3. Расчет материального баланса процесса горения

3.1. Расчет коэффициента избытка воздуха

Коэффициент избытка воздуха () может быть определен по графику (рис. 1).

По значению отношения площади приточных отверстий (двери) к площади пожара, на заданный момент времени (S₁/S_пⁱ) определяется порядковый номер кривой (1…6). По численному значению отношения площади пожара на заданный момент времени к площади пола (S_пⁱ/Sпол.) определяется вид кривой (сплошная или пунктирная линия).

После выбора номера и вида кривой по величине количества воздуха, необходимого для полного сгорания 1 кг вещества ( ), находим коэффициент избытка воздуха.

При расположении проемов на одном уровне площадь приточных отверстий (S₁) принимается равной 1/3 площади проемов, участвующих в газообмене, а при расположении проемов на разных уровнях в качестве площади приточных проемов принимается площадь нижних проемов, работающих на приток воздуха.



V_В, м³/ кг

Рис. 1. Зависимость коэффициента избытка воздуха от расхода воздуха на горение.

1) S₁/S_П < 1/24; 2) S₁/S_П = 1/18; 3) S₁/S_П = 1/10;

4) S₁/S_П = 1/6; 5) S₁/S_П = ¼; 6) S₁/S_П = 1/3

при S_П/S_Пола  1/4 - - - - - - - ; при 1/4 < S_П/S_Пола  1 

2. Расчет объема воздуха

Расчет объема воздуха необходимого для сгорания веществ, находящихся в помещении, проводится в соответствии с методикой, изложенной в [6].

Расчёт объема воздуха, необходимого для полного сгорания заданного количества сложного вещества переменного состава при нормальных условиях проводится по формуле:

, м³

где: (С), (H), (S), (O) - массовые доли углерода, водорода, серы и кислорода в горючем веществе, %;

m - заданное количество горючего вещества, кг;

 - коэффициент избытка воздуха.

Полученное значение объёма воздуха, рассчитанное при нормальных условиях, пересчитываются на заданные условия по формуле:

, м³,

где: V - объем воздуха необходимый для сгорания заданного количества вещества при нормальных условиях, м³;

Р_о - давление при нормальных условиях, Па;

Т_о - температура при нормальных условиях, К;

Р - заданное давление, Па;

Т - заданная температура, К.

3.3. Расчет объема и состава продуктов горения

Расчет объема продуктов горения, выделяющихся в помещениях, проводится в соответствии с методикой, изложенной в [6].

Общий объём выделяющихся продуктов горения сложных веществ переменного состава складывается из объёма компонентов продуктов горения, образующихся из элементов, входящих в состав горючего вещества. При этом влажность вещества увеличивает объём образующихся продуктов горения, а входящий в его состав кислород снижает расчётное значение азота в последних.

Используя коэффициенты, указанные в таблице приложения 6, определяем объём продуктов горения 1 кг вещества при нормальных условиях.

Для 1 кг вещества объемы продуктов горения вычисляются по следующим формулам:

где: (С), (H), (S), (O).  (W) - массовые доли углерода, водорода, серы, кислорода и влаги в горючем веществе, %.

Если коэффициент избытка воздуха больше единицы (  1), то вычисленный при нормальных условиях объём избытка воздуха учитывается в общем объёме продуктов горения. Его находят по формуле:

, м³

Общий объём продуктов горения, выделяющихся при сгорании 1 кг вещества в нормальных условиях, определяем, суммируя объёмы компонентов продуктов горения:

, м³,

где: - объёмы образующихся при нормальных условиях газов: оксида углерода (IV), водяного пара, оксида серы (IV), оксида фосфора (V), азота и кислорода, м³.

Пересчитываем общий объём продуктов горения на заданное количество вещества:

, м³

Находим объём продуктов горения при заданных условиях:

, м³

где: V_пг ^0/ – объем продуктов горения, выделившейся при сгорании заданного количества вещества, м³;

Р_о - давление при нормальных условиях, Па;

Т_о - температура при нормальных условиях, К;

Р - заданное давление, Па;

Т - заданная температура, К.

Объём компонентов продуктов горения определяется по формулам:

, м³; , м³ и т.д.

При нахождении процентного состава компонентов продуктов горения их общий объём принимается за 100 % и определяется из соотношения:

 , %;  , % и т.д.