Cel mai adesea, incendiile apar ca urmare a aprinderii forțate a substanțelor combustibile și a materialelor provenite de la sursa de aprindere.
Forța de aprindere (aprindere) este apariția arderii sub influența unei surse de aprindere.
În esența sa fizică, aprinderea sau aprinderea forțată nu se deosebesc de procesul de auto-aprindere.
Principala diferență dintre aceste procese este că, în timpul auto-aprinderii, întregul amestec se încălzește uniform și este adus treptat la temperatura de autoaprindere. Ca rezultat, reacția de oxidare are loc pe întregul volum al amestecului de gaze. Procesul de ardere poate apărea echilibrat în orice punct din spațiul examinat sau în întregul volum simultan. În cazul aprinderii, întregul amestec combustibil poate rămâne relativ rece, doar o parte nesemnificativă a acestuia poate fi încălzită până la temperatura de aprindere.
A doua diferență constă în faptul că, în timpul auto-aprinderii, procesul de auto-accelerare a unei reacții chimice crește relativ încet, adică perioada de inducție este mare, iar în timpul aprinderii procesul de aprindere are loc mult mai rapid, deoarece Încălzirea amestecului dintr-o sursă externă de căldură se face local, dar mult mai rapid și la o temperatură mai ridicată. Prin urmare, perioada de inducție este aproape absentă sau foarte mică.
Sursa de aprindere înseamnă un corp fierbinte sau încălzit, precum și o descărcare electrică cu o rezervă de energie și o temperatură suficientă pentru arderea altor substanțe.
În funcție de tipul sursei de căldură externe și caracteristicile sale disting diferite tipuri de metode sau aprindere. Sursa de aprindere poate fi încălzit sau corp străin este încălzit local prin peretele vasului cu un amestec combustibil gaz, scântei electrice, simulare flacără sau adiabatic undă de șoc de compresie, etc.
6.2. Aprinderea din diferite surse de aprindere
Aprinderea de pe o suprafață încălzită
Mecanismul de aprindere pentru acest caz:
Să presupunem că temperatura suprafeței corpului a crescut la o anumită valoare a T2 la care temperatura de combustibilitate a amestecului nu va scădea.
În cazul în care temperatura crește în continuare, temperatura amestecului combustibil datorată ratei ridicate de generare a căldurii nu poate fi constantă și va începe să crească rapid (până când sursa de căldură este îndepărtată) până la aprindere. Astfel, temperatura T2 este temperatura limită pentru aceste condiții, adică temperatura de aprindere.
Aprinderea cu o scânteie electrică
Aprinderea amestecurilor de gaze combustibile cu scânteie electrică este unul dintre cele mai comune tipuri de aprindere forțată, în special în motoare și centrale termice.
Există două concepte de aprindere prin scânteie:
- teoria ionului de aprindere;
- teoria termică a aprinderii.
Conform teoriei ionare, având în vedere mecanismul de aprindere din punct de vedere pur chimic, eficiența aprinderii amestecurilor de gaze trebuie să depindă de puterea curentă în rețea înainte de deschiderea acesteia, adică ar trebui să fie direct proporțională cu puterea actuală din primul grad.
În cazul unui mecanism de aprindere termică, capacitatea de aprindere a unei scântei trebuie să fie proporțională cu pătratul puterii actuale, deoarece este cunoscut din cursul fizicii că cantitatea de căldură eliberată în rețeaua electrică este proporțională cu pătratul intensității curente Q
I 2 Rt. Cu toate acestea, experiența arată că puterea de aprindere a unei scântei electrice este proporțională cu primul grad de putere curentă, ceea ce confirmă teoria ionului de aprindere prin scânteie. Cu aprindere prin scânteie, pentru fiecare tip de combustibil, fiecare compoziție a amestecului de gaze, există o anumită valoare limită cea mai scăzută a puterii de descărcare electrică, din care amestecul este capabil să se aprindă, adică apare o față de flacără și se răspândește dincolo de zona de aprindere.
Valoarea cea mai mică a puterii de aprindere electrică capabilă să aprindă un amestec combustibil de acest tip și compoziție se numește energia critică de aprindere (Ecr).
Dacă presupunem că cumminul pentru majoritatea hidrocarburilor este
300 ° C, capacitatea medie termică a amestecului de gaze la această temperatură este Vin "1,4kDzh / (m 3 × s), descoperim că Qkr" 0,21 x 10 -6 kJ, adică Qkr "Ecr" de 0,2 mJ.
Având în vedere că unele hidrocarburi valoarea Ecr mai puțin și din motive de siguranță trebuie să fie un factor de corecție de siguranță, energia critică pentru aprinderea amestecurilor inflamabile sau explozive de hidrocarburi și aer pot fi luate în mod arbitrar ca fiind egal Ecr „de 0,1 mJ.
ECR depinde de diverși factori:
a) asupra compoziției amestecului combustibil
b) viteza amestecului de gaz-aer
6.3. Limitele de concentrație ale propagării flăcării (aprindere) și factorii care le afectează
Sa observat mai devreme că prezența și răspândirea procesului de combustie necesită prezența unui combustibil, a unui oxidant și a unei surse de aprindere la temperaturi ridicate.
În reacția chimică a oxidării, pot intra doar moleculele combustibilului și oxidantului, a căror energie în momentul coliziunilor depășește energia de activare. Pentru aceasta, este necesar ca moleculele de combustibil și oxidant să se întâlnească în sistem, iar coliziunea lor are loc. Sunt posibile trei tipuri de coliziuni moleculare:
- agent de oxidare;
- combustibil - combustibil;
- Agent de oxidare - combustibil.
Numai în al treilea caz, tipul de coliziune este eficient, deoarece curge cu eliberarea de căldură. Dar, pentru ca căldura eliberată să fie suficientă pentru dezvoltarea ulterioară a reacției chimice, este necesar un anumit raport al concentrațiilor combustibilului și a oxidantului. Condițiile cele mai favorabile pentru dezvoltarea unei reacții chimice vor fi atunci când raportul dintre combustibil și oxidant va corespunde concentrației stoichiometrice. De asemenea, vor exista astfel de concentrații de combustibil și oxidant (concentrație stoichiometrică mai mult sau mai puțin), atunci când cursul reacției chimice este imposibil, adică procesul de ardere nu se va dezvolta.
Dacă luăm în considerare amestecul de gaz de proces de aprindere în concentrația de combustibil la 0 la 100%, putem vedea că amestecul nu este exploziv la toate concentrațiile (Fig. 18.10).
Fig. 6.1. Dependența presiunii din sistemul combustibil-oxidant asupra concentrației de combustibil: I - regiunea de concentrații sigure; II - zona de aprindere (zona cu risc exploziv); III - aria concentrațiilor de pericol de incendiu
Toate amestec combustibil cu concentrații de la 0 la LEL nu este în măsură să aprindă chiar dintr-o sursă puternică de aprindere - o zonă concentrațiilor sigure. Variind de la LEL la VKPV amestec de combustibil și aer este capabil de a aprinde și arde cu viteză de ardere, flacăra se extinde peste întregul volum al amestecului combustibil - este regiunea de aprindere. Intervalul de concentrație VKPV de mai sus, până la 100%, se numește focul.
VKPV valoare LEL și trebuie utilizat la calcularea concentrațiilor de gaze neexplozive, vapori și pulberi în interiorul echipamentului de procesare, conducte, în proiectarea sistemelor de ventilație și la calcularea concentrațiilor maxime admisibile neexplozive de gaze, vapori, pulberile în aerul din zona de lucru cu o sursă potențială de aprindere.
Există metode experimentale și calculate pentru determinarea CPV.
NCPV a amestecurilor de vapori și gaz-aer se calculează pornind de la căldura maximă de ardere. S-a stabilit că cantitatea de căldură eliberată în timpul arderii amestecurilor la LCPV este aproape constantă pentru toate substanțele combustibile și este egală cu o medie de 1830 kJ / m3.
Din expresia pentru determinarea căldurii limită de combustie
Qpr = (Qn jn) / 100, se poate determina limita inferioară de concentrație:
Influența diferiților factori asupra CPV:
a) puterea (temperatura) sursei de aprindere
b) temperatura inițială a amestecului
c) presiunea amestecului
d) gaze neutre și inhibitori
e) volumul și diametrul vasului
Când volumul vasului scade, diametrul acestuia scade, suprafața de transfer de căldură pe unitatea de volum a amestecului crește. Pentru fiecare amestec de gaze, există un volum și un diametru minim, sub care, pentru orice compoziție a amestecului, aprinderea și propagarea flăcării sunt imposibile.
URGENȚA PROCESELOR DE COMBUSTIE
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: