Påvirkning fra forskjellige faktorer på hastigheten på flammeutbredelse. Brennbar energi og tenngrenser for antennelse Konsentrasjon og temperaturgrenser for flammeutbredelse

En damp-luftblanding eksisterer over overflaten til en væske eller et fast stoff ved en hvilken som helst temperatur, hvis trykk i likevekt bestemmes av trykket av mettede damper eller deres konsentrasjon. Med økende temperatur øker trykket til mettede damper men eksponentielt (Clapeyron-Clausis-ligningen):

hvor Pn „er \u200b\u200bdet mettede damptrykk, Pa; Q „C11 - fordampingsvarme, kJ / mol; T -  væsketemperatur, K.

For enhver væske er det et temperaturområde der konsentrasjonen av mettede damper over speilet (væskeoverflaten) vil være i tenningsområdet, dvs. LEL

For å lage NKPV-damper er det nok å varme opp til en temperatur lik NTPV, ikke all væske, men bare overflatelaget.

I nærvær av en tenningskilde vil en slik blanding være i stand til å tenne. I praksis brukes oftere begrepene “flash point” og “flash point”.

Flammepunkt - minimumstemperaturen for en væske hvor det dannes en dampkonsentrasjon over overflaten, og som er i stand til å antenne fra en antennelseskilde, men hastigheten for dampgenerering er ikke tilstrekkelig til å opprettholde forbrenningen.

Således, både ved flammepunktet og ved den nedre temperaturen for antennelse over overflaten av væsken, dannes en lavere konsentrasjon av antennelse, men i sistnevnte tilfelle skapes LEL av mettede damper. Derfor er flammepunktet alltid litt høyere enn NTPV. Selv om det på flammepunktet er en kortvarig antenning av damper, og ikke er i stand til å overføre til stabil forbrenning av væsken, men under visse forhold kan flashen forårsake brann.

Flammepunkt tas som grunnlag for klassifisering av væsker til brennbare (LV) og brennbare væsker (GF). Brennbare væsker inkluderer væsker som har et flammepunkt i et lukket kar på 61 ° C eller lavere, og brennbare væsker med et flammepunkt på mer enn 61 ° C.

Flammepunktet bestemmes eksperimentelt i enheter av åpen og lukket type. I lukkede kar er flammepunktet alltid lavere enn i åpne kar, siden i dette tilfellet flytende damper kan diffundere ut i atmosfæren og det kreves en høyere temperatur for å skape en brennbar konsentrasjon over overflaten.

I tabellen. 2.4 viser flammepunktet for noen væsker detektert av enheter av åpen og lukket type.

Tabell 2.4

Flammepunkt for forskjellige typer væske med forskjellige bestemmelsesmetoder

Antennelsestemperatur - minimumstemperaturen på væsken ved hvilken stasjonær forbrenning etableres etter antennelse av dampen fra tenningskilden.

I brennbare væsker er flammepunktet 1-5 ° høyere enn flammepunktet, og jo lavere flammepunktet er, desto mindre er forskjellen mellom flammepunktet og flammepunktet.

I brennbare væsker som har et høyt flammepunkt, når forskjellen mellom disse temperaturene 25-35 °. Det er en sammenheng mellom flammepunktet i en lukket digel og den nedre temperaturen for antennelse, beskrevet av formelen

Dette forholdet er gyldig ved Г В (.

Den betydelige avhengigheten av blitz- og antennelsestemperaturer av de eksperimentelle forholdene forårsaker visse vanskeligheter med å lage en beregningsmetode for å estimere størrelsen. En av de vanligste av dem er den semi-empiriske metoden foreslått av V. I. Blinov:

hvor G sol - flammepunkt (tenning), K; R np -  deltrykk av mettet væskedamp ved flammepunkt (tenning), Pa; D ()  - diffusjonskoeffisient for flytende damp, s / m 2; b -  antallet oksygenmolekyler som er nødvendige for fullstendig oksydasjon av ett drivstoffmolekyl; B -  bestemmelsesmetode konstant.

Når du beregner flammepunktet i et lukket fartøy, anbefales det å ta den  \u003d 28, i et åpent fartøy den  \u003d 45; å beregne tenningstemperaturen ta den = 53.

Grenser for tenningstemperatur kan beregnes:

Basert på kjente kokepunkter

hvor ^ n (c) '7 / un - henholdsvis den nedre (øvre) temperaturgrensen for antennelse og kokepunkt, ° С; k, jeg -  parametere hvis verdier avhenger av typen brennbar væske;

I henhold til de kjente verdiene av konsentrasjonsgrensene. For å gjøre dette, må du først bestemme konsentrasjonen av mettede damper over væskeoverflaten

hvor (p „p er konsentrasjonen av mettede damper, %; R n  p er damptrykket, Pa; P 0 - eksternt (atmosfærisk) trykk, Pa.

Fra formel (2.41) følger det

Etter å ha bestemt det mettede damptrykket med verdien av den nedre (øvre) antennelsesgrensen, finner vi temperaturen som dette trykket oppnås ved. Det er den nedre (øvre) temperaturgrensen for antennelse.

Ved hjelp av formelen (2.41) kan også det omvendte problemet løses: beregne tennkonsentrasjonsgrensene ut fra de kjente verdiene for temperaturgrensene.

Egenskapen til flamme til spontan forplantning observeres ikke bare under forbrenning av blandinger av brennbare gasser med et oksydasjonsmiddel, men også når du brenner væskerog faststoffer.  Under lokal eksponering for en varmekilde, for eksempel en åpen flamme, vil væsken varme seg opp, fordampningshastigheten vil øke, og når overflaten av væsken når antennelsestemperaturen, vil damp-luftblandingen antenne på stedet for varmekilden, en stabil flamme etableres, som deretter vil spre seg med en viss hastighet over overflaten og den kalde delen væske.

Hva er drivkraften bak spredningen av forbrenningsprosessen, hva er dens mekanisme?

Flammeutbredelse over væskeoverflaten skjer som et resultat av varmeoverføring på grunn av stråling, konveksjon og molekylær termisk konduktivitet fra flammesonen til overflaten av væskespeilet.

I følge moderne konsepter er den viktigste drivkraften bak spredningen av forbrenningsprosessen varmestråling fra flammen. Flammer, som har en høy temperatur (mer enn 1000 ° C), er som kjent i stand til å utstråle termisk energi. I henhold til Stefan-Boltzmann-loven bestemmes intensiteten av den strålende varmefluksen gitt av et oppvarmet legeme av forholdet

hvor det er jeg  - intensiteten av den strålende varmefluksen, kW / m 2; 8 0 - graden av mørkhet i kroppen (flamme) (e 0 \u003d 0,75-H, 0); a \u003d \u003d  5,7 10 11 kJ / (m 2 s K 4) - Stefan-Boltzmann konstant; G g - kroppstemperatur (flamme), K; G 0 - temperatur, K.

Varme, utstrålt i alle retninger, kommer delvis inn i de deler av væskeoverflaten som ennå ikke har blitt brent, og varmer dem. Med økende temperatur på overflatesjiktet over det oppvarmede området, intensiveres prosessen med fordampning av væsken og det dannes en damp-luftblanding. Så snart konsentrasjonen av flytende damp overstiger NKVP, vil den antenne fra flammen. Så begynner denne delen av væskeoverflaten intensivt å varme den nærliggende delen av væskeoverflaten, etc. Flammens forplantningshastighet gjennom væsken avhenger av hastigheten på oppvarming av væskeoverflaten med den strålende varmefluksen fra flammen, dvs. på dannelseshastigheten av en brennbar damp-luftblanding over overflaten av væsken, som igjen avhenger av væskens natur og starttemperaturen.

Hver type væske har sin egen fordampningsvarme og flammepunkt. Jo høyere verdiene deres er, desto lengre tid tar det for det å varme seg opp for å danne en brennbar damp-luftblanding, og derfor er flammeutbredelseshastigheten lavere. Med en økning i molekylvekten til et stoff i samme homologe serie, reduseres trykket til den elastiske dampen, fordampningsvarmen øker og flammepunktet øker, og flammeutbredelseshastigheten synker tilsvarende.

En økning i væskens temperatur øker hastigheten på flammeutbredelse, siden tiden som trengs for å varme opp væsken til flammepunktet foran forbrenningssonen avtar.

Under et utbrudd vil flammeutbredelseshastigheten gjennom væskespeilet (i fysisk forstand) være lik flammeutbredelseshastigheten gjennom damp-luftblandingen av en sammensetning nær LEL, dvs. 4-5 cm / s. Med en økning i den innledende væsketemperatur over flammepunktet, vil flammeutbredelseshastigheten avhenge (på samme måte som flammeutbredelseshastigheten) av sammensetningen av den brennbare blandingen. Når temperaturen på væsken øker over dens flammepunkt, vil konsentrasjonen av damp-luftblandingen over speiloverflaten øke fra NKVP til 100% (kokepunkt).

Derfor, med økende væsketemperatur fra flammepunktet til temperaturen ved hvilken mettede damper dannes over overflaten med en konsentrasjon lik støkiometrisk (mer presist, litt høyere enn støkiometrisk), vil flammeutbredelseshastigheten øke. I lukkede kar, med en ytterligere økning i væskens temperatur, begynner flammeutbredelseshastigheten å synke, opp til en hastighet som tilsvarer den øvre temperaturgrense for antennelse, hvor utbredelsen av flammen, men damp / luft-blandingen vil bli umulig på grunn av mangel på oksygen i damp-luftblandingen over væskeoverflaten. Over overflaten av en åpen tank vil dampkonsentrasjonen i forskjellige nivåer være forskjellig: den vil være maksimal ved overflaten og vil tilsvare konsentrasjonen av mettet damp ved en gitt temperatur, når avstanden fra overflaten øker, vil konsentrasjonen gradvis avta på grunn av konvektiv og molekylær diffusjon.

Ved en væsketemperatur nær flammepunktet, vil hastigheten for flammeutbredelse over væskeoverflaten være lik dens utbredningshastighet gjennom en blanding av damp i luft ved LEL, dvs. 3-4 cm / s. I dette tilfellet vil flammefronten være plassert på overflaten av væsken. Med en ytterligere økning i den opprinnelige temperaturen på væsken, vil flammeutbredelseshastigheten øke på samme måte som veksten av den normale flammeutbredelseshastighet gjennom damp-luftblandingen med en økning i dens konsentrasjon. Ved maksimal hastighet vil flammen forplante seg gjennom blandingen med en konsentrasjon nær støkiometrisk. Følgelig, med en økning i begynnelsestemperaturen for væsken over stk stkh, vil flammeutbredelseshastigheten forbli konstant, lik den maksimale verdien av foover den støkiometriske blandingen eller litt større (fig. 2.5). På denne måten

Fig. 25.

1 -   brennende væske i en lukket beholder; 2 -   forbrenning av væske i en åpen beholder med en endring i begynnelsestemperaturen for væsken i en åpen tank i et bredt temperaturområde (opp til kokepunktet), vil flammeutbredelseshastigheten variere fra noen få millimeter til 3-4 m / s.

Ved maksimal hastighet vil flammen forplante seg gjennom blandingen med en konsentrasjon nær støkiometrisk. Med en økning i temperaturen på væsken over st stx, vil avstanden over væsken som den støkiometriske konsentrasjonen dannes øke, og flammeutbredelseshastigheten vil forbli den samme (se fig. 2.5). Denne omstendigheten bør alltid huskes både når du organiserer forebyggende arbeid og når du kjemper mot branner, når det for eksempel kan være fare for at luft lekker ut i en lukket beholder - det er trykkløs.

Etter antenning av væsken og spredning av flammen, men overflaten er etablert diffusjonsmodus for utbrenthetsom er preget av spesifikk masse W rM  og lineær W v jl  hastigheter.

Spesifikk massehastighet er massen til et stoff som blekner fra et enhetsareal i en væskes speil per tidsenhet (kg / (m 2 * s)).

Lineær hastighet - avstanden som væskespeilets nivå beveger seg per tidsenhet på grunn av utbrenthet (m / s).

Masse og lineære utbrenningshastigheter henger sammen gjennom tettheten til væsken p:

Etter antennelse av væsken stiger temperaturen på overflaten fra antennelsestemperaturen til kokende, og det dannes et oppvarmet lag. I løpet av denne perioden øker utbrennningshastigheten av væsken gradvis, høyden på flammen øker, avhengig av diameteren på tanken og typen brennbar væske. Etter 1-10 minutters forbrenning stabiliserer prosessen: utbrenningshastigheten og flammestørrelsen forblir uendret i fremtiden.

Høyden og formen på flammen under diffusjonsforbrenning av en væske og gass overholder de samme lover, siden forbrenningsprosessen i begge tilfeller bestemmes av gjensidig diffusjon av drivstoff og oksidasjonsmiddel. Imidlertid, under diffusiv forbrenning av gasser, hastigheten på gasstrømmen ikke avhenger av prosessene som oppstår i flammen, blir det under forbrenning av en væske etablert en viss utbrentingshastighet, som avhenger både av de termodynamiske parametrene til væsken og av diffusjonsforholdene til luftoksygen og flytende damp.

Mellom forbrenningssonen og væskeoverflaten etableres en viss varme- og masseoverføring (Fig. 2.6). En del av varmefluxen kommer inn i overflaten av væsken q 0y  brukt på oppvarmingen til kokepunktet q ucn. Også varm q CT  å varme opp væsken kommer fra flammen gjennom tankens vegger på grunn av termisk ledningsevne. Med en tilstrekkelig stor diameter på q CT  kan bli forsømt, da q () \u003d  K „n +

Det er åpenbart at

hvor c er væskens varmekapasitet, kJJkg-K); p er væskens tetthet, kg / m 3; W nc  - veksthastigheten til det oppvarmede laget, m / s; W Jl -  lineær utbrentingshastighet, m / s; 0 og SP - fordampingsvarme, kJ / kg; G-ball er væskeens kokepunkt, K

Fig. 2.6.

G () er den opprinnelige temperaturen; G-ball - kokepunkt;

T g  - forbrenningstemperatur; q KUW q Jl -  henholdsvis konvektive og strålende varmeflukser; q 0 -  varmestrøm til overflaten av væsken

Fra formel (2.45) følger det at intensiteten av varmefluxen fra flammesonen bestemmer en viss hastighet av drivstofftilførsel til denne sonen, hvis kjemiske interaksjon med oksidasjonsmidlet på sin side påvirker verdien av # 0. Dette er hva forholdet mellom masseog varmeoverføring av flammesonen og den kondenserte fasen under forbrenning av væsker og faste stoffer.

Beregning av brøkdelen av varmen fra den totale varmen under forbrenning av en væske, som blir brukt på forberedelsen til forbrenning q  0, kan utføres i følgende sekvens.

Å ta for enkelhet W rjl  \u003d W nx, får vi

Varmeavledningsgrad per flateenhet på et flytende speil (spesifikk brannvarme) q ll7K)  kan bestemmes av formelen

hvor QH er den netto brennverdien av et stoff, kJ / kg; P p - forbrenningens fullstendighetskoeffisient.

Da får vi tilstanden (2.44) og deler uttrykket (2.45) med formelen (2.46)

Beregninger viser at omtrent 2% av den totale varmen som genereres under flytende forbrenning blir brukt på dannelse og tilførsel av væskedamp til forbrenningssonen. Når utbrentingsprosessen er etablert, øker væskeoverflatens temperatur til kokepunktet, som forblir uendret i fremtiden. Denne uttalelsen gjelder en individuell væske. Hvis vi vurderer blandinger av væsker som har forskjellige kokepunkter, foregår resultatet av lavkokende fraksjoner, deretter mer høykokende.

Forbrenningshastigheten påvirkes betydelig av oppvarmingen av væsken i dybden som et resultat av varmeoverføring fra en oppvarmet strålingsstrøm q 0  overflaten av væsken ned i dens dyp. Denne varmeoverføringen skyldes varmeledningsevne  og konvensjonen.

Væskeoppvarming på grunn av termisk ledningsevne kan være representert ved en eksponentiell avhengighet av formen

hvor T x -  flytende lagstemperatur på dybden x,  K; G-ball - overflatetemperatur (kokepunkt), K; k  - proporsjonalitetskoeffisient, m -1.

Denne typen temperaturfelt kalles temperaturfordeling av den første typen  (Fig. 2.7).

Den laminære konvensjonen oppstår som et resultat av forskjellig temperatur på væsken ved veggene i tanken og i midten, så vel som på grunn av fraksjonert destillasjon i det øvre sjikt under forbrenning av blandingen.

Ytterligere varmeoverføring fra de oppvarmede veggene i tanken til væsken fører til oppvarming av lagene ved veggene til en høyere temperatur enn i sentrum. En væske som er oppvarmet på veggene (eller til og med dampbobler hvis den varmes opp på veggene over kokepunktet) stiger, noe som bidrar til intensiv blanding og rask oppvarming av væsken på store dyp. Den såkalte homotermisk lag  dvs. et lag med en nesten konstant temperatur, hvis tykkelse øker under forbrenning. Dette temperaturfeltet heter temperaturfordeling av den andre typen.

Fig. 2.7.

1   - temperaturfordeling av den første typen; 2 - fordeling av temperatur av den andre typen

Dannelsen av et homotermisk lag er også mulig som et resultat av brøkdestillasjon av overflatelagene til en blanding av væsker som har forskjellige kokepunkter. Når slike væsker brenner ut, blir overflatelaget beriket med tettere høykokende fraksjoner, som faller ned og bidrar til den mest konvektive oppvarmingen av væsken.

Det er fastslått at jo lavere kokepunktet for en væske (diesel, drivstoffolje), desto vanskeligere er dannelsen av et homotermisk lag. Når de brenner, overskrider sjelden temperaturen på veggene i tanken kokepunktet. Imidlertid, under forbrenning av fuktige høykokende oljeprodukter, er sannsynligheten for dannelse av et homotermisk lag ganske høy. Når veggene i tanken blir oppvarmet til 100 ° C og over, dannes bobler av vanndamp, som, hastig opp, forårsaker intensiv bevegelse av hele væsken og hurtig oppvarming i dybden. Avhengigheten av tykkelsen til det homotermiske laget av brennetiden er beskrevet av forholdet

hvor x -  tykkelsen på det homotermiske laget på et tidspunkt i forbrenningstiden, m; x pr - maksimal tykkelse på det homotermiske laget, m; t er tiden som regnes fra det øyeblikket laget av laget begynner, s; p er koeffisienten, s -1.

Muligheten for dannelse av et tilstrekkelig tykt homotermisk lag under forbrenning av våte oljeprodukter er full av forekomsten av koking og utstøtning av væske.

Utbrenningshastigheten avhenger av type væske, starttemperatur, fuktighet og oksygenkonsentrasjon i atmosfæren.

Fra ligning (2,45), med hensyn til uttrykk (2.44), kan vi bestemme masseoppbrenningshastigheten:

Det er tydelig fra formel (2.50) at hastigheten på utbrenning påvirkes av intensiteten av varmefluxen som kommer fra flammen til væskespeilet og de termofysiske parametrene til drivstoffet: kokepunkt, varmekapasitet og fordampingsvarme.

Fra bordet. 2.5 Det er åpenbart at det er en viss korrespondanse mellom utbrentningshastigheten og kostnadene for varme for oppvarming og fordamping av væsken. Så i serien av benzenxylenglyseroler med en økning i kostnadene for varme til oppvarming og fordamping, reduseres utbrentningshastigheten. Når du skifter fra benzen til dietyleter, reduseres imidlertid varmeforbruket. Dette tilsynelatende avviket skyldes forskjellen i intensiteten til varmestrømmene fra røren til overflaten av væsken. Strålefluxen er stor nok for røykende flamme av benzen og liten for den relativt gjennomsiktige flammen til dietyleter. Som regel er forholdet mellom nedbrenningshastighetene for de raskest brennende væskene og de som går tregest, ganske lite og utgjør 3,0-4,5.

Tabell 25

Avhengighet av utbrenthet av varmeforbruk for oppvarming og fordamping

Fra uttrykket (2,50) følger det at med en økning i G0 øker forbrenningshastigheten, siden varmeforbruket for oppvarming av væsken til kokepunktet avtar.

Fuktighetsinnholdet i blandingen senker mengden væskeforbrenning, for det første på grunn av det ekstra varmeforbruket for dens fordampning, og for det andre som et resultat av den flegmatiserende effekten av vanndamp i gasssonen. Det siste fører til en nedgang i flammetemperaturen, og derfor reduseres emissiviteten i henhold til formel (2.43). Strengt tatt er forbrenningshastigheten til en våt væske (væske som inneholder vann) ikke konstant, den øker eller reduseres under forbrenning, avhengig av væskens kokepunkt.

Vått brensel kan representeres som en blanding av to væsker: drivstoff + vann, under forbrenningen som forekommer dem brøkdestillasjon.  Hvis kokepunktet for en brennbar væske er lavere enn kokepunktet for vann (100 ° C), så brenner drivstoffet overveiende ut, blandingen blir beriket med vann, forbrenningshastigheten synker og til slutt stopper forbrenningen. Hvis væskens kokepunkt er mer enn 100 ° C, fordampes først fuktigheten hovedsakelig og konsentrasjonen avtar. Som et resultat øker forbrenningshastigheten av væsken, opp til brennhastigheten for det rene produktet.

Som regel øker hastigheten på forbrenning av væsken med økende vindhastighet. Vinden intensiverer prosessen med å blande drivstoff med et oksidasjonsmiddel, og øker derved temperaturen på flammen (tabell 2.6) og bringer flammen nærmere forbrenningsoverflaten.

Tabell 2.6

Effekten av vindhastighet på flammetemperatur

Alt dette øker intensiteten av varmefluxen som kommer inn i oppvarmingen og fordampingen av væsken, fører derfor til en økning i utbrentningshastigheten. Ved høyere vindhastighet kan flammen knekke, noe som vil føre til at forbrenningen stopper. Så for eksempel når traktorens parafin ble brent i en tank med en diameter på 3 m, skjedde det en flammesvikt med en vindhastighet på 22 m / s.

De fleste væsker kan ikke brenne i en atmosfære med et oksygeninnhold på under 15%. Med en økning i oksygenkonsentrasjonen over denne grensen øker utbrenningshastigheten. I en atmosfære som er betydelig beriket med oksygen, fortsetter forbrenningen av væsken med frigjøring av en stor mengde sot i flammen og intens koking av væskefasen. For væsker med flere komponenter (bensin, parafin, etc.) øker overflatetemperaturen med økende oksygeninnhold i miljøet.

Økningen i utbrentningshastigheten og overflatetemperaturen til væsken med økende oksygenkonsentrasjon i atmosfæren skyldes en økning i flammens utstråling som et resultat av en økning i forbrenningstemperaturen og et høyt innhold av sot i den.

Forbrenningshastigheten endres også betydelig med en reduksjon i nivået av brennbar væske i tanken: det er en nedgang i utbrentingshastigheten, opp til forbrenningstopp. Siden tilførselen av luft oksygen fra miljøet inn i tanken er vanskelig, øker avstanden når væskenivået synker h np  mellom flammesonen og forbrenningsoverflaten (fig. 2.8). Strålefluxen til væskespeilet avtar, og følgelig avtar utbrentningshastigheten, opp til dempningen. Når du brenner væsker i tanker med stor diameter, er den maksimale dybde / g oljen som forbrenningsdempingen forekommer veldig stor. Så for en tank med en diameter på 5 m er den 11 m, og med en diameter på Im - omtrent 35 m.

smøremidler

Hovedmålet i utviklingen av miljøvennlige smøremidler er å lage et produkt med høy biologisk nedbrytbarhet og lav økotoksisitet. I utviklede land i Vesten i

statlige og private selskaper begynner nå å skape et miljøvennlig smøremarked. De fleste studier fokuserer på den kjemiske sammensetningen av produktet og vurderingen av dets biologiske nedbrytbarhet. Når du lager miljøvennlige smøremidler, vurderes to hovedområder: produksjon av baseoljer, hvis kjemiske art bestemmer arten av påvirkningen på miljøet, og syntesen av nye tilsetningsstoffer - miljøvennlig, biologisk nedbrytbart og effektivt.

For tiden, og sannsynligvis for fremtiden, er tre grupper baseoljer oppnådd fra forskjellige råvarer av særlig betydning: hydrokrakkingolje (HA), polyalfaolefiner (PAO) og estere som er utsatt for rask biologisk nedbrytning i miljøet. Basisolje fra tradisjonelle strømningsordninger vil utvilsomt forbli av stor betydning på ubestemt lang sikt, spesielt under hensyntagen til det faktum at smøremidlene oppnådd på basis av PAO. estere av polyalkoholer, polyalkylenglykoler og diestere, koster 2-10 ganger mer enn petroleumprodukter. Økt biologisk nedbrytbarhet er ikke et insentiv for å få bukt med prisforskjellen.

Høy ytelse og miljøvennlighet av mineraloljer leveres av et sett med visse kvaliteter. For det første er det deres smale fraksjonerte og gunstige kjemiske sammensetning med en minimum mengde svovel og nitrogenholdige forbindelser i baseoljer. Valg av råvarer, sortering av oljer som brukes i produksjonen av høye indeksoljer og deres separate prosessering er av største betydning. Ved fremstilling av basiske mineraloljer som oppfyller miljøkrav, spiller selektiv rensing en viktig rolle.

brennende kreftfremkallende egenskaper av produktet. For tiden oppnås i USA og Canada over 70% av baseoljer ved selektiv rensing. Bruken av moderne prosesser som hydrokrakking, hydroavvoksing, hydroisomerisering åpner for store muligheter. Disse teknologiene er beskrevet i detalj i arbeidet. Bruken av hydrokatalytiske prosesser i kombinasjon med tradisjonelle metoder for rensing av oljeråmaterialer med selektive løsningsmidler forbedrer driftsmessige og miljømessige egenskaper til baseoljer.

I tabellen. 1.4 viser sammenlignende data om den kjemiske sammensetningen av basiske oljer oppnådd ved selektiv behandling og vannbehandling. Det siste reduserer innholdet av arenaer, svovel og nitrogen i oljene betydelig.

Tabell 14

Effekten av vannbehandling på den kjemiske sammensetningen

baseoljer

Innføringen av hydrokrakking og hydroisomeriseringsprosesser i produksjonen av basiske mineraloljer gjør det mulig å oppnå produkter med økt biologisk nedbrytbarhet og ikke inneholder arenaer. Hydrokrakkende oljer, i henhold til resultatene oppnådd ved bruk av moderne testmetoder, er ikke-giftige, det praktiske fraværet av arenaer i dem indikerer en meget lav kreftfremkallende effekt og en ubetydelig sannsynlighet for dens vekst gjennom dannelse og akkumulering av polysykliske arenaer under drift; mangel på arenaer og dominans

å gi isoparaffins gir en ganske høy biologisk nedbrytbarhet.

I USA har det blitt produsert base hydrocracking oljer siden slutten av 1996. . Forberedt på lanseringsinstallasjon i Finland.

I Russland forsker VNIINP, sammen med det vitenskapelige og tekniske senteret OAO LUKOIL og JSC LUKOIL-Volgogradneftepererabotka, om organisering av produksjonen av en rekke knappe oljer og baser ved bruk av hydrogeneringsteknologier, særlig MS-8 luftfartsolje og AMG luftfart hydraulikkfluid -10.

Sammenlignet med mineraloljer har syntetiske i noen tilfeller bedre miljøegenskaper. De viktigste klassene av syntetiske oljer med tanke på miljøsikkerhet inkluderer oljer laget på basis av syntetiske estere, polyalfaolefiner og polybutener. De er ikke-giftige, ikke kreftfremkallende, preget av lav utslipp av skadelige stoffer.

Syntetiske oljer basert på estere med tilsetningsstoffer fra 60-tallet er mye brukt i gassturbinmotorer fra sivile og militære fly. Sammen med VNIINP og 25 statlige forskningsinstitutt i russiske forsvarsdepartementet jobber TsIAM med å lage esterolje med høy temperatur på opptil 240 ° C ved å bruke effektive tilsetningsstoffblandinger som ikke er dårligere i kvalitet til de beste utenlandske oljene. Analysen av vitenskapelig, teknisk og patentinformasjon om oljer for luftfart gassturbinmotorer viser at polyolestere fortsatt er hovedklassen av forbindelser for bruk som basiske baser [PO]. Situasjonen endrer seg imidlertid med neste generasjon flymotorer, siden forbedringer i konstruksjonen og behovet for å redusere drivstofforbruket fører til en økning i trykk, temperatur og oljelast.

Sistnevnte bidrar til risikoen for lokale karbonforekomster. Derfor for militær luftfart i fremtiden er det nødvendig å forlate bruken av esterbaserte oljer. For dette formålet er de mest lovende oljene av en ny type de som er basert på enkle perfluoralkylpolyetere. I følge moderne data er disse forbindelsene giftige og brukes til og med i utlandet i parfymer og for bevaring av marmormonumenter for kunst og arkitektur.

Tilsetningsstoffer har stor innflytelse på miljøegenskapene til smøremidler. I luftfartsoljer er tradisjonelle antioksidanter og korrosjonshemmere som dioktyldifenylamin, fenyl-naftylamin, benzotriazol, K-51 tilsetningsstoff av succinimid-typen og andre som har bevist seg mye brukt som tilsetningsstoffer.

Over hele verden har det pågått et arbeid i lang tid for å lage nye ikke-giftige og biologisk nedbrytbare produkter. Spesielt siden 90-tallet har man utviklet erstatninger for klortilsetningsstoffer. En viktig sak er erstatning av blyforbindelser. Blyerstatning er vismutforbindelser. Utviklingen av vismut ditiokarbamattilsetningsstoffer har begynt.

Tilsetningsstoffer som Mif-1 (et tilsetningsstoff med en sammensatt sammensetning av en benzen-type), Irganox L-57 (et antioksidant-tilsetningsstoff fra Siba, oktylert og flasket difenylamin), tilsetning "X" (en fluorholdig forbindelse med funksjonelle grupper oksysulfitt og hydroksykarbat), etc. er utviklet.

Egenskapene til kjente tilsetningsstoffer forbedres. Dermed reduseres innholdet av nøytrotoksisk ortoisomer i trikresylfosfat til 3% (Russland), og trikresylfosfat, som ikke inneholder ortoisomer, produseres i USA.

Brann- og eksplosjonsfare for drivstoff og smøremidler

For tiden brukte flydrivstoff og smøremidler er brannfarlige produkter. I brannsluken er gassdrivstoff spesielt farlig. Hydrokarbonbrensel (jetbrensel, bensin, etc.) er brennbare væsker (LVF). De er preget av høy brannmotstand (-2000 ° С) og flyktighet, de skaper lett brennbare blandinger med luft, som, når de brennes, danner en stor mengde forbrenningsprodukter (stor støkiometrisk koeffisient), som er god dielektrikk og derfor kan akkumulere ladninger med statisk elektrisitet.

I følge brannfare er brennbare væsker delt inn i tre kategorier. Flammepunktet brukes som en bestemmelsesindikator (det bestemmes i henhold til GOST 12.1.044-89):

Avhengig av antennelsestemperaturen (bestemt i henhold til GOST 12.1.044-89), hører hydrokarbonbrensel til en eller annen gruppe av en eksplosiv blanding av damp med luft:

Vi måler damper av hydrokarbonbrensel med luft tilhører kategorien eksplosjonsfare TTA: det bestemmes i henhold til GOST 12.1.011-78. Denne indikatoren brukes når du velger type eksplosjonssikkert elektrisk utstyr og ved utforming av brannslukningsapparater.

De brannfarlige egenskapene til drivstoffet bestemmes også av k(KPV) - minimum og maksimum innhold av drivstoffdamp i blandingen med luft (oksidasjonsmiddel), der flammen kan spre seg gjennom blandingen i hvilken som helst avstand fra antennelseskilden (GOST 12.1.044-89). Et viktig kjennetegn ved drivstoff er temperaturgrensene for antennelsestemperatur, hvor mettede drivstoffdamp i luft er i konsentrasjoner som er henholdsvis den nedre eller øvre CPV. Minste elektrisk utladningsenergi som er nødvendig for å antenne damp / luft-blandingen er viktig.

Når du vurderer brannfaren ved håndtering av drivstoff, bestemmes også forbrenningshastigheten - mengden brennstoff som brennes per tidsenhet fra en enhetsoverflate; minimum tenningsenergi - for å sikre elektrostatisk egen sikkerhet. Samspillet mellom brennende brensel og vannbaserte slokkemidler vurderes (i henhold til GOST 12.1.044-89).

En brann blir ofte gitt en eksplosjon av en luft-gassblanding. Ved eksplosjon av luftblandinger i rør med stor diameter og lengde, kan detonasjonsforbrenning oppstå og forplantes med en hastighet på 1100-1400 m / s. Trykket kan øke til 0,8 MPa eller mer. En høyhastighets sjokkbølge forårsaker en kraftig økning i trykk, temperatur og tetthet av den brennbare blandingen, som igjen akselererer den kjemiske reaksjonen ved forbrenning og forbedrer den ødeleggende effekten.

Eksplosive konsentrasjoner av drivstoffdamp med luft kan dannes i et bredt temperaturområde og spesielt i lukkede rom og containere. Arten og innholdet i forholdsreglene er regulert av spesielle avdelingsinstruksjoner. Essensen av forholdsreglene er å forhindre forekomst av en varmekilde, spesielt en åpen flamme, på steder der det dannes eksplosive blandinger. En av de farligste kildene til åpen ild er utslipp av elektrostatiske potensialer gjennom et damp-luftmedium og dannelse av en gnist under påvirkning av faste stoffer. Forekomsten av høye elektriske potensialer i drivstoff forklares med dets elektrofysiske egenskaper. De kan kjennetegnes av evnen til å samle ladninger i volum (Elektrolyseres)  og lade avslapningsegenskaper (elektrisk ledning).

I tabellen. 1.5. Indikatorene som kjennetegner brannfareegenskapene til flydrivstoff er gitt.

Tabell 1.5

Brannfareegenskaper for flydrivstoff

1 Beregnet etter additivitet.

^ Beregnet i henhold til ligningene (47) og (48) GOST 12.1.044-89 ved et kokepunkt på -10 / -4 ° С.

° I telleren - i en lukket digel, i nevneren - i et åpent. a распространения Flammeutbredelsesgrenser i henhold til GOST 10277-89.

Normal flammeutbredelseshastighet

Hastigheten for flammeutbredelse i en brennbar blanding avhenger av betingelsene for bestemmelse og referanse. For en komparativ vurdering av drivstoff fra denne egenskapen, blir den normale flammeutbredningshastigheten vedtatt - dette er den lineære hastigheten til forbrenningssonen i forhold til den friske, homogene brennbare blandingen i retningen normal mot flammefronten. Flammeutbredelseshastigheten under slike betingelser for en gitt sammensetning av den brennbare blandingen kan betraktes som en fysisk-kjemisk egenskap som bare avhenger av trykk og temperatur.

Eksperimentelt blir den normale flammeutbredelseshastighet bestemt i henhold til GOST 12.1.044-89.

Ved en temperatur på 20 ° C og et trykk på 0,011 MPa i karbohydrat-luft-luft-blandinger oppnås maksimal hastighet u når brennstoffkonsentrasjonen i blandingen er C ^ 1,15 C stex (fig. 1.24), dvs.

ved a - 0,87 og med antall karbonatomer i hydrokarbon n\u003e 7, er det -39-40 cm / s (fig. 1.25). Minimum normal flammeutbredelseshastighet og masseforbrenningshastighet oppnådd ved konsentrasjonsgrensene for flammeutbredelse under normale forhold er henholdsvis 4-6 cm / s og (5-7) 10 ° g / (cm 2 s).

I mangel av eksperimentelle data, bør den normale flammeutbredelseshastigheten velges ved interpolering fra verdiene til og for blandinger som er lignende i fysisk-kjemiske egenskaper, eller empiriske ligninger bør brukes. Enkle og praktiske ligninger ble foreslått av A.S. Pre-voditelevym:

• (1.3)

m \u003d m n + B (St-C ^ (C i -C t),

hvor og „er forplantningshastigheten i cm / s; t er massen av forbrenning av blandingen, g / (cm 2 s); og 11P, t „er de begrensende (minimum) verdiene for flammeutbredelseshastigheten; С „og С н - drivstoffkonsentrasjon i blandingen ved de nedre og øvre konsentrasjonsgrenser for flammeutbredelse; A og B er koeffisientene bestemt av ett eksperimentelt punkt.

Fig. 1.24.

flammeutbredelse avhengig av den molære støkiometriske koeffisient for overflødig luft Lm:

•   - parafin; * - olefinisk; ° - acetylen; D - olje; © - dopolefnovae; ° hydrokarboner med С п 11 2 „sykluser
• 1 2 3 4 5 b 7 s

Fig. 1.25. Maksimal normal flammeutbredelseshastighet i en brensel-luftblanding, avhengig av antall karbonatomer i et hydrokarbonmolekyl (P \u003d 0,011 MPa, 1 \u003d 20 ° C, åpent glassrør: lengde 57 cm, diameter 2,5 cm): - parafin; * - olefinisk;

° - acetylen; D - naftenisk; in - dnolsfipovye; o syklisk (С П П2 „);

1 - bensin [116]; 2 - benzen

Det funksjonelle forholdet mellom flammeutbredelseshastigheten og brennstoffkonsentrasjonen Ct ved C t C * t (men gitt av EIM) kan representeres av ligningen:

• - \u003d 11 s

/ s g s; l

"med t-s" t "

hvor m og og n  - normal flammeutbredelseshastighet

ved konsentrasjoner av drivstoff i en blanding av Ct og S * t  , cm / s; og pp  - det samme

ved den nedre konsentrasjonsgrensen for flammeutbredelse, cm / s.

Omtrentlig kurve og n - /(C t)  i en blanding av kompleks

sammensetningen kan bygges på tre referansepunkter som tilsvarer den nedre og øvre konsentrasjonsgrense og den maksimale flammeutbredelseshastighet. For disse punktene skal brennstoffkonsentrasjonen og flammeutbredelseshastigheten være kjent.

Verdier av C t og og og  for spesifiserte poeng beregnes

i henhold til følgende prosedyre. Hver kompleks blanding av brennbare gasser ser ut til å bestå av et passende antall enkle blandinger. Beregning av sammensetningen ved konsentrasjonsgrensene og ved punktet for maksimale hastigheter gjøres i henhold til blandingsregelen, basert på konsentrasjonsgrensene og sammensetningen av "maksimale blandinger". Den tilsvarende beregningsligningen har formen:

C] + C * 2 + sou  b ....

• -Jeg ...
• (1.5)

hvor b - konsentrasjonen av drivstoff på CPRP eller i en blanding med en maksimal flammeutbredelsesgrad,% (vol.); C, C 2, C 3, ... er konsentrasjonen av enkle gasser i en kompleks blanding,

(s, + C2 + C3 + ... \u003d 100%); B |, b 2, b 3\u003e ... er konsentrasjonen av gasser i enkle blandinger på CPRP eller i blandinger med og  og% (vol.).

Maksimal normal flammeutbredelseshastighet i blandingen beregnes av ligningen;

C, g /, + C2i2 + C3y3 +

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

• (1.6)

hvor C *, C 2, C 3 - innholdet av enkle blandinger i en kompleks blanding med en maksimal flammeutbredelsesgrad,% (vol.); og *, og 2,  og 3 - maksimale flammeutbredelseshastigheter i enkle blandinger, cm / s.

For å beregne andre kurvpunkter og og  \u003d / (C;.), Man bør spørre flere vilkårlige verdier for flammehastigheten, finne konsentrasjonen av b i den komplekse blandingen i henhold til ligning (1.5), der C, C2, C3 er gitt av blandingens sammensetning.

Denne beregningsprosedyren er anvendbar for gassblandinger av beslektet art (f.eks. Metan-propan). Denne blandingen kan ikke brukes på en blanding av P PNW med H3 og CO.

Masseforbrenningshastigheten er direkte proporsjonal med den absolutte temperaturen på forvarmingen av blandingen og kan beregnes ved ligningen:

hvor w da t „R eo  - massen av forbrenning av blandingen ved en temperatur på T, To og T   P e d  henholdsvis g / (cm-s).

Hvis T »T pr e D, da

Avhengigheten av den maksimale normale flammeutbredelseshastighet på temperatur og trykk er omtrent beskrevet av ligningen:

og ' \u003d u1 (T/273) 2 ?(/’/10 5)", (19)

der jeg er den maksimale normale flammeutbredelseshastigheten ved en temperatur på 293 K og et trykk på 0,011 MPa, cm / s; T er flammens temperatur l, i K; P er trykket i Pa; p - eksponent, ns avhengig av trykk i området MO 4 + 5-10 5 Pa; for en blanding av drivstoff-luft n \u003d -0,3 - *? -0,4; for hydrokarbon-oksygenblandinger P \u003d -0,1 -5-0.

Maksimal normal flammeutbredelsesgrad avhengig av oksygenkonsentrasjonen i oksidasjonsmidlet PPP Woo P

giil \u003d \\% ig "0 + B-

hvor Г „I! Men - på y, n y ^ 0,  cm 2 / s; B - koeffisient bestemt av eksperimentelle data (for propan B ~ 0,22); å / t  - ekstremt lav oksygenkonsentrasjon i oksidasjonsmidlet.

Verdien og * „ved forskjellige oksygenkonsentrasjoner i oksidasjonsmidlet 1 // „s  når temperaturen på forvarmingen av blandingen endres fra 310 til 422 K kan bestemmes ved ligningen:

": \u003d At; (u, s), (MO

hvor og * „- i cm / s; T - i K; A, C un - er i henhold til eksperimentelle data, deres verdier for propan, isooctan og etylen er gitt nedenfor:

Konsentrasjon og temperaturgrenser for flammeutbredelse

Konsentrasjonsgrenser for flammeutbredelse (CPRP) i en brennbar blanding er de maksimale og minimale konsentrasjoner av drivstoff i en blanding hvor flammeutbredelse fremdeles er mulig (henholdsvis nedre og øvre grenser). De avhenger av den kjemiske aktiviteten til drivstoffet, konsentrasjonen av oksidasjonsmidlet og inerte urenheter, den termiske ledningsevne og varmekapasiteten til blandingen, temperatur og trykk. KPRP for suspensjonsdrivstoff, basert på deres fysiologiske og kjemiske egenskaper, bestemmes av dispersjonsmediet. Bestemmelsen av KPRP ved homogene brennbare blandinger utføres i henhold til GOST 12.1.044-89: i henhold til punkt 4.11 eksperimentelt og i henhold til punkt 4.12 - ved beregning.

I henhold til GOST 12.1.044-84 er konsentrasjonsgrensene for flammeutbredelse definert som

hvor C „(i) er den nedre (øvre) CPRP,% (vol.); r  - støkiometrisk koeffisient (antall mol oksygen per mol drivstoff); og  og b  - universelle konstanter, verdiene deres er gitt nedenfor:

For drivstoff C P N W

P \u003d n + t / 4.

Beregningsfeil: for den nedre grensen på 0,12; for topp 0,40 kl (3   p\u003e 7,5. PDC-data, avhengig av r  (% vol.) er gitt i tabellen. 1,6 (GOST 12.1.044-84).

Tabell 1.6

Konsentrasjonsgrenser for flammeutbredelse (nedre og øvre) damper og gasser i luften

Andre ligninger er kjent for å beregne CRPD, nemlig:

• 4,76- (N-1) +! '
• (1.14)

• 4,76 / Y +4 '
• (1.15)

hvor C „og Fra til -  i% (vol.); N er antallet oksygenatomer som er nødvendige for fullstendig oksydasjon av drivstoffet.

For drivstoff C „N t

• (1.17)
• 3,74 10 5

hvor C „- i% (vol.); () n  - netto molær brennverdi, kJ / kmol.

For hydrokarbonbrensel SPN t ved 3 p 10 er beregningsfeilen ± 15%.

Hvis KPRP er kjent for individuelle drivstoffkomponenter, anbefales det at den nedre KPRP beregnes ved ligningen:

hvor C og C „er konsentrasjonene av den første komponenten i blandingen og ved den nedre grensen,% (vol.).

For drivstoff C p N t i den første tilnærmingen en k ~ a p -1.42. Fortell og C inn men n  og men n  produsert av:

hvor „(th) er drivstoffkonsentrasjonen nedre (øvre)

KPRP,% (vol.); MT og Mo molekylvekt av drivstoffet og oksydasjonsmiddelet; L0 - i kg oksidasjonsmiddel / kg drivstoff; Bm er den molære støkiometriske koeffisient, mol okpellant / mol drivstoff.

Omberegning av nedre KPRP for forskjellige temperaturer kan utføres i henhold til ligningen:

L II l

T - 293

hvor Т „er temperaturen (i K) for forbrenningsproduktene til blandingen hvor brennstoffkonsentrasjonen ved 293 K tilsvarer den lavere CRP (i den første tilnærmingen er T„ for en hydrokarbon-luftblanding 1600-1650K); С „og С„ er drivstoffkonsentrasjonen som tilsvarer den nedre konsentrasjonsgrensen ved temperaturene T og 293 K, %   (Vol.).

Ligningen (1.20) er gyldig i et bredt temperaturområde, men den kan ikke brukes ved temperaturer i nærheten av automatisk tilkoblingstemperatur.

Temperaturen på forbrenningsproduktene ved den nedre KPRP kan også beregnes ved ligningen

• (A. + 1) -s_ s
• (1.21)

støkiometrisk

hvor T „i K; T med blandingens temperatur før forbrenning, K; Сссх - drivstoffkonsentrasjon i en blanding av støkiometrisk sammensetning,% (vol.);

Srh er den gjennomsnittlige isobariske varmekapasiteten til forbrenningsproduktene ved en temperatur på T, kJ / (kg ° C).

CPRP er praktisk talt ikke avhengig av størrelsen på det sylindriske reaksjonsbeholder, hvis diameteren er mer enn 50 mm, og for et sfærisk kar, hvis volumet overstiger 2000 cm3.

For å bestemme CRPD og den optimale sammensetningen av hydrokarbon-luftblandingen, er grafene vist i fig. 1.26.

C „, s,% (s)

Fig. 1.26. Konsentrasjonsgrenser for flammeutbredelse i hydrokarbon-luftblandinger (St og C ") og hydrokarbonkonsentrasjonen i støkiometriske blandinger (Cc,") avhengig av den molare støkiometriske koeffisient på 1 m ved I20 ° C P \u003d 0.101 MPa:

•   - parafin; a - olefinisk;
• ? - naftenisk; ? - aromatisk

Brennbare blandinger av drivstoffdamp med luft i drivstoffområdet kan bare dannes i et visst temperaturområde. Minimumstemperaturen hvor en brennbar blanding fremdeles kan dannes i et begrenset volum av brenselrommet, som er i stand til stasjonær forbrenning når det antennes fra en ekstern kilde, kalles den nedre temperaturgrensen; det tilsvarer den nedre KPRP. Den høyeste temperaturen hvor blandingen av damper og luft i drivstoffområdet fortsatt beholder evnen til stasjonær forbrenning kalles den øvre temperaturgrensen; den tilsvarer den øvre KPRP. Eksperimentell bestemmelse av temperaturgrensene for dannelse av eksplosive blandinger blir utført i samsvar med GOST 12.1.044-89 (punkt 4.12), den beregnede er basert på anvendelsen av samme standard.

Temperaturen hvor den nedre temperaturgrense for dannelse av en eksplosiv blanding ved atmosfæretrykk er nådd, er det vanlig å identifisere seg med flammepunktet. Ved flammepunktet brenner bare den resulterende damp-luftblandingen, men forbrenningsprosessen stabiliserer seg ikke.

Beregningen av temperaturgrensene for dannelse av brennbare blandinger reduseres til følgende operasjoner. Til å begynne med, ved et gitt totaltrykk P og kjente verdier av koeffisienten for overflødig oksydasjonsmiddel (luft) tilsvarende den nedre og øvre CPRP (og  n og a c)  ved ligning (1,22) bestemme

deltrykk av drivstoffdamp Rt:

  x | 0,232 o? 0 m t " ?« -

hvor P er totaltrykket, Pa; C - støkiometrisk koeffisient, kg oksydasjonsmiddel / kg drivstoff; en -  koeffisienten for overflødig oksydasjonsmiddel; Mt er massen til en mol drivstoff, kg / kmol; Mo er molmassen til oksidasjonsmiddelet, for luft, Mo \u003d 28,966 kg / kmol; ved/ 0   - konsentrasjonen av oksygen i oksydasjonsmiddelet etter vekt.

Fig. 1.27.

I henhold til tabellene eller grafene Pts.p. \u003d ^ (0 (der P er trykket av mettet damp av drivstoffet), blir temperaturene som tilsvarer de beregnede verdiene for Pt- funnet

Hvis konsentrasjonsgrensene for dannelse av brennbare blandinger er ukjente, kan temperaturgrensene omtrent beregnes ved å bruke ligningen:

1,15 1*(7,5 P  d) 0,239 3,31

der jeg er på 0 C; 15% - koketemperatur på 5% fraksjon, 0 С; RT er damptrykket til drivstoffet ved CPRP (P „eller P„), kPa; 8 "c" er entropien til fordampning ved en temperatur på 15% og atmosfæretrykk (tatt i henhold til skjemaet i fig. 1.28).

Fig. 1.28.

60 80 100 120 140 160 180 1, ° С

Brennbar energi og konsentrasjon av antennelse

Brennbarhet av en homogen brennbar blanding av en ekstern varmekilde er preget av konsentrasjonsgrenser og energien som er nødvendig for dens antennelse.

Konsentrasjonsantennelsesgrenser (CPV) kalles slike maksimale konsentrasjoner av drivstoff i en blanding hvor en lokal tenningskilde (elektrisk utladning, oppvarmet kropp, flamme) er i stand til å sikre spredning av forbrenningsprosessen over hele blandingens volum. I analogi med KG1RP skille mellom nedre og øvre CPV. De avhenger av de fysisk-kjemiske egenskapene til drivstoffet og oksydasjonsmidlet, energien og typen tenningskilde, dens beliggenhet, etc.

I følge Ya.B. Zeldovich, energien som kreves for å tenne en homogen brennbar blanding bestemmes:

Y1-T med g (T 2   -T s)

hvor pc og T med - blandingens tetthet og temperatur; T g - temperatur på forbrenningsproduktene i det første fokuset på forbrenning; L 7   - koeffisient for varmeledningsevne for forbrenningsproduktene ved Tg; og „er den normale flammeutbredningshastigheten; C RT - medium

masse isobarisk varmekapasitet av gass i et 8 T sfærisk lag som omgir en sfærisk initial forbrenningssone; 5, er den termiske bredden på flammefronten.

Ligning (1.24) gjelder for tenning av en bevegelig blanding hvis den termiske ledningsevne L 7 erstattes med turbulent utvekslingskoeffisient IV / "  (/ - skala

turbulens, V / *  er pulsasjonshastigheten), og verdien av cn er flammeutbredelseshastigheten i en turbulent strømning.

Sammensetningen av blandingen som tilsvarer minimum av kurven O \u003d COP)kalt optimal. For normale parafin-hydrokarboner kan brennstoffkonsentrasjonen i blandingen av den optimale sammensetning ved 25 ° C bestemmes ut fra forholdet:

• 1 - metan; 2 - etan; 3 - propan;
• 4 - n-butan; 5 - n-heksan; 6 - n-heptan;
• 7 - cyklopropan: 8 - dietyleter;
• 9 - benzen

Når oksygenkonsentrasjonen i oksydasjonsmidlet øker, forskyves den optimale sammensetningen av den brennbare blandingen til området med lavere brennstoffkonsentrasjon.

Avhengigheten av den optimale (minimale) tenningsenergien av trykket og temperaturen til den brennbare blandingen er beskrevet ved ligning [114]:

O-engros

hvor Oopt er tenningsenergien ved P og T, J; Cb er tenningsenergien ved T \u003d 273 K og P \u003d 10 Pa.

Ligning (1,26) har en god sammenheng med eksperimentelle data.

Forholdet mellom den optimale brennbare energien og oksygenkonsentrasjonen i oksidasjonsmidlet er beskrevet av ligningen

hvor (С? 0 „„,) у / \u003d / er den optimale verdien av den brennbare energien til brensel-oksygenblandingen; ~ volumkonsentrasjon

oksygen i oksidasjonsmiddelet; n er en eksponent; den er nær enhet (n ~ 0,8).

Eksperimentelle data for metan, etan og propan ved endring c / x  fra 0,1 til 0,21 og trykk fra 0,98 til 19,6 kPa bekrefter ligningen (1,27). Tilsynelatende er det fortsatt gyldig for blandinger av hydrokarboner.

Drivstoffkonsentrasjonen innenfor tenningsområdet kan beregnes hvis CRPD og verdiene () op og C opt er kjent av ligningene

o, 5 (s; + s;) \u003d С_ +0,15 (S. (1,29)

Ligninger (1.28) og (1.29) er gyldige for -

Betegner høyre side av disse ligningene, henholdsvis B og 0.5A, oppnår vi

C " - C " = B og C "  + C "\u003d En . (1.30)

C "\u003d 0,5 (L-B)  og C; \u003d 0,5 (A + B). (1.31)

I de ovennevnte ligningene: C i og C n - konsentrasjonen av drivstoff i blandingen ved øvre og nedre CPRP; C inn og C "er konsentrasjonen av drivstoff i blandingen ved øvre og nedre CPV med den brennbare energien til en kapasitiv elektrisk ladning; Copt er konsentrasjonen av drivstoff i blandingen som tilsvarer O oph.

Ligninger (1.28) og (1.29) er basert på resultatene fra eksperimentelle studier vist i fig. 1.30.

• (s; -s\u003e;) - 2s opt

Fig. 1.30. Antennelsesområdet for blandinger av C p N P1 + 02 + ^ avhengig av den brennbare energien

Konsentrasjonsgrensene for antennelse avhenger av strømningshastigheten, og nærmer seg hverandre med økningen (Fig. 1.31 og 1.32).

Innflytelsen av strømningshastigheten på tenningsenergien er korrekt beskrevet av ligningen:

(2 \u003d (? O + Au "til (1,32)

hvor (Z0 er tenningsenergien til den stasjonære blandingen, 10 "3 J; XV er strømningshastigheten, m / s; A er den koeffisient som er etablert eksperimentelt.

Fig. 1.31.

Fig. 1.32. Koeffisienten for overskytende luft og CPV bensin-luft blanding avhengig av strømningshastighet? og trykk P [114]:

Flammepunkt n automatisk antennelsestemperatur

Flammepunkt er minimumstemperaturen hvor en damp-luftblanding kan antennes av en ekstern varmekilde, men forbrenningsprosessen er ikke stabilisert. Flammepunktet bestemmes eksperimentelt i en åpen eller lukket digel i henhold til GOST 12.1.044-84 (punkt 4.3 og 4.4). Beregningen av flammepunktet gjøres i samsvar med GOST 12.1.044.84 (punkt 4.5).

Flammepunktet er 10-15 ° C under temperaturgrensen for dannelse av en brennbar blanding som kan flammeutbredelse.

For en tilnærmet bestemmelse av blitztemperaturen, kan man bruke avhengigheten som er vist på fig. 1.33.

Fig. 1.33. Flammepunkt på 1 V cc jetbrensel og B-70 bensin, avhengig av mettet damptrykk Pn ved 1 \u003d 40 ° C i en lukket digel (62]: o - drivstoff med forskjellig sammensetning; - generaliseringskurve

Selvantennelse er prosessen med antennelse av en brennbar blanding uten kontakt med en flamme eller en varm kropp. Minimum initialtemperatur som er tilstrekkelig for auto-tenning av en brennbar blanding, kalles auto-antennelsestemperatur. Det avhenger av den kjemiske naturen til drivstoffet, sammensetningen av luft-brenselblandingen, trykk, adiabaticity av selvantennelsesprosessen, tilstedeværelsen av katalysatorer og oksidasjonshemmere og andre faktorer.

Tidsintervallet mellom det øyeblikket den brennbare blandingen når temperaturen på selvantennelse og utseendet til en flamme kalles forsinkelsesperioden for selvantennelse. Ved tilførsel av flytende drivstoff dekker den prosessen med forstøvning, oppvarming og fordamping av drivstoffdråper, diffusjon av brennstoffdamp og oksygen, og til slutt kjemiske reaksjoner.

Temperaturen og forsinkelsesperioden for selvantennelse er relatert av forholdet:

hvor E  - effektiv aktiveringsenergi, kJ / kmol; E  \u003d 8.31419 kJ / (kmol K) er den universelle gasskonstanten; t  - forsinkelsesperiode ved selvantennelse ved temperatur T.

Hydrokarbons tendenser og blandinger av disse til selvantennelse er preget av minimumstemperaturen for selvantennelse oppnådd under adiabatiske forhold, når eksponeringstiden for den brennbare blandingen under gitte startbetingelser ikke begrenser prosessen med selvantennelse.

Minste selvantennelsestemperatur bestemmes unikt av molekylets struktur. Så for eksempel for paraffin-hydrokarboner, er 1 sv direkte relatert til den effektive lengden på karbonkjeden bc, som beregnes av ligningen:

• 21\u003e GLG,
• (1.34)

hvor g er antall CH3-grupper i molekylet; k er antallet karbonkjeder som begynner og slutter med CH3-gruppen, m * er antall mulige kjeder som inneholder L ^ karbonatomer. Avhengigheten 1 b \u003d A (bc) er vist på fig. 1.34.

Fig. 1.34.

• 1 - CH4; 2 - C 2 H6; 3 - C 3 N "; 10 - n - C4H10; 11 - n - C5H12;
• 14 - n - S L N M; 15 - n - C7H16; 16 - n - SKNsch; 17 - n - СДН 2 о;
• 18 - n - C | 0 H 22; 19 - n - C, 2H 2Y; 21 - n - C14H30; 22 - n - C | ^ H 3 4

Selvantennelsestemperaturen til hydrokarbonblandinger overholder ikke additivitetsregelen, den er vanligvis lavere enn den beregnede basert på denne regelen.

Data om auto-antennelsestemperatur for luft-brenselblandinger med optimal sammensetning avhengig av antall karbonatomer i et hydrokarbonmolekyl (for jetbrensel i formelen ovenfor) er presentert i fig. 1.35. Effekten av trykk og oksygenkonsentrasjon i oksydasjonsmidlet illustreres ved dataene vist på fig. 1.36.

Fig. 1.35. Avhengigheten av selvantennelsestemperaturen for luft-brenselblandinger av den optimale sammensetning av antall hydrokarbonatomer n i molekylet ved P \u003d 0,011 MPa [124]; t er forsinkelsesperioden for autoignisjon; t L - "o; RT - jetbrensel (p-i ovennevnte formel) - parafin; a-olefin; ? - nafteniske hydrokarboner

Fig. 1.36. Avhengighet av T-6-brennstoff-antennelsestemperatur på trykk P og oksygenkonsentrasjon i oksidasjonsmidlet f 0 2 (i følge V.V. Malyshev):

2 = 0   2 / (° 2  + L, g)

Selvantennelsestemperaturen bestemmes av drivstoffets evne til å danne brennbare blandinger i dampfasen. Det følger av dette at fjæringens selvantennelsestemperatur er

drivstoff bestemmes av dispersjonsmediet og fortykningsmidlet. Den spredte fasen deltar bare i selvantennelsesprosessen i den delen av varmeopptaket når suspensjonen varmes opp til selvantennelsestemperaturen til væskefasen.

Eksplosivt trykk

Eksplosjonstrykk er det høyeste trykket som oppstår under en deflagrasjonseksplosjon av en damp-luftblanding i et lukket volum ved et initialt trykk på 0,011 MPa. Eksplosjonstrykkstigning - tidsderivat av eksplosjonstrykk (s1P / (1t)  i den stigende delen av avhengigheten P \u003d Y t).

Eksperimentelt er det maksimale eksplosjonstrykket og hastigheten for økning i trykk under eksplosjonen av damp-luftblandinger bestemt i samsvar med GOST 12.1.044-89 (vedlegg 8). Beregningen av hastigheten for økning i trykk under en eksplosjon utføres i samsvar med GOST 12.1.044-89 (vedlegg 12).

Eksplosjonstrykket bestemmes av:

hvor Rvzr - eksplosjonstrykk, Pa; P „er starttrykket, Pa; T „, og T ps - den opprinnelige temperaturen og temperaturen på forbrenningsproduktene. K; pigge er antall mol forbrenningsprodukter og fôrblandingen.

Maksimal hastighet for trykkøkning (i Pa / s) beregnes av ligningen

der Po er det første trykket. Pa; og „er den normale flammeutbredningshastighet ved Po og To m / s; Det er den innledende temperaturen til blandingen, K; g er bomens radius, m; n -  P m / P 0 - redusert maksimalt eksplosjonstrykk; K er adiabatisk indeks for testblandingen; e  - termokinetisk indikator, avhengig av og n, trykk og temperatur; hvis verdien e  ukjent, blir det tatt lik 0,4.

Den gjennomsnittlige frekvensen av trykkøkning (i Pa / s) beregnes av ligningen:

"s1P _ ZR 0   og ‘(i -) - i k * e ^ m) med y / (l, k, e)

hvor ^ tg, k 7   e)  -funksjon, dens verdi blir funnet av nomogrambildet. 1.37.

Fig. 1.37. Funksjonsavhengighet / (n, c.c)  fra redusert trykk n \u003d R / R K, „adiabatisk indeks til  og termokinetisk indikator med  testblanding (vedlegg til GOST 12.1.044-84)

betydning n  og k er funnet ved termodynamisk beregning eller. i tilfelle umulighet for beregning, godta til  \u003d 9,0 og k \u003d 1,4.

Nødsituasjoner og nødsituasjoner

Ulykke - en farlig industriell ulykke som skaper en trussel mot livet og helsen til mennesker på anlegget, et visst territorium eller vannområde og fører til ødeleggelse av bygninger, strukturer, utstyr og kjøretøy, forstyrrelse av produksjons- eller transportprosessen, samt skade på miljøet (GOST R 22.0 0,05 til 94).

En ulykke er en ødeleggende ukontrollert frigjøring av energi eller kjemiske (biologisk, strålende) aktive komponenter. Avhengig av kilden til forekomst, utmerker man nødsituasjoner (ES) av naturlig, teknogen og naturlig-teknogen art. I fig. 1,38 viser den relative økningen i antall naturlige, teknologiske og naturteknologiske ulykker og katastrofer i Russland. I fig. 1.39 presenterer dynamikken i antall alle teknologiske ulykker i Russland for perioden 1990-94. Figuren viser at økningen i antall nødsituasjoner ikke skjer jevnt, men krampaktig, med piggene som oppstår umiddelbart etter sosiale omveltninger (august 1991, oktober 1993).

Antall menneskeskapte nødsituasjoner har økt spesielt kraftig de siste årene, inkludert luftfart.

Potensielle gjenstander for ulykker er fly, samt lagre og lagre av eksplosive og brannfarlige petroleumsprodukter som ligger på flyplassen, tanker og vedlikeholdspunkter, reparasjonspunkter. Årsaken til nødsituasjoner kan være oljesøl.

produkter gjennom tetningsenheter av avstengningsventiler, overføringspumper, rørledninger og fyllingsanordninger; gjennom ventilasjonen av gassrommet til tankene; overløp av stridsvogner, sisterner og stridsvogner; rengjøring av tanker; korrosjon ødeleggelse av reservoarer og kommunikasjoner.

Ulike containere drives for lagring og transport av petroleumsprodukter. Sikkerheten ved bruk av containere bestemmes av deres tilveiebragte styrke. Ulykker på slike anlegg kan imidlertid oppstå på grunn av mangler i det eksisterende systemet for overvåking og overvåking av strukturenes tilstand, samt mangelen på forskriftsmessig og teknisk dokumentasjon.

Sikkerheten til lagringsanlegg for oljeprodukter bør sikres under prosjektering, konstruksjon og drift. Denne tilnærmingen er diktert av analysen av aksept og operasjonell dokumentasjon, samt årsakene til nødsituasjoner. En viktig oppgave, hvis løsning vil forbedre påliteligheten til driftslagringsanlegg, er å gjennomføre deres vitenskapelig baserte omfattende tekniske undersøkelser og utstyre dem med et diagnostisk og operativt overvåkingssystem for tilstanden til metall, fundament, varmeisolerende strukturer og teknologisk utstyr.

For sikker kontroll av oljeproduktstrømmer er brukbarheten til rørledningens prosessventiler av stor betydning: avstenging, gass, sikkerhetsinnretninger; kontrollventiler; bakoverførende beslag (for å forhindre muligheten for produktbevegelse motsatt av arbeideren); nød- og avstengningsventiler (for automatisk blokkering av strømmen til nødseksjonen eller avstengning), kondensdrenering, etc.

Antall ulykker

Fig. 1.38.

• 1 - PG "innfødt;
• 2 - naturlig og teknogen;
• 3 - teknogen

Fig. 1.39.

Når utstyret er trykkløst, utløper produktet og fordamper raskt med dannelse av

eksplosjon og brannfarlige gass-luftblandinger. Tilfeldig utslipp eller lekkasjer av gassdampblandinger fører til dannelse av skyer som kan detonerer. Detoneringen av systemer med kombinert syklus og aerodispersion vurderes i arbeidet. Forekomsten av detonasjon i store skyer forklares med følgende mekanismer. Den første av dem tar hensyn til mulig virkning av intens termisk stråling fra en lang flamme i skyer foreløpig blandet av turbulente gassstrømmer.

Den andre mekanismen for forekomst av detonasjon innebærer akselerasjon av flammer i store skyer på grunn av forskjellen i akselerasjonene av de elementære volumene av den brente gassen og den friske blandingen i en turbulent flamme. Denne forskjellen oppstår under påvirkning av gjennomsnittlige trykkgradienter i flammen på grunn av forskjellig oppdrift av elementære volumer av gass med forskjellige tettheter, noe som fører til ytterligere turbulisering av strømmen og utseendet til tilbakemelding. Denne mekanismen for positiv tilbakemelding, bestemt av forskjellen i tettheter i forskjellige soner av skyen, kan øke flammeakselerasjonen betydelig.

Tenningen er ledsaget av en lys høy temperatur. Den mest akseptable geometriske figuren til en blinket damp-gassblanding er figuren av en uregelmessig ball eller ellipse (ildkule). Med ildkule (OS) menes produktet av plutselig fordampning eller lekkasje av forgaset drivstoff (eller gass), ledsaget av deres blitz og påfølgende normal eller deflagrasjonsforbrenning. For mange brennbare, hydrokarbon-brennbare, lineære og sykliske utslipp i tetthetområdet fra 700 til 1000 kg / m 3 er forholdene for diameteren til ildkulen gitt:

hvor M er massen av drivstoff i OSH, kg .;

TF - faktisk temperatur i OR (i skyen), 0 С;

Trep - referanse (referanse) temperatur, ° С.

Omfanget av koeffisienten 4.2n-5.3 avhenger av typen drivstoff og betingelsene for skyformasjon.

For en skys levetid under sin naturlige forbrenning, har uttrykket formen:

m \u003d 0M- * 1m-1 ±.

Disse avhengighetene er vist på fig. 1,40 og 1,41.

Fig. 1.40.

Fig. 1.41.

Det er stor fare for eksplosjon av dampgassblandinger i et lukket volum. I tabellen. 1.7 viser grensene for detonasjonen av hydrokarboner i luft i et lukket volum og åpent rom, noe som indikerer en større fare for en eksplosjon av gass eller gassdampblandinger i et lukket volum. Dette forklares både av prosessene for å akselerere reaksjonen på grunn av forbedring av autokatalyse, og på grunn av forsterkningen av de reflekterte bølgene når b-ary-prosessen er startet og på grunn av en rekke eksisterende kinetiske årsaker. Den økte lettheten av eksonasjonseksitasjon i kar skyldes veggenes evne til å generere turbulens i strømmen foran flammen, noe som akselererer overgangen til forbrenning til detonasjon.

Slå grenser for hydrokarboner i luften

En eksplosjon av den akkumulerte gassblandingen kan skje under påvirkning av en tilfeldig gnist. Ved åpen belastning av oljeproduktet er eksplosjon på grunn av statisk utladning også mulig, spesielt i fravær av en jordingsanordning. Den vanligste årsaken til eksplosjonen er en gnist, inkludert fra akkumulering av statisk elektrisitet. En elektrisk gnist kan oppstå uten ledere eller nettverk i det hele tatt. Det er farlig fordi det forekommer på de mest uventede stedene: på veggene i tanker, på dekkene til en bil, på klær, på støt, under friksjon, etc. En annen årsak til eksplosjonen er arbeidernes uaktsomhet og vilkår.

Der det er mulig å danne dampgassblandinger, er det nødvendig å gi pålitelig lynbeskyttelse, beskyttelse mot statisk elektrisitet, sørge for tiltak mot gnist av elektriske apparater og annet utstyr.

I ulykker med eksplosjoner finner ødeleggelse av gjenstander rundt seg og mennesker blir skadet. Ødeleggelse er et resultat av den prismatiske virkningen av eksplosjonsprodukter og luftsjokkbølger. I dette tilfellet er de viktigste skadelige faktorene sjokkbølgen, lys-termisk stråling og giftige belastninger (karbonmonoksid). Mennesker i en avstand på 5 m får førstegradsforbrenning og andre lesjoner.

Eksplosjonsrelaterte ulykker er ofte ledsaget av branner, som kan føre til katastrofale konsekvenser og påfølgende kraftigere eksplosjoner og mer alvorlige skader. Årsakene til branner er vanligvis de samme som eksplosjonene. Dessuten kan en eksplosjon være årsaken eller effekten av en brann, og omvendt kan en brann være årsaken eller virkningen av en eksplosjon.

Brann er en spontant utviklende generasjon som ikke er forsynt av teknologiske prosesser. Forbrenning av petroleumsprodukter kan forekomme i tanker, industrielt utstyr og under søl i åpne områder. I tilfelle brann av oljeprodukter i tankene, kan eksplosjoner, koking og frigjøring av disse oppstå, og som et resultat, søl av varm væske. Av stor fare er utslipp og koking av petroleumsprodukter, som er assosiert med tilstedeværelsen av vann i dem, og er preget av rask forbrenning av den skummede massen av produkter. Når du koker øker temperaturen kraftig (opp til 1500 ° C) og flammehøyden.

For å vurdere graden av skade på en gjenstand brukes vanligvis en såkalt terskelkurve som kobler varme- og lysenergifluksen q (varmefluks) og den totale energien O-hendelsen på en overflatenhet (Fig. 1.42).

Fig. 1.42.

Ved store tider med termisk eksponering, som overskrider tiden for gjenstandens eventuelle uskadede eksistens, vil skadeterskelen bestemmes utelukkende av den termiske (termisk lys) fluksen i. Under pulsede effekter av kort eksponering vil terskelen bestemmes hovedsakelig av energien til O. Verdier av I og O som overskrider terskelen vil forårsake ubetinget skade på objektet.

Hvis enten jeg eller O er mindre enn terskelverdiene, er en typisk lesjon fraværende og bare svakt ubehag er mulig. For eksempel, med en økning i varigheten av stråling fra 0,5 til 2 s, reduseres jeg fra 120 til 30 enheter, dvs. med en liten økning i O, selv med en økning av eksponeringstiden med 4 ganger, og skader skadet

fraværende, og en person kan bare føle et mildt ubehag.

Imidlertid vokser verdien av den totale energien O-hendelsen på målet i samme tidsrom fra omtrent 10 til 25 enheter. (^.

Dermed danner linjen K, svarende på de sammenkoblede endringene av I og O, sonen (regionen) av lesjonen, angitt i figuren til høyre for linjen K.

En av de mest ubehagelige konsekvensene av nederlag av strålende energi er en forbrenning av "pinner" og "kjegler" i øyet.

I fig. 1,43 er avhengigheten av i på m, så vel som T på m, gitt, som bestemmer områdene med tolerante og intolerante smerter under dannelsen av termiske forbrenninger i ulik grad. Kriteriet implementert i den presenterte figuren er basert på det faktum at uutholdelig smerte oppstår under termisk bestråling når temperaturen på hudlaget med en tykkelse på omtrent 0,14-0,15 mm (under overflaten av det øvre epitelialaget) når eller overskrider en temperatur på 45 ° C.

Etter eliminering av stråling (men ikke mer enn 20-30 s) avtar den skarpe smerten, og forsvinner da som regel helt. En økning i temperaturen på det spesifiserte laget med 4-10 grader eller mer forårsaker smertsjokk og åpenbare hudforbrenninger.

Området med tolerabel smerte, vist i grafen, bestemmes av det faktum at ved eksponering for stråling oppstår en biologisk beskyttelsesrefleks, noe som forårsaker en økning i blodstrømmen fra perifere områder av kroppen, noe som forhindrer en lokal temperaturøkning til et terskelnivå. Når den blir utsatt for en høy dose varmetrykk, kan denne fysiologiske mekanismen ikke lenger gi nødvendig varmefjerning, og kroppen gjennomgår patologiske, og noen ganger transcendentale varmebelastninger. Fra linjenes art på fig. 1,42 kan man se at det er en viss kvantitativ

dose stråling q og temperatur T, som forårsaker termisk skade og fremveksten av utålelige smerter mens du gir denne dosen den nødvendige eksponeringstiden.

Eksponeringens varighet, s Figur 1.43. Grenser for varme og lys

Ulykker med fly (LA) skjer hovedsakelig på grunn av funksjonsfeil i enhetene, først og fremst - motorsvikt, terrorangrep, brann og er ledsaget av eksplosjoner. En eksplosjon kan oppstå i luften eller når den treffer bakken. Når fly faller i boligområder, kan mennesker, strukturer osv. Lide. Eksempler på nødssituasjoner i luftfarten er analysene gitt i arbeidene.

En av de viktigste farene i luftfarten er muligheten for brann under en nødlanding. Drivstoff som kommer fra skadede tanker kan tenne fra en gnist forårsaket av friksjon, fra varme

overflater eller åpen flamme. Den resulterende forbrenningssonen sprer seg raskt over alle soner der verdiene for damp / brensel-luftforhold er innenfor brennbarhetsområdet. En av metodene for å redusere risikoen for brann er å bruke fortykkede drivstoff, som sprer seg saktere og har mindre flyktighet enn konvensjonelle flytende drivstoff. Hvis tanken med tyket brensel er skadet, reduseres både drivstoffspredningshastigheten og dannelsen av brennbare aerosoler kraftig. Dette lar deg øke perioden hvor passasjerer kan evakueres.

Nødsituasjoner og nødsituasjoner forårsaker store materielle skader og forverrer miljøproblemer. Ved ulykker ledsaget av eksplosjoner og branner er det en sterk mekanisk, termisk og kjemisk innvirkning på omgivelsene. Samtidig øker utslippene av miljøgifter kraftig; jordoverflaten er tilstoppet med LL-rusk, drivstoffrester, forbrenningsprodukter; betydelig skade på naturlandskapet, flora, fauna; beite og fruktbar jord forsvinner.

Den mekaniske effekten er preget av et brudd på det øvre (fruktbare) jordlaget på grunn av all overflate og dyp ødeleggelse, effekten av eksplosjonens energi (sjokkbølge); brudd på gressdekke, skade eller død av busker, trær og annen vegetasjon. Strukturen i det øvre fruktbare laget, gass og vannutveksling, kapillærstruktur er i endring.

Tiltak som er rettet mot å forbedre sikkerheten i nødsituasjoner er vanligvis delt inn i to kategorier. Den første inkluderer arrangementer holdt etter

krisesituasjon. El1-hendelser kalles vanligvis operasjonelle, og de er i hovedsak redusert til å beskytte befolkningen og eliminere konsekvensene av nødhjelp. Den andre gruppen av tiltak inkluderer aktiviteter som er utført på forhånd. Disse inkluderer forbedring av påliteligheten av teknologisk utstyr, redusering av lagringene av farlige stoffer på anlegg, fjerning av et farlig anlegg og tidlige tiltak for å beskytte mennesker.

Et aktivt flysikkerhetssystem (ASOBP) er viktig, som er et element i det "intelligente" pilotstøttesystemet ombord, kjent i luftfartspraksis som "pilotassistent", designet for å operere i både vanlige og nødssituasjoner. ASOBP gir advarselssignaler om en trussel mot flysikkerheten, samt omgående gi informasjon i form av "tips" om styring av flyet og dets luftbårne kompleks for å forhindre at LA når kritiske flyforhold. For å forhindre kollisjoner med jordoverflaten og mellom fly danner ASOBP romlige baner for "avl".

Et av de mest effektive områdene for forebygging av ulykker er en fullstendig, dyp og objektiv undersøkelse av tidligere hendelser og utviklingen på dette grunnlaget av anbefalinger for å forhindre at de oppstår.

Effektiviteten av slikt arbeid avhenger ikke bare av et tilstrekkelig nivå av ressurser, men også av de uttømmende kreftene til organet som utfører en uavhengig undersøkelse, slik at det kan påvirke områder av lufttransportsystemet (produksjon, design, testing, sertifisering, drift, reparasjon, regelverk, etc.) .

Standard 5.4. Vedlegg 13 til konvensjonen om internasjonal sivil luftfart sier: "Myndigheten for etterforskning av ulykker skal gis uavhengighet når den gjennomfører en etterforskning og ubegrenset myndighet til å gjennomføre den". Dette kravet er også implementert i den russiske undersøkelsesregelen, godkjent av den russiske regjeringen. Interstate Aviation Committee (IAC) som ble opprettet ved avtalen, mottok fra stats- og regjeringssjefene i CIS retten til uavhengig å undersøke flyulykker. Siden 1992 har IAC-spesialister undersøkt mer enn 270 flyulykker, inkludert mer enn 50 internasjonale, inkludert undersøkelser av hendelser som involverte vestlige fly.

Det er i dag syv slike spesialiserte senter for utredning av ulykker i USA (USA, Frankrike, Storbritannia, Canada, Tyskland, Australia og IAC).

Av liten betydning er informasjonsforsyningen til stater med data om feil og funksjonsfeil i fly og feilaktige handlinger fra mannskaper. Ved å bruke disse dataene kan luftfartsmyndighetene i hver stat treffe forebyggende tiltak.

1) Fuktighet i materialet.

2) Påvirkningen av orienteringen til prøven i rommet.

Ved negative vinklingsvinkler (retningen flammen beveger seg fra topp til bunn), endres ikke enten flammens forplantningshastighet eller reduseres noe. Med en økning i den positive hellingsvinkelen (flammens retning fra bunnen og opp) over 10-15 0, øker flammens forplantningshastighet kraftig.

3) Effekten av hastighet og luftstrømretning.

Med en økning i lett vindhastighet, forbedrer gassutvekslingen, reduseres flensens helningsvinkel til prøven. Forplantningshastigheten øker.

Luftstrømmen rettet mot flammens bevegelsesretning har dobbelt innvirkning på flammens forplantningshastighet.

Som et resultat av aerodynamisk dra og avkjøling av oppvarmede overflateseksjoner foran flammefronten, reduseres flammeutbredelseshastigheten. På den annen side intensiverer luftstrømmen blandingen av pyrolyseproduktene med oksidasjonsmidlet, dannelsen av en homogen brennbar blanding raskere, flammesesen nærmer seg overflaten til det faste materialet, noe som igjen fører til en ytterligere økning i intensiteten, og dette akselererer spredningen av flammen.

4) Innflytelsen av de geometriske dimensjonene til prøven.

Det er termisk tykke og termisk tynne prøver.

Termisk tykkelse er tykkelsen på et lag fast materiale som er oppvarmet foran flammefronten over den innledende temperaturen på det tidspunktet flammen sprer seg til et gitt overflateareal.

5) Effekten av underlagsmaterialet.

Hvis et brennbart materiale kommer i kontakt med et materiale (underlag) hvis termofysiske egenskaper skiller seg fra luft, vil dette også påvirke hastigheten på flammeutbredelse (limt papir, isolasjon av ledninger, etc.). Hvis jeg sjeler\u003e l fjell. matte. , så vil varmen bli fjernet intenst fra prøven, og forplantningshastigheten vil være lavere enn i fravær av et underlag.

6) Effekten av oksygeninnhold i miljøet.

Med økende oksygeninnhold i miljøet øker flammeutbredelseshastigheten.

7. Effekten av prøvens innledende temperatur.

For trevirke fører en økning i begynnelsestemperaturen til 230–250 о С (temperaturregion for pyrolyse) til en kraftig økning i u l.

Utbrenning av faste materialer

Samtidig med spredning av flamme på overflaten av materialet, begynner prosessen med det å brenne ut. Mønstrene for forbrenning av faste materialer avhenger betydelig av arten av transformasjonen av den faste fase til gassformige produkter.

Hvis nedbrytningen av den faste fase fortsetter i et smalt overflatelag uten dannelse av et karbonholdig lag, fortsetter forbrenningen i dette tilfellet med en konstant hastighet. Etter antennelse etableres en konstant temperatur på overflaten av den faste fase som tilsvarer kokepunktet eller sublimasjonen av stoffet.

Forbrenningsmekanismen til faste stoffer som fortsetter med dannelsen av en karbonholdig rest på forbrenningsoverflaten er mer komplisert. Nesten alle stoffer med planteopprinnelse, noe plast som inneholder ikke-brennbart eller sakte-brennende fyllstoff (talkum, sot, etc.) blir brent på denne måten. De vanligste brennbare stoffene av planteopprinnelse av denne typen er tre. På grunn av varmefluxen fra flammesonen øker temperaturen på overflatelaget av tre raskt til 450-500 ° C. Det skjer en intensiv nedbrytning av stoffer med dannelse av flyktige produkter og trekull, mens temperaturen på overflaten stiger til 600 ° C.

I dypet av brennende tre er det områder med forskjellige fysiske og fysisk-kjemiske egenskaper. Konvensjonelt kan de deles inn i fire soner:

I - trekull, bestående av 99% karbon;

II - tre med varierende grad av pyrolyse;

III - ikke-pyrolysert, tørt trevirke;

IV - kildeveden.

Med frigjøring av flyktige produkter fra den faste fasen under vedfyring, fortsetter karbonisering av materialet til en stadig større dybde. Økningen i tykkelsen av det karbonholdige laget forårsaker en økning i dets termiske motstand, og reduserer derfor oppvarmingshastigheten og pyrolysen av de fremdeles ikke nedbrytede tresjiktene, og hastigheten på flammebrenning reduseres gradvis. Flammeforbrenning av tre stopper når massefrekvensen for flyktige stoffer reduseres til 5 g / (m 2 · s). Tykkelsen på kullaget når i dette tilfellet 15-20 mm.

Opphør av flammeforbrenningen av tre åpner for tilgangen av luft oksygen til kull oppvarmet til en temperatur på 650-700 ° C. Det andre trinnet med treforbrenning begynner - den heterogene oksidasjonen av karbonlaget hovedsakelig ved reaksjonen C + O 2 ® СО 2 + 33000 kJ / kg, temperaturen på karbonlaget øker til 800 ° C, og prosessen med heterogen forbrenning av kull blir enda mer intensivert.

Det virkelige bildet av overgangen til homogen forbrenning til heterogen er noe annerledes enn det ovennevnte.

Den viktigste kvantitative parameteren som kjennetegner prosessen med å brenne faste materialer er massen av utbrenthet, som er en av parameterne som bestemmer dynamikken til en brann.

Den viste mengden utbrenthet er mengden utbrent materie per tidsenhet per enhet brann.

Metallbrenning

Av forbrenningens natur er metaller delt inn i to grupper: flyktige og ikke-flyktige.

Flyktige metaller har T pl< 1000 К, Т кип < 1500 К. К ним относятся щелочные металлы (литий, натрий, калий и др.) и щелочноземельные (магний, кальций).

Ikke-flyktige metaller har T pl\u003e 1000 K, T-baller\u003e 2500 K. Forbrenningsmekanismen bestemmes i stor grad av egenskapene til metalloksyd. T mp flyktige metaller er lavere enn T mp av oksydene deres. Dessuten er de sistnevnte ganske porøse formasjoner.

Når IZ bringes til overflaten av metallet, skjer fordampning og oksidasjon. Når de når en dampkonsentrasjon som tilsvarer den nedre konsentrasjonsgrense for antennelse, tenner de. Diffusjonsforbrenningssonen etableres nær overflaten, en stor del av varmen overføres til metallet og den varmes opp til T-baller. De resulterende damper, som fritt diffunderer gjennom den porøse oksydfilmen, kommer inn i forbrenningssonen. Koking av metallet forårsaker periodisk ødeleggelse av oksydfilmen, noe som forsterker forbrenningen. Forbrenningsprodukter (metalloksider) diffunderer ikke bare til metalloverflaten, og bidrar til dannelsen av en oksydskorpe, men også inn i det omkringliggende rommet, hvor de, når de kondenseres, danner faste partikler i form av hvit røyk. Dannelsen av tett hvit røyk er et visuelt tegn på forbrenning av flyktige metaller.

I ikke-flyktige metaller med høyfase-overgangstemperaturer dannes en veldig tett oksydfilm på overflaten under forbrenning, som fester seg godt til metalloverflaten. Som et resultat avtar diffusjonshastigheten av metalldamp gjennom filmen kraftig og store partikler, for eksempel aluminium og beryllium, er ikke i stand til å brenne. Som regel oppstår branner av slike metaller når de er i form av flis, pulver og aerosoler. Forbrenningen deres skjer uten dannelse av tett røyk. Dannelsen av en tett oksydoksydfilm på metalloverflaten fører til eksplosjon av en partikkel. Dette fenomenet, som spesielt ofte observeres under partikkelbevegelse i et høye temperatur oksiderende medium, er assosiert med akkumulering av metalldamp under oksydfilmen, fulgt av dets plutselige brudd. Dette fører selvfølgelig til en kraftig forsterkning av forbrenningen.

Støvbrenning

  støv  er et spredningssystem som består av et gassformig dispersjonsmedium (luft osv.) og en fast dispergeringsfase (mel, sukker, tre, kull, etc.).

Faktorer som påvirker hastigheten på flammeutbredelse gjennom støvete blandinger:

1) Støvkonsentrasjon.

Som for forbrenning av en homogen gass-luft-blanding, opptrer den maksimale flammeutbredningshastighet for blandinger som er litt høyere enn den støkiometriske sammensetning. For torvstøv er det 1,0-1,5 kg / m 3.

2) Askeinnhold.

Med økende askeinnhold reduseres konsentrasjonen av den brennbare komponenten, og følgelig synker flammens forplantningshastighet.

Med en reduksjon i oksygeninnholdet, reduseres flammeutbredelseshastigheten.

Klassifisering av støv ved brannfare.

I følge den eksplosive brannfaren er støv delt inn i klasser:

Jeg klasser - det mest eksplosive - opp til 15 g / m 3;

II-klasse - eksplosiv - 15 g / m 3< j н < 65 г/м 3 ;

III klasse - mest brannfare - j n\u003e 65 g / m 3; T St. opp til 250 om With;

IV-klasse - brannfare - j n\u003e 65 g / m 3; T b\u003e 250 ca C.

DYNAMIKK AV BRANNUTVIKLING

Under brannens dynamikk forstå helheten av lover og lover som beskriver endringen i de grunnleggende parametrene til brannen i tid og rom. Arten av brannen kan bedømmes ut fra et stort antall parametre: av brannområdet, av brannens temperatur, hastigheten på dens spredning, intensiteten av varmeutvikling, intensiteten av gassutveksling, intensiteten av røyk, etc.

Det er så mange brannparametere at på noen typer branner er noen av dem primære og på andre sekundære. Det avhenger av hvilke mål som er satt i studiet av en bestemt type brann.

Som hovedparametere som varierer over tid, for å studere dynamikken til en brann, tar vi området med brannen, brannens temperatur, intensiteten av gassutveksling og røyk, hastigheten på brannutbredelsen. Disse brannparametrene er mest tilgjengelige for måling, analyse, beregninger. De tjener som innledende data for å bestemme typen nødvendig utstyr og beregne krefter og midler når brannbekjempelse, design av automatiske brannslukkingssystemer, etc.

Fra det øyeblikket en brann oppstår, med sin frie utvikling, til dens fullstendige opphør, kan en brann i et rom deles inn i faser.

Brannfaser

  I. Fasen med soling.

Flammen oppstår fra en fremmed tenningskilde i et lite område og sprer seg sakte. Det dannes en konvektiv gasstrøm rundt forbrenningssonen, som gir den nødvendige gassutveksling. Overflaten på det brennbare materialet varmes opp, fakkelens størrelse øker, gassutveksling øker, strålevarmefluxen øker, som kommer inn i det omgivende rom og på overflaten av det brennbare materialet. Varigheten av solingsfasen varierer fra 1 til 3 minutter.

II. Startfasen av brannen.

Romtemperaturen øker sakte. Hele forrige prosess gjentas, men med større intensitet. Varigheten av det andre trinnet er omtrent 5-10 minutter.

III. Volumetrisk brannutviklingsfase - Den raske prosessen med å øke alle disse parametrene. Temperaturen i rommet når 250-300 ° C. Den "volumetriske" fasen av brannutvikling og fasen med volumetrisk brannutbredelse begynner. Når temperaturen på gassmediet i rommet er 300 ° C, blir glasset ødelagt. I dette tilfellet kan utbrenning også oppstå utenfor lokalene (brann slipper ut fra åpningene til utsiden). Hoppet endrer intensiteten på gassutveksling: det øker kraftig, utstrømningen av varme forbrenningsprodukter og tilstrømningen av frisk luft til forbrenningssonen blir intensivert.

IV. Brannfase.

I denne fasen kan romtemperaturen synke kort. Men i samsvar med de skiftende gassutvekslingsforholdene øker slike brannparametere som fullstendig forbrenning, hastigheten på utbrenthet og spredningen av forbrenningsprosessen kraftig. Følgelig øker den totale varmeutløsningen i en brann kraftig. Temperaturen, som falt litt i øyeblikket med ødeleggelse av vinduer på grunn av tilstrømningen av kald luft, stiger kraftig og når 500 - 600 ° С. Brannutviklingsprosessen intensiveres raskt. Den numeriske verdien av alle de tidligere nevnte brannparametrene øker. Brannens område, den gjennomsnittlige volumetriske temperaturen i rommet (800-900 ° C), intensiteten av brenningen av brannbelastningen og graden av røyk når et maksimum.

V. Stasjonær forbrenningsfase.

Brannparametere stabiliserer seg. Dette skjer vanligvis i 20-25 minutters brann, og avhengig av størrelsen på brannbelastningen, kan det vare 20-30 minutter.

VI. Dempingsfase.

Brennhastigheten reduseres gradvis, som Hovedtyngden av brannbelastningen har allerede brent ut. En stor mengde forbrenningsprodukter har samlet seg i rommet. Den volumetriske gjennomsnittlige oksygenkonsentrasjonen i rommet sank til 16-17%, og konsentrasjonen av forbrenningsprodukter som forhindrer intens forbrenning økte til dens grenseverdi. Intensiteten av strålende varmeoverføring til et brennbart materiale sank på grunn av en nedgang i temperaturen i forbrenningssonen. På grunn av økningen i den optiske tettheten til mediet, synker brenneintensiteten langsomt, noe som fører til en nedgang i alle andre parametre for brannen. Brannområdet krymper ikke: det kan vokse eller stabilisere seg.

VII. Etterbrenningsfasen.

Sakte ulme er karakteristisk for denne siste fasen av brannen, hvoretter det etter noen, noen ganger ganske lang tid, brenningen stopper.

Nøkkelbrannparametere

La oss kvantitativt vurdere noen av hovedbrannparametrene som bestemmer dynamikken i dens utvikling. Vi bestemmer intensiteten av varmeutløsningen i en brann, siden dette er en av hovedparametrene i forbrenningsprosessen:

Q \u003d βQ p n V m 'Sp, (kJ / s)

hvor β og Q p n er konstanter (underforbindelseskoeffisient og brennbelastningens nettoværdi);

V m ¢ - redusert nedbrenningshastighet;

S p - brannområde;

V m ¢ og S p avhenger av tidspunktet for brannutvikling, temperaturen på brannen, intensiteten av gassutveksling, etc.

Masseoppbrenningshastigheten V m ¢ er gitt med formelen:

v m ¢ \u003d (a × T n + b × I g) v m o ¢

hvor a, b er empiriske koeffisienter;

v m o ¢ - redusert masseforbrenning av en brannbelastning for en gitt type brennbart materiale;

T p - gjennomsnittsverdien på temperaturen på brannen;

I g - intensiteten av gassutveksling.

Avhengigheten av brannområdet av hovedparametrene for dens utvikling er:

S p \u003d k (v p ∙ τ) n

hvor k og n er koeffisienter avhengig av den geometriske formen til brannområdet;

v p - lineær brannhastighet;

τ er tiden for den frie utviklingen.

k \u003d π; n \u003d 2 k \u003d; n \u003d 2 k \u003d 2a; n \u003d 1

k \u003d; n \u003d 2 k \u003d 2a; n \u003d 1

Den lineære hastigheten på brannutbredelse avhenger av typen brennbar belastning, gjennomsnittlig branntemperatur og gassutvekslingskurs:

v p \u003d (a 1 T p + b 1 I d) v po

hvor a 1 og b1 er empiriske koeffisienter som fastslår avhengigheten av den lineære brannhastigheten av gjennomsnittstemperatur og gassutvekslingskurs, hvis numeriske verdi bestemmes empirisk for hver spesifikk type drivstoff;

v p o - lineær hastighet for forplantning av forbrenning for en gitt type drivstoff.

Når brannen utvikler seg, vil temperaturen på brannen og intensiteten av gassutveksling øke, noe som øker den lineære forbrenningshastigheten og reduserer massen av utbrenthet.

Termiske forhold i brann

Forekomst og hastighet av termiske prosesser avhenger av intensiteten av varmeutløsningen i forbrenningssonen, dvs. fra varmen fra en brann. En kvantitativ egenskap ved endringer i varmeutgivelse i en brann avhengig av forskjellige forbrenningsforhold er temperaturregimet. Under temperaturregimet til brannen forstå temperaturendringen over tid. Det er ekstremt vanskelig å bestemme temperaturen på en brann ved både eksperimentelle og beregningsmetoder. For tekniske beregninger for å løse en rekke praktiske problemer, bestemmes brannens temperatur ut fra varmebalanseligningen. Varmebalansen i en brann er satt sammen ikke bare for å bestemme temperaturen på brannen, men også for å identifisere den kvantitative fordelingen av termisk energi. Generelt kan varmebalansen til en brann for et gitt tidspunkt angis som følger:

Q p \u003d Q pg + Q k + Q l

hvor Q p - varme frigitt i brannen, kJ;

Q pg - varme inneholdt i forbrenningsprodukter, kJ;

Q til - varme overført fra forbrenningssonen ved konveksjon til luften som vasker sonen, men ikke deltar i forbrenningen, kJ;

Q l - varme overført fra forbrenningssonen ved stråling.

For åpne branner ble det funnet at andelen varme som overføres fra forbrenningssonen ved stråling og konveksjon er 40-50% av Q p. Den gjenværende brøkdel av varme (60-70% av Q p) brukes til å varme opp forbrenningsproduktene. Således vil 60-70% av den teoretiske forbrenningstemperaturen til et gitt brennbart materiale gi en omtrentlig verdi av flammetemperaturen. Temperaturen på åpne branner avhenger av brennverdien av brennbare materialer, deres utbrentthet og meteorologiske forhold. I gjennomsnitt er maksimumstemperaturen på en åpen ild for brennbare gasser 1200 - 1350 ° С, for væsker - 1100 - 1300 ° С og for faste brennbare materialer med organisk opprinnelse - 1100 - 1250 ° С.

Ved en intern brann påvirker flere faktorer temperaturen: arten av det brennbare materialet, størrelsen på brannbelastningen og dens beliggenhet, forbrenningsområdet, dimensjonene til bygningen (gulvareal, romhøyde, etc.) og gassutvekslingskurs (dimensjoner og plassering av åpninger). La oss se nærmere på påvirkningen av disse faktorene.

Brann kan deles inn i tre karakteristiske perioder med temperaturendring: innledende, hoved og slutt.

Innledende periode  - preget av en relativt lav volumetrisk gjennomsnittstemperatur.

Hovedperiode - i løpet av det brenner 70-80% av den totale belastningen med brennbare materialer. Slutten av denne perioden oppstår når den volumetriske gjennomsnittstemperaturen når sin maksimale verdi eller synker til ikke mer enn 80% av den maksimale verdien.

Sluttperiode  - preget av en nedgang i temperatur på grunn av utbrenthet av brannbelastningen.

Figur 9.1. Endring i temperatur på en intern brann over tid: 1 - kurve for en spesifikk brann; 2 - standard kurve

Siden veksthastigheten og den absolutte verdien av branntemperaturen i hvert tilfelle har sine egne karakteristiske verdier og funksjoner, introduseres konseptet med en standard temperaturkurve (fig. 21.2), som oppsummerer de mest karakteristiske trekk ved endringer i temperaturen til interne branner. Standardtemperaturen er beskrevet av ligningen.

brenning-Dette er en intens kjemisk oksidativ reaksjon, som er ledsaget av varme og glød. Forbrenning skjer når det er et brennbart stoff, et oksidasjonsmiddel og en antennelseskilde. Oksygen, salpetersyre kan fungere som oksidasjonsmidler i forbrenningsprosessen. Som drivstoff - mange organiske forbindelser, svovel, hydrogensulfid, pyritter, de fleste metaller i fri form, karbonmonoksid, hydrogen, etc.

I en virkelig brann er oksydasjonsmiddelet under forbrenning vanligvis atmosfærisk oksygen. Den ytre manifestasjonen av brenning er en flamme, som er preget av glød og varme. Ved brenning av systemer som kun består av faste eller flytende faser eller blandinger derav, kan det hende at flammen ikke forekommer, dvs.   flammeløs  brennende eller   korrupsjon.

Avhengig av tilstanden for aggregering av startmaterialet og forbrenningsproduktene, skilles homogen forbrenning, forbrenning av eksplosiver, heterogen forbrenning.

Homogen forbrenning.  Ved homogen forbrenning er utgangsmaterialene og forbrenningsproduktene i samme tilstand. Denne typen inkluderer forbrenning av gassblandinger (naturgass, hydrogen, etc. med et oksydasjonsmiddel, vanligvis luft oksygen) /

Eksplosiv forbrenning  på grunn av overgangen av materie fra en kondensert tilstand til en gass.

Heterogen forbrenning.  Ved heterogen forbrenning er utgangsmaterialer (for eksempel fast eller flytende drivstoff og gassformig oksidasjonsmiddel) i forskjellige aggregerte tilstander. De viktigste teknologiske prosessene for heterogen forbrenning er forbrenning av kull, metaller, forbrenning av flytende brensel i oljefyr, forbrenningsmotorer og forbrenningskamre av rakettmotorer.

Bevegelsen av flammen gjennom gassblandingen kalles flammespredning.  Avhengig av forbrenningshastigheten til forbrenningsflammen, kan det være deflagrering med en hastighet på flere m / s, eksplosivt - en hastighet i størrelsesorden titalls og hundrevis av m / s og detonasjon - på tusen m / s.

Deflagrasjonsforbrenning er delt inn i laminær og turbulent.

Laminar forbrenning er preget av en normal flammeutbredelsesgrad.

Normal flammeutbredelseshastighet,  kalles hastigheten på flammefronten i forhold til den uforbrente gassen, i retningen vinkelrett på overflaten.

Temperatur øker relativt den normale hastigheten på flammeutbredelse, inerte urenheter reduserer den, og en økning i trykket fører enten til en økning eller en reduksjon i hastigheten.

I en laminær gasstrøm er gasshastighetene små. Forbrenningshastigheten avhenger i dette tilfelle av dannelseshastigheten av den brennbare blandingen. I en turbulent flamme forbedrer virvlingen av gasstrålene blandingen av de reagerende gassene, siden overflaten gjennom hvilken molekylær diffusjon oppstår øker.

Indikatorer for brann- og eksplosjonsfare for gasser. Deres egenskaper og omfang

Brannfaren for teknologiske prosesser bestemmes i stor grad av de fysisk-kjemiske egenskapene til råvarer, mellomprodukter og sluttprodukter som sirkulerer i produksjonen.

Brann- og eksplosjonsfareindikatorer brukes i kategoriseringen av rom og bygninger, i utviklingen av systemer for å sikre brannsikkerhet og eksplosjonssikkerhet.

Gasser er stoffer hvis absolutte damptrykk ved en temperatur på 50 ° C er lik eller mer enn 300 kPa eller hvis kritiske temperatur er under 50 ° C.

Følgende indikatorer gjelder for gasser:

Brennbarhetsgruppe-indikator som gjelder for alle samlede tilstander.

Brennbarhet - evnen til et stoff eller et materiale til å brenne. Brennbarheten til stoffer og materialer er delt inn i tre grupper.

nonflammable  (ikke-brennbart) - stoffer og materialer som ikke er i stand til å brenne i luft. Ikke-brennbare stoffer kan være brennbare (for eksempel oksidasjonsmidler, så vel som stoffer som avgir brennbare produkter når de interagerer med vann, oksygen eller med hverandre).

nonflammable  (neppe brennbart) - stoffer og materialer som kan antenne i luften fra antennelseskilden, men som ikke er i stand til å brenne på egen hånd etter at den er fjernet.

brannfarlig (brennbar) - stoffer og materialer som spontant kan antennes, så vel som antennes fra antennelseskilden og brennes uavhengig etter fjerning av den. Brennbare stoffer og materialer skilles fra gruppen av brennbare stoffer og materialer.

Brannfarlige kalles brannfarlige stoffer og materialer som kan antennes fra kortsiktig (opp til 30 s) eksponering for en lavenergi-tenningskilde (matche flamme, gnist, ulmende sigarett, etc.).

Brennbarheten til gasser bestemmes indirekte: det refereres til en gass som har konsentrasjonsantennelsesantenn i luft drivstoff;  hvis gassen ikke har konsentrasjonsantennelsesantenn, men selvantennelse ved en viss temperatur, henvises det til flammehemmende;  i mangel av tenngrenser for konsentrasjon og antennelsestemperatur henvises det til gass nonflammable.

I praksis brukes en brennbarhetsgruppe for å dele opp brennbare materialer, når man etablerer klasser med eksplosjons- og brannfaresoner i henhold til EMP, når man bestemmer kategorien av lokaler og bygninger for eksplosjon og brannfare, når man utvikler tiltak for å sikre brann- og eksplosjonssikkerhet for utstyr og lokaler.

Selvantennelsestemperatur  - stoffets laveste temperatur, hvor det under betingelsene for spesielle tester er en kraftig økning i frekvensen av eksoterme reaksjoner som ender i flammeforbrenning.

Konsentrasjonsgrenser for flammeutbredelse (tenning) - det  konsentrasjonsområde der forbrenning av blandinger av brennbare damper og gasser med luft eller oksygen er mulig.

Den nedre (øvre) konsentrasjonsgrensen for flammeutbredelse er  minimum (maksimalt) innhold av drivstoff i blandingen er brennbart stoff-oksiderende medium ”hvor flammen kan spre seg gjennom blandingen på hvilken som helst avstand fra antennelseskilden. Innenfor disse grensene er blandingen brennbar, og utenfor dem er blandingen ikke i stand til å brenne.

Temperaturgrenser for flammeutbredelse  (antenning) er temperaturene til et stoff hvor dets mettede damp danner konsentrasjoner i et spesielt oksiderende medium som er lik den nedre (nedre temperaturgrense) og øvre (øvre temperaturgrense) konsentrasjonsgrense for flammeutbredelse.

Evnen til å eksplodere og brenne ved samspill med vann, atmosfærisk oksygen og andre stoffer - en kvalitetsindikator som kjennetegner den spesielle brannfaren for visse stoffer. Denne egenskapen til stoffer brukes til å bestemme kategorien av produksjon, så vel som for å velge sikre forhold for å utføre teknologiske prosesser og betingelser for felles lagring og transport av stoffer og materialer.

Laminarforbrenningshastighet   - hastigheten som flammefronten beveger seg i retningen vinkelrett på overflaten til frisk drivstoffaggregatet.

–Laminær forbrenningssone;

–– hastighet for laminær forbrenning.

Turbulent forbrenning.

Turbulent flammehastighet   - hastigheten som flammefronten beveger seg i en turbulent strøm.

–– turbulent forbrenningssone;

–Normale hastigheter på små partikler.

Laminar forbrenning gir ikke den nødvendige hastigheten for varmeutvikling i motoren, derfor er det nødvendig med gasstrømningsturbulens.

Arrhenius-ligningen:
Er hastigheten på en kjemisk reaksjon.

–Konstant med en kjemisk reaksjon, avhengig av blandingens sammensetning og typen drivstoff;

–Trykk av en kjemisk reaksjon;

–Ledd av en kjemisk reaksjon;

–Universal gass konstant;

–Temperatur av en kjemisk reaksjon;

–Aktiveringsenergi - energien som kreves for å bryte intramolekylære bindinger.

Påvirkning fra forskjellige faktorer på forbrenningsprosessen i forbrenningsmotorer med gnistantennelse.

Sammensetningen av blandingen.

–– øvre konsentrasjonsgrense;

–Lav konsentrasjonsgrense;

–Normal forbrenning;

–kraftsammensetning av blandingen   - maksimal effekt utviklet av motoren.

–økonomisk sammensetning av blandingen   - maksimal lønnsomhet.

Kompresjonsforhold.

Med en økning i rotasjonshastigheten øker tenningsfasen, noe som fører til sen utvikling av forbrenningsprosessen og en reduksjon i mengden varme som frigjøres per syklus. Derfor når du endrer krever justering av tenningstimingen (SPD).

Tenningstidspunkt

Tenningstidspunkt   - rotasjonsvinkelen på veivakselen fra tidspunktet for innlevering av gnisten til TDC.

P
od last   forstå rotasjonsvinkelen til gassen - det er hun som regulerer belastningen på motoren.

–Trottle rotasjonsvinkel.

De viktigste bruddene på forbrenningsprosessen i forbrenningsmotorer med gnisttenning. Detonasjon.

D
etonatsiya   - eksplosiv forbrenning av blandingen, ledsaget av trykkstøtbølger som forplanter seg i hele forbrenningskammerets volum. Detonering skjer som et resultat av selvantennelse av deler av blandingen fjernt fra stearinlyset på grunn av intens oppvarming og komprimering under utbredelsen av flammefronten.

Med detonasjon:

Reflekterende fra veggene i forbrenningskammeret danner sjokkbølgen sekundære flammefronter og selvantennelsessentre. Utad manifesterer detonering seg i form av døve banker når motoren bruker store belastninger.

Konsekvensene av motorens drift med detonasjon:

Overoppheting og forbrenning av individuelle motorkomponenter (ventiler, stempler, hodepakninger, tennpluggelektroder);

Mekanisk skade på motordeler på grunn av støtbelastning;

Nedgang i kraft og lønnsomhet i arbeidet.

dermed langt arbeid med detonasjon er uakseptabelt.

P
vi lister opp faktorene som forårsaker detonasjon:

Evnen til drivstoff til selvantennelse kjennetegner bankmotstand og bankmotstand er estimert oktantall (OCH) .

RON   - numerisk lik volumfraksjonen av en dårlig detonerende isoktan av en blanding med lett detonerende normal heptan, tilsvarer bensinen i detoneringsegenskaper.

Isooctane - 100 enheter, normal heptan - 0 enheter.

For eksempel:  oktan nummer 92 betyr at denne bensinen har samme detonasjonsmotstand som en referanseblanding av 92% isooctan og 8% normal heptan.

En
- bensin til biler;

og - en forskningsmetode for å produsere bensin;

m - motorisk metode (brevet er vanligvis ikke skrevet).

I den motoriske metoden justerer studiene kompresjonsforholdet til detonasjonen begynner, og bestemmer oktantallet fra tabellene.

Motoriske metoder   simulere kjøring med full last (lastebil ut av byen).

Forskningsmetode   imiterer bevegelse ved delvis belastning (i byen).

Hvis oktantallet er for stort, reduseres flammeutbredelseshastigheten. Forbrenningsprosessen er forsinket, noe som fører til en reduksjon i effektivitet og en økning i temperaturen til avgassene. Konsekvensen av dette er kraftfall, økt drivstofforbruk, overoppheting av motoren og forbrenning av enkeltelementer. Maksimal motorytelse oppnås med et oktantall drivstoff nær detonasjonsterskelen.

Måter å takle detonasjon på: