Условия определения и область применения температуры горения

Температура горения	Условия определения	Область применения
Qпотерь	a	Учет диссо-циации ПГ
Теоретическая			да	Сравнение промышлен- ных топлив
Калориметрическая			нет
Адиабатическая		¹1	нет	Пожарно-технические расчеты
Действительная	¹0	¹1	нет

Теоретическая температура горения - это температура, при которой выделившаяся теплота горения смеси стехиометрического состава расходуется на нагрев и диссоциацию продуктов горения. Практически диссоциация продуктов горения начинается при температуре выше 2000 К.

Калориметрическая температура горения - это температура, которая достигается при горении стехиометрической горючей смеси, с начальной температурой 273 К и при отсутствии потерь в окружающую среду.

Адиабатическая температура горения - это температура полного сгорания смесей любого состава при отсутствии тепловых потерь в окружающую среду.

Действительная температура горения - это температура горения, достигаемая в условиях реального пожара. Она намного ниже теоретической, калориметрической и адиабатической, т.к. в реальных условиях до 40 % теплоты горения обычно теряется на излучение, недожог, нагрев избытка воздуха и т.д.

Экспериментальное определение температуры горения для большинства горючих веществ представляет значительные трудности, особенно для жидкостей и твердых материалов. Однако в ряде случаев теория позволяет с достаточной для практики точностью вычислить температуру горения веществ, основываясь только на знании их химической формулы, состава исходной горючей смеси и продуктов горения.

В общем случае для вычислений используется следующая зависимость (приближенная, так как с_р = f(T)):

Q_пг = V_пг×с_р×Т_г,

где Q_пг - энтальпия продуктов горения;

V_пг - количество продуктов горения, м³/кг;

с_р - средняя объемная теплоемкость смеси продуктов горения в

интервале температур от Т₀ до Т_г, кДж/(м³×К);

Т_г - температура горения, К.

Энтальпия продуктов горения определяется из уравнения теплового баланса:

Q_пг = Q_h + Q_исх - Q_пot,

где Q_пот = Q_и + Q_недож + Q_дисс.

В зависимости от рода учитываемых потерь теплоты в зоне горения (на излучение, недожог, диссоциацию продуктов горения) вычисляется та или иная температура.

При кинетическом горении газопаровоздушных смесей потери теплоты из зоны горения пренебрежимо малы, поэтому для этих смесей действительная температура горения близка к адиабатической, которую и используют в пожарно-технических расчетах.

Среднюю теплоемкость смеси продуктов горения определить очень сложно. Ориентировочно энтальпия смеси продуктов горения может быть выражена как сумма энтальпий ее компонентов:

Q_пг = S (V_пг)_i (с_р)_i × Т_г,

где (V_пг)_i - количество i-го компонента продуктов горения;

с_р - средняя объемная теплоемкость i-го компонента при Т_г и

постоянном давлении;

Т_г – температура горения.

Температура горения по данной зависимости рассчитывается методом итераций (последовательных приближений), так как теплоемкость сильно зависит от температуры.

В общем виде алгоритм вычисления температуры горения можно представить следующим образом:

1. Рассчитывается низшая теплота горения вещества;

2. Вычисляется объем продуктов горения, образующихся из единицы массы или объема горючего вещества. Определяется энтальпия единицы объема продуктов горения;

3. Методом итераций вычисляется температура горения. Если потери теплоты не учитывались, то получается адиабатическая, а если учитывались, то - действительная температура горения.