Распространения пламени и термодинамических параметров

5.1. Нормальная скорость характеризует реакционную способность горючих газовых смесей при фронтальных режимах горения. Наиболее перспективным является экспериментально-расчетный метод оптимизации, позволяющий oпpедeлять нормальную скорость в бомбе постоянного объема в широком диапазоне температур и давлений. Метод изложен в ГОСТ 12.1.044.

Входящее в критериальные соотношения (158) и (159) в составе комплекса W значение нормальной скорости распространения пламени S_ui при давлении и температуре, соответствующих началу развития взрыва, может быть определено экспериментально на аттестованном оборудовании или взято из научно-технической литературы, прошедшей оценку достоверности приведенных в ней данных. Если данные о нормальной скорости при характерных для технологического процесса давлении Р и температуре Т отсутствуют, то в ограниченном диапазоне экстраполяции можно воспользоваться для оценки формулой

(163)

где S_uo — известное значение нормальной скорости при давлении Р ₀ и температуре Т ₀;

n и m — соответственно барический и температурный показатели.

В диапазоне давлений 0, 04¸ 1, 00 МПа и температур 293¸ 500 К для стехиометрических смесей метана, пропана, гексана, гептана, ацетона, изопропанола и бензола с воздухом значение барического показателя с ростом давления и температуры свежей смеси увеличивается и лежит в интервале — 0, 5¸ 0, 2, а значение температурного показателя уменьшается и находится в диапазоне 3, 1¸ 0, 6. При значениях давления и температуры, близких к атмосферным, значения барического и температурного показателя для горючих газопаровоздушных смесей могут быть приняты в первом приближении соответственно п = -0, 5 и m = 2, 0.

5.2. Термодинамические параметры Е _i, p_e, g_b определяют путем термодинамического расчета, например на компьютерах, по известным методикам.

Значение коэффициента расширения по определению

где T_bi и M_bi — соответственно температура и молекулярная масса продуктов сгорания горючей смеси при начальных давлении и температуре. Молекулярную массу смеси идеальных газов определяют по формуле

(164)

где M _j и n _j— соответственно молекулярная масса и молярная доля j -го компонента смеси.

Значения коэффициента расширения могут быть также определены из приближенного уравнения

(165)

В табл. 19 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, Н₂O, CO₂, N_2, Аr, С, Н, О, N, CO, СН₄, HCN, O₂, O₃, ОН, NO, NO₂, NH₃, HNO₃. Стехиометрическую концентрацию горючего j_cт в воздухе средней влажности определяли по известной формуле

(166)

где b — стехиометрический коэффициент, равный количеству молекул кислорода, необходимых для сгорания молекулы горючего.

Таблица 19

Результаты расчета значений pе, gb, Ei, Тbi и экспериментальные значения нормальной скорости Su для некоторых стехиометрических газопаровых смесей при начальном давлении 0, 1 МПа и температуре 298, 15 К

Для многокомпонентных смесей и смесей, проведение расчетов по которым по тем или иным причинам вызывает трудности, определение максимального относительного давления взрыва p_е, а следовательно, и коэффициента расширения E _i по формуле (165) проводят по соответствующей методике ГОСТ 12.1.044.