Вимушене запалювання горючих систем (лекція 7)

Август 7, 2022

Главная
Физика
Вимушене запалювання горючих систем (лекція 7)

Содержание

4. План лекції 1.Поняття та особливості процесу запалювання. 2. Запалювання нагрітою поверхнею. 3. Запалювання горючих систем електричними
5. 1. ПОНЯТТЯ І ОСОБЛИВОСТІ ПРОЦЕСУ ЗАПАЛЮВАННЯ Вимушене запалювання - виникнення горіння внаслідок дії джерела запалювання на
6. Відмінності запалювання від самоспалахування 1. Горіння виникає не в усій системі, як при СС, а тільки
7. 4. Для перевищення q(+) над q(-) необхідно при ВЗ збільшити температуру, до якої нагрівається частка холодної
8. 7. Через високу інтенсивність тепловіддачі при ВЗ температура горіння буде нижчою, ніж при самоспалахуванні. tгор(зап) q(+)
9. 2. ЗАПАЛЮВАННЯ РОЗЖАРЕНИМ ТІЛОМ При температурі стінки Т3 суміш у пристінному шарі реагує з виділенням тепла,
10. Температура запалювання - найменша температура нагрітого тіла, при якій виділення тепла в пристінному шарі горючої суміші
11. Критичною умовою запалювання є: (dT/dx)х Рівняння теплового балансу в пристінному шарі товщиною δ : VгсQнωхр =
12. ЧИННИКИ, ЩО ВПЛИВАЮТЬ НА ПРОЦЕС ЗАПАЛЮВАННЯ: 1) вид горючої речовини, 2) склад горючої суміші, 3) умови,
13. Склад горючої суміші - концентрація кисню в окислювальному середовищі φО2 ↑ ωхр↑ q(+) ↑ Tзап ↓
14. Умови, в яких знаходиться горюча суміш - початкова температура горючого середовища Т0 T0 ↑ q(-) ↓
15. Властивості джерела запалювання - теплоємність матеріалу ср ср ↓ Tзап ↑ - розміри нагрітого тіла dДЗ
16. Фрикційні іскри - шматочки металу, відірвані і нагріті при механічному впливі, частково окислені. Кількість тепла, що
17. Вихідні параметри іскор різного походження
18. Розподіл температури іскри з часом
19. 3. ЗАПАЛЮВАННЯ ГОРЮЧИХ СИСТЕМ ЕЛЕКТРИЧНИМИ РОЗРЯДАМИ Теплові прояви електричної енергії: електричний розряд статичної електрики; електричний розряд
20. Розподіл температури при електричному розряді в інертному середовищі в ГС q(+) > q(-) q(+)=VгсQнωхр
21. Emin - мінімальна енергія електричного розряду, яка забезпечує нагрівання від То до Тгор об'єму газу, радіус
22. Мінімальна підпалююча енергія іскри залежить від: виду горючої речовини, складу горючої суміші, умов, в яких знаходиться
23. Вид горючої речовини природа горючої речовини Emin водню = 0,017 мДж, Emin етану = 0,24 мДж,
24. Склад горючої суміші. EДЗ = Emin при ϕгр = ϕстм Emin метан - повітря = 0,42
25. Умови, в яких знаходиться горюча суміш Emin метан - повітря (Р = 100 кПа) = 0,42
26. Час впливу розряду на горючу суміш Emin↓ τвпливу ↑ Електричні розряди різної потужності і різної тривалості
27. Розрахунок мінімальної енергії запалювання: де Еmin1, Еmin2 – мінімальна енергія запалювання речовин 1 і 2; uн1,
28. 4. Підпалювання горючих речовин променистим потоком від полум’я.
29. Критична густина теплового потоку qкр залежно від часу опромінення для різних речовин
31. Скачать презентацию

Слайд 2

Слайд 3

Слайд 4

План лекції
1.Поняття та особливості процесу запалювання.
2. Запалювання нагрітою поверхнею.
3. Запалювання горючих

систем електричними розрядами.
4. Запалювання променистим потоком тепла.

Слайд 5

1. ПОНЯТТЯ І ОСОБЛИВОСТІ ПРОЦЕСУ ЗАПАЛЮВАННЯ
Вимушене запалювання - виникнення горіння внаслідок

дії джерела запалювання на невелику частку відносно холодної горючої системи.
Джерело запалювання - тіло, що горить, або розжарене тіло, а також електричний розряд, які мають енергію і температуру, достатні для виникнення горіння інших речовин.
Залежно від природи теплового впливу розрізняють види (групи) джерел запалювання:
- теплові прояви хімічної енергії;
- теплові прояви електричної енергії;
- теплові прояви механічної енергії;
- теплові прояви ядерної енергії, енергія сонячних променів;
- відкрите полум'я, розжарені продукти горіння або нагріте ними тіло.

Слайд 6

Відмінності запалювання від самоспалахування
1. Горіння виникає не в усій системі,

як при СС, а тільки в частині ГС, яка примикає до ДЗ, інша маса ГС залишається відносно холодною.
2. При СС тепловіддача визначається конвек-цією від системи в навколишнє середовище. При ВЗ тепловіддача визначається теплопровідністю всередині самої ГС.
q(-) = - λ d2T/dх2.
3. При ВЗ інтенсивність тепловіддачі більша, ніж при СС, через те що вихідна ГС залишається холодною.
q(-)зап > q(-)сс.

Слайд 7

4. Для перевищення q(+) над q(-) необхідно при ВЗ збільшити температуру,

до якої нагрівається частка холодної ГС. Отже, при ВЗ відбувається локальний нагрів ГС до критичної температури - температури запалювання tзап, більшої, ніж tсс
tзап > tсс
5. При СС горіння є гомогенним кінетичним, а при ВЗ може виникати як полум’яне горіння, так і гетерогенне дифузійне (тління) при впливі ДЗ на деякі тверді горючі матеріали.
6. Величина періоду індукції τінд при ВЗ залежить від агрегатного стану горючої речовини і потужності ДЗ.

Слайд 8

7. Через високу інтенсивність тепловіддачі при ВЗ температура горіння буде нижчою,

ніж при самоспалахуванні.
tгор(зап) < tгор(сс)
q(+) = q(-)
VгсQнωхр = - λ d2T/dх2

Слайд 9

2. ЗАПАЛЮВАННЯ РОЗЖАРЕНИМ ТІЛОМ
При температурі стінки Т3 суміш у пристінному

шарі реагує з виділенням тепла, так що q(+) = q(-), встановлюється стаціонарний стан.
При температурі стінки більшій, ніж Т3, суміш у пристінному шарі реагує з більшою швидкістю, так що q(+) > q(-), внаслідок чого температура суміші підніметься вище за температуру поверхні.

Слайд 10

Температура запалювання - найменша температура нагрітого тіла, при якій виділення тепла

в пристінному шарі горючої суміші компенсує тепловіддачу від цього шару в вихідну холодну горючу суміш.

Слайд 11

Критичною умовою запалювання є:
(dT/dx)х<δ = 0
Рівняння теплового балансу в пристінному

шарі товщиною δ :
VгсQнωхр = - λ d2T/dх2
Мінімальний розмір нагрітого тіла, при якому відбудеться запалювання:

Слайд 12

ЧИННИКИ, ЩО ВПЛИВАЮТЬ НА ПРОЦЕС ЗАПАЛЮВАННЯ:
1) вид горючої речовини,
2) склад

горючої суміші,
3) умови, в яких знаходиться горюча суміш,
4) властивості самого джерела запалювання (нагрітого тіла).
Вид горючої речовини
- теплотворна здатність: Qн ↑ q(+) ↑ Tзап ↓
- агрегатний стан:
найменша Tзап у горючих газів, найбільша - у твердих горючих матеріалів.

Слайд 13

Склад горючої суміші
- концентрація кисню в окислювальному середовищі
φО2 ↑ ωхр↑ q(+)

↑ Tзап ↓
- концентрація негорючих газів
φнг ↑ ω хр ↓ q(+) ↓ Tзап ↑
- концентрація горючої речовини
φгр = φстм Tзап = min

Слайд 14

Умови, в яких знаходиться горюча суміш
- початкова температура горючого середовища Т0
T0

↑ q(-) ↓ Tзап ↓
- тиск, під яким знаходиться горюча суміш
Р ↑ Wхр↑ q(+) ↑ Tзап ↓
- час контакту ДЗ з горючою сумішшю
τконт↑ Tзап ↓
- швидкість руху газової суміші
vруху↑ α ↑ q(-) ↑ Tзап ↑

Слайд 15

Властивості джерела запалювання
- теплоємність матеріалу ср
ср ↓ Tзап ↑
- розміри нагрітого

тіла
dДЗ ↑ Tзап ↓
- загальна площа поверхні розжарених тіл
S↓ Tзап ↑

Слайд 16

Фрикційні іскри - шматочки металу, відірвані і нагріті при механічному впливі,

частково окислені.
Кількість тепла, що віддається розжареною іскрою:
Q = mіск cp іск (Tіск - Tсс гр.)
де cp іск - питома теплоємність матеріалу іскри;
mіск – маса іскри;
Tсс - температура самоспалахування горючої речовини,
Tіск - кінцева температура іскри.
Якщо енергія іскри буде перевищувати мінімальну енергію запалювання даної горючої речовини, іскра є джерелом запалювання.

Слайд 17

Вихідні параметри іскор різного походження

Слайд 18

Розподіл температури іскри з часом

Слайд 19

3. ЗАПАЛЮВАННЯ ГОРЮЧИХ СИСТЕМ ЕЛЕКТРИЧНИМИ РОЗРЯДАМИ
Теплові прояви електричної енергії:
електричний розряд статичної

електрики;
електричний розряд атмосферної електрики (прямий та опосередкований вплив блискавки);
електричні іскри, що виникають внаслідок короткого замикання, (дуга та краплі металу);
нагрів поверхні ламп накалювання та електричних дротів і контактів при виникненні перевантажень.

Слайд 20

Розподіл температури при електричному розряді
в інертному середовищі в ГС
q(+)

> q(-) q(+)=VгсQнωхр

Слайд 21

Emin - мінімальна енергія електричного розряду, яка забезпечує нагрівання від То

до Тгор об'єму газу, радіус якого рівний rmin.
Мінімальна енергія запалювання газу, пари або аерозолю речовини в повітрі - найменша енергію конденсатора, при розряді якого через повітряний проміжок виникає іскра, яка запалює стехіометричну суміш даної речовини і повітря з імовірністю 0,01.
Безпечним є розряд електрики з енергією:
Ебез.< 0,4 Emin

Слайд 22

Мінімальна підпалююча енергія іскри залежить від:
виду горючої речовини,
складу горючої суміші,

умов, в яких знаходиться система (тиск, температура, швидкість руху газового середовища),
часу впливу на горючу суміш.

Слайд 23

Вид горючої речовини
природа горючої речовини
Emin водню = 0,017 мДж,
Emin

етану = 0,24 мДж,
Emin аміаку = 680 мДж.
Emin парафінових вуглеводнів > Emin етиленових > Emin ацетиленових вуглеводнів
агрегатний стан горючої речовини
Emin твердих ГР > Emin рідин > Emin газів

Слайд 24

Склад горючої суміші.
EДЗ = Emin при ϕгр = ϕстм
Emin метан -

повітря = 0,42 мДж,
Emin метан - кисень = 0,004 мДж

Слайд 25

Умови, в яких знаходиться горюча суміш
Emin метан - повітря (Р =

100 кПа) = 0,42 мДж,
Emin метан - повітря (Р = 10 кПа) = 25 мДж

Слайд 26

Час впливу розряду на горючу суміш
Emin↓ τвпливу ↑
Електричні розряди різної потужності

і різної тривалості можуть бути рівноцінними при запаленні, якщо їх енергія однакова.

Слайд 27

Розрахунок мінімальної енергії запалювання:
де Еmin1, Еmin2 – мінімальна енергія запалювання

речовин 1 і 2;
uн1, uн2 – нормальна швидкість поширення горіння речовин 1 і 2.
Стандартна речовина - нормальний бутан
Еmin = 0,25 мДж, а uн = 0,379 м/с.
Мінімальна енергія запалювання інших речовин в повітрі за стандартних умов:

Слайд 28

4. Підпалювання горючих речовин променистим потоком від полум’я.

Слайд 29

Критична густина теплового потоку qкр залежно від часу опромінення для різних

речовин

Вимушене запалювання горючих систем (лекція 7)

Содержание

План лекції1.Поняття та особливості процесу запалювання.2. Запалювання нагрітою поверхнею.3. Запалювання горючих

1. ПОНЯТТЯ І ОСОБЛИВОСТІ ПРОЦЕСУ ЗАПАЛЮВАННЯВимушене запалювання - виникнення горіння внаслідок

Відмінності запалювання від самоспалахування 1. Горіння виникає не в усій системі,

4. Для перевищення q(+) над q(-) необхідно при ВЗ збільшити температуру,

7. Через високу інтенсивність тепловіддачі при ВЗ температура горіння буде нижчою,

2. ЗАПАЛЮВАННЯ РОЗЖАРЕНИМ ТІЛОМ При температурі стінки Т3 суміш у пристінному

Температура запалювання - найменша температура нагрітого тіла, при якій виділення тепла

Критичною умовою запалювання є: (dT/dx)х<δ = 0Рівняння теплового балансу в пристінному

ЧИННИКИ, ЩО ВПЛИВАЮТЬ НА ПРОЦЕС ЗАПАЛЮВАННЯ:1) вид горючої речовини, 2) склад

Склад горючої суміші- концентрація кисню в окислювальному середовищіφО2 ↑ ωхр↑ q(+)

Умови, в яких знаходиться горюча суміш- початкова температура горючого середовища Т0T0

Властивості джерела запалювання- теплоємність матеріалу срср ↓ Tзап ↑- розміри нагрітого