Презентация Виникнення процесу горіння. Пожежовибухонебезпечні горючі суміші. Концентраційні межі поширення полумя. (Розділ 2. 3. 4) онлайн

Содержание слайда: Розділ II. ВИНИКНЕННЯ ПРОЦЕСУ ГОРІННЯ Тема 3. ГОРЮЧІ СИСТЕМИ. Лекція 4 Пожежовибухонебезпечні горючі суміші. Концентраційні межі поширення полум’я

Содержание слайда: План лекції 1. Умови виникнення горіння 2. Умови утворення горючого середовища. 3. Чинники, що впливають на КМПП 4. Практичне значення КМПП

Содержание слайда: 1. Умови виникнення горіння Виникнення горіння - це швидкий перехід від повільної реакції до миттєвого перетворення, що є підсумком самоприскорення реакції і супро-воджується несподіваним перетворенням в системі: спалахом або звуковим ефектом. Виникнення горіння пов'язано з утворенням горючої системи, яка складається з горючої речовини та окисника у певному співвідношенні, та накопиченням в такій системі тепла або каталізуючих активних продуктів реакції (активних центрів). У першому випадку кажуть про тепловий механізм виникнення горіння, а у другому – про ланцюговий.

Содержание слайда: Реакції горіння відносяться до автокаталітичних, особливістю яких є те, що швидкість перетворення збільшується за умови зменшення концентрації реагуючих речовин. Саморозгін реакції відбувається внаслідок зміни інших параметрів системи лише при досягненні критичного стану в системі. Реакції горіння відносяться до автокаталітичних, особливістю яких є те, що швидкість перетворення збільшується за умови зменшення концентрації реагуючих речовин. Саморозгін реакції відбувається внаслідок зміни інших параметрів системи лише при досягненні критичного стану в системі. За тепловим механізмом вплив теплового імпульсу призводить до підвищення температури в горючій системі, внаслідок чого відбувається збільшення швидкості реакції окислення за законом Арреніуса. За ланцюговим механізмом швидкість реакції окислення збільшується з часом за рахунок накопичення каталізуючих продуктів реакції - активних центрів.

Содержание слайда: Відмінність вибухової реакції від стаціонарної Відмінність вибухової реакції від стаціонарної Після перевищення температури над критичним значенням система реагує дуже швидко, швидкість вибухової реакції змінюється стрибкоподібно.

Содержание слайда: Реакції окислення ідуть з виділенням тепла, отже, в системі відбудеться додатковий розігрів і зростання температури. Реакції окислення ідуть з виділенням тепла, отже, в системі відбудеться додатковий розігрів і зростання температури. Інтенсивність тепловиділення: q(+) =QгVгсхр Поява різниці температур викликає віддачу тепла від системи в середовище за рахунок конвекції. Інтенсивність тепловіддачі: q(–) =  S (Т – То). Якщо q(–)>q(+) - зона реакції охолоджується, реакція окислення гальмується; q(–)<q(+) - зона реакції нагрівається, реакція окислення прискорюється. Період часу з початку перевищення температури горючої системи над температурою навколишнього середовища до моменту виникнення горіння називається періодом індукції або часом індукції.

Содержание слайда: Загальні ознаки процесу виникнення горіння: Загальні ознаки процесу виникнення горіння: утворення горючої системи, яка складається з горючої речовини та окисника у певному співвідношенні, температура системи досягає критичного значення; тепловиділення в горючій системі за рахунок хімічної реакції окислення q(+) перевищує тепловіддачу q(–) від системи в навколишній простір; перехід від повільної реакції окислення до горіння відбувається за певний час - період індукції.

Содержание слайда: Залежно від природи теплового імпульсу розрізняють три види виникнення горіння: Залежно від природи теплового імпульсу розрізняють три види виникнення горіння: самоспалахування, самозаймання, вимушене запалювання. Самоспалахування – виникнення горіння під впливом зовнішнього нагріву всієї горючої системи до критичної температури. Самозаймання – виникнення горіння внаслідок накопичення тепла в горючій системі за рахунок протікання внутрішніх екзотермічних процесів. Вимушене запалювання – виникнення горіння внаслідок дії високотемпературного джерела запалювання на невелику частку холодної горючої системи.

Содержание слайда: 2. Умови утворення горючого середовища Горючим є середовище, яке здатне самостійно горіти після усунення джерела запалювання. 2.1. Поняття концентраційних меж поширення полум'я (КМПП) Швидкість хімічної реакції залежить від концентрації компонентів та температури системи: хр = грnокm kоexp (-Eакт/RT). Якщо концентрація одного з компонентів горючої суміші (гр або ок) стане менше ніж критичне значення, швидкість реакції зменшується на стільки, що інтенсивність тепловиділення q(+) стає меншою, ніж інтенсивність тепловтрат q(-), зона реакції охолоджується, система переходить у стан повільної реакції окислення, горіння не виникає або припиняється.

Содержание слайда: НКМПП (н) - найменша концентрація горючої речовини в суміші з повітрям, при якій вже можливе виникнення та поширення горіння. ВКМПП (в) - найбільша концентрація горючої речовини в суміші з повітрям, при якій ще можливе виникнення та поширення горіння.

Содержание слайда: 2.2. Методи визначення КМПП 2.2. Методи визначення КМПП 1. НКМПП розраховують, виходячи з нижчої теплоти згоряння ГР: Qн - 100% Qкр - φн % 2. НКМПП розраховують, виходячи зі складу ГР: де hf = 0,0246 - параметр теплоти утворення ГР; ∆Hof - стандартна теплота утворення ГР; hj - параметр j-го елемента в молекулі ГР; mj - число атомів j-го елемента в молекулі ГР.

Содержание слайда: 3. За емпіричною формулою

Содержание слайда: 5. КМПП суміші горючих газів Правило Ле-Шательє: багатокомпонентна систе-ма, яка складається із декількох бінарних сумішей граничного складу, взятих у довільному співвідношенні, також є граничною. де он(в)I - нижня або верхня КМПП i-го горючого компоненту, оi - процентний вміст i-го компоненту в суміші.

Содержание слайда: Склад суміші: СН4 – 30%; С2Н4 – 70%. Склад суміші: СН4 – 30%; С2Н4 – 70%. но СН4 = 5,3%; но С2Н4 = 2,7% Для перерахунку об'ємної концентрації о у масову / та назад можна користуватися формулою:

Содержание слайда: 3. Чинники, що впливають на КМПП Чинники, які збільшують тепловиділення в системі q(+), розширюють КМПП (φн, φв), а чинники, які збільшують тепловтрати від системи в навколишнє середовище q(-), звужують область запалення (φн, φв). Найбільший вплив на зміну КМПП мають: 1) вид горючої речовини; 2) склад горючої суміші: концентрації кисню в окислювальному середовищі; домішки негорючих газів; добавки каталізаторів або інгібіторів. 3) умови, в яких знаходиться суміш: температура і тиск системи; міра турбулізації газового потоку; потужність впливу ДЗ.

Содержание слайда: При збільшенні молекулярної маси вуглеводнів концентраційні межі звужуються. При збільшенні молекулярної маси вуглеводнів концентраційні межі звужуються. µгр↑ φн φв 1 – водень, 2 – ацетилен, 3 – етилен, 4 – пентан

Содержание слайда: Концентрація кисню в окислювальному середовищі φО2  хр q(+)  φн  φв  критичне значення - мінімальна вибухонебезпечна концентрація кисню φмвкк

Содержание слайда: Концентрація негорючих домішок в газовій суміші φнг хр q(+) q(-) φн  φв  критичне значення – флегматизуюча концентрація НГ φфл

Содержание слайда: Вплив хімічно-активних домішок φкат хр  q(+)  φн  φв  φинг хр  q(+)  φн  φв  Якщо інгібітор є горючою речовиною:

Содержание слайда: Вплив початкової температури Вплив початкової температури Т хр q(+) q(-) φн  φв  z – температурний коефіцієнт, для НКМПП z = 1250, для ВКМПП z = - 800.

Содержание слайда: Вплив тиску  хр ~ [kгр]n [kок]m, де k=р2/р1 Р  хр q(+)  φн  φв 

Содержание слайда: Вплив швидкості руху газової суміші Vгс q(-)  φн  φв 

Содержание слайда: Вплив потужності джерела запалення ЕДЗ Т  хр q(+)  φн  φв 

Содержание слайда: Безпечні концентраційні межі поширення полум'я: φонб < 0,9(φон - 0,21), % φовб >(φов + 0,42), % БК - область безпечних концентрацій НК - область небезпечних концентрацій ВНК - область вибухонебезпечних концентрацій ВБК, ПНК - область вибухобезпечних, але пожежонебезпкечних концентрацій

Содержание слайда: 4. Практичне значення КМПП 1. Для порівняльної оцінки пожежної небезпеки декількох речовин. Найбільш пожежо- та вибухонебезпечними є речовини, які мають більш широкий діапазон вибухонебезпечних концентрацій. 2. Для оцінки пожежної небезпеки фактичної концентрації горючої речовини. φфакт< φнб - безпечна концентрація φнб< φфакт< φн - небезпечна концентрація φн< φфакт< φв - вибухонебезпечна конц-ція φв< φфакт< φвб - небезпечна концентрація φфакт > φв - вибухобезпечна, але пожежонебезпечна концентрація

Содержание слайда: 3. Для визначення вибухобезпечних робочих концентрацій горючої речовини всередині технологічного обладнання: 3. Для визначення вибухобезпечних робочих концентрацій горючої речовини всередині технологічного обладнання: φроб< φнб, φроб > φвб . 4. При розробці заходів щодо забезпечення пожежної небезпеки вентиляційних систем, для розрахунку гранично допустимих безпечних концентрацій газів: φбез< φнб.

Содержание слайда: Завдання на самопідготовку: Вивчити матеріал 1. Демидов, Шандыба, Щеглов. - Горение и свойства горючих веществ, стор. 85-104. 2. Демидов, Саушев. - Горение и свойства горючих веществ, стор. 152-181.