Практичне заняття № 8

8.1. Швидкість поширення полум'я

Можна приблизно визначити величину швидкості поширення полум'я для суміші складного газу з повітрям:

, (6.6)

де W - максимальна швидкість поширення полум'я складної газо-повітряної суміші, м/сек; L - зміст складного газу в суміші, що дає максимальну швидкість поширення полум'я, %; r ,r ... r - зміст простих газів в технічному газі, %; W₁, W₂, W_n - максимальна швидкість поширення полум'я простих газів в газоповітряній суміші, м/з; l , l ... l - зміст простих газів в суміші з повітрям, що дають максимальну швидкість поширення полум'я, %.

Дійсну швидкість поширення полум'я, м/сек, з урахуванням змісту в газі баластних домішок можна приблизно визначити по наступній формулі:

W = W(1 - 0,01N₂ - 0,012СО₂), (6.7)

де W - максимальна швидкість поширення полум'я горючої суміші, м/сек; N₂; СО₂ - зміст в газі азоту і вуглекислоти, %.

ПРИКЛАДИ

37. Визначити максимальну швидкість поширення полум'я в трубці діаметром 25 мм сланцевого газу наступного складу: Н₂ - 38,75%; СН₄ - 23,86%; СО - 10,91%; С_nН_m - 5,4%; СО₂ - 18,78%; N₂ - 2,0%.

Рішення.

Горюча суміш газу складає: 100 - (18,78 + 2) = 79,22%.

Склад горючої суміші без баластних домішок:

Н₂ = 100 = 49,0%; СН₄ = 100 = 30%; СО = 100 = 30%; С_nН_m = 100 = 7,2%.

По формулі (6.5) визначили:

18,5%

l₁, l₂, l_n визначаються по таблиці. 50 [3].

Підставляючи набутого значення у формулу (6.6) маємо:

1,75 м/сек.

Дійсна швидкість визначається так:

W_Д= 1,75(1 - 0,012 - 0,01218,78) = 1,3 м/сек.

38. Для труби діаметром 159/150 мм визначити максимальну температуру поширення полум'я суміші газу складу (0 ⁰С і 760 мм рт. ст) :

СН₄ - 25%; С₃Н₈ - 1,6%; Н₂ - 60%; СО - 4%; СО₂ - 20%; N₂ - 7%; О₂ - 0,4%

Газова суміш подається при температурі t = 20⁰С.

Рішення.

Горюча суміш газу в суміші

r = 100 - (СО₂ + N₂ + О₂) = 90,6%.

Склад горючої частини суміші без баластних домішок:

СН₄ = 25 = 27,6%; С₃Н₈ = 16 = 1,77%; Н₂ = 60 = 66,2%; СО = 4 = 4,43%.

Зміст горючої частини газу в суміші, що має максимальну швидкість поширення полум'я, згідно з виразом (6.5) і таблицею 50 [3]:

19,8%.

Максимальна швидкість поширення полум'я газової суміші в трубі діаметром 25 мм при t = 20 і P = 760 мм.рт.ст. з виразу (6.6) складе:

2,15 м/сек.

Дійсна швидкість з урахуванням розміру труби (159/150) і баластних домішок :

[(1 - 0,01(N₂ + СО₂)) = 2,152((1 - 0,01(7 + 2)] = 3,9 м/сек.

де  - поправка до швидкості в трубах різних розмірів (мал. 69) [3].

8.2. Відрив полум'я

Відсотковий вміст первинного повітря, при якому відбувається відрив полум'я природного газу, може бути приблизно підрахований по наступній емпіричній формулі:

lg(A ) = - 0,008В,

де A - емпіричний коефіцієнт, залежний від діаметру отворів і виду газу (див. таблицю. 2); R - відношення дійсного питомого теплового навантаження до так званого номінального навантаження, рівного 410 ккал/м²; В - вміст первинного повітря в суміші, %.

Цією ж формулою можна користуватися для бутану і пропану, замінивши величину 0,008 на 0,0084.

Значення коефіцієнта А в залежності від діаметру отворів пальників

Таблиця 3

Діаметр отворів, мм	Склад продуктів згорання за об'ємом, %
	природній газ	бутан	коксовий газ
4 3 2	0,21 0,22 0,24	0,22 0,25 0,28	17 15,5 15

ПРИКЛАД

39. Визначити відсоток первинного повітря в суміші при якому відбувається відрив полум'я природного газу, якщо d = 4мм, а питоме навантаження 1610 ккал/м²

Рішення.

R = = 4; А = 0,21; lg(0,21 ) = - 0,008В; В = = 47%.

Основні характеристики деяких газів

Показник	СО	СН4	С2Н6	С2Н4	С3Н8	С3Н6	С4Н10	С4Н10	С5Н12
Молекулярна маса М, кг/кмоль	28,0	16,0	30,1	28,1	44,1	42,1	58,1	58,1	72,1
Молекулярний об'єм V, м³/кмоль	17,6	22,4	22,2	22,3	21,9	22	21,5	21,7	20,8
Щільність газової фази при н.у. ρпо кг/м³	1,25	0,71	1,35	1,26	2,0	1,91	2,7	2,68	3,46
Щільність рідкої фази при н.о. ρж кг/л	1,17	0,42	0,546	0,566	0,528	0,61	0,601	0,582	0,646
Температура кипіння Т кіп, ºС	-192	-161	-88,6	-104	-42,1	-47,7	-0,5	-11,73	36,07
Температура плавлення Тпл, ºС	-205	-182,5	-183,3	-169	-187,7	-185,3	-138,3	-193,6	-129,7
Температура критична Т кр, ºС	-140	-82,5	32,3	9,9	96,84	94,92	152,01	134,98	196,6
Тиск критичне Ркр, МПа	3,45	4,58	4,82	5,03	4,21	4,54	3,747	3,6	3,331
Теплота згорання, МДж/м³: Нижча Q Вища Q
	12,68	35,7	63,65	59,53	91,14	86,49	118,53	118,23	146,17
	12,68	39,1	69,69	63,04	99,17	91,95	128,5	128,28	158,0
Теплота згорання, МДж/кг Нижча Q	10,2	50,08	47,42	47,23	46,3	46,04	45,76	45,68	45,38
Вища Q	10,2	55,6	51,92	51,24	50,37	49,95	49,57	49,46	49,3
Прихована теплота випару КДж/кг КДж/л	-	512,4	487,2	483,0	428,4	441,0	390,6	382,2	361,2
	-	-	230,2	221,8	220,1	241,1	229,7	215,0	-