Viteza de ardere laminară - viteza cu care frontul de flacara se deplaseaza in directia perpendiculara pe suprafata ansamblului combustibil proaspat.
–Zona de ardere laminara;
– viteza de ardere laminară.
Combustie turbulentă.
Viteza turbulentă a flăcării - viteza cu care frontul de flacara se misca intr-un flux turbulent.
–Zona de ardere turbulentă;
– Vitezele normale ale particulelor mici.
Arderea laminară nu asigură rata necesară de eliberare a căldurii în motor; prin urmare, este necesară turbulența fluxului de gaz.
Ecuația lui Arrhenius:
- viteza unei reacții chimice.
–Constanta reacției chimice, în funcție de compoziția amestecului și de tipul combustibilului;
– presiunea unei reacții chimice;
– Ordinea reacției chimice; 
–Constanta universala de gaz;
– Temperatura reacției chimice;
– Energia de activare – energia necesară ruperii legăturilor intramoleculare.
Influența diverșilor factori asupra procesului de ardere într-un motor cu ardere internă cu aprindere prin scânteie.
Compoziția amestecului.
-Limita superioara de concentratie;
–Limita inferioară de concentrație;
- ardere normală;
–compoziția de putere a amestecului
- puterea maximă dezvoltată de motor.
–compoziţia economică a amestecului
- eficienta maxima.
Rata compresiei.
Odată cu creșterea frecvenței rotațiilor, faza de aprindere crește, ceea ce duce la o desfășurare târzie a procesului de ardere și la o scădere a cantității de căldură eliberată în timpul ciclului. Prin urmare, la schimbare 
este necesară reglarea timpului de aprindere (UOZ).
Timpul de aprindere.
Timpul de aprindere - unghiul de rotatie al arborelui cotit din momentul in care scanteia este alimentata la PMS.
NS 
sub sarcină
înțelegeți unghiul de rotație al supapei de accelerație - ea este cea care reglează sarcina motorului.
– Unghiul de rotație al supapei de accelerație.
Principalele încălcări ale procesului de ardere într-un motor cu ardere internă cu aprindere prin scânteie. Detonaţie.
D 
etonatie
- arderea explozivă a amestecului, însoțită de unde de șoc de presiune care se propagă prin volumul camerei de ardere. Detonarea are loc ca urmare a autoaprinderii unor zone ale amestecului îndepărtate de lumânare, datorită încălzirii și compresiei intense în timpul propagării frontului de flăcări.
La detonare: 
Reflectându-se de pe pereții camerei de ardere, unda de șoc formează fronturi secundare de flăcări și centre de autoaprindere. În exterior, detonația se manifestă sub formă de lovituri surte atunci când motorul funcționează la sarcini mari.
Consecințele detonării motorului:
Supraîncălzirea și arderea componentelor individuale ale motorului (supape, pistoane, garnituri de cap, electrozi pentru bujii);
Distrugerea mecanică a pieselor motorului din cauza sarcinilor de șoc;
Scăderea puterii și a economiei de muncă.
Acea. operarea prelungită cu detonare este inacceptabilă.
NS 
Iată care sunt factorii care cauzează detonarea:
Caracterizează capacitatea unui combustibil de a se autoaprinde rezistenta la detonare , iar rezistența la detonare este estimată cifra octanica (RON) .
OCH - egal numeric cu fracția de volum a izooctanului slab ditonat a amestecului cu heptan normal ușor ditonabil, echivalent ca proprietăți de detonare cu această benzină.
Izooctan - 100 de unități, heptan normal - 0 unități.
De exemplu: un octan de 92 înseamnă că această benzină are aceeași rezistență la detonare ca un amestec de referință de 92% izooctan și 8% heptan normal.
A 
- benzina auto;
si - metoda de cercetare pentru obtinerea benzinei;
m - metoda motrică (litera nu este scrisă de obicei).
În metoda cercetării motoare, raportul de compresie este ajustat până când începe detonația, iar cifra octanică este determinată din tabele.
Metode motorii simulați conducerea la sarcină maximă (camion în afara orașului).
Metodă de cercetare simulează mișcarea la sarcină parțială (în oraș).
Dacă cifra octanică este excesiv de mare, viteza de propagare a flăcării scade. Procesul de ardere este întârziat, ceea ce duce la o scădere a eficienței și la creșterea temperaturii gazelor de eșapament. Consecința acestui lucru este o scădere a puterii, o creștere a consumului de combustibil, supraîncălzirea motorului și arderea elementelor individuale. Performanța maximă a motorului este atinsă atunci când numărul octanic al combustibilului este aproape de pragul de detonare.
Metode anti-detonare:
Distribuția unei zone de transformări chimice într-un sistem combustibil deschis
Arderea începe cu aprinderea amestecului combustibil în volumul local al sistemului combustibil, apoi se răspândește în direcția amestecului în mișcare. O zonă de ardere în care au loc reacții chimice redox vizibile observatorului se numește flacără. Suprafața care separă flacăra și amestecul încă necombustibil servește drept front de flacără. Natura propagării flăcării depinde de multe procese, dar procesul de încălzire a amestecului combustibil este decisiv. În funcție de metoda de încălzire a amestecului combustibil la temperatura de aprindere, se face distincția între propagarea flăcării normală, turbulentă și de detonare.
Propagarea normală a flăcării se observă la arderea într-un sistem combustibil cu un amestec laminar în mișcare. Cu propagarea normală a flăcării, energia termică din stratul de ardere în stratul rece este transferată în principal prin conductivitate termică, precum și prin difuzie moleculară. Conductivitatea termică în gaze se caracterizează prin intensitate scăzută, astfel încât viteza normală de propagare a flăcării este scăzută.
În mișcarea turbulentă a amestecului combustibil, transferul energiei termice din stratul de ardere în cel rece are loc în principal prin difuzie molară, precum și prin conductivitate termică. Transferul molar este proporțional cu scara turbulenței, care este determinată de viteza amestecului. Viteza de propagare a flăcării turbulente depinde de proprietățile amestecului și de dinamica gazelor a fluxului.
Propagarea unei flăcări într-un amestec combustibil din zona de ardere către straturile reci prin procese moleculare și molare se numește deflagrație.
Procesele fizico-chimice de ardere sunt însoțite de creșterea temperaturii și presiunii în flacără. În sistemele combustibile, în anumite condiții, pot apărea zone de presiune crescută, capabile să comprima straturile adiacente, încălzindu-le până la starea de aprindere. Propagarea unei flăcări prin comprimarea rapidă a unui amestec rece la temperatura de aprindere se numește detonare și este întotdeauna explozivă.
În sistemele combustibile se poate produce arderea vibrațională, în care frontul de flăcări se mișcă cu o viteză care variază atât ca mărime, cât și ca direcție.
Viteza de propagare a frontului de ardere într-un amestec laminar în mișcare sau staționar se numește viteza normală sau fundamentală de propagare a flăcării. Valoarea numerică a vitezei normale este determinată de viteza amestecului care nu s-a aprins încă, care este în mod normal direcționat către frontul de ardere.
Valoarea lui u n pentru un front de ardere plat poate fi determinată din starea de echilibru dinamic între viteza de încălzire a amestecului prin conductivitate termică la temperatura de aprindere și viteza reacției chimice. Ca rezultat, se obține următoarea formulă
unde l este coeficientul de conductivitate termică a amestecului de gaze, cp este coeficientul de capacitate termică a amestecului la presiune constantă, Tinit este temperatura inițială a amestecului, T a este temperatura de ardere adiabatică, Arr este criteriul Arrhenius, k 0 este coeficientul legii Arrhenius.
Viteza normală poate fi determinată experimental prin viteza mișcării frontale într-un tub cu amestec staționar sau prin înălțimea conului de ardere într-un arzător Bunsen. Arzătorul Bunsen este un arzător de laborator cu preamestec parțial de gaz și aer. La iesirea din arzator se formeaza o flacara cu un front de ardere sub forma unui con de forma regulata (Fig.).
Fig. 7. Front de ardere în arzătorul Bunsen
Cu o poziție stabilă a frontului de ardere, viteza de propagare a flăcării u n este echilibrată de componenta W n, viteza amestecului gaz-aer W, care este normală pe suprafața conului de ardere, adică.
unde j este unghiul dintre vectorul viteză al amestecului gaz-aer și vectorul componentei acestuia normal pe suprafața conului de ardere.
Valoarea vitezei de mișcare a amestecului gaz-aer la ieșirea din duză cu un con de ardere de forma corectă este determinată de formula
unde d 0 este diametrul duzei arzătorului, V este debitul amestecului gaz-aer prin arzător.
Valoarea cos j poate fi exprimată în termeni de înălțime a conului de ardere
Ținând cont de faptul că suprafața de ardere este suprafața laterală a unui con regulat
se determină valoarea normală a vitezei
Mărimea vitezei normale de propagare a flăcării este influențată de:
1. Temperatura inițială a amestecului. La temperaturi scăzute u n este direct proporțional cu pătratul temperaturii absolute a amestecului care intră în ardere. La temperaturi peste temperatura de aprindere, conceptul de viteză normală își pierde sensul, deoarece amestecul devine capabil de ardere spontană.
2. Temperatura peretilor canalului, cu conditia ca flacara sa se propage in interiorul acestui canal. Pereții reci rup reacțiile în lanț și inhibă propagarea flăcării.
3. Diametrul canalului. Pentru fiecare amestec combustibil, există o valoare critică a diametrului d cr, de la care propagarea flăcării în interiorul canalului este imposibilă. Valoarea diametrului critic poate fi determinată prin formula
unde un cm este difuzivitatea termică a amestecului.
4. Presiune. Odată cu creșterea presiunii, u n scade.
5. Compoziția amestecului. Pentru un amestec cu o compoziție apropiată de stoichiometria, viteza normală are o valoare maximă. În plus, există limite inferioare și superioare pentru concentrația de combustibil, în afara cărora flacăra nu se poate propaga.
1) Umiditatea materialului.
2) Influența orientării probei în spațiu.
La unghiuri negative de înclinare (direcția mișcării flăcării de sus în jos), viteza de propagare a flăcării fie nu se modifică, fie scade ușor. Cu o creștere a unghiului pozitiv de înclinare (direcția de mișcare a flăcării de jos în sus) peste 10-15 0, viteza de propagare a flăcării crește brusc.
3) Influența vitezei și direcției fluxurilor de aer.
Odată cu creșterea vitezei vântului din spate, schimbul de gaz se îmbunătățește, iar unghiul de înclinare al flăcării față de probă scade. Viteza de propagare este în creștere.
Fluxul de aer împotriva direcției flăcării are un dublu efect asupra vitezei de propagare a flăcării.
Ca rezultat al frânării aerodinamice și al răcirii suprafețelor încălzite dinaintea frontului de flăcări, viteza de propagare a flăcării scade. Pe de altă parte, fluxul de aer intensifică amestecarea produselor de piroliză cu agentul de oxidare, formarea unui amestec combustibil omogen are loc mai rapid, vârful flăcării se apropie de suprafața materialului solid, ceea ce, la rândul său, duce la un creșterea intensității, iar aceasta accelerează propagarea flăcării.
4) Influența dimensiunilor geometrice ale probei.
Distingeți probele termic groase și termic subțiri.
Grosimea termică este grosimea unui strat de material solid încălzit înaintea frontului flăcării peste temperatura inițială în momentul în care flacăra se extinde pe o anumită zonă a suprafeței.
5) Influența materialului substratului.
Dacă un material combustibil intră în contact cu un material (substrat), ale cărui proprietăți termofizice diferă de cele ale aerului, atunci acest lucru va afecta și viteza de propagare a flăcării (hârtie lipită, izolație de sârmă etc.). Dacă l este rău> l munți. mat. , atunci căldura va fi îndepărtată intens din probă, iar viteza de propagare va fi mai mică decât în absența unui substrat.
6) Influența conținutului de oxigen în mediu.
Odată cu creșterea conținutului de oxigen din mediu, viteza de propagare a flăcării crește.
7. Influența temperaturii inițiale a probei.
Pentru lemn, o creștere a temperaturii inițiale la 230–250 о С (interval de temperatură de piroliză) duce la o creștere bruscă a u l.
Arderea materialelor solide
Concomitent cu răspândirea flăcării pe suprafața materialului, începe procesul de ardere a acestuia. Regularitățile arderii materialelor solide depind în mod substanțial de natura transformării fazei solide în produși gazoși.
Dacă descompunerea fazei solide are loc într-un strat îngust, aproape de suprafață, fără formarea unui strat de carbon, atunci arderea are loc în acest caz cu o viteză constantă. După aprindere, la suprafața fazei solide se stabilește o temperatură constantă, egală cu temperatura de fierbere sau de sublimare a substanței.
Mecanismul de ardere a solidelor, care are loc odată cu formarea unui reziduu carbonic pe suprafața de ardere, este mai complex. Aproape toate substantele de origine vegetala ard in acest fel, unele materiale plastice continand materiale de umplutura incombustibile sau greu combustibile (talc, funingine etc.). Cel mai comun combustibil vegetal de acest tip este lemnul. În momentul aprinderii, datorită fluxului de căldură din zona flăcării, temperatura stratului superficial al lemnului crește rapid la 450-500 o C. Descompunerea intensivă a substanțelor are loc cu formarea de produse volatile și cărbune, în timp ce temperatura la suprafata creste la 600 o C.
De-a lungul adâncimii lemnului care arde, există zone cu caracteristici fizice și fizico-chimice diferite. Ele pot fi împărțite condiționat în 4 zone:
I - cărbune, 99% carbon;
II - lemn cu diferite grade de piroliză;
III - lemn nepirolizat, uscat;
IV - lemn original.
Pe măsură ce produsele volatile sunt eliberate din faza solidă în timpul arderii lemnului, materialul este carbonizat la o adâncime din ce în ce mai mare. O creștere a grosimii stratului de carbon duce la o creștere a rezistenței sale termice și, prin urmare, reduce viteza de încălzire și piroliza straturilor de lemn care nu s-au descompus încă, iar viteza de ardere a flăcării scade treptat. Arderea cu flacără a lemnului se oprește atunci când rata de masă a eliberării substanțelor volatile scade la 5 g / (m 2 · s). În acest caz, grosimea stratului de cărbune ajunge la 15-20 mm.
Oprirea arderii în foc a lemnului deschide accesul oxigenului aerului la cărbunele încălzit la o temperatură de 650-700 ° C. Începe a doua etapă a arderii lemnului - oxidarea heterogenă a stratului de carbon, în principal în funcție de reacția С + О 2 ® СО 2 + 33000 kJ / kg, temperatura stratului de carbon crește la 800 ° С și procesul de eterogen. arderea cărbunelui se intensifică și mai mult.
Imaginea reală a trecerii arderii omogene la cea eterogenă este oarecum diferită de cea prezentată.
Principalul parametru cantitativ care caracterizează procesul de ardere a materialelor solide este rata de ardere a masei, care este unul dintre parametrii care determină dinamica unui incendiu.
Rata redusă de ardere a masei este cantitatea de substanță care se arde pe unitatea de timp din unitatea de suprafață a incendiului.
Arderea metalelor
Prin natura arderii, metalele sunt împărțite în două grupe: volatile și nevolatile.
Metalele volatile au T pl< 1000 К, Т кип < 1500 К. К ним относятся щелочные металлы (литий, натрий, калий и др.) и щелочноземельные (магний, кальций).
Metalele nevolatile au T m> 1000 K, T de fierbere> 2500 K. Mecanismul de ardere este determinat în mare măsură de proprietățile oxidului metalic. Tm al metalelor volatile este mai mic decât Tm al oxizilor lor. Mai mult, acestea din urmă sunt formațiuni destul de poroase.
Când IZ-ul este adus la suprafața metalului, acesta se evaporă și se oxidează. Când concentrația vaporilor este egală cu limita inferioară de concentrație a aprinderii, are loc aprinderea acestora. Zona de ardere prin difuzie se stabilește la suprafață, o mare parte a căldurii este transferată metalului și acesta se încălzește până la balotul T. Vaporii formați, care se difuzează liber prin filmul de oxid poros, intră în zona de ardere. Fierberea metalului determină distrugerea periodică a peliculei de oxid, ceea ce intensifică arderea. Produsele de ardere (oxizii metalici) difuzează nu numai pe suprafața metalului, contribuind la formarea unei cruste de oxid, ci și în spațiul înconjurător, unde, condensându-se, formează particule solide sub formă de fum alb. Formarea de fum alb dens este o indicație vizuală a arderii metalelor volatile.
În metalele nevolatile cu temperaturi ridicate de tranziție de fază, la suprafață se formează o peliculă de oxid foarte densă în timpul arderii, care aderă bine la suprafața metalului. Ca urmare, rata de difuzie a vaporilor de metal prin film scade brusc și particulele mari, de exemplu, aluminiu și beriliu, nu pot arde. În mod obișnuit, incendiile unor astfel de metale apar atunci când sunt sub formă de așchii, pulberi și aerosoli. Ele ard fără formarea de fum dens. Formarea unui film dens de oxid pe suprafața metalului duce la explozia particulei. Acest fenomen, care se observă în special atunci când o particulă se mișcă într-un mediu oxidant la temperatură înaltă, este asociat cu acumularea de vapori de metal sub pelicula de oxid, urmată de ruperea sa bruscă. Acest lucru duce în mod natural la o intensificare bruscă a arderii.
Arderea prafului
Praf este un sistem dispers format dintr-un mediu de dispersie gazos (aer, etc.) și o fază solidă dispersată (făină, zahăr, lemn, cărbune etc.).
Factori care afectează viteza de propagare a flăcării prin amestecuri de praf-aer:
1) Concentrația de praf.
Ca și în cazul arderii unui amestec omogen gaz-aer, viteza maximă de propagare a flăcării apare pentru amestecuri puțin mai mari decât compoziția stoechiometrică. Pentru praful de turbă, acesta este de 1,0-1,5 kg / m 3.
2) Conținut de cenușă.
Odată cu creșterea conținutului de cenușă, concentrația componentei combustibile scade și, în consecință, viteza de propagare a flăcării scade.
Pe măsură ce conținutul de oxigen scade, viteza de propagare a flăcării scade.
Clasificarea pulberilor după pericol de explozie și incendiu.
În funcție de pericolul de explozie și incendiu, praful este împărțit în clase:
Clasa I - cea mai explozivă - j n până la 15 g / m 3;
Clasa II - exploziv - 15 g / m 3< j н < 65 г/м 3 ;
clasa a III-a - cel mai periculos incendiu - j n> 65 g / m 3; T sv până la 250 aproximativ C;
clasa a IV-a - pericol de incendiu - j n> 65 g/m 3; T w > 250 o C.
DINAMICA DEZVOLTĂRII INCENDIILOR
Dinamica unui incendiu este înțeleasă ca un set de legi și tipare care descriu schimbarea parametrilor principali ai unui incendiu în timp și spațiu. Natura unui incendiu poate fi judecată după totalitatea unui număr mare de parametri ai săi: după aria incendiului, după temperatura focului, viteza de propagare a acestuia, intensitatea degajării căldurii, intensitatea incendiului. schimbul de gaze, intensitatea fumului etc.
Există atât de mulți parametri de incendiu încât în unele tipuri de incendii, unele dintre ele sunt primare, iar în altele, secundare. Totul depinde de ce obiective sunt stabilite în studiul unui anumit tip de incendiu.
Pentru studiul dinamicii unui incendiu, luăm ca parametri principali care se modifică în timp aria incendiului, temperatura incendiului, intensitatea schimbului de gaze și a fumului și viteza de propagare a incendiului. . Acești parametri ai unui incendiu sunt cei mai accesibili pentru măsurare, analiză și calcule. Acestea servesc ca date inițiale pentru determinarea tipului de echipament necesar și calcularea forțelor și mijloacelor de stingere a incendiilor, proiectarea sistemelor automate de stingere a incendiilor etc.
Din momentul în care începe un incendiu, cu desfășurare liberă, până la încetarea lui completă, un incendiu într-o încăpere poate fi împărțit în faze.
Fazele de incendiu
I. Faza de aprindere.
Flacăra provine dintr-o sursă externă de aprindere într-o zonă mică și se extinde încet. În jurul zonei de ardere se formează un flux de gaz convectiv, care asigură schimbul de gaz necesar. Suprafața materialului combustibil se încălzește, dimensiunea torței crește, schimbul de gaz crește, crește un flux de căldură radiantă, care pătrunde în spațiul înconjurător și pe suprafața materialului combustibil. Durata fazei de aprindere variază de la 1 la 3 minute.
II. Faza de pornire a incendiului.
Temperatura camerei crește încet. Se repetă întregul proces anterior, dar cu o intensitate mai mare. Durata celei de-a doua etape este de aproximativ 5-10 minute.
III. Faza de dezvoltare volumetrica a unui incendiu- un proces furtunos de creștere a tuturor parametrilor de mai sus. Temperatura interioară atinge 250 -300 ° С. Începe faza „volumică” de dezvoltare a incendiului și faza de propagare volumetrică a incendiului. La o temperatură a mediului gazos din încăpere de 300 ° C, geamul este distrus. Burnout-ul în acest caz poate apărea și în afara camerei (focul izbucnește din deschideri spre exterior). Intensitatea schimbului de gaze se modifică brusc: crește brusc, procesul de ieșire a produselor fierbinți de ardere și afluxul de aer proaspăt în zona de ardere este intensificat.
IV.Faza de foc.
În această fază, temperatura camerei poate scădea pentru o perioadă scurtă de timp. Dar, în conformitate cu schimbarea condițiilor de schimb de gaze, parametrii de incendiu cum ar fi completitatea arderii, rata de ardere și propagarea procesului de ardere cresc brusc. În consecință, degajarea totală de căldură în foc crește brusc. Temperatura, ușor redusă în momentul distrugerii geamului din cauza afluxului de aer rece, crește brusc, ajungând la 500 - 600 ° C. Procesul de dezvoltare a incendiului se intensifică rapid. Se mărește valoarea numerică a tuturor parametrilor de incendiu menționați anterior. Zona incendiului, temperatura medie volumetrică din cameră (800-900 ° C), intensitatea arderii încărcăturii de foc și gradul de fum atinge un maxim.
V. Faza staționară de ardere.
Parametrii de incendiu sunt stabilizați. Acest lucru apare de obicei la 20-25 de minute de incendiu și, în funcție de magnitudinea încărcăturii de incendiu, poate dura 20-30 de minute.
Vi. Faza de dezintegrare.
Intensitatea arderii scade treptat, deoarece cea mai mare parte a încărcăturii de foc a ars deja. În încăpere s-a acumulat o cantitate mare de produse de ardere. Concentrația volumetrică medie a oxigenului din cameră a scăzut la 16-17%, iar concentrația produselor de ardere care împiedică arderea intensă a crescut până la o valoare limită. Intensitatea transferului de căldură radiantă către materialul combustibil a scăzut din cauza scăderii temperaturii în zona de ardere. Datorită creșterii densității optice a mediului, intensitatea arderii scade lent, ceea ce duce la scăderea tuturor celorlalți parametri ai incendiului. Zona de incendiu nu se micșorează: poate crește sau se poate stabiliza.
Vii. Faza de post-ardere.
Această fază finală a incendiului se caracterizează printr-o mocnire lentă, după care, după un timp, uneori destul de lung, arderea se oprește.
Principalii parametri ai incendiului
Să luăm în considerare cantitativ câțiva dintre principalii parametri ai unui incendiu care determină dinamica dezvoltării acestuia. Să determinăm intensitatea eliberării căldurii într-un incendiu, deoarece acesta este unul dintre principalii parametri ai procesului de ardere:
Q = βQ р н V m ’Sп, (kJ / s)
unde β și Q p n sunt constante (coeficientul de subardere și cea mai scăzută căldură de ardere a sarcinii de foc);
V m ¢ - rata redusă de ardere a masei;
S p - zona de incendiu;
V m ¢ şi S p depind de timpul de desfăşurare a incendiului, de temperatura focului, de intensitatea schimbului de gaze etc.
Rata redusă de ardere a masei V m ¢ este determinată de formula:
v m ¢ = (a × T n + b × I d) v m o ¢
unde a, b sunt coeficienți empirici;
v m o ¢ este rata de masă redusă de ardere a sarcinii de foc pentru un anumit tip de material combustibil;
T p - valoarea medie a temperaturii focului;
I g - intensitatea schimbului de gaze.
Dependența zonei incendiului de principalii parametri ai dezvoltării acestuia este următoarea:
S p = k (v p ∙ τ) n
unde k și n sunt coeficienți în funcție de forma geometrică a zonei de incendiu;
v p este viteza liniară de propagare a incendiului;
τ este timpul dezvoltării sale libere.
k = π; n = 2 k =; n = 2 k = 2a; n = 1
k =; n = 2 k = 2a; n = 1
Viteza liniară de propagare a incendiului depinde de tipul de încărcare combustibilă, de temperatura medie a incendiului și de intensitatea schimbului de gaze:
v p = (a 1 T p + b 1 I d) v po
unde a 1 și b 1 sunt coeficienți empirici care stabilesc dependența vitezei liniare de propagare a incendiului de temperatura și intensitatea medie a schimbului de gaze, a căror valoare numerică este determinată empiric pentru fiecare tip specific de combustibil;
v p o este viteza liniară de propagare a arderii pentru un anumit tip de combustibil.
Pe măsură ce focul progresează, temperatura focului și intensitatea schimbului de gaze vor crește, crescând viteza liniară de propagare a arderii și rata redusă a masei de ardere.
Regimul termic la foc
Apariția și viteza proceselor termice depind de intensitatea degajării de căldură în zona de ardere, adică. din căldura focului. Regimul de temperatură servește ca o caracteristică cantitativă a modificării degajării de căldură într-un incendiu, în funcție de diferitele condiții de ardere. Regimul de temperatură al unui incendiu este înțeles ca modificarea temperaturii în timp. Determinarea temperaturii unui incendiu atât prin metode experimentale, cât și prin metode de calcul este extrem de dificilă. Pentru calculele de inginerie atunci când se rezolvă o serie de probleme practice, temperatura focului este determinată din ecuația de echilibru termic. Bilanțul de căldură pe foc este întocmit nu numai pentru a determina temperatura focului, ci și pentru a identifica distribuția cantitativă a energiei termice. În general, bilanţul termic al unui incendiu pentru un moment dat în timp poate fi reprezentat astfel:
Q p = Q pg + Q k + Q l
unde Q p este căldura degajată în foc, kJ;
Q pg - căldură conținută în produsele de ardere, kJ;
Q la - căldură transferată din zona de ardere prin convecție către aerul care spală zona, dar nu participă la ardere, kJ;
Q l - căldură transferată din zona de ardere prin radiație.
Pentru focurile deschise, s-a constatat că ponderea căldurii transferate din zona de ardere prin radiație și convecție este de 40-50% din Q p. Restul căldurii (60-70% din Q p) merge la încălzirea produselor de ardere. . Astfel, 60-70% din temperatura teoretică de ardere a unui anumit material combustibil va da o valoare aproximativă pentru temperatura flăcării. Temperatura focurilor deschise depinde de puterea calorică a materialelor combustibile, de rata lor de ardere și de condițiile meteorologice. În medie, temperatura maximă a unui foc deschis pentru gazele combustibile este de 1200 - 1350 ° C, pentru lichide - 1100 - 1300 ° C și pentru materiale combustibile solide de origine organică - 1100 - 1250 ° C.
Într-un incendiu intern, mai mulți factori afectează temperatura: natura materialului combustibil, amploarea încărcăturii de incendiu și locația acesteia, zona de ardere, dimensiunea clădirii (suprafața podelei, înălțimea încăperii etc.) și rata schimbului de gaze (dimensiunea și locația deschiderilor). Să luăm în considerare mai detaliat influența factorilor enumerați.
Focul poate fi împărțit în trei perioade caracteristice în funcție de schimbările de temperatură: inițială, principală și finală.
Perioada inițială- caracterizat printr-o temperatură volumetrică medie relativ scăzută.
Perioada principală- în timpul acesteia se arde 70-80% din încărcătura totală de materiale combustibile. Sfârșitul acestei perioade are loc atunci când temperatura medie volumetrică atinge cea mai mare valoare sau scade până la cel mult 80% din valoarea maximă.
Perioada finală- caracterizată printr-o scădere a temperaturii datorită arderii încărcăturii de foc.
Figura 9.1. Modificări ale temperaturii unui incendiu intern în timp: 1 - curba unui incendiu specific; 2 - curba standard
Deoarece rata de creștere și valoarea absolută a temperaturii focului în fiecare caz specific au propriile valori și caracteristici caracteristice, a fost introdus conceptul de curbă standard de temperatură (Fig. 21.2), care rezumă cele mai caracteristice caracteristici ale modificărilor în temperatura incendiilor interne. Temperatura standard este descrisă de ecuație.
Combustie- acestea sunt reacții chimice oxidative intense, care sunt însoțite de eliberarea de căldură și luminiscență. Arderea are loc în prezența unei substanțe combustibile, a unui agent oxidant și a unei surse de aprindere. Oxigenul și acidul azotic pot acționa ca oxidanți în procesul de ardere. Ca combustibil - mulți compuși organici, sulf, hidrogen sulfurat, pirita, majoritatea metalelor în formă liberă, monoxid de carbon, hidrogen etc.
Într-un incendiu real, oxigenul din aer este de obicei agentul de oxidare în procesul de ardere. Manifestarea externă a arderii este o flacără, care se caracterizează prin strălucire și degajare de căldură. La arderea sistemelor care constau numai din faze solide sau lichide sau din amestecurile acestora, nu poate apărea o flacără, de ex. fără flacără ardere sau mocnit.
În funcție de starea de agregare a substanței inițiale și a produselor de ardere, se disting arderea omogenă, arderea explozivilor și arderea eterogenă.
Arderea omogenă.În timpul arderii omogene, materiile prime și produsele de ardere sunt în aceeași stare de agregare. Acest tip include arderea amestecurilor de gaze (gaz natural, hidrogen etc. cu un agent oxidant, de obicei oxigen din aer) /
Arderea explozivilor asociat cu trecerea materiei de la starea condensată la starea gazoasă.
Combustie eterogenă.În arderea eterogenă, materiile prime (de exemplu, combustibil solid sau lichid și oxidant gazos) sunt în diferite stări de agregare. Cele mai importante procese tehnologice de ardere eterogenă sunt arderea cărbunelui, metalelor, arderea combustibililor lichizi în cuptoarele cu petrol, motoarele cu ardere internă, camerele de ardere ale motoarelor rachete.
Mișcarea unei flăcări printr-un amestec de gaze se numește răspândirea flăcării.În funcție de viteza de propagare a flăcării, arderea poate fi deflagrație cu o viteză de câțiva m/s, viteza explozivă de ordinul zecilor și sute de m/s și viteza de detonare de mii de m/s.
Arderea prin deflagrație se împarte în laminară și turbulentă.
Arderea laminară se caracterizează printr-o rată normală de propagare a flăcării.
Viteza normală de propagare a flăcării, se numeste viteza de miscare a frontului de flacara fata de gazul nears, in directia perpendiculara pe suprafata acestuia.
Temperatura crește relativ slab viteza normală de propagare a flăcării, impuritățile inerte o reduc, iar creșterea presiunii duce fie la o creștere, fie la o scădere a vitezei.
Într-un flux de gaz laminar, vitezele gazului sunt mici. Viteza de ardere în acest caz depinde de viteza de formare a amestecului combustibil. Într-o flacără turbulentă, învârtirea jeturilor de gaz îmbunătățește amestecarea gazelor care reacţionează, deoarece suprafața prin care are loc difuzia moleculară crește.
Indicatori de pericol de incendiu și explozie a gazelor. Caracteristicile și domeniul de aplicare a acestora
Pericolul de incendiu al proceselor tehnologice este determinat în mare măsură de proprietățile fizico-chimice ale materiilor prime, produselor intermediare și finale care circulă în producție.
Indicatorii de pericol de incendiu și explozie sunt utilizați la clasificarea încăperilor și clădirilor, la dezvoltarea sistemelor pentru a asigura siguranța la incendiu și siguranța la explozie.
Gazele sunt substanțe a căror presiune absolută a vaporilor la o temperatură de 50 ° C este egală sau mai mare de 300 kPa sau a căror temperatură critică este mai mică de 50 ° C.
Pentru gaze se aplică următorii indicatori:
Grupul de inflamabilitate- un indicator care este aplicabil pentru toate stările de agregare.
Inflamabilitatea este capacitatea unei substanțe sau a unui material de a arde. În funcție de inflamabilitatea lor, substanțele și materialele sunt împărțite în trei grupe.
Neinflamabil(incombustibile) -substanţe şi materiale incapabile de a arde în aer. Substanțele neinflamabile pot fi inflamabile (de exemplu, oxidanții, precum și substanțele care emit produse inflamabile atunci când interacționează cu apa, oxigenul atmosferic sau între ele).
Ignifug(greu combustibil) - substanțe și materiale care se pot aprinde în aer dintr-o sursă de aprindere, dar nu sunt capabile să ardă independent după îndepărtarea acesteia.
Combustibil(combustibil) - substanțe și materiale care se pot aprinde spontan, precum și se pot aprinde dintr-o sursă de aprindere și se pot arde independent după îndepărtarea acesteia. Din grupul de substanțe și materiale combustibile sunt emise substanțe și materiale inflamabile.
Inflamabile se numesc substanțe și materiale combustibile care se pot aprinde dintr-o expunere pe termen scurt (până la 30 de secunde) la o sursă de aprindere cu energie scăzută (flacără de chibrit, scânteie, țigară aprinsă etc.).
Inflamabilitatea gazelor este determinată indirect: un gaz care are un interval de concentrație de aprindere în aer este denumit combustibil; dacă gazul nu are limite de concentrație inflamabilă, dar se aprinde spontan la o anumită temperatură, se numește ardere lentă;în absența limitelor de concentrație a aprinderii și a temperaturii de autoaprindere, se face referire la gaz neinflamabil.
În practică, grupa de inflamabilitate este utilizată pentru a subdiviza materialele după inflamabilitate, la stabilirea claselor de zone explozive și periculoase de incendiu conform PUE, la determinarea categoriei de încăperi și clădiri pentru explozie și pericol de incendiu, la elaborarea măsurilor de asigurare a incendiului și exploziei. siguranța echipamentelor și a încăperilor.
temperatură de autoaprindere- temperatura cea mai scăzută a substanței, la care, în condițiile unor încercări speciale, are loc o creștere bruscă a vitezei reacțiilor exoterme care se termină cu arderea flăcării.
Limitele de concentrație de propagare a flăcării (aprindere) – că interval de concentrație în care este posibilă arderea amestecurilor de vapori și gaze combustibile cu aer sau oxigen.
Limita inferioară (superioară) de concentrație a propagării flăcării - conținutul minim (maxim) de combustibil din amestecul „substanță combustibilă-mediu oxidant” la care flacăra se poate propaga prin amestec la orice distanță de sursa de aprindere. În aceste limite, amestecul este combustibil, iar în afara acestora, amestecul este incapabil să ardă.
Limitele de temperatură de propagare a flăcării(de aprindere) a unei substanțe la care vaporii săi saturați se formează într-un mediu oxidant specific, concentrații egale cu limitele de concentrație inferioară (limită inferioară de temperatură) și respectiv superioară (limită superioară de temperatură) ale propagării flăcării.
Capacitatea de a exploda și arde atunci când interacționează cu apa, oxigenul atmosferic și alte substanțe- un indicator calitativ care caracterizează pericolul deosebit de incendiu al anumitor substanţe. Această proprietate a substanțelor este utilizată la determinarea categoriei de producție, precum și la alegerea condițiilor sigure pentru efectuarea proceselor tehnologice și a condițiilor pentru depozitarea și transportul în comun a substanțelor și materialelor.
Viteza normală de propagare a flăcării - viteza de mișcare a frontului de flăcări în raport cu gazul nearse în direcția perpendiculară pe suprafața acestuia.
Valoarea vitezei normale de propagare a flăcării ar trebui utilizată la calcularea vitezei de creștere a presiunii de explozie a amestecurilor de gaz și vapori-aer în echipamente și încăperi închise, cu scurgeri, diametrul critic (de stingere) în proiectarea și crearea flăcării. descărcătoare, zona structurilor ușor de descărcat, membrane de siguranță și alte dispozitive de depresurizare; atunci când se dezvoltă măsuri pentru a asigura siguranța la incendiu și explozie a proceselor tehnologice, în conformitate cu cerințele GOST 12.1.004 și GOST 12.1.010.
Esența metodei de determinare a vitezei normale de propagare a flăcării constă în prepararea unui amestec combustibil de compoziție cunoscută în interiorul unui vas de reacție, aprinderea amestecului în centru cu o sursă punctiformă, înregistrarea modificării presiunii din vas în timp, și procesarea relației experimentale presiune-timp folosind un model matematic al procesului de ardere a gazului în vas închis și proceduri de optimizare. Modelul matematic face posibilă obținerea unei dependențe presiune-timp calculate, a cărei optimizare conform unei dependențe experimentale similare are ca rezultat o modificare a vitezei normale în timpul dezvoltării unei explozii pentru un test specific.
Viteza normală de ardere este viteza de propagare a frontului de flăcări în raport cu reactivii nearse. Viteza de ardere depinde de o serie de proprietăți fizico-chimice ale reactivilor, în special de conductibilitatea termică și viteza reacției chimice, și are o valoare foarte definită pentru fiecare combustibil (în condiții de ardere constante). Masa 1 prezintă ratele de ardere (și limitele de aprindere) ale unor amestecuri gazoase. Concentrațiile de combustibil din amestecuri au fost determinate la 25 ° C și presiunea atmosferică normală. Limitele de inflamabilitate, cu excepțiile menționate, au fost obținute prin propagarea unei flăcări într-o conductă cu diametrul de 0,05 m, închisă pe ambele părți. Ratele de exces de combustibil sunt definite ca raportul dintre conținuturile volumetrice ale combustibilului din amestecul real și amestecul stoechiometric (j1) și amestecul la viteza maximă de ardere (j2).
tabelul 1
Viteza de ardere a amestecurilor condensate (oxidant anorganic + magneziu)
| Foaie |
| Documentul Nr. |
| Semnătură |
| Data |
| Foaie |
| TGiV 20.05.01.070000.000 PZ |
După cum puteți vedea, la arderea aerului amestecuri de gaze la presiunea atmosferică u max se află în intervalul 0,40-0,55 m / s și - în intervalul 0,3-0,6 kg / (m2-s). Doar pentru unii compuși nesaturați cu greutate moleculară mică și hidrogen u max se află în intervalul 0,8-3,0 m / s și ajunge la 1-2 kg / (m2s). Prin creșterea și max combustibili investigati in amestecuri cu aer pot fi
aranjati in urmatorul rand: benzina si propulsori lichizi - parafine si compusi aromatici - monoxid de carbon - ciclohexan si ciclopropan - etilena - oxid de propilen - oxid de etilena - acetilena - hidrogen.
| Rev. |
| Foaie |
| Documentul Nr. |
| Semnătură |
| Data |
| Foaie |
| TGiV 20.05.01.070000.000 PZ |
Viteza de ardere liniară a amestecurilor de oxigen este mult mai mare decât aerul (pentru hidrogen și monoxid de carbon - de 2-3 ori, iar pentru metan - mai mult de un ordin de mărime). Viteza de ardere în masă a amestecurilor de oxigen studiate (cu excepția amestecului CO + O2) este în intervalul 3,7-11,6 kg / (m2 s).
Masa 1 arată (conform datelor lui Η. A. Silin și D. I. Postovsky) vitezele de ardere ale amestecurilor compactate de nitrați și perclorați cu magneziu. Pentru a pregăti amestecurile, am folosit componente sub formă de pulbere cu o dimensiune a particulelor de 150–250 µm nitrați, 200–250 µm perclorați și 75–105 µm magneziu. Amestecul a fost umplut în carcase de carton cu un diametru de 24-46 mm până la un coeficient de compactare de 0,86. Probele au fost arse în aer la presiune normală și temperatură inițială.
Dintr-o comparație a tabelului de date. 1 și 1.25, rezultă că amestecurile condensate sunt superioare în masă amestecurilor de gaze și inferioare acestora în ceea ce privește viteza de ardere liniară. Viteza de ardere a amestecurilor cu perclorați este mai mică decât viteza de ardere a amestecurilor cu nitrați, iar amestecurile cu nitrați de metale alcaline ard cu o viteză mai mare decât amestecurile cu nitrați de metale alcalino-pământoase.
masa 2
Limitele de aprindere și viteza de ardere a amestecurilor cu aer (I) și oxigen (II) la presiune normală și temperatura camerei
| Foaie |
| Documentul Nr. |
| Semnătură |
| Data |
| Foaie |
| TGiV 20.05.01.070000.000 PZ |
| Rev. |
Metode de calcul al ratei de ardere a lichidelor
| Rev. |
| Foaie |
| Documentul Nr. |
| Semnătură |
| Data |
| Foaie |
| TGiV 20.05.01.070000.000 PZ |
; (16)
Unde M- rata de ardere adimensională;
; (17)
M F- greutatea moleculară a lichidului, kg · mol -1;
d- dimensiunea caracteristică a oglinzii lichidului de ardere, m. Se determină ca rădăcină pătrată a zonei suprafeței de ardere; dacă zona de ardere este circulară, atunci dimensiunea caracteristică este egală cu diametrul acesteia. Când se calculează viteza de ardere turbulentă, se poate lua d= 10 m;
T la este punctul de fierbere al lichidului, K.
Procedura de calcul este următoarea.
Determinați modul de ardere după valoarea criteriului Galileo Ga calculate prin formula
Unde g- accelerația gravitației, m · s -2.
În funcție de modul de ardere, se calculează rata de ardere adimensională M... Pentru arderea laminară:
Pentru arderea tranzitorie:
daca atunci 
, (20)
dacă, atunci, (21)
Pentru arderea turbulentă:
; 
, (22)
M 0- greutatea moleculară a oxigenului, kg · mol -1;
n 0- coeficientul stoichiometric al oxigenului în reacția de ardere;
n F este coeficientul stoechiometric al lichidului în reacția de ardere.
B este un parametru adimensional care caracterizează intensitatea transferului de masă, calculată prin formula
, (23)
Unde Q- cea mai scăzută căldură de ardere a lichidului, kJ · kg -1;
| Rev. |
| Foaie |
| Documentul Nr. |
| Semnătură |
| Data |
| Foaie |
| TGiV 20.05.01.070000.000 PZ |
c- capacitatea termică izobară a produselor de ardere (luată egală cu capacitatea termică a aerului c = 1), kJ · kg -1 · K -1;
T 0- temperatura ambiantă, luată egală cu 293 K;
H- căldura de vaporizare a lichidului la punctul de fierbere, kJ · kg -1;
c e este capacitatea termică izobară medie a lichidului în intervalul de la T 0 inainte de T la.
Dacă se cunoaște vâscozitatea cinematică a vaporilor sau greutatea moleculară și punctul de fierbere al lichidului studiat, atunci viteza de ardere turbulentă este calculată folosind date experimentale folosind formula
Unde m i- valoarea experimentală a vitezei de ardere în modul de ardere tranzitorie, kg · m - 2 · s -1;
d i- diametrul arzatorului in care se obtine valoarea m i, m. Se recomanda folosirea unui arzator cu diametrul de 30 mm. Dacă se observă un mod de ardere laminar într-un arzător cu diametrul de 30 mm, ar trebui utilizat un arzător cu un diametru mai mare.
