T.5 Определение нормальной скорости распространения пламени и термодинамических параметров

Т.5.1 Нормальная скорость характеризует реакционную способность горючих газовых смесей при фронтальных режимах горения. Наиболее перспективным является экспериментально-расчетный метод оптимизации, позволяющий определять нормальную скорость в бомбе постоянного объема в широком диапазоне температур и давлений. Метод изложен в ГОСТ 12.1.044.

Входящая в критериальные соотношения (T.1) и (Т.2) в составе комплекса W нормальная скорость распространения пламени S_u_i при давлении и температуре, соответствующих началу развития процесса горения, может быть определена экспериментально или взята из научно-технической литературы, прошедшей оценку достоверности приведенных в ней данных. Если данные по нормальной скорости при характерных для технологического процесса давления р и температуре Т отсутствуют, то в ограниченном диапазоне экстраполяции можно воспользоваться для оценки формулой

n m

p T

S = S (───) (───), (T.6)

u u p T

0 0 0

где S - известное значение нормальной скорости при давлении p_0 и

u температуре Т_0;

n и m - соответственно барический и температурный показатели.

В диапазоне давлений от 0,04 до 1,00 МПа и температур от 293 до 500 К для стехиометрических смесей метана, пропана, гексана, гептана, ацетона, изопропанола и бензола с воздухом барический показатель с ростом давления и температуры свежей смеси увеличивается и находится в диапазоне от 3,1 до 0,6. При значениях давления и температуры, близких к атмосферным, барический и температурный показатели для горючих паровоздушных смесей могут быть приняты в первом приближении соответственно равными n = -0,5 и m = 2,0.

T.5.2 Термодинамические параметры Е_i, пи_e, гамма_b определяют термодинамическим расчетом, например на компьютерах по известным методикам.

Коэффициент расширения Е_i равен по определению

M T

i b

i

E = ──────,

i M T

b u

i i

где T и М - соответственно температура и молекулярная масса

b b продуктов сгорания горючей смеси.

I i

Молекулярную массу смеси идеальных газов М, кг/моль, определяют по формуле

М = Сумма M n, (Т.7)

j j j

где М и n - соответственно молекулярная масса и мольная доля j-го

j j компонента смеси.

Коэффициент расширения может быть также определен из приближенного уравнения

пи - 1

e

E = 1 + ──────. (T.8)

i гамма

b

Таблица Т.2 - Результаты расчета значений пи_e, гамма_b, Е_i, T_b_i и S_u для некоторых стехиометрических газопаровых смесей при начальном давлении 0,1 МПа и температуре 298,15 К

┌──────────────────┬───────────────┬──────────┬──────────┬─────────────┬──────────┬──────────┬──────────┐

│ Горючее │ Формула │ фи_ст,% │ пи_e │ гамма_b │ Е_i │ T_b_i │ S_u, м/с │

│ │ │ об. │ │ │ │ │ │

├──────────────────┼───────────────┼──────────┼──────────┼─────────────┼──────────┼──────────┼──────────┤

│Метан │СН4 │ 9,355 │ 8,71 │ 1,25 │ 7,44 │ 2204 │ 0,305 │

│ │ │ │ │ │ │ │ │

│Пропан │С3Н8 │ 3,964 │ 9,23 │ 1,25 │ 7,90 │ 2245 │ 0,320 │

│ │ │ │ │ │ │ │ │

│н-Гексан │С6Н14 │ 2,126 │ 9,38 │ 1,25 │ 8,03 │ 2252 │ 0,290 │

│ │ │ │ │ │ │ │ │

│н-Гептан │С7Н16 │ 1,842 │ 9,40 │ 1,25 │ 8,05 │ 2253 │ 0,295 │

│ │ │ │ │ │ │ │ │

│Ацетон │С3Н6О │ 4,907 │ 9,28 │ 1,25 │ 7,96 │ 2242 │ 0,315 │

│ │ │ │ │ │ │ │ │

│Изопропанол │С3Н8О │ 4,386 │ 9,34 │ 1,24 │ 8,00 │ 2220 │ 0,295 │

│ │ │ │ │ │ │ │ │

│Бензол │С6Н6 │ 2,679 │ 9,30 │ 1,25 │ 7,99 │ 2321 │ 0,360 │

└──────────────────┴───────────────┴──────────┴──────────┴─────────────┴──────────┴──────────┴──────────┘

В таблице Т.2 приведены рассчитанные на компьютере значения термодинамических параметров для некоторых стехиометрических газопаровых смесей в предположении, что продукты сгорания состоят из следующих 19 компонентов в газовой фазе: Н2, Н2О, СO2, N2, Ar, С, Н, О, N, СО, СН4, HCN, О2, О3, ОН, NO, NO2, NH3, HNO3. Стехиометрическая концентрация горючего фи_ст в воздухе средней влажности определялась по известной формуле

фи = ───────────────, (Т.9)

ст 4,8445 бета + 1

где бета - стехиометрический коэффициент, равный количеству молекул

кислорода, необходимых для сгорания одной молекулы горючего.

Для многокомпонентных смесей и смесей, проведение расчетов по которым по тем или иным причинам вызывает трудности, определение максимального относительного давления пи_e, а следовательно, и коэффициента расширения Е_i по формуле (Т.8) проводят по соответствующей методике ГОСТ 12.1.044.

Поиск по сайту: