma sıcaklığına ısıtıldığında, yalnızca ısı absorpsiyonu açısından kendi kendine tutuşma sürecinde yer alır.

Kapalı bir hacimde patlama basıncı

Patlama basıncı - 0.101 MPa'lık bir başlangıç ​​basıncında kapalı bir hacimde bir buhar-hava karışımının parlama patlaması sırasında meydana gelen en yüksek basınç. Bir patlama sırasındaki basınç artış hızı, patlama basıncının zamana göre türevidir. (s1R/(1t) P=Y bağımlılığının artan bölümünde T).

Deneysel olarak, buhar-hava karışımlarının patlaması sırasında maksimum patlama basıncı ve basınç artış hızı GOST 12.1.044-89'a göre belirlenir (Ek 8). Bir patlama sırasındaki basınç artış oranının hesaplanan tespiti, GOST 12.1.044-89 (Ek 12) uyarınca gerçekleştirilir.

Patlama basıncı şu şekilde belirlenir:

nerede Pvzr - patlama basıncı, Pa; Pn - ilk basınç, Pa; T „ ve T ps. - yanma ürünlerinin başlangıç ​​sıcaklığı ve sıcaklığı. İLE; başak - yanma ürünlerinin mol sayısı ve ilk karışım.

Maksimum basınç artış hızı (Pa/s cinsinden) denklemden hesaplanır.

burada Ro başlangıç ​​basıncıdır. Pa; u - Po ve To m / s'de normal alev yayılma hızı; To, karışımın başlangıç ​​sıcaklığıdır, K; r, bombanın yarıçapıdır, m; P - R m /R 0 - azaltılmış maksimum patlama basıncı; k, test edilen karışımın adyabatik indeksidir; e- ve n, basınca ve sıcaklığa bağlı olarak termokinetik gösterge; eğer değer e bilinmiyorsa 0,4'e eşit alınır.

Ortalama basınç artış hızı (Pa/s cinsinden) aşağıdaki denklemden hesaplanır:

"s1R _ ZR 0 ve '(i-)-i k * e ^m) ile g / (l, k, e)

nerede ^m,k 7 e)-fonksiyonu, değeri nomograma göre bulunur. 1.37.

Pirinç. 1.37. fonksiyon bağımlılığı /(n, c.s) azaltılmış basınçtan n=P/P K,„ adyabatik üs İle ve termokinetik indeks İle test karışımı (GOST 12.1.044-84'e ek)

değerler tg ve k, termodinamik hesaplama veya ile bulunur. Hesaplamanın imkansız olması durumunda, kabul İle= 9.0 ve k=1.4.

Acil durumlar ve acil durumlar

Kaza, bir nesnede, belirli bir bölgede veya su alanında insanların yaşamı ve sağlığı için tehdit oluşturan ve binaların, yapıların, ekipmanların ve araçların tahrip olmasına, üretim veya taşıma sürecinin kesintiye uğramasına neden olan, insan kaynaklı tehlikeli bir olaydır. , doğal çevreye verilen zararın yanı sıra (GOST R 22.0 .05-94).

Bir kaza, enerjinin veya kimyasal (biyolojik olarak, radyasyon) aktif bileşenlerin yıkıcı, kontrolsüz bir şekilde salınmasıdır. Oluşma kaynağına bağlı olarak, doğal, insan yapımı ve doğal insan yapımı nitelikteki acil durumlar (ES) ayırt edilir. Şek. 1.38, Rusya'daki doğal, insan kaynaklı ve doğal insan kaynaklı kaza ve afet sayısındaki nispi büyümeyi göstermektedir. Şek. 1.39, 1990-94 dönemi için Rusya'daki tüm insan yapımı kazaların sayısının dinamiklerini göstermektedir. Acil durum sayısındaki artışın düzgün bir şekilde değil, birdenbire, toplumsal çalkantılardan hemen sonraki dönemlerde meydana gelen patlamalarla gerçekleştiği şekilden görülebilir (Ağustos 1991, Ekim 1993).

İnsan kaynaklı acil durumların sayısı, havacılık da dahil olmak üzere, özellikle son yıllarda keskin bir şekilde artmıştır.

Potansiyel kaza nesneleri, hava taşıtlarının yanı sıra, havaalanı bölgesinde bulunan patlayıcı ve yanıcı petrol ürünleri için depolama tesisleri ve depoları, yakıt ikmali ve bakım noktaları ve onarım noktalarıdır. Acil durumların nedeni yağ sızıntıları olabilir.

kapatma vanalarının, transfer pompalarının, boru hatlarının ve doldurma cihazlarının sızdırmazlık üniteleri aracılığıyla ürünler; tankların gaz boşluğunun havalandırılması yoluyla; rezervuarların, sarnıçların ve tankların taşması; tank temizliği; tankların ve iletişimin korozyona uğraması.

Petrol ürünlerinin depolanması ve taşınması için çeşitli kaplar kullanılmaktadır. Konteynerlerin güvenli çalışması, güçleri ile belirlenir. Bununla birlikte, bu tür tesislerdeki kazalar, yapıların durumunun izlenmesi ve izlenmesi için mevcut sistemdeki eksikliklerin yanı sıra düzenleyici ve teknik belgelerin eksikliği nedeniyle meydana gelebilir.

Petrol ürünleri depolama tesislerinin işletme güvenliği, tasarım, inşaat ve işletme sırasında sağlanmalıdır. Bu yaklaşım, kabul ve operasyonel belgelerin analizi ile acil durumların nedenleri tarafından belirlenir. Çözümü, işletilen depolama tesislerinin güvenilirliğini artıracak önemli bir görev, bilimsel temelli kapsamlı teknik incelemelerini yapmak ve onları metal, temel, ısı yalıtım yapılarının durumunun teşhis ve operasyonel izlenmesi için bir sistemle donatmaktır. ve proses ekipmanları.

Petrol ürünü akışlarının güvenli yönetimi için, boru hattı teknolojik bağlantı parçalarının servis verilebilirliği büyük önem taşımaktadır: kapatma, kısma, güvenlik cihazları; kontrol valfleri; ters hareketli valfler (ürünün hareket olasılığını önlemek için, işçinin tersi); acil durum ve kesme armatürleri (acil bölüme giden akışın otomatik olarak kesilmesi veya kapatılması için), yoğuşma tahliyeleri vb.

Kaza sayısı

Pirinç. 1.38.

• 1 - pg "akrabaları;
• 2 - doğal-teknolojik;
• 3 - teknolojik

Pirinç. 1.39.

Ekipmanın basıncı boşaltıldığında, ürün dışarı akar ve bir konsantrasyon oluşumu ile hızla buharlaşır.

patlayıcı ve yanıcı gaz-buhar-hava karışımları. Buhar-gaz karışımlarının kazara emisyonları veya sızıntıları, patlayabilecek bulutların oluşumuna yol açar. Çalışmada buhar-gaz ve aerodispers sistemlerin patlaması ele alınmaktadır. Büyük bulutlarda patlamanın meydana gelmesi aşağıdaki mekanizmalarla açıklanmaktadır. Bunlardan ilki, önceden türbülanslı gaz akışlarıyla karıştırılan bulutlardaki uzun bir alevden gelen yoğun termal radyasyonun olası etkisini hesaba katar.

Patlamanın meydana gelmesi için ikinci mekanizma, türbülanslı bir alevdeki yanmış gazın temel hacimlerinin ve taze karışımın ivmelerindeki farktan dolayı büyük bulutlardaki alevlerin hızlanmasını içerir. Bu fark, farklı yoğunluklardaki elementer gaz hacimlerinin farklı kaldırma kuvveti nedeniyle alevdeki ortalama basınç gradyanlarının etkisi altında ortaya çıkar ve bu da ek akış türbülansına ve geri beslemeye yol açar. Bulutun farklı alanlarındaki yoğunluk farkıyla belirlenen bu pozitif geri besleme mekanizması, alev ivmesini önemli ölçüde yoğunlaştırabilir.

Ateşlemeye parlak bir yüksek sıcaklık flaşı eşlik ediyor. Parlayan buhar-gaz karışımının en kabul edilebilir geometrik şekli, düzensiz bir top veya elips (ateş topu) şeklidir. Bir ateş topu (OS), gazlaştırılmış yakıtın (veya gazın) ani buharlaşmasının veya sızıntısının, parlamalarının ve ardından normal veya parlama yanmasının eşlik ettiği bir ürün olarak anlaşılır. 700 ila 1000 kg / m3 yoğunluk aralığında çok sayıda hidrokarbon yanıcı doğrusal ve döngüsel deşarj için, ateş topunun çap oranları verilmiştir:

burada M, OH içindeki yakıtın kütlesidir, kg;

Тf - VEYA'daki gerçek sıcaklık (bulutta), 0 С;

Trep - referans (referans) sıcaklık, °С.

4.2n-5.3 katsayısının aralığı, yakıtın tipine ve bulut oluşum koşullarına bağlıdır.

Doğal yanması sırasında bir bulutun ömrü boyunca ifade şu şekildedir:

m = 0M-*1m-1±.

Bu bağımlılıklar Şekil 2'de gösterilmektedir. 1.40 ve 1.41.

Pirinç. 1.40.

Pirinç. 1.41.

Kapalı bir hacimde buhar-gaz-hava karışımlarının büyük bir patlama tehlikesi vardır. Masada. 1.7, kapalı bir hacimde gaz veya gaz-buhar karışımlarının daha büyük bir patlama tehlikesini gösteren kapalı bir hacimde ve açık alanda havada hidrokarbonların patlama sınırlarını gösterir. Bu, hem artan otokataliz nedeniyle reaksiyonun hızlanması süreçleri hem de aryan sürecinin başlangıcında yansıyan dalgaların amplifikasyonu nedeniyle ve her zaman mevcut olan bir dizi kinetik nedenden dolayı açıklanmaktadır. Kaplarda patlama uyarma kolaylığının artması, duvarların alevin önündeki akışta türbülans oluşturma yeteneğinden kaynaklanır, bu da yanmadan patlamaya geçişi hızlandırır.

Havadaki hidrokarbonlar için patlama limitleri

Biriken gaz karışımının patlaması, yanlışlıkla bir kıvılcım etkisi altında meydana gelebilir. Bir petrol ürününün açık olarak yüklenmesiyle, özellikle bir topraklama cihazının yokluğunda statik boşalma nedeniyle bir patlama da mümkündür. Bir patlamanın en yaygın nedeni, statik elektrik birikiminin bir sonucu da dahil olmak üzere bir kıvılcımdır. Herhangi bir iletken ve ağ olmadan bir elektrik kıvılcımı oluşabilir. Tehlikelidir çünkü en beklenmedik yerlerde meydana gelir: tankların duvarlarında, araba lastiklerinde, giysilerde, çarpmada, sürtünmede vb. Patlamanın bir diğer nedeni de işçilerin ihmali ve disiplinsizliğidir.

Buhar-gaz-hava karışımlarının oluşmasının mümkün olduğu durumlarda, güvenilir yıldırımdan korunma, statik elektriğe karşı koruma ve elektrikli cihazların ve diğer ekipmanların kıvılcımlanmasına karşı önlemler alınması gereklidir.

Patlama ile bağlantılı kazalarda çevredeki cisimlerde tahribat meydana gelir ve insanlar yaralanır. Yıkım, patlama ürünlerinin hayalet etkisinin ve hava şok dalgasının bir sonucudur. Bu durumda ana zarar verici faktörler şok dalgası, ışık-termal radyasyon ve toksik yüklerdir (karbon monoksit). 5 m mesafede bulunan kişiler 1. derece yanıklara ve diğer yaralanmalara maruz kalır.

Patlayıcı kazalara genellikle yangınlar eşlik eder, bu da feci sonuçlara ve ardından daha güçlü patlamalara ve daha fazla yıkıma neden olabilir. Yangınların nedenleri genellikle patlamalarla aynıdır. Bu durumda, bir patlama, bir yangının nedeni veya sonucu olabilir ve bunun tersi, bir yangın, bir patlamanın nedeni veya sonucu olabilir.

Bir yangın, teknolojik süreçler tarafından sağlanmayan, kendiliğinden gelişen bir renyum şehridir. Petrol ürünlerinin yanması tanklarda, üretim ekipmanlarında ve açık alanlardaki dökülmelerde meydana gelebilir. Petrol ürünlerinin tanklarda yangın çıkması durumunda patlamalar, kaynama ve serbest kalmaları ve bunun sonucunda sıcak sıvı dökülmeleri meydana gelebilir. Petrol ürünlerinin emisyonları ve kaynaması, içlerinde su bulunmasıyla ilişkili olan ve köpüklü ürün kütlesinin hızlı yanması ile karakterize edilen büyük tehlikedir. Kaynama sırasında sıcaklık keskin bir şekilde (1500 ° C'ye kadar) ve alevin yüksekliği artar.

Bir nesneye verilen hasarın derecesini değerlendirmek için, genellikle, termal ışık enerjisinin u (ısı akışı) akışını ve birim yüzeye düşen toplam enerji O'yu ilişkilendiren eşik eğrisi kullanılır (Şekil 1.42).

Pirinç. 1.42.

Nesnenin olası hasarsız varlığının süresini aşan uzun süreli termal maruz kalma için, hasar eşiği yalnızca termal (termal ışık) akısı n ile belirlenecektir. Kısa maruz kalma darbeleri altında, eşik esas olarak O enerjisi tarafından belirlenecektir. Eşiği aşan R ve O değerleri nesnede koşulsuz hasara neden olacaktır.

I veya O eşik değerlerinden düşükse, tipik bir lezyon yoktur ve sadece hafif rahatsızlık mümkündür. Örneğin, radyasyon süresinde 0,5'ten 2 s'ye bir artışla, 120'den 30 birime düşer, yani. Yaralanmaları etkileyen, maruz kalma süresinde 4 kat artışla bile O'da hafif bir artış ile

yoktur ve bir kişi sadece hafif bir rahatsızlık hissedebilir.

Bununla birlikte, aynı zaman diliminde imha nesnesine düşen toplam enerji O'nun değeri, yaklaşık 10'dan 25 birime çıkar. (^.

Böylece, I ve O'daki birbiriyle ilişkili değişikliklere yanıt veren K çizgisi, K çizgisinin sağındaki şekilde gösterilen lezyonun bir bölgesini (alanını) oluşturur.

Radyan enerjinin verdiği hasarın en tatsız sonuçlarından biri, gözün “çubuklarının” ve “konilerinin” yanmasıdır.

Şek. 1.43, değişen derecelerde termal ışık yanıklarının oluşumu sırasında tolere edilebilir ve dayanılmaz ağrı alanlarını belirleyen i'nin m'ye ve T'nin m'ye bağımlılığını gösterir. Şekilde uygulanan kriter, termal radyasyonla, yaklaşık 0.14-0.15 mm kalınlığındaki (üst epitel tabakasının yüzeyinin altında) bir cilt tabakasının sıcaklığı 45 ° C'ye ulaştığında veya bu sıcaklığı aştığında dayanılmaz ağrı meydana geldiği gerçeğine dayanmaktadır. C.

Radyasyonun ortadan kaldırılmasından sonra (ancak 20-30 saniyeden fazla değil), keskin ağrı azalır ve daha sonra kural olarak tamamen kaybolur. Belirtilen katmanın sıcaklığında 4-10 derece veya daha fazla bir artış, ağrı şokuna ve belirgin cilt yanıklarına neden olur.

Grafikte gösterilen tolere edilebilir ağrı alanı, radyasyona maruz kalma anında, vücudun periferik kısımlarından kan akışında bir artışa neden olan ve yerel bir artışı önleyen biyolojik bir koruyucu refleksin meydana gelmesiyle belirlenir. sıcaklıkta bir eşik seviyesine kadar. Yüksek dozda bir termal basınca maruz kaldığında, bu fizyolojik mekanizma artık gerekli ısıyı uzaklaştıramaz ve vücut patolojik ve bazen engelleyici termal yüklere maruz kalır. Şekil 2'deki çizgilerin doğasından. 1.42, belirli bir niceliksel olduğunu gösterir.

radyasyon dozu q ve sıcaklık T, bu doz gerekli maruz kalma süresi ile sağlandığında termal hasara ve dayanılmaz ağrıların oluşmasına neden olur.

Maruz kalma süresi, s Şekil 1.43. Termal ve hafif yaralanmanın sınırları

Uçak kazaları (LA) esas olarak birimlerin arızalanması nedeniyle meydana gelir, ilk etapta motor arızası, terör saldırıları, yangın ve patlamalar eşlik eder. Havada veya yere çarpma sonucu bir patlama meydana gelebilir. Bir uçak yerleşim yerlerine düştüğünde insanlar, yapılar vs. zarar görebilir.Havacılık acil durumlarına örnekler, analizleri eserlerde verilmiştir.

Havacılıktaki ana tehlikelerden biri, acil iniş sırasında yangın çıkma olasılığıdır. Hasarlı tanklardan sızan yakıt, sıcaktan kaynaklanan sürtünme kıvılcımları ile tutuşabilir.

yüzeyler veya açık alevler. Bu durumda ortaya çıkan yanma merkezi, buhar/yakıt hava oranlarının yanıcılık aralığında olduğu tüm bölgelere hızla yayılır. Yangın riskini azaltmanın bir yöntemi, geleneksel sıvı yakıtlardan daha yavaş yayılan ve daha az uçucu olan jelleşmiş yakıtların kullanılmasıdır. Yoğunlaştırılmış yakıtlı bir tank hasar gördüğünde, hem yakıtın yayılma hızı hem de yanıcı aerosollerin oluşum hızı keskin bir şekilde azalır. Bu, yolcuların tahliye edilebileceği süreyi artırmanıza olanak tanır.

Acil durumlar ve acil durumlar büyük maddi hasara neden olur ve çevre sorunlarını şiddetlendirir. Patlama ve yangınların eşlik ettiği kazalarda çevreye güçlü bir mekanik, termal ve kimyasal etki söz konusudur. Aynı zamanda, kirletici emisyonları keskin bir şekilde artar; dünyanın yüzeyi LL parçaları, yakıt kalıntıları, yanma ürünleri ile doludur; doğal peyzaja, floraya, faunaya önemli ölçüde zarar verilmesi; meralar ve verimli topraklar ölüyor.

Mekanik etki, yüzeyi ve derin tahribatı nedeniyle üst (verimli) toprak tabakasının ihlali, patlama enerjisinin etkisi (şok dalgası); çim örtüsünün ihlali, çalıların, ağaçların ve diğer bitkilerin zarar görmesi veya ölmesi. Üst verimli tabakanın yapısı, gaz ve su değişimi ve kılcal yapı değişmektedir.

Acil durumlarda güvenliği artırmaya yönelik önlemler genellikle iki kategoriye ayrılır. Birincisi, ortaya çıktıktan sonra gerçekleştirilen faaliyetleri içerir.

Acil durum. El1 faaliyetleri genellikle operasyonel olarak adlandırılır ve esas olarak nüfusu korumak ve acil durumların sonuçlarını ortadan kaldırmakla ilgilidir. İkinci önlem grubu, önceden gerçekleştirilen faaliyetleri içerir. Bunlar arasında proses ekipmanının güvenilirliğinin artırılması, tesislerdeki tehlikeli madde stoklarının azaltılması, tehlikeli bir tesisin kaldırılması ve insanları korumak için erken önlemler alınması yer alıyor.

Havacılık pratiğinde "pilot asistanı" olarak bilinen, hem normal hem de anormal uçuşta çalışmak üzere tasarlanmış, yerleşik "akıllı" pilot destek sisteminin bir unsuru olan aktif uçuş güvenliği sistemi (ASOSPS) büyük önem taşımaktadır. durumlar. ASOBP, uçuş güvenliğine yönelik bir tehdit hakkında uyarı sinyalleri yayınlar ve uçağın kritik uçuş modlarına girmesini önlemek için uçağı ve yerleşik kompleksini kontrol etmek için derhal “ipuçları” şeklinde bilgi verir. ASOBP, dünya yüzeyiyle ve uçaklar arasındaki çarpışmaları önlemek için uzaysal "ayrılık" yörüngeleri oluşturur.

Havacılık kazalarının önlenmesine yönelik etkin çalışma alanlarından biri, halihazırda meydana gelen olayların eksiksiz, derin ve objektif bir şekilde araştırılması ve bu temelde tekrarlanmalarını önlemek için tavsiyelerin geliştirilmesidir.

Bu tür çalışmaların etkinliği yalnızca yeterli düzeyde kaynaklara değil, aynı zamanda bağımsız bir soruşturma yürüten kuruluşun hava taşımacılığı sisteminin herhangi bir alanını (üretim, tasarım, test, belgelendirme) etkilemesine izin veren kapsamlı yetkilerine de bağlıdır. , işletme, onarım, düzenleyici çerçeve, vb.) .

Standart 5.4. Uluslararası Sivil Havacılık Sözleşmesinin 13. Ekinde: "Kaza Soruşturma Otoritesine soruşturmanın yürütülmesinde bağımsızlık ve soruşturmayı yürütmek için sınırsız yetki verilecektir." Bu gereklilik, Rusya Federasyonu Hükümeti tarafından onaylanan Rus Soruşturma Kurallarında da uygulanmaktadır. BDT devlet ve hükümet başkanlarından alınan Anlaşma ile oluşturulan Eyaletler Arası Havacılık Komitesi (IAC), havacılık kazalarını bağımsız olarak araştırma hakkı. 1992'den bu yana, IAC uzmanları, Batı yapımı uçaklarla ilgili olayların araştırılması da dahil olmak üzere, 50'den fazla uluslararası olanlar da dahil olmak üzere 270'den fazla havacılık kazasını araştırdı.

Şu anda dünyada bu tür uzmanlaşmış yedi kaza soruşturma merkezi bulunmaktadır (ABD, Fransa, Büyük Britanya, Kanada, Almanya, Avustralya ve IAC).

Havacılık ekipmanının arızaları ve arızaları ve ekiplerin hatalı eylemleri hakkında verilerle devletlere bilgi sağlanması küçük bir öneme sahip değildir. Bu verileri kullanarak, her Devletin havacılık otoriteleri önleyici tedbirler alabilir.

Adyabatik için, yani termal kayıpların eşlik etmediği yanma, yanıcı sistemin tüm kimyasal enerjisi arzı, reaksiyon ürünlerinin termal enerjisine dönüştürülür. Adyabatik yanma ürünlerinin sıcaklığı, alevde meydana gelen reaksiyonların hızına değil, sadece toplam termal etkilerine ve nihai ürünlerin ısı kapasitelerine bağlıdır. Bu değer adyabatik yanma sıcaklığı olarak adlandırılır. T d) Yanıcı bir ortamın önemli bir özelliğidir. Çoğu yanıcı karışım için, değer T r 1500–3000°K aralığındadır. bariz ki T d, harici ısıtmanın olmadığı durumda reaksiyon ürünlerinin maksimum sıcaklığıdır. Yanma ürünlerinin gerçek sıcaklığı sadece daha düşük olabilir T d Isı kaybı durumunda.

Sovyet bilim adamları Ya. B. Zel'dovich ve D. A. Frank-Kamenetsky tarafından geliştirilen termal yanma teorisine göre, alev yayılımı, yanma ürünlerinden yanmamış (taze) karışıma ısı aktarılarak gerçekleşir. Kimyasal reaksiyondan açığa çıkan ısı ve termal iletkenlik dikkate alınarak gaz karışımındaki sıcaklık dağılımı Şekil 2'de gösterilmektedir. 6.1:

Pirinç. 6.1. Gaz karışımındaki sıcaklık dağılımı

Alev cephesi, yani Yanan gazın yanma reaksiyonunun ve yoğun kendi kendine ısınmasının meydana geldiği bölge, kendiliğinden tutuşma sıcaklığında başlar. T St ve bir sıcaklıkta biter T G.

Sağa doğru yayılan alev cephesinin önünde, taze bir karışım ve arkada - yanma ürünleri var. Isıtma bölgesinde reaksiyonun o kadar yavaş ilerlediğine inanılır ki, ısı salınımı ihmal edilir.

Durağan alev yayılımı sırasında ısı transferi süreci, alevin yayılmasına kıyasla ısı kaybına ve sıcaklıkta bir azalmaya yol açmaz. T d alev cephesinin hemen arkasında. Bitişik, henüz ısıtılmamış katmanın tutuşması sırasında yanan her gaz katmanından çıkan ısı, kendi tutuşması sırasında tutuşturma katmanında daha önce elde edilen aynı miktarda ısı ile dengelenir. İlk ateşleme darbesinin ek ısısı, yanan gaz miktarı arttıkça rolü giderek azaldığından, sabit yanma rejimini belirgin şekilde bozmaz.

Yanma ürünleri yalnızca radyasyonun bir sonucu olarak ve katı bir yüzeyle temas halinde ısı kaybeder. Radyasyon ihmal edilebilir ise, bu tür bir yanma pratik olarak adyabatiktir. Sadece alev cephesinin arkasında belirli bir mesafede önemli ısı kayıpları mümkündür.

Böylece, gaz karışımının bir noktada yanmaya başlaması, reaksiyon ürünlerinden kendiliğinden tutuşmaya kadar iletimle ısıtılan yakındaki katmanın ısınmasına yol açar. Bu katmanın yanması, bir sonrakinin tutuşmasını vb. gerektirir. yanıcı karışımın tamamen yanmasına kadar. Reaksiyon bölgesinden taze karışıma alınan ısı, reaksiyon ısısının serbest bırakılmasıyla tamamen telafi edilir ve kararlı bir alev cephesi ortaya çıkar. Katmanlı yanma sonucunda alev cephesi karışımın içinden geçerek alevin yayılmasını sağlar.

Taze karışım alevin yayılma hızına eşit bir hızla alev cephesine doğru hareket ederse alev hareketsiz (durağan) olacaktır.

Birim zaman başına alev yüzeyinin bir biriminden taze karışıma ısıl iletim yoluyla sağlanan ısı miktarı:

(6.7)

termal iletkenlik katsayısı nerede; alev cephesinin genişliğidir.

Bu ısı, taze karışımın başlangıç ​​sıcaklığından yanma sıcaklığına ısıtılması için harcanır:

nerede İleözgül ısı kapasitesidir; karışımın yoğunluğudur.

(6.7) ve (6.8) denklemlerini dikkate alarak sen pl \u003d υ g alev yayılma hızı şu orana göre belirlenir:

, (6.9)

termal yayılım nerede.

Yanma hızı sıcaklığa çok bağlı olduğundan, gaz kütlesinin yanması, sıcaklığına yakın olan bir bölgede meydana gelir.

Bir kimyasal reaksiyonun hızı aşağıdaki denklemle belirlenir:

(6.10)
O halde alev yayılma hızı:

(6.11)

nerede B karışımın özelliklerine bağlı bir göstergedir.

Bu nedenle, sıcaklığı teorik yanma sıcaklığından 0,25 kadar düşükse, alev yanıcı karışım içinde ilerleyemeyecektir.

Maksimum alev yayılma hızı karışımdaki yakıt ve oksitleyicinin stokiyometrik oranıyla değil, fazla yakıtla gözlendi. Karışım önceden ısıtıldığında, gerçek koşullarda alev yayılma hızı, karışımın başlangıç ​​sıcaklığının karesiyle orantılı olduğundan önemli ölçüde artar.

Yanma- bunlar, ısı ve ışıldama salınımının eşlik ettiği yoğun kimyasal oksidatif reaksiyonlardır. Yanma, yanıcı bir madde, oksitleyici bir madde ve bir tutuşturma kaynağı varlığında meydana gelir. Oksijen ve nitrik asit, yanma sürecinde oksitleyici ajanlar olarak hareket edebilir. Yakıt olarak - birçok organik bileşik, kükürt, hidrojen sülfür, pirit, serbest formdaki çoğu metal, karbon monoksit, hidrojen vb.

Gerçek bir yangında, yanma sürecindeki oksitleyici madde genellikle atmosferik oksijendir. Yanmanın dış tezahürü, ışıldama ve ısı salınımı ile karakterize edilen bir alevdir. Yalnızca katı veya sıvı fazlardan veya bunların karışımlarından oluşan sistemler yakıldığında alev oluşmayabilir, yani alev oluşmayabilir. alevsiz yanan veya için için yanan.

İlk maddenin ve yanma ürünlerinin toplanma durumuna bağlı olarak homojen yanma, patlayıcıların yanması ve heterojen yanma ayırt edilir.

Homojen yanma. Homojen yanmada, başlangıç ​​maddeleri ve yanma ürünleri aynı kümelenme durumundadır. Bu tip, gaz karışımlarının (doğal gaz, hidrojen vb. oksitleyici bir ajan, genellikle hava oksijeni ile) yanmasını içerir /

yanan patlayıcılar bir maddenin yoğun halden gaza geçişi ile ilgili.

heterojen yanma Heterojen yanmada, ilk maddeler (örneğin, katı veya sıvı yakıt ve gaz halinde oksitleyici) farklı kümelenme durumlarındadır. Heterojen yanmanın en önemli teknolojik süreçleri, kömürün, metallerin, sıvı yakıtların yağ fırınlarında yanması, içten yanmalı motorlar, roket motorlarının yanma odalarıdır.

Gaz karışımında alevin hareketine denir. Yayılmış ateş. Alevin yayılma hızına bağlı olarak, yanma birkaç m/s hızında parlama, onlarca ve yüzlerce m/s hızında patlayıcı ve binlerce m/s hızında patlama olabilir.

Alev alma yanması laminer ve türbülanslı olarak ikiye ayrılır.

Laminer yanma, normal alev yayılma hızı ile karakterize edilir.

Normal alev yayılma hızı alev cephesinin yanmamış gaza göre yüzeyine dik bir yönde hareket hızı olarak adlandırılır.

Sıcaklık, alev yayılımının normal hızını nispeten az artırır, inert safsızlıklar onu azaltır ve basınçtaki bir artış, hızda bir artışa veya azalmaya yol açar.

Laminer gaz akışında gaz hızları küçüktür. Bu durumda yanma hızı, yanıcı karışımın oluşum hızına bağlıdır. Türbülanslı bir alevde, gaz jetlerinin girdapları, moleküler difüzyonun meydana geldiği yüzey arttığından, reaksiyona giren gazların karışmasını iyileştirir.

Gazların yangın ve patlama tehlikesi göstergeleri. Özellikleri ve kapsamı

Teknolojik süreçlerin yangın tehlikesi büyük ölçüde üretimde dolaşan hammaddelerin, ara ürünlerin ve nihai ürünlerin fiziksel ve kimyasal özellikleri tarafından belirlenir.

Yangın güvenliği ve patlama güvenliğini sağlayacak sistemlerin geliştirilmesinde, binaların ve binaların sınıflandırılmasında yangın ve patlama tehlike göstergeleri kullanılmaktadır.

Gazlar, 50 °C sıcaklıktaki mutlak buhar basıncı 300 kPa'ya eşit veya daha büyük olan veya kritik sıcaklığı 50 °C'den düşük olan maddelerdir.

Gazlar için aşağıdaki değerler geçerlidir:

yanıcılık grubu- tüm toplu durumlar için geçerli olan bir gösterge.

Yanıcılık, bir maddenin veya malzemenin yanma yeteneğidir. Maddelerin yanıcılığına göre maddeler ve malzemeler üç gruba ayrılır.

yanmaz(yanmaz) - havada yanamayan maddeler ve malzemeler. Yanıcı olmayan maddeler yanıcı olabilir (örneğin, oksitleyici maddeler ve ayrıca su, atmosferik oksijen veya birbirleriyle etkileşime girdiğinde yanıcı ürünler açığa çıkaran maddeler).

yavaş yanma(yanıcı) - bir ateşleme kaynağından havada tutuşabilen, ancak çıkarıldıktan sonra kendi kendine yanamayan maddeler ve malzemeler.

yanıcı(yanıcı) - kendiliğinden yanabilen ve ayrıca bir ateşleme kaynağından tutuşabilen ve çıkarıldıktan sonra bağımsız olarak yanabilen maddeler ve malzemeler. Yanıcı maddeler ve malzemeler, yanıcı maddeler ve malzemeler grubundan ayırt edilir.

Düşük enerjili bir tutuşturma kaynağına (kibrit alevi, kıvılcım, için için yanan sigara vb.) kısa süreli (30 s'ye kadar) maruziyetten tutuşabilen yanıcı madde ve malzemelere yanıcı maddeler denir.

Gazların yanıcılığı dolaylı olarak belirlenir: havada tutuşma limitleri olan bir gaza gaz denir. yakıt; Gazın tutuşma için konsantrasyon limitleri yoksa, ancak belirli bir sıcaklıkta kendiliğinden tutuşursa, gaz şu şekilde sınıflandırılır: yavaş yanma; Tutuşma ve kendiliğinden tutuşma sıcaklığının konsantrasyon limitlerinin yokluğunda, gaz şu şekilde sınıflandırılır: yanmaz.

Uygulamada, yanıcılık grubu, PUE'ye göre patlayıcı ve yangın için tehlikeli bölge sınıfları oluştururken, patlama ve yangın tehlikesine göre bina ve bina kategorisini belirlerken ve yangını sağlamak için önlemler geliştirirken malzemeleri yanıcılığa göre alt bölümlere ayırmak için kullanılır. ve ekipman ve tesislerin patlama güvenliği.

Otomatik ateşleme sıcaklığı- özel testler koşulları altında, ekzotermik reaksiyonların hızında keskin bir artış olan ve ateşli yanma ile sonuçlanan bir maddenin en düşük sıcaklığı.

Alev yayılımının (ateşleme) konsantrasyon sınırları - bu yanıcı buhar ve gaz karışımlarının hava veya oksijenle yanmasının mümkün olduğu konsantrasyon aralığı.

Alev yayılımının alt (üst) konsantrasyon limiti - Ateşleme kaynağından herhangi bir mesafede alevin yayılmasının mümkün olduğu yanıcı madde-oksitleyici ortam karışımındaki minimum (maksimum) yakıt içeriği. Bu sınırlar içinde karışım yanıcıdır ve bunların dışında karışım yanamaz.

Alev Yayılımının Sıcaklık Sınırları(tutuşma) - belirli bir oksitleyici ortamda doymuş buharlarının oluştuğu bir maddenin bu tür sıcaklıkları, alev yayılmasının sırasıyla alt (alt sıcaklık limiti) ve üst (üst sıcaklık limiti) konsantrasyon limitlerine eşittir.

Su, atmosferik oksijen ve diğer maddelerle etkileşime girdiğinde patlama ve yanma yeteneği- belirli maddelerin özel yangın tehlikesini karakterize eden niteliksel bir gösterge. Maddelerin bu özelliği, üretim kategorisini belirlerken ve ayrıca madde ve malzemelerin ortak depolanması ve taşınması için teknolojik süreçlerin ve koşulların yürütülmesi için güvenli koşullar seçerken kullanılır.

laminer yanma hızı alev cephesinin taze yakıt tertibatı yüzeyine dik yönde hareket etme hızıdır.

– laminer yanma bölgesi;

laminer yanma hızıdır.

türbülanslı yanma

türbülanslı alev hızı türbülanslı bir akışta alev cephesinin hareket hızıdır.

- türbülanslı yanma bölgesi;

küçük parçacıkların normal hızlarıdır.

Laminer yanma, motorda gerekli ısı salınımı oranını sağlamaz, bu nedenle gaz akışının türbülansı gereklidir.

Arrhenius denklemi:
kimyasal reaksiyonun hızıdır.

karışımın bileşimine ve yakıt tipine bağlı olarak kimyasal reaksiyonun sabitidir;

bir kimyasal reaksiyonun basıncıdır;

– kimyasal reaksiyonun sırası;

evrensel gaz sabitidir;

kimyasal reaksiyonun sıcaklığıdır;

-aktivasyon enerjisi - molekül içi bağları kırmak için gereken enerji.

Kıvılcım ateşlemeli içten yanmalı motorlarda çeşitli faktörlerin yanma sürecine etkisi.

Karışımın bileşimi.

– üst konsantrasyon limiti;

-düşük konsantrasyon limiti;

– normal yanma;

–karışımın güç bileşimi - motor tarafından geliştirilen maksimum güç.

–karışımın ekonomik bileşimi - maksimum ekonomi.

Sıkıştırma oranı.

Hızdaki bir artışla, ateşleme fazı artar, bu da yanma sürecinin geç gelişmesine ve döngü başına salınan ısı miktarında bir azalmaya yol açar. Bu nedenle, değiştirirken Ateşleme avans ayarı (IUZ) gereklidir.

Ateşleme ilerleme açısı.

Ateşleme ilerleme açısı - Kıvılcımın TDC'ye uygulandığı andan itibaren krank milinin dönme açısı.

P
bir yük gaz kelebeğinin dönüş açısını anlayın - motordaki yükü düzenleyen odur.

- Gaz kelebeği açısı.

Kıvılcım ateşlemeli içten yanmalı motorlarda yanma sürecinin ana ihlalleri. Patlama.

D
tonlama - yanma odasının hacmi boyunca yayılan basınç şok dalgaları ile birlikte karışımın patlayıcı yanması. Alev cephesinin yayılması sırasında yoğun ısıtma ve sıkıştırma nedeniyle karışımın mumdan uzak kısımlarının kendiliğinden tutuşması sonucu patlama meydana gelir.

Patlamada:

Yanma odasının duvarlarından yansıyan şok dalgası, ikincil alev cephelerini ve kendiliğinden tutuşma merkezlerini oluşturur. Dışarıdan, patlama, motor yüksek yüklerde çalışırken donuk darbeler şeklinde kendini gösterir.

Patlama ile motorun çalışmasının sonuçları:

Ayrı motor bileşenlerinin (valfler, pistonlar, kafa contaları, buji elektrotları) aşırı ısınması ve yanması;

Şok yükleri nedeniyle motor parçalarının mekanik olarak tahrip olması;

Azaltılmış güç ve verimlilik.

O. patlama ile uzun süreli operasyon kabul edilemez.

P
İşte patlamaya neden olan faktörler:

Bir yakıtın kendi kendine tutuşma yeteneği şunları karakterize eder: patlama direnci ve patlama direnci tahmin edilir oktan sayısı (OC) .

OK Bu benzine patlama özellikleri eşdeğer, kolayca patlayan normal heptan ile zayıf patlamalı izooktan karışımının hacim fraksiyonuna sayısal olarak eşittir.

İzoktan - 100 birim, normal heptan - 0 birim.

Örneğin: 92 oktan derecesi, bu benzinin %92 izooktan ve %8 normal heptandan oluşan bir referans karışımı ile aynı vuruntu direncine sahip olduğunu gösterir.

A
– otomobil benzini;

ve - benzin elde etmek için araştırma yöntemi;

m - motor yöntemi (mektup genellikle yazılmaz).

Motor araştırma yönteminde patlama başlayana kadar sıkıştırma oranı ayarlanır ve tablolardan oktan sayısı belirlenir.

motor yöntemler tam yükte sürüş simülasyonu yapın (kamyon şehir dışında).

Araştırma yöntemi kısmi yükte (şehirde) hareketi simüle eder.

Oktan sayısı aşırı yüksekse alev yayılma hızı düşer. Yanma işlemi geciktirilir, bu da verimde bir azalmaya ve egzoz gazlarının sıcaklığında bir artışa yol açar. Bunun sonucu, güçte bir düşüş, yakıt tüketiminde bir artış, motorun aşırı ısınması ve bireysel elemanların yanmasıdır. Yakıtın oktan sayısı patlama eşiğine yakın olduğunda motorun maksimum performansı elde edilir.

Patlama ile başa çıkma yolları:

Herhangi bir sıcaklıkta bir sıvının veya katının yüzeyinin üzerinde, denge durumundaki basıncı doymuş buharların basıncı veya konsantrasyonları ile belirlenen bir buhar-hava karışımı vardır. Sıcaklıktaki bir artışla, doymuş buhar basıncı artacaktır, ancak katlanarak (Clapeyron - Clausis denklemi):

nerede P n „ - doymuş buharın basıncı, Pa; Q„ C11 - buharlaşma ısısı, kJ/mol; T - sıvı sıcaklığı, K.

Herhangi bir sıvı için aynanın (sıvı yüzey) üzerindeki doymuş buhar konsantrasyonunun ateşleme bölgesinde olacağı bir sıcaklık aralığı vardır, yani. NKPV

LCVV buhar oluşturmak için, sıvının tamamını değil, sadece yüzey katmanını LTPV'ye eşit bir sıcaklığa ısıtmak yeterlidir.

Bir tutuşturma kaynağının mevcudiyetinde, böyle bir karışım tutuşma yeteneğine sahip olacaktır. Uygulamada, "parlama noktası" ve "tutuşma sıcaklığı" kavramları daha sık kullanılmaktadır.

Parlama noktası - yüzeyinin üzerinde bir buhar konsantrasyonunun oluştuğu, bir ateşleme kaynağı tarafından ateşlenebilen, ancak buhar oluşum hızının yanmayı sürdürmek için yetersiz olduğu bir sıvının minimum sıcaklığı.

Böylece, hem parlama noktasında hem de sıvı yüzeyinin üzerindeki ateşlemenin alt sıcaklık sınırında, daha düşük bir ateşleme konsantrasyonu sınırı oluşur, ancak ikinci durumda, doymuş buharlar tarafından LEL oluşturulur. Bu nedenle, parlama noktası her zaman LTLW'den biraz daha yüksektir. Parlama noktasında, bir sıvının kararlı bir yanmasına dönüşemeyen kısa süreli bir buhar tutuşması gözlemlenmesine rağmen, yine de, belirli koşullar altında bir flaş yangına neden olabilir.

Sıvıların yanıcı (yanıcı sıvılar) ve yanıcı sıvılar (FL) olarak sınıflandırılmasında parlama noktası esas alınır. Yanıcı sıvılar, kapalı bir kap içinde parlama noktası 61 °C ve altında olan sıvıları, parlama noktası 61 °C'den fazla olan yanıcı sıvıları içerir.

Deneysel olarak, açık ve kapalı cihazlarda parlama noktası belirlenir. Kapalı kaplarda, parlama noktası değerleri her zaman açık olanlardan daha düşüktür, çünkü bu durumda sıvı buharlar atmosfere yayılma olanağına sahiptir ve yüzeyin üzerinde yanıcı bir konsantrasyon oluşturmak için daha yüksek bir sıcaklık gerekir.

Masada. 2.4, açık ve kapalı tip cihazlar tarafından belirlenen bazı sıvıların parlama noktasını gösterir.

Tablo 2.4

Farklı belirleme yöntemleri ile farklı sıvı türlerinin parlama noktası

Tutuşma sıcaklığı - bir ateşleme kaynağından buharların tutuşmasından sonra sabit yanmanın kurulduğu bir sıvının minimum sıcaklığı.

Yanıcı sıvılarda, tutuşma sıcaklığı parlama noktasından 1-5 ° daha yüksek iken, parlama noktası ne kadar düşükse, tutuşma ve parlama noktaları arasındaki fark o kadar küçüktür.

Parlama noktası yüksek yanıcı sıvılar için bu sıcaklıklar arasındaki fark 25-35 ° 'ye ulaşır. Kapalı bir potadaki parlama noktası ile aşağıdaki formülle tanımlanan alt ateşleme sıcaklığı limiti arasında bir korelasyon vardır.

Bu ilişki Г В(.

Flaş ve ateşleme sıcaklıklarının deneysel koşullara önemli ölçüde bağımlılığı, değerlerini tahmin etmek için bir hesaplama yöntemi oluşturmada bazı zorluklara neden olur. Bunlardan en yaygın olanlarından biri, V. I. Blinov tarafından önerilen yarı deneysel yöntemdir:

nerede G güneş - parlama noktası (ateşleme), K; R np - parlama noktasında (ateşleme), Pa'da doymuş sıvı buharının kısmi basıncı; D()- sıvı buharların difüzyon katsayısı, s/m 2 ; B- bir yakıt molekülünün tam oksidasyonu için gerekli oksijen moleküllerinin sayısı; V - tanım yöntemi sabiti.

Kapalı bir kapta parlama noktası hesaplanırken alınması tavsiye edilir. V= 28, açık bir kapta V= 45; ateşleme sıcaklığını hesaplamak için, V = 53.

Yanıcı sıcaklık limitleri şu şekilde hesaplanabilir:

Kaynama noktasının bilinen değerlerine göre

burada ^n(v)' 7/ip - sırasıyla ateşleme ve kaynama noktasının alt (üst) sıcaklık sınırı, °C; k, ben- değerleri yanıcı sıvının türüne bağlı olan parametreler;

Konsantrasyon limitlerinin bilinen değerlerine göre. Bunu yapmak için önce sıvının yüzeyinin üzerindeki doymuş buhar konsantrasyonunu belirleyin.

burada (р„ n doymuş buharların konsantrasyonudur, %; R n p - doymuş buhar basıncı, Pa; P 0 - dış (atmosferik) basınç, Pa.

(2.41) formülünden şu şekildedir:

Alt (üst) ateşleme limitinin değeri ile doymuş buhar basıncını belirledikten sonra, bu basınca ulaşıldığı sıcaklığı buluruz. Ateşlemenin alt (üst) sıcaklık sınırıdır.

Formül (2.41) kullanılarak, ters problem de çözülebilir: sıcaklık limitlerinin bilinen değerlerinden tutuşma konsantrasyon limitlerini hesaplayın.

Alevin kendiliğinden yayılma özelliği, yalnızca yanıcı gaz karışımlarının oksitleyici bir madde ile yanması sırasında değil, aynı zamanda sıvıları yakarken ve katılar. Bir ısı kaynağına, örneğin bir açık aleve lokal olarak maruz kalındığında, sıvı ısınacak, buharlaşma hızı artacaktır ve sıvının yüzeyi, ısı kaynağına maruz kaldığı yerde tutuşma sıcaklığına ulaştığında, buhar -hava karışımı tutuşacak, kararlı bir alev oluşacak ve daha sonra yüzey ve soğuk kısım sıvıları üzerinde belirli bir hızla yayılacaktır.

Yanma sürecinin yayılmasının arkasındaki itici güç nedir, mekanizması nedir?

Alevin sıvı yüzeyi üzerinde yayılması, alev bölgesinden sıvı ayna yüzeyine radyasyon, konveksiyon ve moleküler ısı iletimi nedeniyle ısı transferinin bir sonucu olarak ilerler.

Modern kavramlara göre, yanma sürecinin yayılması için ana itici güç, alevden gelen ısı radyasyonudur. Yüksek bir sıcaklığa (1000 ° C'den fazla) sahip olan alevin, termal enerji yayabildiği bilinmektedir. Stefan-Boltzmann yasasına göre, ısıtılmış bir cisim tarafından yayılan ışıma ısı akışının yoğunluğu, bağıntı ile belirlenir.

nerede ben- radyan ısı akışının yoğunluğu, kW/m 2 ; 8 0 - vücudun siyahlık derecesi (alev) (e 0 \u003d 0.75-H.0); bir = = 5.7 10 11 kJ / (m 2 s K 4) - Stefan-Boltzmann sabiti; Г g - vücudun sıcaklığı (alev), K; Г 0 - orta sıcaklık, K.

Her yöne yayılan ısı, kısmen sıvının yüzeyinin henüz alev almamış alanlarına girerek onları ısıtır. Isıtılan alanın üzerindeki yüzey tabakasının sıcaklığındaki bir artışla, sıvı buharlaşma süreci yoğunlaşır ve bir buhar-hava karışımı oluşur. Sıvı buhar konsantrasyonu NKVP'yi geçer geçmez alevden tutuşacaktır. Daha sonra, sıvı yüzeyinin bu bölümü, sıvı yüzeyinin bitişik bölümünü yoğun bir şekilde ısıtmaya başlar ve bu böyle devam eder. Alevin sıvı boyunca yayılma hızı, alevden yayılan ısı akısı tarafından sıvı yüzeyinin ısınma hızına bağlıdır, yani. sıvı yüzeyinin üzerinde yanıcı bir buhar-hava karışımının oluşum hızına bağlıdır, bu da sıvının doğasına ve başlangıç ​​sıcaklığına bağlıdır.

Her sıvı türünün kendi buharlaşma ısısı ve parlama noktası vardır. Değerleri ne kadar yüksek olursa, yanıcı bir buhar-hava karışımı oluşturmak için ısıtılması için gereken süre o kadar uzun olursa, alev yayılma hızı o kadar düşük olur. Aynı homolog serideki bir maddenin moleküler ağırlığının artmasıyla elastikiyetin buhar basıncı azalır, buharlaşma ısısı ve parlama noktası artar ve buna bağlı olarak alev yayılma hızı azalır.

Sıvının sıcaklığının arttırılması, sıvının yanma bölgesinin önündeki parlama noktasına kadar ısınması için gereken süre azaldığından alev yayılma hızını arttırır.

Bir flaş sırasında, sıvı ayna boyunca alev yayılma hızı (fiziksel anlamda) LCV'ye yakın bir bileşimin buhar-hava karışımı boyunca alev yayılma hızına eşit olacaktır, yani. 4-5 cm/sn. Parlama noktasının üzerindeki sıvının başlangıç ​​sıcaklığındaki bir artışla, alev yayılma hızı (alev yayılma hızına benzer şekilde) yanıcı karışımın bileşimine bağlı olacaktır. Gerçekten de, sıvının sıcaklığı parlama noktasının üzerine çıktığında, ayna yüzeyinin üzerindeki buhar-hava karışımının konsantrasyonu NKVP'den %100'e (kaynama noktası) yükselecektir.

Bu nedenle, başlangıçta, sıvının sıcaklığı parlama noktasından, stokiyometrik konsantrasyona eşit (daha kesin olarak, stokiyometrikten biraz daha yüksek) bir konsantrasyonla, doymuş buharların yüzey üzerinde oluştuğu sıcaklığa yükselirken, alev yayılma hızı artacak. Kapalı kaplarda, sıvının sıcaklığı daha da yükseldikçe, alev yayılma hızı, alevin buhar-hava karışımındaki yayılmasının artık olmayacağı üst tutuşma sıcaklık sınırına karşılık gelen hıza kadar düşmeye başlar. sıvı yüzeyinin üzerindeki buhar-hava karışımındaki oksijen eksikliği nedeniyle mümkün olabilir. Açık bir rezervuarın yüzeyinin üzerinde, farklı seviyelerdeki buhar konsantrasyonu farklı olacaktır: yüzeyde maksimum olacak ve belirli bir sıcaklıkta doymuş buhar konsantrasyonuna tekabül edecek, yüzeyden mesafe arttıkça konsantrasyon artacaktır. konvektif ve moleküler difüzyon nedeniyle kademeli olarak azalır.

Parlama noktasına yakın bir sıvı sıcaklığında, sıvının yüzeyi üzerinde alev yayılma hızı, LIP'deki havadaki buhar karışımı boyunca yayılma hızına eşit olacaktır, yani. 3-4 cm/sn. Bu durumda alev cephesi sıvının yüzeyine yakın olacaktır. Sıvının başlangıç ​​sıcaklığındaki daha fazla bir artışla, alev yayılma hızı, konsantrasyonundaki bir artışla buhar-hava karışımındaki normal alev yayılma hızının büyümesine benzer şekilde artacaktır. Maksimum hızda, alev, stokiyometrik konsantrasyona yakın bir konsantrasyonla karışım boyunca yayılacaktır. Sonuç olarak, sıvının başlangıç ​​sıcaklığındaki G stx'in üzerindeki bir artışla, alev yayılma hızı, stokiyometrik karışımdaki yanma yayılma hızının maksimum değerine eşit veya ondan biraz daha büyük olacak şekilde sabit kalacaktır (Şekil 2.5). Böylece,

Pirinç. 25.

1 - kapalı bir kapta yanan sıvı; 2 - bir sıvının açık bir kapta geniş bir sıcaklık aralığında (kaynama noktasına kadar) sıvının başlangıç ​​sıcaklığındaki bir değişiklikle yanması, alev yayılma hızı birkaç milimetreden 3-4 m'ye kadar değişecektir. / s.

Maksimum hızda, alev, stokiyometrik konsantrasyona yakın bir konsantrasyonla karışım boyunca yayılacaktır. Гstx'in üzerindeki sıvının sıcaklığındaki bir artışla, stokiyometrik konsantrasyonun oluşacağı sıvının üzerindeki mesafe artacak ve alev yayılma hızı aynı kalacaktır (bkz. Şekil 2.5). Bu durum, hem önleyici çalışmalar düzenlerken hem de yangınları söndürürken, örneğin, kapalı bir kaba havanın emilmesi tehlikesi olabileceği zaman - basınçsız hale gelmesi durumunda her zaman hatırlanmalıdır.

Sıvının tutuşması ve alevin yayılmasından sonra ancak yüzeyi kurulur. tükenmişliğinin yayılma moduözgül kütle ile karakterize edilen WrM ve doğrusal WV Jl hızlar.

Spesifik kütle hızı - sıvı aynanın birim alanından birim zamanda yanan bir maddenin kütlesi (kg / (m 2 * s)).

Doğrusal hız - yanması (m / s) nedeniyle sıvı ayna seviyesinin birim zamanda hareket ettiği mesafe.

Kütle ve doğrusal yanma oranları, sıvı yoğunluğu p ile birbirine bağlıdır:

Sıvının tutuşmasından sonra yüzey sıcaklığı tutuşma sıcaklığından kaynama noktasına yükselir ve ısıtılmış bir tabaka oluşur. Bu süre zarfında sıvının yanma hızı giderek artar, alevin yüksekliği tankın çapına ve yanıcı sıvının türüne bağlı olarak büyür. 1-10 dakikalık yanmadan sonra süreç stabilize olur: yanma hızı ve alev boyutları gelecekte değişmeden kalır.

Sıvı ve gazın difüzyon yanması sırasında alevin yüksekliği ve şekli aynı yasalara uyar, çünkü her iki durumda da yanma işlemi yakıt ve oksitleyicinin karşılıklı difüzyonu tarafından belirlenir. Bununla birlikte, gazların difüzyon yanması sırasında, gaz jetinin hızı alevde meydana gelen işlemlere bağlı değilse, o zaman bir sıvının yanması sırasında, hem termodinamik parametrelerine bağlı olan belirli bir yanma hızı belirlenir. sıvı ve hava oksijen ve sıvı buharın difüzyon koşullarında.

Yanma bölgesi ile sıvı yüzeyi arasında belirli bir ısı ve kütle transferi kurulur (Şekil 2.6). Sıvının yüzeyine ulaşan ısı akışının bir kısmı q 0y kaynama noktasına q ucn kadar ısıtmak için harcanır. Ayrıca, sıcak q BT Isıtma için sıvı, ısı iletimi nedeniyle alevin meşalesinden tankın duvarlarından gelir. Yeterince büyük bir çapa sahip q BT ihmal edilebilir o zaman q() = k n +

bariz ki

burada c sıvının ısı kapasitesidir, kJDkg-K); p, sıvının yoğunluğudur, kg / m3; wnc- ısıtılmış katmanın büyüme hızı, m/s; W Jl- lineer tükenmişlik oranı, m/s; 0i SP - buharlaşma ısısı, kJ/kg; G kip - sıvının kaynama noktası, K.

Pirinç. 2.6.

Г () - ilk sıcaklık; G kip - kaynama noktası;

t g- yanma sıcaklığı; q KUW q Jl - sırasıyla konvektif ve radyan ısı akışları; 0 - sıvının yüzeyine giren ısı akısı

Formül (2.45)'ten, alev bölgesinden gelen ısı akışının yoğunluğunun, bu bölgeye belirli bir yakıt besleme oranını belirlediği ve bunun da oksitleyici ile kimyasal etkileşiminin # 0 değerini etkilediği takip edilir. İşte bundan ibaret kütle ilişkisi ve sıvıların ve katıların yanması sırasında alev bölgesi ile yoğuşma fazı arasındaki ısı değişimi.

Yanma hazırlığı için harcanan sıvının yanması sırasında toplam ısı salınımından ısı payının tahmini Q 0 , aşağıdaki sırayla gerçekleştirilebilir.

basitlik için alarak wrijl= W nx , şunu elde ederiz

Sıvı aynanın birim yüzeyi başına ısı salınımı oranı (özgül ateş ısısı qll7K) formülle belirlenebilir

burada Q H maddenin en düşük kalorifik değeridir, kJ/kg; P p - yanmanın tamlık katsayısı.

Daha sonra, durumu (2.44) ve (2.45) ifadesini (2.45) formül (2.46) ile bölerek, elde ederiz.

Hesaplamalar, sıvı yanma sırasında toplam ısı salınımının yaklaşık %2'sinin sıvı buharın oluşumu ve yanma bölgesine iletilmesi için harcandığını göstermektedir. Tükenme süreci kurulduğunda, sıvı yüzeyinin sıcaklığı, daha sonra değişmeden kalan kaynama noktasına yükselir. Bu ifade tek bir sıvıya atıfta bulunur. Bununla birlikte, farklı kaynama noktalarına sahip sıvıların karışımlarını göz önünde bulundurursak, ilk önce hafif kaynayan fraksiyonların salınımı gerçekleşir, ardından - giderek daha yüksek kaynayan fraksiyonlar oluşur.

Yanma hızı, radyan akışla ısıtılan sıvıdan ısı transferi sonucunda sıvının derinlemesine ısıtılmasından önemli ölçüde etkilenir. q0 sıvının yüzeyi derinliğine. Bu ısı transferi şu şekilde gerçekleştirilir: termal iletkenlik ve sözleşmeler.

Termal iletkenlik nedeniyle bir sıvının ısınması, formun üstel bağımlılığı ile temsil edilebilir.

nerede Tx - sıvı tabakanın derinlikteki sıcaklığı X,İLE; G kip - yüzey sıcaklığı (kaynama noktası), K; k- orantılılık katsayısı, m -1 .

Bu tür sıcaklık alanı denir birinci tür sıcaklık dağılımı(Şekil 2.7).

Laminer konvansiyon, tankın duvarlarında ve merkezindeki farklı sıvı sıcaklıklarının yanı sıra, karışımın yanması sırasında üst katmandaki fraksiyonel damıtma nedeniyle ortaya çıkar.

Rezervuarın ısıtılmış duvarlarından sıvıya ek ısı transferi, duvarların yakınındaki katmanlarının merkezden daha yüksek bir sıcaklığa ısınmasına yol açar. Duvarların yakınında daha fazla ısıtılan sıvı (veya duvarların yakınında kaynama noktasının üzerinde ısıtılırsa buhar kabarcıkları) yükselir, bu da sıvının yoğun bir şekilde karıştırılmasına ve büyük bir derinlikte hızlı ısınmasına katkıda bulunur. Sözde homotermal tabaka,şunlar. yanma sırasında kalınlığı artan, pratik olarak sabit bir sıcaklığa sahip bir tabaka. Böyle bir sıcaklık alanı denir ikinci tür sıcaklık dağılımı.

Pirinç. 2.7.

1 - birinci türden sıcaklık dağılımı; 2 - ikinci tür sıcaklık dağılımı

Farklı kaynama noktalarına sahip bir sıvı karışımının yüzeye yakın katmanlarının fraksiyonel damıtılmasının bir sonucu olarak bir homotermal katmanın oluşumu da mümkündür. Bu tür sıvılar yanarken, yüzeye yakın katman daha yoğun, yüksek kaynama noktalı fraksiyonlarla zenginleşir ve bunlar sıvının en konvektif ısınmasına katkıda bulunur.

Bir sıvının (dizel yakıt, trafo yağı) kaynama noktası ne kadar düşükse, homotermal bir tabaka oluşturmanın o kadar zor olduğu tespit edilmiştir. Yandıklarında, tank duvarlarının sıcaklığı nadiren kaynama noktasını aşar. Bununla birlikte, ıslak yüksek kaynama noktalı yağ ürünleri yakıldığında, homotermal bir tabaka oluşma olasılığı oldukça yüksektir. Tank duvarları 100°C ve daha yüksek bir sıcaklığa ısıtıldığında, hızla yükselen, tüm sıvının yoğun bir şekilde hareket etmesine ve derinlemesine hızlı ısınmaya neden olan su buharı kabarcıkları oluşur. Homotermal tabakanın kalınlığının yanma süresine bağımlılığı, ilişki ile tanımlanır.

nerede X - belirli bir yanma anında homotermal tabakanın kalınlığı, m; x pr - homotermal tabakanın sınırlayıcı kalınlığı, m; t, tabaka oluşumunun başlangıcından itibaren sayılan zamandır, s; p - katsayısı, s -1.

Islak petrol ürünlerinin yanması sırasında yeterince kalın bir homotermal tabakanın oluşma olasılığı, kaynama ve sıvı püskürtülmesi ile doludur.

Yanma hızı önemli ölçüde sıvının tipine, başlangıç ​​sıcaklığına, neme ve atmosferdeki oksijen konsantrasyonuna bağlıdır.

(2.45) denkleminden, (2.44) ifadesini dikkate alarak, kütle tükenme oranını belirlemek mümkündür:

(2.50) formülünden, yanma hızının alevden sıvı aynaya gelen ısı akışının yoğunluğundan ve yakıtın termofiziksel parametrelerinden etkilendiği açıktır: kaynama noktası, ısı kapasitesi ve buharlaşma ısısı.

Tablodan. 2.5 Sıvıyı ısıtmak ve buharlaştırmak için yanma oranı ile ısı maliyetleri arasında belirli bir uygunluk olduğu açıktır. Bu nedenle, benzeneksilengliserol serisinde, ısıtma ve buharlaşma için ısı tüketimindeki artışla birlikte yanma hızı azalır. Ancak benzenden dietil etere geçerken ısı maliyetleri düşer. Bu bariz farklılık, alevden sıvı yüzeyine gelen ısı akılarının yoğunluğundaki farklılıktan kaynaklanmaktadır. Radyan akısı, dumanlı bir benzen alevi için yeterince büyük ve nispeten şeffaf bir dietil eter alevi için küçüktür. Kural olarak, en hızlı yanan sıvıların ve en yavaş yanan sıvıların yanma oranlarının oranı oldukça küçüktür ve 3.0-4.5'tir.

Tablo 25

Isıtma ve buharlaşma için ısı tüketimine yanma oranının bağımlılığı

(2.50) ifadesinden, sıvıyı kaynama noktasına kadar ısıtmak için ısı maliyetleri azaldığından, Г 0'daki bir artışla yanma hızının arttığı sonucu çıkar.

Karışımdaki nem içeriği, ilk olarak, buharlaşması için ek ısı tüketimi nedeniyle ve ikinci olarak, su buharının gaz bölgesindeki balgamlaştırıcı etkisinin bir sonucu olarak, sıvının yanma oranını azaltır. İkincisi, alevin sıcaklığında bir azalmaya yol açar ve bu nedenle formül (2.43)'e göre radyan gücü de azalır. Açıkçası, ıslak bir sıvının (su içeren sıvı) yanma hızı sabit değildir, sıvının kaynama noktasına bağlı olarak yanma işlemi sırasında artar veya azalır.

Islak yakıt, iki sıvının bir karışımı olarak temsil edilebilir: yanması sırasında yakıt + su. fraksiyonel dağılım. Yanıcı sıvının kaynama noktası suyun kaynama noktasından (100°C) düşükse, yakıt tercihen yanar, karışım suyla zenginleştirilir, yanma hızı düşer ve sonunda yanma durur. Sıvının kaynama noktası 100 ° C'nin üzerindeyse, aksine, önce nem öncelikle buharlaşır ve konsantrasyonu azalır. Sonuç olarak, saf ürünün yanma hızı kadar sıvının yanma hızı artar.

Kural olarak, rüzgar hızındaki artışla sıvının yanma oranı artar. Rüzgar, yakıtı oksitleyici ile karıştırma sürecini yoğunlaştırır, böylece alevin sıcaklığını yükseltir (Tablo 2.6) ve alevi yanma yüzeyine yaklaştırır.

Tablo 2.6

Rüzgar hızının alev sıcaklığına etkisi

Bütün bunlar, sıvının ısıtılmasına ve buharlaşmasına sağlanan ısı akışının yoğunluğunu arttırır, bu nedenle yanma oranında bir artışa yol açar. Daha yüksek rüzgar hızlarında alev kırılabilir ve bu da yanmanın durmasına neden olur. Yani örneğin traktör gazyağı 3 m çapındaki bir tankta yandığında 22 m/s rüzgar hızında alev çıktı.

Çoğu sıvı, %15'ten daha az oksijen içeren bir atmosferde yanamaz. Bu sınırın üzerindeki oksijen konsantrasyonunun artmasıyla yanma hızı artar. Oksijenle önemli ölçüde zenginleştirilmiş bir atmosferde, sıvının yanması, aleve büyük miktarda kurumun salınmasıyla devam eder ve sıvı fazın yoğun kaynaması gözlenir. Çok bileşenli sıvılar (benzin, kerosen vb.) için ortamdaki oksijen içeriğinin artmasıyla yüzey sıcaklığı artar.

Atmosferdeki oksijen konsantrasyonunun artmasıyla birlikte sıvı yüzeyinin yanma hızı ve sıcaklığındaki artış, yanma sıcaklığındaki artış ve yüksek gaz içeriği nedeniyle alevin emisyonunun artmasından kaynaklanmaktadır. içinde kurum.

Tanktaki yanıcı sıvı seviyesinin düşmesiyle yanma oranı da önemli ölçüde değişir: yanmanın kesilmesine kadar yanma oranı azalır. Tank içindeki ortamdan hava oksijen temini zor olduğu için sıvı seviyesi düştüğünde mesafe h np alev bölgesi ile yanma yüzeyi arasında (Şekil 2.8). Sıvı aynaya giden ışıma akısı azalır ve sonuç olarak, zayıflamaya kadar yanma oranı da azalır. Sıvıları büyük çaplı tanklarda yakarken, yanmanın zayıflatıldığı sınırlayıcı derinlik /g pr çok büyüktür. Yani, 5 m çapında bir tank için 11 m ve Im çapında - yaklaşık 35 m.