Влияние отдельных факторов на нормальную скорость распространения пламени

Скорость распространения пламени. Факторы, влияющие на скорость распространения пламени.

Для количественной характеристики процесса распространения пламе­ни имеется понятие нормальной скорости распространения пламени или линейной скорости перемещения фронта пламени.

Необ­ходимо различать видимую и нормальную скорость распространения пламе­ни.

Нормальная скорость распространения пламе­ни во столько раз меньше видимой, во сколько раз поверхность фронта пламени больше поперечного сечения трубы.

Наблюдаемая или видимая скорость распространения пламени - есть скорость распространения пламени относительно стенок трубки для случая трубки Коварда-Джонса. (Если представить, что пламя распространяется по неподвижной газовой смеси в стеклянной трубке, так называемой трубки Коварда-Джонса).

Под нормальной скоростью распространения пламени понимают ско­рость распространения фронта пламени относительно свежей смеси в направлении нормали к его поверхности.

Нормальная скорость распространения пламени величина не постоянная и изменяется в зависимости от состава смеси, примеси инертных газов, температуры смеси, диаметра труб, природы горючего и окислителя.

Максимальная скорость распространения пламени наблюдается при наличии избытка горючего в смеси с окислителем.

Но максимальная концентрация горючего и нормальная скорость распространения пламени имеют определенные пределы.

Нормальная скорость распространения пламе­ни сравнительно невелика (не более десятков метров в секунду), и только в некоторых условиях пламя в трубах распространяется с огромной скоростью (от 2 до 5 км/с), превышающей скорость звука в данной среде. Это явление назвали детонацией. Об этом я вам еще скажу.

Нормальная скорость распространения пламени редко превышает величины 2,5 м/с.

Для углеводородных воздушных смесей нормальная скорость распространения пламени колеблется пределах 0,4- 0,8 м/с.

Минимальное значение скорости распространения пламени 0,04 м/с.

Смеси с меньшей скоростью распространения пламени уже не способны к распространению пламени.

Помимо нормальной скорости распространения пламени различают мас­совую скорость горения (выгорания), которая показывает массу вещества, сгорающего в единицу времени с единицы поверхности фронта пламени:

υ_m =υ· ρ₀ кг/(м^2.с),

где υ - нормальная скорость распространения пламени, м/с; ρ₀ - плотность исходной горючей смеси, кг/м³.

Нормальная скорость распространения пламени является одной из важных характеристик пожарной опасности газообразных веществ. Ее вели­чина зависит от химической природы горючего и окислителя, физических и теплофизических параметров горючей смеси.

Влияние состава смеси.

Согласно теории максимальная скорость распространения пламени должна соответствовать стехиометрическому со­отношению горючего и окислителя, т.е. когда скорость реакции макси­мальная. Введение в горючую смесь инертных газов снижает скорость распространения пламени.

Влияние начальной температуры смеси. Предварительный подогрев горючей смеси увеличивает скорость распространения пламени.

Установлено, что скорость распространения пламени пропорциональна квадрату начальной температуры смеси.

Увеличение диаметра труб увеличивает нормальную скорость распространения пламени, но неравномерно.

Так, при увеличении диаметра труб до 10-15 см скорость растет быстро.

Дальнейшее увеличение диаметра не дает значительного увеличения скорости и наступает момент, когда увеличение диаметра не изменяет скорость распространения пламени.

В некоторых случаях пламя в трубах распространяется с огромной скоростью (от 2 до 5 км/с), превышающей скорость звука в данной среде.

Это явление называют детонацией.

Особенности детонации:

· Постоянство скорости распространения пламени независимо от диаметра трубы.

· Высокое давление пламени, вызванное детонационной волной, которое может достигать 50кг/см² и более в зависимости от химической природы горючей смеси и начального давления в трубе.

Влияние флегматизаторов и ингибиторов.

Молекулы флегматизатора (азот, двуокись углерода, водяной пар, инертные газы), разбавляя горю­чую смесь, снижают вероятность активных соударений между молекулами горючего и окислителя. Вследствие этого скорость химической реакции падает и соответственно уменьшается скорость распространения пламени.

При введении в горючую смесь химически активных ингибиторов (га­лоидзамещенные углеводороды) скорость распространения пламени снижает­ся значительно сильнее, чем в случае флегматизаторов, что объясняется различным механизмом воздействия флегматизаторов (разбавление) и инги­биторов (подавление активных центров) на горючую смесь.

Дата добавления: 2014-01-07