Промышленность \ Газоснабжение

Газоснабжение. Горение газов: Учебное пособие (Разделы 1-9. Газообразное топливо. Расчеты эффективности использования топлива), страница 20

действуют так называемые огнепреградители, делающие невозможным распространение пламени во взрывоопасных системах (например, в промышленных системах вентиляции и пневмотранспорта). Они выполняются в виде пламегасящих сеток, пористых керамических плит, дисков из спрессованных металлических шариков, сосудов, наполненных мелкозернистыми материалами и т.п.

Значения равномерной скорости распространения пламени, определенные для различных горючих газов в смеси с воздухом при комнатной температуре и атмосферном давлении в трубке диаметром 25,4 мм, приведены на рис. 5.1. Графики показывают, что скорость распространения пламени зависит как от вида газа, так и от его содержания в газовоздушной смеси. При этом максимальная скорость соответствует не стехиометрическому составу смеси, а несколько более богатому соотношению газа и воздуха (некоторому недостатку окислителя).

Рис. 5.1. Равномерная скорость распространения пламени: 1 — водород; 2 — водяной газ; 3 — оксид углерода; 4 — этилен; 5 — коксовый газ; 6 — этан; 7 — метан; 8 — генераторный газ

5.1.2. Нормальная скорость распространения пламени

Чтобы характеристики газов, имеющие принципиальное значение для эффективности и безопасности сжигания топлива, можно было сравнивать независимо от условий эксперимента (диаметр трубки и т.п.), было введено понятие нормальной скорости распространения пламени в газовоздушной смеси.

Нормальной скоростью распространения пламени называется скорость относительно холодной, еще не воспламенившейся смеси, с которой фронт пламени перемещается в направлении, перпендикулярном к его поверхности

Действительный фронт пламени можно заменить (рис. 5.2) плоскостью, равной поперечному сечению канала диаметром r, м, перпендикулярному к его оси (в действительности фронт пламени существенно искривлен). Если равномерная скорость пламени составляет uр, м/с, то нормальную скорость распространения пламени uн, м/с, можно определить по выражению

,                                               (5.1)

в котором S — фактическая площадь поверхности искривленного фронта пламени, м2, определяемая методом фотографирования и последующих геометрических расчетов.

Поскольку поверхность искривленного фронта пламени всегда больше геометрической поверхности поперечного сечения канала, нормальная скорость всегда меньше, чем равномерная скорость распространения пламени. Например, для метана в трубке диаметром 5 см равномерная скорость распространения пламени может в 3…6 раз превышать нормальную скорость.

Нормальная скорость является, прежде всего, характеристикой горючего газа. Значения нормальной скорости распространения пламени для чистых газов в смеси с воздухом приведены в табл. 5.1. В таблице приведено также содержание газа, соответствующее максимальной скорости, и аналогичные характеристики для стехиометрического состава смеси.

Скорость распространения пламени в смеси с кислородом всегда значительно выше. Например, для метан-кислородной смеси — 3,3 м/с (в смеси с воздухом только 0,37 м/с), а для пропан-кислородной — 3,6 м/с (с воздухом — 0,38 м/с).

Таблица 5.1

Значения максимальной нормальной скорости распространения пламени

в газовоздушных смесях при t =20 oC и p=101325 Па

Газ

Содержание газа в газовоздушной смеси, % об.

Максимальная нормальная скорость распространения пламени, м/с

Стехиометрическая смесь

Смесь с максимальной скоростью распространения пламени

для стехиометрической смеси

для смеси с максимальной скоростью распространения пламени

Водород

29,5

42,0

1,6

2,67

Оксид углерода

29,5

43,0

0,3

0,42

Метан

9,5

10,5

0,28

0,37

Этан

5,68

6,3

0,32

0,40

Пропан

4,04

4,3

0,31

0,38

n-бутан

3,14

3,3

0,30

0,37

Этилен

6,56

7,0

0,50

0,63

Пропилен

4,47

4,8

0,37

0,44

Бутилен

3,38

3,7

0,38

0,43

Ацетилен

7,75

10,0

1,0

1,35
Скачать файл