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 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

(Т.6)

где - известное значение нормальной скорости при давлении р ₀ и 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 п = -0,5 и т = 2,0.

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

Коэффициент расширения Е_i равен по определению

где и - соответственно температура и молекулярная масса продуктов сгорания горючей смеси.

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

(Т.7)

где М_j и n_j - соответственно молекулярная масса и мольная доля j -го компонента смеси.

Коэффициент расширения может быть также определен из приближенного уравнения

(Т.8)

Таблица Т.2

Результаты расчета значений p_e, g_b, Е_i, и S_u для некоторых стехиометрических газопаровых смесей при начальном давлении 0,1 МПа и температуре 298,15 К.

Горючее	Формула	jст, % об.	pe	gb	Еi		Su, м/с
Метан	СН4	9,355	8,71	1,25	7,44		0,305
Пропан	С3Н8	3,964	9,23	1,25	7,90		0,320
н -Гексан	С6Н14	2,126	9,38	1,25	8,03		0,290
н -Гептан	С7Н16	1,842	9,40	1,25	8,05		0,295
Ацетон	С3Н6О	4,907	9,28	1,25	7,96		0,315
Изопропанол	С3Н8О	4,386	9,34	1,24	8,00		0,295
Бензол	С6Н6	2,679	9,30	1,25	7,99		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, СО₂, N₂, Аг, С, Н, О, N, СО, СН₄, НСN, О₂, О₃, ОН, NО, NО₂, NH₃, HNO₃. Стехиометрическая концентрация горючего j_ст в воздухе средней влажности определялась по известной формуле

(Т.9)

где b - 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 p_e, а следовательно, и коэффициента расширения Е_i по формуле (Т.8) проводят по соответствующей методике ГОСТ 12.1.044.

Поиск по сайту: