Влияние исходных температуры и давления горючей смеси

КПР = f(Т₀) и КПР = f(Р₀)

При увеличении начальной температуры горючей смеси область воспламенения расширяется, в основном за счет увеличения ВКПР. Например, зависимость для метана выглядит следующим образом (рис.11). При давлениях выше атмосферного НКПР практически не меняется. Изменение ВКПР зависит от вида горючего. Так, у водорода он остается постоянным вплоть до 127×10⁵ Па (127 атм), а у метана возрастает в три с лишним раза. При разрежении область воспламенения сужается и при определенном давлении, для каждого горючего своем, сливаются. При еще более низких давлениях смесь становится негорючей (рис.12).

Рис.11. Зависимость КПР мета- Рис.12. Влияние давления на

но-воздушной смеси от область воспламенения

начальной температуры метана

Влияние флегматизаторов и ингибиторов, КПР = f(j_ф, j_и)

При введении инертных газов в газопаровоздушную смесь область воспламенения сужается, причем в основном за счет уменьшения ВКПР. Нижний предел возрастает незначительно. Графически зависимость КПР = f(j_ф) имеет вид треугольника и часто носит название "полуострова флегматизации". На рис.6.13 показан "полуостров флегматизации" метана различными газами. Точка Ф, находящаяся на мысе "полуострова", в которой КПР сливаются, называется минимальной флегматизирующей концентрацией. Это важнейшая характеристика инертных (нейтральных) газов, применяемых для предотвращения и тушения пожаров.

Минимальная флегматизирующая концентрация флегматизатора - это наименьшая концентрация флегматизатора, добавляемая в смесь горючего с окислителем, при которой смесь становится неспособной к распространению пламени при любом соотношении горючего и окислителя.

Применяется при расчетах взрывоопасных составов газо-, паро- и пылевоздушных смесей в технологических и других процессах.

Флегматизирующая способность зависит от ряда теплофизических свойств флегматизаторов: теплоемкости, теплопроводности.

Ингибиторы горения, например, хладоны, по своей огнетушащей способности в десятки раз превосходят инертные газы. "Полуостров флегматизации" у хладонов почти незаметен на графике, поскольку их минимальная флегматизирующая концентрация не превышает 2,5 % об.

КПР пламени для реальных горючих веществ определяется экспериментально по ГОСТу 12.1.044. Там же приведены инженерные методы расчета КПР в воздухе.

Рис.13. Изменение КПР метана в зависимости от количества и

вида инертных газов

Все рассмотренные закономерности относились для процессов горения газо- и паровоздушных смесей при постоянном давлении. На практике часто встречаются случаи горения в замкнутых объемах, т.е. при V = const. К ним можно отнести горение в трубопроводах, технологических аппаратах и т.д. В этом случае говорят о взрывном горении или просто о взрыве. Это связано с тем, что при взрывном горении в замкнутом объеме развиваются высокие давления. Стенки аппаратуры на них не рассчитаны, не выдерживают и разрушаются с образованием осколков, разлетающихся на большие расстояния. В связи с этим максимальное давление взрыва и скорость нарастания давления являются очень важными показателями пожаровзрывоопасности горючих систем.

Максимальное давление взрыва Р_max - это наибольшее избыточное давление, возникающее при дефлаграционном сгорании газо-, паро- или пылевоздушной смеси в замкнутом сосуде при начальном давлении смеси 101,3 кПа.

Скорость нарастания давления при взрыве dp/dt - это производная давления взрыва по времени на восходящем участке зависимости давления взрыва газо-, паро- или пылевоздушной смеси в замкнутом сосуде от времени.

Максимальное давление и скорость нарастания давления при взрыве применяются при инженерных расчетах технологических аппаратов и трубопроводов на прочность, при расчетах предохранительных устройств, при разработке других мероприятий по пожаровзрывобезопасности по ГОСТу 12.1.004 и ГОСТу 12.1.010.

Максимальное давление и скорость его нарастания при взрыве определяются экспериментально по ГОСТу 12.1.044.

В ряде случаев величину максимального давления взрыва можно оценить расчетным путем, с которым вы познакомитесь на практическом занятии.

В стехиометрических смесях газов и паров с воздухом максимальное давление взрыва не превышает, как правило, 1 МПа, а в смесях с кислородом - 2 МПа. Метод расчета скорости нарастания давления приведен в ГОСТе 12.1.044.