Процесса горения

Вопрос 1. Механизмы теплообмена. Уравнение теплового баланса

Горючее - смесь газов

Теоретический выход продуктов горения элементов

Таблица 2 • л ' Объем продуктов горения (м3) на 1 кг вещества с02 n2 н2о s02 с 1,87   7,0 - - н -   21,0 11,21 - s -   2,63 - 0,7 о     -2,63 - - n -   0,80 - - Влага -   - 1,24 -

Используя данные этой таблицы, можно вычислить объем продуктов горения любого вещества с известным элементным составом. Общий теоретический выход продуктов горения (а = 1) будет равен:

v_nr° = - Vco2° + V_H20° + Vs02° + V_N2°, (m³ /кг). Если горение происходит в избытке воздуха (а >1), то практический объем продуктов горения должен включать в себя избыток воздуха. Располагая такими данными, нетрудно вычислить состав продуктов горения.

Количество и состав продуктов горения в этом случае вычисляются, исходя из уравнения реакции горения каждого горючего компонента и его содержания в 1 м³ смеси.

ТЕМА 3. Тепловой баланс процесса горения Лекция 3. Тепловой баланс процесса горения. Вопросы:

1. Механизмы теплообмена. Уравнение теплового баланса процесса горения.

2. Расчет теплоты горения.

3. Расчет температуры горения.

Для обстоятельного анализа процесса горения необходимо знание теории теплообмена. Существуют три основных механизма теплообмена: теплопроводность, конвективный теплообмен и тепловое излучение. При горении на пожарах реализуются все три вида теплообмена, однако на разных фазах развития пожара может преобладать тот или иной вид теплообмена. Теплопроводность - вид теплообмена, при котором тепло передается за счет механических колебаний молекул (атомов) и взаимодействия свободных электронов. Этот вид характерен для твердых тел. В жидкостях теплопроводность маскируется конвективным движением. Конвекция - вид теплообмена, при котором тепло передается за счет перемешивания слоев, вызванного подъемной (выталкивающей) силой. Тепловое излучение - вид теплообмена, при котором перенос энергии осуществляется посредством электромагнитных волн (от 0,4 до 100 мкм). В отличие от теплопроводности и конвекции, лучистый теплообмен не требует наличия промежуточной среды между источником и приемником тепла. Излучение становится главным видом теплопереноса, если диаметр очага горения превышает 0,3 метра./Именно благодаря лучистому теплообмену происходит нагрев удаленных от очага объектов до температуры воспламенения.

Тепловое воздействие - один из наиболее опасных факторов пожара, который вызывает основные разрушения, уничтожает материальные ценности, вызывает гибель людей, определяет обстановку на пожаре, создает огромные трудности при его ликвидации. Расчет тепловых явлений, сопровождающих горение, позволяет принять правильные и своевременные меры противопожарной защиты. 7

^ П/Г

Рассмотрим тепловые процессы, протекающие при горении. На рис.3.1. представлена схема процесса горения, на которой темными стрелками обозначен приход, а светлыми - расход теплоты. Указанные статьи баланса складываются из следующих составляющих. /

Приход: Q_rop - теплота горения. Это основная статья приходной части теплового баланса.

Qhcx ^_ энтальпия исходных продуктов, т.е. внутренняя теплота горючего и окислителя, приходит вместе с ними в зону горения. Зависит от агрегатного состояния и химической природы горючего.

Расход: Q_nr - теплота, уходящая с продуктами горения. Так как продукты горения создают конвективный поток над пламенем, то Q_nr называют также Q_K0hb- теплотой конвекции или конвективной теплотой. Q_nr колеблется в пределах 35-95 % от Q_rop.

С^недож - это часть потенциальной химической энергии исходного горючего вещества, заключенная в продуктах неполного горения, уходящих из пламени. В зависимости от условий газообмена и вида горючего С)_недож составляет 5-25 % от Q_rop.

Q_H - теплота излучения пламени. Небольшая часть ее уходит с конвективным потоком, а также падает на горящую поверхность, основная часть излучается в окружающую среду. Величина Q_M достигает 40 % от Q_rop.

Qncx. Рис.3.1. Схематическое изображение теплового баланса процесса горения

С учетом перечисленных составляющих уравнение теплового баланса процесса горения будет выглядеть следующим образом:

Qhcx Qrop ~~ Qnr Qh Онедож- Анализ этого уравнения показывает, что практически единственным источником тепловой энергии любого процесса горения, а значит, и любого пожара, является тепловой эффект химических реакций окисления в пламени, т.е. теплота горения, которая относится к важнейшим характеристикам пожарной опасности веществ и материалов.