Пределов распространения пламени

КПР	а	B
НКПР	8,684	4,679
ВКПР
b£ 7,5	1,550	0,560
b> 7,5	0,768	6,554

1. Составляем уравнение реакции горения пропана.

С₃Н₈ + 5(О₂ + 3,76 N₂) =3СО₂ + 4Н₂О + 5· 3,76 N₂

b = 5

2. j_н = НКПР = 2,07 %

j_в = ВКПР = 12,03%

Расчет КПР по известным энтальпиям образования веществ

Пример 6. Вычислить нижний концентрационный предел распространения пламени фенола С6Н5ОН. Теплота образования фенола составляет 94,2 кДж/моль.

Если известно значение энтальпии (теплоты) образования, НКПР может быть рассчитан по формуле

j_н = , %,

где

n_С, n_H, n_O, n_N, n_f - число атомов С, Н, О, N в молекуле горючего;

коэффициенты

h_C = 8,737; h_Н = 2,757; h_О = -0,522; h_N = -0,494;; h_f = 2,36×10^-2 кДж/моль;

DН⁰_f - стандартная теплота образования горючего вещества, кДж/моль.

Решение:

j_н = = 1,39 %

По справочным данным НКПР фенола составляет 1,52 %.

Для определения КПР смесей газов и паров можно воспользоваться формулой Ле Шателье:

j_н(см) = , %

j_в(см) = , % где

j_н(см), j_н(см) – концентрационные пределы распространения пламени смеси;

j_н1, j_н2, j_н3 - НКПР каждого компонента газовой смеси;

j_в1, j_в2, j_в3 - ВКПР каждого компонента газовой смеси.

Расчет КПР газовой смеси

Пример 7. Рассчитать КПР смеси газов следующего состава: угарный газ СО – 10 %; водород Н2 – 60 %; метан СН4 – 30 %.

1. Определяем НКПР и ВКПР каждого горючего компонента (по справочным данным или расчетным путем):

для угарного газа j_н = 12,5 %; j_в = 74 %

для водорода j_н = 4 %; j_в = 75 %

для метана j_н = 5 %; j_в = 15 %

2. Определяем НКПР и ВКПР для смеси газов:

j_н(см) = = 4,58 %

j_в(см) = = 34 %.

При увеличении начальной температуры горючей смеси область воспламенения расширяется, в основном за счет увеличения ВКПР.

Формулы для расчета концентрационных пределов распространения пламени справедливы при температурах среды близкой к 20⁰С. Для более высоких температур необходимо производить расчет с учетом изменения температуры.

Приближенно это можно сделать с помощью следующих формул:

j_н(t) = j_н ×

j_в(t) = j_в × , где

j_н, j_в – концентрационные пределы распространения пламени, рассчитанные или определенные экспериментально при ~ 20⁰С;

j_н(t),j_н(t) – концентрационные пределы распространения пламени при температуре Т;

1550 К, 1100 К – температура горения соответственно на НКПР и ВКПР.

Расчет КПР при повышенных температурах

Пример 8. Рассчитать КПР газа пропана С3Н8 при 3000С.

1. В примере 5 были рассчитаны значения НКПР и ВКПР для пропана при 20⁰С:

j_н = 2,07 %; j_в = 12,03%.

2. С учетом заданной температуры КПР составят:

j_н(t) = 2,07 × = 1,61 %

j_в(t) = 12,03 × = 16,20 %