Дисперсного материала

ЗАДАНИЕ 1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КРИТИЧЕСКОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ САМОВОЗГОРАНИЯ

СКОПЛЕНИЯ САМОНАГРЕВАЮЩЕГОСЯ ТВЕРДОГО

ДИСПЕРСНОГО МАТЕРИАЛА

Теория теплового самовозгорания (самовоспламенения) позволяет решить прямую и обратную задачу самовозгорания:

- по кинетическим параметрам определить критические условия само­возгорания (критические температуры Т₀ и Т_В);

Эту задачу можно решать аналитически и графически. Рассмотрим графический способ определения критической температуры самовозго­рания (Т_В) скопления твердого дисперсного материала.

Исходные данные:

R_x =0.5м;

n = 2;

α =10 Вт/м² К;

С_р =2, 5*10³ Дж/кг К;

ρ = 250 кг/м³;

Е = 50000 Дж/моль;

Т_с =510 К.

Известно, что соотношение между энергией активации (Е) и логарифмом предэкспоненциального множителя (ln С) определяется компенсационным уравнением:

Адиабатическая скорость самонагревания при температуре Т_с , К/с. определяется из выражения:

где изокинетические параметры.

Из уравнения (2) имеем:

Сравниваем полученные значения по секторной диаграмме рис.1.2с экспериментальным значением соответствующим крилевой муке (при Е=50000Дж/моль, lgС=3, 87)

Далее проводится расчет адиабатической скорости самона­гревания (Р ₊) для конкретного материала по уравнению Аррениуса:

При известных значениях С и Е, задаваясь температурами (Т _i), нахо­дят P _+j.

Результаты расчета P _+j заносятся в таблицу, затем строится график P ₊=f(t). Для удобства построения графика значения P _+j можноувеличить в 100 раз.

Hа следующем этапе строится график теплоотвода по уравнению:

где П₀ – темп охлаждения. Его вычисляют по формуле:

где ψ – коэффициент неравномерности нагрева;

α –коэффициент теплоотдачи от поверхности скопления к окру­жающей среде, Вт/(м²∙ К);

F –поверхность скопления материала, м²;

С_р – теплоемкость материала, Дж/(кг∙ К);

ρ –плотность материала, кг/м ³;

V –объем скопления, м³.

Коэффициент неравномерности нагрева определяют по формуле:

где п – относительный градиент,

λ – коэффициент теплопроводности материала, Вт/(м·К);

R_x – определяющий размер (расстояние от поверхности материала до теплофизического центра), м.

- разность температур поверхности скопления и окружающей среды;

- разность температур теплофизического центра скопления и окружающей среды.

Рассчитываем температуру охлаждения

,

На графике Р_t-Т строим график по Р_-=П₀·Δ Т, Р_-=1, 26 10^-2(80-60)=0, 25К/ч (умножаем на 100 для удобства работы с графиком).

1) Строим на графике вспомогательный график охлаждения 2а по двум точкам А₁, А_2.

2) Строим прямую охлаждения -2 параллельно 2а таким образом, чтобы он касался кривой тепловыделения в 1ой точке (Т_в).

Вывод: По кинетическим параметрам Е и С определили критические условия самовозгорания, а именно критические температуры Т₀ и Т_в

Т₀= 32⁰С (305К) - критическая температура окружающей среды;

Т_в= 48⁰С (321К) - критическая температура самовозгорания штабеля крилевой муки цилиндрической формы.

Таким образом при Т окружающей среды =32⁰С произойдет самовозгорание крилевой муки, при Т = 48⁰С - уложенной в штабель цилиндрической формы, при температуре охлаждения 1, 26*10^-2ч^-1.

УСЛОВИЕ ЗАДАЧИ №1