Физические аспекты пожаро-взрывобезопасности горючих пылей. Часть 1. Воспламенение
Вантажиться...
Дата
2022
Науковий керівник
Укладач
Редактор
Назва журналу
ISSN
E-ISSN
Назва тому
Видавець
Одеський національний університет імені І. І. Мечникова
Анотація
Исходя из основополагающих свойств горючих систем – распределенных нелинейных
источников энергии и потоковой связи между элементами среды – представлен анализ
различных режимов горения пылей. В зависимости от соотношений характерных времен горения (термокинетические характеристики) и теплопередачи (масштабные характеристики) рассматриваются предельные режимы – самовоспламенение, диффузионное горение и авто волновое горение. В отличии от газов, для пылей все характеристики воспламенения и горения существенным образом зависят от внутренних
масштабов системы – размеры частиц и расстояния между ними. В первой части работы анализируются зависимости критической температуры воспламенения и времени задержки воспламенения от всех физико-химических параметров пыли. Показано,
что все эти характеристики для различных горючих возможно описать единым образом, исходя из законов окисления (линейного и параболического), причем систематизирующим параметромf является отношение реакционной поверхности твердого горючего к внешней поверхности теплообмена.
С учетом параметра f, который является отношением реакционной поверхности
пыли к внешней поверхности теплообмена газовзвеси, получены критические условия
воспламенения в виде критерия, который аналогичен таковому для одиночных частиц. Показано, что его можно использовать для пылей как с линейным, так и с параболическим законом окисления. Разные горючие одинаково реагируют на изменение параметра f, так ка он не содержит характеристик топлива и отображает способ-
ность взвеси к накоплению тепла. Таким образом, температура воспламенения является линейной функцией величины 1/lnf, а период индукции – 1/f.
Температура воспламенения и время звдержки воспламенения не являются физико-
химическими характеристиками взвеси, а отражают активность пылей в процессе
воспламенения, так как они зависят от размера реакционного сосуда.
Виходячи з основнихвластивостей горючих систем – розподілених нелінійних нелінійними джерелами енергії і потокового зв’язку між елементами середовища – подано аналіз різних режимів реагування горючого пилу. В залежності від співвідношення характерного часу горіння (термокінетичні характеристики) та теплопередачі (масштабні характеристики) розглядаються граничні режими – самоспалахування, дифузійне горіння і автохвильове горіння. На відміну від газів, для пилу всі характеристики спалахування і горіння суттєво залежать від внутрішніх масштабів системи – розміру частинок і відстані між ними. В першій частині роботи аналізуються залежності температури самоспалахування й часу затримки спалахування від всіх фізико-хімічних характеристик пилу. Показано, що всі параметри для різних пальних можливо описати єдиним способом, виходячи з законів окислення (лінійним чи параболічним), причому систематизуючим параметромf виявляється відношення реакційної поверхні твердого пального до зовнішньої поверхні теплообміну. З врахуванням параметру f, що є відношенням реакційної поверхні пилу до зовнішньої поверхні теплообміну газозавису, отримані критичні умови займання у вигляді критерію, що аналогічний для займання одиночних частинок. Показано, що його можна використовувати для пилу як з лінійним, так і з параболічним законом окислення. Різні палива однаково реагують на зміну f, який не містить характеристик палива і відображає особливості пилу до накопиченню тепла. Так, температура займання є лінійною функцією від величини 1/lnf, а період індукції – 1/f. Температура займання і час затримки займання не є фізико-хімічними, а є відносними властивостями активності пилу по відношенню до процесу їх займання. Адже вони залежать від розміру реакційної посудини.
Based on the fundamental combustible systems properties - distributed nonlinear energy sources and flow connection between the environment elements - an analysis of various combustion dust modes is presented. Depending on the ratio betweencharacteristic burning times (thermokinetic characteristics) and heat transfer (scale characteristics), limiting modes are considered as self-ignition, diffusion combustion and auto-wave combustion. Unlike gases, for dusts all the characteristics of ignition and combustion essentially depend on the internal system scales - particle sizes and distances between them. In presented part of the study, the critical ignition temperature dependences and the ignition delay time on all physicochemical dust parameters are analyzed. It is shown that these characteristics for various fuels can be described in a unified way, based on the laws of oxidation (linear and parabolic), with the systematizing parameterfbeing the ratio of the solid fuel reaction surface to the external heat exchange surface. Taking into account the parameter f, which is the ratio of the dust reaction surface to the external aerosuspensionheat exchange surface of the dust, the critical ignition conditions are obtained in the form of a criterion similar to the single particles ignition. It is shown that it can be used for dust with both a linear and a parabolic oxidation law. Different fuels react in the same way to a change in f, which does not contain fuel characteristics and reflects thedustheat accumulation capability. Thus, the ignition temperature is a linear function of 1/lnf, and the induction period is 1/f. The ignition temperature and ignition delay time are not physical or chemical, but are relativedust activity properties in relation to the their ignitionprocess. After all, they depend on the size of the reaction vessel.
Виходячи з основнихвластивостей горючих систем – розподілених нелінійних нелінійними джерелами енергії і потокового зв’язку між елементами середовища – подано аналіз різних режимів реагування горючого пилу. В залежності від співвідношення характерного часу горіння (термокінетичні характеристики) та теплопередачі (масштабні характеристики) розглядаються граничні режими – самоспалахування, дифузійне горіння і автохвильове горіння. На відміну від газів, для пилу всі характеристики спалахування і горіння суттєво залежать від внутрішніх масштабів системи – розміру частинок і відстані між ними. В першій частині роботи аналізуються залежності температури самоспалахування й часу затримки спалахування від всіх фізико-хімічних характеристик пилу. Показано, що всі параметри для різних пальних можливо описати єдиним способом, виходячи з законів окислення (лінійним чи параболічним), причому систематизуючим параметромf виявляється відношення реакційної поверхні твердого пального до зовнішньої поверхні теплообміну. З врахуванням параметру f, що є відношенням реакційної поверхні пилу до зовнішньої поверхні теплообміну газозавису, отримані критичні умови займання у вигляді критерію, що аналогічний для займання одиночних частинок. Показано, що його можна використовувати для пилу як з лінійним, так і з параболічним законом окислення. Різні палива однаково реагують на зміну f, який не містить характеристик палива і відображає особливості пилу до накопиченню тепла. Так, температура займання є лінійною функцією від величини 1/lnf, а період індукції – 1/f. Температура займання і час затримки займання не є фізико-хімічними, а є відносними властивостями активності пилу по відношенню до процесу їх займання. Адже вони залежать від розміру реакційної посудини.
Based on the fundamental combustible systems properties - distributed nonlinear energy sources and flow connection between the environment elements - an analysis of various combustion dust modes is presented. Depending on the ratio betweencharacteristic burning times (thermokinetic characteristics) and heat transfer (scale characteristics), limiting modes are considered as self-ignition, diffusion combustion and auto-wave combustion. Unlike gases, for dusts all the characteristics of ignition and combustion essentially depend on the internal system scales - particle sizes and distances between them. In presented part of the study, the critical ignition temperature dependences and the ignition delay time on all physicochemical dust parameters are analyzed. It is shown that these characteristics for various fuels can be described in a unified way, based on the laws of oxidation (linear and parabolic), with the systematizing parameterfbeing the ratio of the solid fuel reaction surface to the external heat exchange surface. Taking into account the parameter f, which is the ratio of the dust reaction surface to the external aerosuspensionheat exchange surface of the dust, the critical ignition conditions are obtained in the form of a criterion similar to the single particles ignition. It is shown that it can be used for dust with both a linear and a parabolic oxidation law. Different fuels react in the same way to a change in f, which does not contain fuel characteristics and reflects thedustheat accumulation capability. Thus, the ignition temperature is a linear function of 1/lnf, and the induction period is 1/f. The ignition temperature and ignition delay time are not physical or chemical, but are relativedust activity properties in relation to the their ignitionprocess. After all, they depend on the size of the reaction vessel.
Опис
Ключові слова
металлические пыли, аэровзвеси металлов, воспламенение взвесей, режимы реагирования пылей, самовоспламенение взвесей, металевий пил, аерозавис металів, займання суспензій, режими реагування пилу, самозаймання суспензій, metal dusts, air suspensions of metals, ignition of suspensions, modes of reaction of dusts, self-ignition of suspensions
Бібліографічний опис
Фізика аеродисперсних систем = Physics of aerodisperse systems