13. Линейная скорость выгорания и скорость распространения пламени по гж – это одно и то же понятие или нет?

Различают две скорости горения жидкостей — массовую и линейную. Массовой скоростью G называется масса жидкости (кг), выгорающей в единицу времени (ч, мин) с единицы поверхности. Под линейной скоростью v горения жидкости понимают высоту ее слоя (мм, см), выгорающего в единицу времени:

G =ρυ/1000, (1)

υ = h/τ, (2)

где ρ— плотность жидкости, кг/м*;

h — высота слоя сгоревшей жидкости, мм;

τ — время горения.

Зная или определив линейную скорость выгорания, можно вычислить массовую и наоборот.

Скорость горения жидкостей непостоянна и изменяется в зависимости от начальной температуры, диаметра резервуара, уровня жидкости в резервуаре, скорости ветра и других факторов. Для горелок малых диаметров скорость сгорания сравнительно велика. С увеличением диаметра скорость сгорания сначала уменьшается, а затем возрастает, пока не достигает определенного постоянного значения для данной жидкости. Такая зависимость обусловлена различными причинами.

На скорость горения в малых горелках существенно влияют стенки, так как пламя, соприкасаясь с ними, нагревает верхнюю кромку до высокой температуры. От верхней кромки тепло теплопроводностью распространяется по всей стенке и передастся жидкости. Этот дополнительный приток тепла со стороны стенки увеличивает скорость испарения жидкости. Увеличение скорости горения с увеличением диаметра связано с переходом от ламинарного режима горения к турбулентному. Этот переход сопровождается уменьшением полноты сгорания, а большое количество выделяющейся сажи способствует увеличению степени черноты пламени, что приводит к увеличению теплового потока от пламени. При турбулентном горении обеспечивается наиболее быстрый отвод паров от поверхности жидкости, увеличивается скорость испарения.

Перемещение фронта пламени по поверхности ГЖ называется  распространением пламени и характеризуется скоростью распространения пламени v (в м/мин):

V = l/ , (3)

где l — расстояние, пройденное фронтом пламени, м; 

— время перемещения фронта пламени, мин.

Как следует из определений, скорость распространения пламени по ГЖ и линейная скорость – разные понятия.

14. Существует ли связь между температурными и концентрационными пределами РП?

Нижний (верхний) концентрационный предел распространения пламени (НКПРП и ВКПРП) - минимальная (максимальная) концентрация горючего вещества (газа, паров горючей жидкости) в однородной смеси с окислителем  (воздух, кислород и др.) при котором возможно распространение пламени по смеси на любое расстояние от источника зажигания (открытое внешнее пламя, искровой разряд).

Если концентрация горючего вещества в смеси меньше нижнего предела распространения пламени, такая смесь гореть и взрываться не может, поскольку выделяющейся вблизи источника зажигания теплоты для подогрева смеси до температуры воспламенения недостаточно. Если концентрация горючего вещества в смеси находится между нижним и верхним пределами распространения пламени, подожженная смесь воспламеняется и горит как вблизи источника зажигания, так и при удалении его. Такая смесь является взрывоопасной. Чем шире будет диапазон пределов распространения пламени (называемых также  пределами воспламеняемости и пределами взрываемости) и ниже нижний предел, тем более взрывоопасен газ. Если концентрация горючего вещества в смеси превышает верхний предел распространения пламени, то количества окислителя в смеси недостаточно для полного сгорания горючего вещества.

Температурные пределы распространения пламени - это тем­пературы жидкости, при которых её насыщенные пары образуют в конкретной окислительной среде концентрации, равные соот­ветственно нижнему и верхнему концентрационным пределам распространения пламени. Таким образом, между температурными и концентрационными пределами распространения пламени связь очевидна.

Очевидно, что чем меньше нижний температурный предел распространения пламени и чем, шире диапазон между НТПРП и ВТПРП, тем опаснее горючая жидкость.

Температурные пределы распространения пламени учитывают при расчёте пожаро- и взрывоопасных температурных режимов работы закрытых технологических аппаратов.

Значения НТПРП и температуры вспышки обычно равны меж­ду собой. Однако на практике определение этих параметров про­водят на разных установках и полученные данные несколько раз­личаются (иногда на несколько градусов). Поэтому нижний тем­пературный предел распространения пламени можно рассчитав по формуле:

НТПРП = tВСП – С , (1)

где tВСП - температура вспышки исследуемого вещества, °С;

С– константа, допускается принимать С = 2, если температура вспышки определена в закрытом тигле и С = 8, ес­ли температура вспышки определена в открытом тигле.

Температурные пределы распространения пламени при нор­мальном атмосферном давлении для горючих органических со­единений можно рассчитать по формулам:

НТПРП = К1tкип - l 1 , (2)

ВТПРП = К2tкип – l 2 , (3)

где tкип -температура кипения жидкости или температура начала кипения раствора неоднородных жидкостей, OC;

К и l - коэффициенты, определяемые по специальным таблицам. Для нормальных алканов они соответственно будут равны: K1=0,69, K2=0,78, l1=73,8; l2=50,3.