Brennhastighet for enkelte typer brennbare materialer
Det er normale eller lineære Og(m/s) og masse Og*[kg/(m2 s)] brennhastighet. Den normale brennhastigheten er forplantningshastigheten til flammefronten i forhold til de uforbrente reagensene. Brennhastigheten avhenger av raden Fysiske og kjemiske egenskaper reaktanter, spesielt termisk ledningsevne og hastighet kjemisk reaksjon, og har en veldig spesifikk verdi for hvert drivstoff (under konstante forbrenningsforhold). I tabellen Tabell 1.24 viser forbrenningshastigheter (og antennelsesgrenser) for enkelte gassblandinger. Drivstoffkonsentrasjoner i blandinger ble bestemt ved 25°C og normal atmosfærisk trykk. Med bemerkede unntak oppnås antennelsesgrenser med flammeutbredelse i et 0,05 m diameter rør lukket på begge sider. Drivstoffoverskuddskoeffisienter er definert som forholdet mellom det volumetriske drivstoffinnholdet i en reell blanding til den støkiometriske blandingen (j1) og til blandingen ved topphastighet forbrenning (j2).
Tabell 1.24
Forbrenningshastigheter for kondenserte blandinger (uorganisk oksidasjonsmiddel + magnesium)
|
Oksidasjonsmiddel |
Støkiometrisk blanding |
Drivstoffrik blanding |
||||
|
, % (masse.) |
u 102, m/s |
Og*, kg/(m2 s) |
, % (masse) |
u maks 102, m/s |
Og*, kg/(m2 s) |
|
Som det kan sees, ved brenning av luftgassblandinger ved atmosfærisk trykk u maks ligger i området 0,40-0,55 m/s, og - i området 0,3-0,6 kg/(m2-s). Bare for noen lavmolekylære umettede forbindelser og hydrogen u max ligger i området 0,8-3,0 m/s, og når 1–2 kg/(m2s). Ved økning Og maks, kan de studerte drivstoffene i blandinger med luft ordnes i følgende rad: bensin og flytende rakettdrivstoff – parafiner og aromatiske forbindelser – karbonmonoksid – cykloheksan og cyklopropan – etylen – propylenoksid – etylenoksid – acetylen – hydrogen.
Påvirkningen av strukturen til brenselmolekylet på forbrenningshastigheten ble sporet for lavmolekylære hydrokarboner med rett kjede. Forbrenningshastigheten øker med økende grad av umettethet i molekylet: alkaner – alkener – alkadiener – alkyner. Når kjedelengden øker, avtar denne effekten, men likevel er forbrenningshastigheten for luftblandinger for n-heksen omtrent 25 % høyere enn for n-heksan.
Den lineære forbrenningshastigheten til oksygenblandinger er betydelig høyere enn for luftblandinger (for hydrogen og karbonmonoksid - 2-3 ganger, og for metan - mer enn en størrelsesorden). Masseforbrenningshastigheten til de studerte oksygenblandingene (bortsett fra CO + O2-blandingen) ligger i området 3,7-11,6 kg/(m2 s).
I tabellen Tabell 1.25 viser (ifølge N. A. Silin og D. I. Postovsky) forbrenningshastighetene til komprimerte blandinger av nitrater og perklorater med magnesium. For å fremstille blandingene ble pulveriserte komponenter med partikkelstørrelser på nitrater 150-250 mikron, perklorater 200-250 mikron og magnesium 75-105 mikron brukt. Blandingen ble fylt i pappskall med en diameter på 24-46 mm til en komprimeringskoeffisient på 0,86. Prøvene ble brent i luft ved normalt trykk og starttemperatur.
Fra en sammenligning av dataene i tabell. 1.24 og 1.25 følger det at kondenserte blandinger er overlegne gassblandinger i masse og dårligere enn dem i lineær forbrenningshastighet. Forbrenningshastigheten for blandinger med perklorater er mindre enn forbrenningshastigheten for blandinger med nitrater, og blandinger med alkalimetallnitrater brenner med høyere hastighet enn blandinger med jordalkalimetallnitrater.
Tabell 1.25
Grenser for antennelse og brennhastighet for blandinger med luft (I) og oksygen (II) ved normalt trykk og romtemperatur
|
Molfraksjon av drivstoff, en=1(I) |
Brennbarhetsgrenser (I) |
u maks (I), m/s |
|||||||
|
mager blanding j1 |
rik blanding φ2 |
||||||||
|
Karbonmonoksid |
|||||||||
|
Syklopropan |
|||||||||
|
Sykloheksan |
|||||||||
|
Propylen |
|||||||||
|
Acetylen |
|||||||||
|
Hetralin C10H12 |
|||||||||
|
Etylenoksid |
|||||||||
|
Propylenoksid |
|||||||||
Merknader:* – den nedre enden av røret er åpen; ** – tørr luft, 0,97 % H2 i karbonmonoksid.
- Kokochashvili V.I. Egenskaper ved forbrenning av blandinger av hydrogen og brom //
Journal of Physical Chemistry. 1951. T. 25. Utgave. 4. s. 445-460.
Verkene gir eksperimentelle verdier for fofor mange ikke-metalliske materialer. Forsøkene brukte prøver fra myke materialer(stoff, gummi, etc.) i form av strimler som måler 200 X 50 mm, hvis kanter var innstøpt i en messingramme, og prøver fra harde materialer (plexiglass, tekstolitt, polykarbonat osv.) i form av stenger måler 200 X 8 X 2 mm. Prøvene ble installert i en 30 m bombe i forskjellige posisjoner (fra horisontal til vertikal). En oppvarmet kilde ble brukt som tennkilde. elektrisk støt en stålspiral laget av tråd med en diameter på 0,2-0,3 mm og en lengde på 30-35 mm, som ble festet i enden av prøven.[...]
Flfor prøver fra ulike materialer er gitt i tabell. 5.5.[...]
For alle materialer som er studert, øker forbrenningshastigheten med økende oksygentrykk. Denne avhengigheten er forskjellig for forskjellige materialer. For eksempel - med en økning i trykk fra 0,2 til 2,0 kgf/cm, brennhastigheten til tekstilkunst. 22376 øker med 2,2 ganger, "Cheprak" skinn - med 14 ganger, og for tekstiler kunst. 3005, sykler - 150-250 ganger. Det skal bemerkes at for materialer som smelter under forbrenning (nylon- og lavsanstoffer, pleksiglass, polykarbonat), er avhengigheten av brennhastigheten av trykk svakere enn for ikke-smeltende materialer (lær, bomullsstoffer, etc.).[. ..]
Materialets struktur har en betydelig innflytelse på brennhastigheten. Materialer med utviklet overflate brenner som regel i høyere hastighet. For eksempel brennhastigheten til nylonstoffkunst. 1516 med en sparsom struktur 3-5 ganger høyere enn brennhastigheten til tette nylonstoffer art. 22376 og art. 22059. Porøse materialer (skumplast og gummi OM-12) har en meget høy brennhastighet.[...]
Ved et oksygentrykk på ca. 1,0 kgf/cm2 er forbrenningshastigheten for de fleste ikke-metalliske materialer lav og er som regel flere centimeter per sekund eller mindre. Det følger at deres bruk i kontakt med oksygen er grunnleggende tillatt i nærvær av enkle midler branndeteksjon og slukking. Imidlertid finnes det materialer hvis brennhastighet når 130-150 cm/s. Det er klart at bruk av slike materialer i oksygen praktisk talt er utelukket.[...]
Det skal bemerkes at stoffer basert på naturlige materialer, mye brukt i produksjon av arbeidsklær for arbeid i en atmosfære av oksygen eller oksygenanriket luft; fibre (bomullsstoffer) har svært høy brennhastighet (opptil 150 cm/s). Tilsynelatende forklarer dette at når klærne til servicepersonell tar fyr i en oksygenatmosfære, er det nesten aldri mulig å ta hurtig og effektive tiltakå redde folk. Stoffbasert syntetiske fibre brenne inn oksygen mye saktere. Brennhastigheten deres overstiger vanligvis ikke 1-2 cm/s. Derfor er bruken av dem i kontakt med oksygen å foretrekke (elektrifisering og antennelsesenergi av disse vevene vil bli diskutert nedenfor).[...]
Forbrenningshastigheten til materialer er spesielt viktig å vite når man vurderer muligheten for sikker bruk av ikke-metalliske materialer, som vanligvis er de mest brennbare og raskest brennende konstruksjonselementene.[...]
Forbrenningsintensiteten ble bestemt etter metoden beskrevet i detalj tidligere (s. 75).[...]
I spesielle forsøk ble påvirkningen av oksygentrykk (fig. 5.5) og prøvestørrelse (fig. 5.6) på den termiske effekten av forbrenning av materialer fastslått. Forbrenningsintensiteten til materialet ble beregnet som gjennomsnittsverdi fra 3-5 forsøk. Målenøyaktighet ved et gitt trykk ±5 %. Verdier termisk effekt forbrenning og forbrenningsintensitet for noen materialer ved forskjellige oksygentrykk er gitt i tabell. 5.7.
Side 1
Forbrenningshastigheten øker med økende grad av umettethet i molekylet: alkaner, alkener, alkadiener, alkyner. Når kjedelengden øker, avtar denne effekten, men forbrenningshastigheten for luftblandinger for n-heksen er omtrent 25 % høyere enn for n-heisan.
Forbrenningshastigheten reduseres med verdien Lv - forgassingsvarme. Den har en tendens til å være lav for væsker og relativt høy for faste stoffer. Henholdsvis faste stoffer har en tendens til å brenne mye langsommere enn væsker.
Brennhastigheten avhenger av temperatur og trykk. Med økende temperatur eller trykk øker brennhastigheten kraftig. Hvis forbrenningsreaksjonen fortsetter med en veldig høy hastighet, oppstår et fenomen som kalles en eksplosjon. En eksplosjon kan oppstå ved kontakt med en brann av oppvarmet petroleumsprodukt, hvis damp er blandet med luft. Denne blandingen blir eksplosiv når den inneholder en viss mengde drivstoff.
Brennhastigheten og kostnadene forbundet med å redusere brennbarheten avhenger ikke bare av typen harpiks, men også av tilstedeværelsen og mengden av fyllstoffer, egenskapene til materialstrukturen (for eksempel en flerlagsstruktur ved bruk av balsa) og bruken av varme oppsvulmende belegg.
Brennhastigheten ved konstant trykk kan bestemmes ved å brenne en ladning i et kammer med en dyse. Hvis overflaten av ladningen er konstant, forblir trykket nesten uendret under forbrenning. I dette tilfellet kan den lineære brennhastigheten beregnes som forholdet mellom halvtykkelsen av veggen (tykkelsen på taket) til pulverrøret og brenntiden. Fordelen med bestemmelsesmetoden er nærheten av forbrenningsforholdene til forholdene for reell bruk, ulempen er behovet for å forberede relativt store prøver av krutt. Det er enklere å utføre i et laboratorium og krever ikke store mengder krutt for å bestemme brennhastigheten ved konstant trykk av en sylindrisk ladning pansret fra sideflaten, antent fra enden, med registrering av brenntiden til en del av en viss lengde eller bevegelsen til forbrenningssonen i tid. Den første enheten, utviklet for dette formålet av Varga, var et glassrør med en diameter på ca. 30 mm, forseglet i bunnen. Røret har to sideuttak øverst. En av dem forbinder røret med en trykkmåler, den andre - med en beholder med stort volum som gasser kommer inn i under forbrenning, på grunn av dette praktisk talt konstant trykk. Røret er lukket på toppen med en gummipropp, som går gjennom et tynt glassrør forseglet i bunnen for et termoelement og et andre rør for strømledere, som ender med en tenningsspiral laget av tynn ledning.
Forbrenningshastigheten til hydrazin øker omtrent proporsjonalt med kvadratroten av trykket. Over 10 atm blir dataene reprodusert dårligere og gjennomsnittsverdiene har en tendens til en konstant verdi uavhengig av trykk. Over et visst trykk antennes ikke væsken fra en varm ledning.
Forbrenningshastigheten øker generelt med økende trykk. Dette er ganske naturlig i tilfellet når eksoterme reaksjoner under forbrenning oppstår i gassfasen. En økning i trykk, som øker den absolutte hastigheten til disse reaksjonene, bringer sonen for deres forekomst nærmere overflaten av den kondenserte fasen, øker temperaturgradienten nær denne overflaten og følgelig varmeoverføringen til sistnevnte.
Brennhastigheten, hvis den bestemmes i rør med samme diameter, øker med økende trykk, ikke proporsjonalt med det, men saktere. Det antas at dette skyldes varmeveksling med veggene i røret. Hvis brennhastigheten ved hvert trykk måles ved bruk av en rørdiameter lik fem ganger den kritiske diameteren, viser dataene som er oppnådd (for 97 7 % hydrazin) i trykkområdet 0 5 - 1 ag at brennhastigheten er direkte proporsjonal med press. Ved å sammenligne avhengigheten av forbrenningshastigheten av forbrenningstemperaturen, endret ved fortynning med inerte gasser (som tar hensyn til effekten av denne fortynningen på termisk ledningsevne), får vi en aktiveringsenergi lik 30 kcal/mol.
Forbrenningshastigheten til en brann, som disse forsøkene har vist, øker med økende brennbar belastning.
Eksplosiv forbrenning skiller seg fra detonasjon i forplantningshastigheten og arten av kjemiske transformasjoner. Brennhastigheten bestemmes hovedsakelig av sammensetningen og ladningstilstanden. For krutt er brennhastigheten flere hundre / , for fast rakettdrivstoff - fra flere mm/s til titalls cm/s. Brennhastigheten til svart (røykaktig) pulver er omtrent 300 m/s.
Noen eksplosiver kan både detonere og brenne hvis detonasjon av en eller annen grunn ikke skjer eller dør ut. Denne prosessen kalles ofte deflagrering, og hastigheten på dens utbredelse deflagrasjonsrate.
Wikimedia Foundation. 2010.
Se hva "brenningshastighet" er i andre ordbøker:
brennhastighet- (flammefrontens hastighet i drivstoff-luftblandingen) [A.S. Goldberg. Engelsk-russisk energiordbok. 2006] Temaer om energi generelt EN forbrenningshastighet forbrenningshastighet forbrenningshastighet forbrenningshastighet ...
brennhastighet- degimo sparta statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. brennhastighet; forbrenningshastighet vok. Brenngeschwindigkeit, f; Verbrennungsgeschwindigkeit, f rus. brennhastighet, f; forbrenningshastighet, f pranc. vitesse de combustion, f … Fizikos terminų žodynas
brennhastighet- 10.2.1 brennhastighet: Forholdet mellom lengden på den brente delen, målt i henhold til branntestmetoden, og tiden som kreves for å brenne den delen, uttrykt i millimeter per minutt. Kilde … Ordbok-referansebok med vilkår for normativ og teknisk dokumentasjon
brennhastighet- rus forbrenningshastighet eng brennhastighet, brennhastighet fra vitesse (f) de combustion deu Verbrennungsgeschwindigkeit (f) spa velocidad (f) de combustión … Sikkerhet og helse. Oversettelse til engelsk, fransk, tysk, spansk
FORbrenningshastighet for MATERIALER- lineær forplantningshastighet av drivende forbrenningsfront langs materialprøven... Russisk leksikon om arbeidsbeskyttelse
brennhastighet ved faktiske laminære flammeparametere- (sammensetning, temperatur og trykk) [A.S. Goldberg. Engelsk-russisk energiordbok. 2006] Energitemaer generelt EN grunnleggende brennhastighet ... Teknisk oversetterveiledning
vekt drivstoffforbrenningshastighet- brennhastigheten til drivstoffmassen - [A.S. Goldberg. Engelsk-russisk energiordbok. 2006] Emner: energi generelt Synonymer bEN masseforbrenningshastighet ... Teknisk oversetterveiledning
lineær brennhastighet- - [A.S. Goldberg. Engelsk-russisk energiordbok. 2006] Energiindustriens emner generelt EN hastighet på flammeutbredelse ... Teknisk oversetterveiledning
Hovedkarakteristikken ved forbrenning er brennhastigheten. Det er normale (lineære) og masseforbrenningshastigheter.
Under normal hastighet forstå U n . – lineær hastighet bevegelse av forbrenningsfronten i retning vinkelrett på forbrenningsflaten:
Un=ℓ/τ [cm/s]
MasseforbrenningshastighetU m er mengden av det innledende brennbare systemet som er brent per tidsenhet fra en enhetsoverflate på forbrenningsfronten.
Um=Un × p0[g/cm2×s]
Når man snakker om brennhastigheten, er det nødvendig å skille mellom selve forbrenningen og overflatespredningen av forbrenningen. Når en pulverkolonne brenner, tar den kondenserte fasen vanligvis form av en kjegle, og forbrenningsflaten viser seg å være betydelig større enn den opprinnelige.
(Etterforbrenning av brennbare produkter av ufullstendig forbrenning på grunn av oksygen i luften fører til en økning i temperaturen og forårsaker som en konsekvens akselerasjon av spredningen av forbrenningen over overflaten av ladningen).
Når pulverelementer brenner i tønnen, skjer det vanligvis antennelse over hele den frie overflaten.
Vektmengden av gasser dannet under forbrenning er lik:
Q=Um × s
Hvis overflaten til en partikkel avtar når den brenner, kalles denne formen deprimert(for eksempel en ball, en terning), hvis overflaten øker – progressive(rute med kanaler).
I
Ris. 3. Brenne en stang med krutt
Forbrenning av kondenserte eksplosive systemer
Under forbrenning av kondenserte BC-ladninger bør man skille tre hovedprosesser:
tenning fra en tennkilde ved slutten av ladningen;
lagdelt forbrenning;
antennelse av ladningen fra sideflaten (i fravær av rustning på sideflaten).
Det er svært vanskelig å teoretisk beskrive en så kompleks heterogen prosess som forbrenning. Men hvis vi gjør en rekke antagelser:
Reaksjonen foregår utelukkende ved maksimal forbrenningstemperatur,
Stoffet fordamper først fullstendig, og deretter oppstår reaksjoner i damper osv., deretter kan prosessen beskrives.
I følge normal forbrenningsteori forplantningshastigheten til den kjemiske reaksjonssonen bestemmes av en kombinasjon av to prosesser:
● overføring av varme fra den kjemiske reaksjonssonen til oppvarmingssonen på grunn av termisk ledningsevne og
● masseoverføring av et stoff fra oppvarmingssonen til den kjemiske reaksjonssonen på grunn av diffusjon.
Ved å løse likningene for termisk ledningsevne og diffusjon i fellesskap, fikk vi uttrykket for masseforbrenningshastigheten:
U m =
λ – varmeledningskoeffisient;
– termisk effekt av oksidasjonsreaksjonen (per masseenhet gass);
m - reaksjonsrekkefølge;
T r – forbrenningstemperatur;
E – aktiveringsenergi;
T 0 – starttemperatur;
W T Г – reaksjonshastighet ved forbrenningstemperatur.
W T Г =ρ о ·z·exp(-E/RT g).
MED 
Diagram over temperaturfordeling og reaksjon under stasjonær forbrenning av flyktige eksplosiver ifølge Belyaev.
Avhengighet av brennhastighet av ulike faktorer
Den lineære og masseforbrenningshastigheten avhenger av:
geometriske dimensjoner av ladningen (diameter);
ytre forhold (temperatur og trykk);
GS-dispersjon (partikkelstørrelse);
tilstedeværelse av urenheter.
For blandede systemer påvirker de i tillegg:
kjemiske natur av komponentene, deres termofysiske egenskaper;
forholdet mellom komponenter og spredningen av hver av dem.
Forbrenning skjer i som et resultat av varmeoverføring til det tilstøtende laget, frigjort i det reagerende laget. Samtidig med frigjøring av varme, tap det inn i miljøet.
Forbrenningen lekker stasjonær bare hvis mengden varme som avgis til det tilstøtende laget og varmetapet balanseres av varmeøkning på grunn av reaksjonen.
Hvis den totale varmeoverføringen blir større enn varmetilskuddet, er forbrenning ikke lenger mulig.
Når diameteren på ladningen minker, avtar mengden varme som frigjøres per tidsenhet proporsjonalt med kvadratet på diameteren. Varmeoverføringen avtar også, men saktere er den proporsjonal med kjøleribbens overflate, dvs. første grad av diameter. Ved en viss diameterverdi kan ikke varmetilskudd kompensere for varmetapet og forbrenningen dør ut.
Kritisk forbrenningsdiameter De kaller minimumsdiameteren der forbrenning fortsatt er mulig. Den kritiske diameteren er det ikke konstant, det avhenger ikke bare av eksplosivets natur, men også av forbrenningsforholdene, først og fremst av trykk, begynnelsestemperatur, ladningstetthet og krystallspredning.
● Økende temperatur og trykk reduserer den kritiske forbrenningsdiameteren, øker forbrenningshastigheten og reduserer tap til miljøet.
