Диффузионное горение жидкостей

Механизм горения. Для понимания механизма горения жидкостей следует иметь в виду, что их температура самовоспламенения (табл. 4.3) всегда значительно выше температуры кипения. Вследствие этого горение жидкостей всегда происходит в паровой фазе.

Таблица 4.3 Сопоставление температур Кипения и Еомовоспламенения горючих жидкостей

Жидкость

Температура, °С

Самовосплам.

Кипения

Ацетон

535

56,5

Бензол

560

80.1

Диэтиловый эфир

180

34,5

Этиловый спирт

404

78,4

Уксусная кислота

454

118,1

Этилацетат

400

77,1

Хлорбензол

640

132,0

Диэтиламин

310

55,2

Над поверхностью жидкости постоянно присутствует паровоздуш­ная смесь, состоящая из паров жидкости и молекул воздуха. Концентра­ция паров характеризуется давлением насыщенных паров, которое суще­ственно зависит от температуры жидкости. Эта зависимость описывается уравнением Клайперона-Клаузиуса:

Диффузионное горение жидкостей

(4.69)

Где Рнас — Давление насыщенных паров жидкости при температуре Т; Диффузионное горение жидкостей Нисп — теплота испарения.

Из уравнения (4.69) следует, что давление насыщенных паров (и, со­ответственно, их концентрация) с увеличением температуры жидкости воз­растают экспоненциально. Поэтому, при некоторой температуре над по­верхностью жидкости создается концентрация паров, равная нижнему кон-

127

Корольченко А. Я. Процессы горения и взрыва______________________

Центрационному пределу распространения пламени. При зажигании этих паров внешним источником возникает вспышка — сгорание образовавшейся паровоздушной смеси с выделением значительного количества тепла.

Часть этого тепла расходуется на дополнительное испарение горючей жидкости, и, таким образом, горение поддерживается непрерывным процессом испарения горючего с поверхности за счет тепла, подводимого от пламени.

Поскольку пламя имеет значительно более высокую температуру, чем начальная температура среды, после начальной вспышки скорость испарения увеличивается и возникшее пламя самоподдерживается.

В установившемся состоянии горение паровоздушной смеси харак­теризуется двумя взаимосвязанными процессами: испарением горючей жидкости за счет тепла, выделяемого в зоне пламени, и сгоранием посту­пающих в зону горения паров. В установившемся режиме скорости этих процессов должны быть равны.

В практически важных случаях сгорание образующихся паров про­исходит практически мгновенно, сразу после их поступления в зону горе­ния и смешения с окружающим воздухом. Поэтому скорость выгорания* определяется скоростью испарения, как наиболее медленным процессом.

Таким образом, горение жидкости есть химический процесс сгора­ния ее паров, регулируемый скоростью испарения жидкости, зависящий от количества и условий подводимого к жидкости тепла, то есть от усло­вий теплообмена между пламенем и поверхностью жидкости.

Механизм горения жидкости проиллюстрируем примером горения со свободной поверхности, например, в резервуаре. При достаточной концен­трации паров и их зажигании над поверхностью жидкости возникает пламя, а уровень жидкости начинает опускаться. Достаточно быстро после воз­никновения горения устанавливается стационарный режим, характеризую­щийся постоянной скоростью выгорания. Схематически горение жидкости со свободной поверхности показано на Рис. 4.26 Сгорание в факеле пламе­ни происходит за счет диффузионного смешения паров горючей жидкости и воздуха. Поверхность жидкости нагревается до температуры кипения. В процессе выгорания происходит прогрев жидкости в глубину.

Под скоростью выгорания понимается скорость процесса уменьшения массы жид­кости в процессе горения. Различают линейную скорость горения (мм/мин), харак­теризующую скорость снижения уровня жидкости при ее горении в резервуаре, и массовую (кг/м2час), характеризующую убыль массы жидкости в прогрессе горения с единицы поверхности в единицу времени.

128

Глава 4. Развитие горения

Диффузионное горение жидкостей

Рис. 4.26. Схема диффузионного горения жидкости 1 Зона горения; 2 Зона догорания; 3 Пары жидкости; 4 Конвективные токи воздуха; 5 — зона подогрева жидкости; 6 — жидкость в резервуаре

Подвод тепла к жидкости в процессе диффузионного горения осуще­ствляется главным образом теплопередачей излучением от факела пламени. Скорость выгорания определяется величиной теплоты испарения жидкости и количеством тепла, подведенного к поверхности жидкости от факела пламени.

Значения скоростей выгорания некоторых жидкостей приведены в Табл. 4.4

Таблица 4.4 Скорость выгорания жидкостей

Жидкость

Плотность, кг/м

Скорость выгорания

Линейная, мм/мин

Массовая, кг/м час

Бензол

0,875

3,150

165,37

129

Корольченко А. Я. Процессы горения и взрыва

Толуол

0,860

2,680

138,29

Ксилол

0,855

2,040

104,65

Скипидар

0,860

2,410

123,84

Ацетон

0,790

1,400

66,36

Метиловый спирт

0,800

1,200

57,60

Диэтиловый эфир

0,715

2,930

125,84

Амиловый спирт

0,810

1,297

63,034

Изоамиловый спирт

0,805

1,390

66,80

Бутиловый спирт

0,812

1,069

52,08

Изобутиловый спирт

0,800

1,122

53,856

Сероуглерод

1,270

1,745

132,97

Диметиланилин

0,950

1,523

86,31

Комментирование на данный момент запрещено, но Вы можете оставить ссылку на Ваш сайт.

Комментарии закрыты.


gazogenerator.com