Диссертация (1172857), страница 22

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 22)

Эксперименты выполнены по174описанной в разделе 2.2 настоящей работы методике. Для сравнения приведенырезультаты расчета по обычному [170] и модифицированному правилуЛе- Шателье, описанному в разделе 8.2 настоящей работы.Видно, что полученные в эксперименте зависимостисущественнонелинейны, т.е. правило Ле- Шателье в виде, сформулированном в работе [170],не выполняется. Это правило в формулировке работы [170] имеет вид:QN ок2QокQN гор2βQгор 3,76 ,(6.1)где QN ок , QN гор − объемные расходы азота, подаваемого с окислителем и22горючим соответственно;Qок , Qгор − объемные расходы окислителя и горючего.Рисунок 6.1 – Зависимость предельной концентрации азота, подаваемого своздухом, от его содержания в смеси с метаном: 1 – эксперимент; 2 – расчет пометодике раздела 8.2; 3 – расчет по классическому правилу Ле- Шателье175Рисунок 6.2 – Зависимость предельной концентрации трифторметана,подаваемого с воздухом, от его содержания в смеси с метаном:1 – эксперимент; 2 – расчет по методике раздела 8.2;3 – расчет по классическому правилу Ле- ШательеРисунок 6.3.

Зависимость предельной концентрации пентафторэтана, подаваемогос воздухом, от его содержания в смеси с метаном:1 – эксперимент; 2 – расчет по методике раздела 8.2;3 – расчет по классическому правилу Ле- Шателье176Графики зависимости огнетушащей концентрации флегматизатора в составегорючее – флегматизатор от его содержания C В в составе воздух – флегматизатордля различных огнетушащих агентов существенно нелинейны (рисунки 6.1 – 6.3).Расчет предельных концентраций флегматизатора, выполненный попредложенной в настоящей работе методике (см. раздел 8.2) (кривые 2 нарисунках 6.1 – 6.3), качественно, а для фторированных агентов и количественноописывает зависимости предельной концентрации флегматизатора, подаваемого своздухом ( C В ), от его содержания в смеси с горючимт ( C Г ).При этом расчетные величины C В для CHF3 и C2HF5 достаточно близки кэкспериментальным, оставаясь несколько выше их.

Причиной этого можетслужить участие агентов в химических превращениях во фронте пламени сдополнительным тепловыделением.Подобное участие было обнаружено ранее в работах [14 – 16, 88, 109, 110,113, 116], а также в настоящей работе для пламен предварительно перемешанныхсмесей и характеризовалось, как правило, повышением максимального давлениявзрыва ΔPmax в замкнутом сосуде по сравнению со значениями ΔPmax для смесейбез фторированных агентов.И лишь в работе [112] экспериментально обнаружено, что некоторые изфторированных агентов увеличивают скорость тепловыделения во фронтедиффузионного пламени пропана в воздухе.В связи с этим превышение экспериментально определенных значений C Врасчетныхвеличинсвязано,вероятно,сэффектомдополнительноготепловыделения из-за наличия во фронте пламени фторированных агентов.1776.3 Результаты определения предельных концентраций огнетушащих газовпо отношению к диффузионному пламени водородаНа рисунке 6.4 представлены типичные результаты определения временитушения пламени водорода от концентрации огнетушащего газа (CHF3),подаваемого в поток воздуха.Рисунок 6.4 – Типичная зависимость времени тушения факела водорода τтуш приподаче огнетушащего газа в воздух (на примере трифторметана CHF3)Видно, что в соответствии с ранее полученными данными [164, 172 – 176]время тушения τтуш существенно возрастает с уменьшением содержанияогнетушащего газа в воздухе Согн.

Зависимость величины τтуш от Согн может бытьописана соотношением:туш =АСогн −С0огн,(6.2)178где А − константа;С0огн − величина, характеризующая положение вертикальной асимптоты взависимости времени тушения от огнетушащей концентрации.В соответствии с [164, 174] величина С0огн является минимальнойогнетушащейконцентрацией.Действительно,применьшихсодержанияхфлегматизатора тушение пламени оказывается невозможным при сколь угоднодлительной подаче состава флегматизатор – воздух в объем реакционногоцилиндра.В частности, для данных, приведенных на рисунке 6.4, величина С0огнсоставляет 17 % (об.). Заметим, что при использовании критерия временитушения 10 ± 2 с, регламентированного стандартами [104, 171], величина МОКсоставляла бы около 45 % (об.).

Это говорит о нецелесообразности в будущемиспользования указанного выше критерия для определения минимальныхогнетушащих концентраций, т.к. это может привести к существенномузавышению определяемой величины. В дальнейших экспериментах в качествеминимальнойогнетушащейконцентрациипринималивеличиныС0огн ,вычисляемые методом наименьших квадратов с помощью аналитическойаппроксимации(6.2)поэкспериментальнымданным,характеризующимзависимость τтуш от Согн.На рисунках 6.5 – 6.7 представлены результаты экспериментальногоопределениязависимостиогнетушащейконцентрацииисследованныхфторированных флегматизаторов при их подаче в воздух от их содержания всмесигорючее–флегматизатор.Видно,чтоуказанныезависимостихарактеризуются существенной нелинейностью, и этот факт подтверждаетневыполнениеклассическогоправилаЛе-Шательедляогнетушащихконцентраций [170].

Обращают на себя внимание высокие значения огнетушащихконцентраций фторированных агентов при их подаче в водород (до 60 % (об.) вслучае CHF3).179Рисунок 6.5 – Зависимость огнетушащей концентрации трифторметана CHF3 приподаче в воздух от его содержания в смеси с водородом:1 – эксперимент; 2 – расчет по методике раздела 8.2Рисунок 6.6 – Зависимость огнетушащей концентрации пентафторэтана C2HF5при подаче в воздух от его содержания в смеси с водородом:1 – эксперимент; 2 – расчет по методике раздела 8.2180Рисунок 6.7 – Зависимость огнетушащей концентрации перфторбутана C4F10 приподаче в воздух от его содержания в смеси с водородом:1 – эксперимент; 2 – расчет по методике раздела 8.2Значения огнетушащих концентраций при подаче флегматизаторов вводород оказываются существенно выше, чем это следует из формулы,полученной в разделе 8.2 настоящей работы в предположении, что огнетушащийагент не обладает химическим влиянием на процессы горения.Обращает на себя внимание существенное превышение в большинствеслучаев содержанием флегматизирующего газа, измеренным экспериментально,величины, рассчитанной по методике раздела 8.2.

Этот результат качественноотличается от полученного в разделе 6.1 настоящей работы для случая, когдагорючим газом был метан и наблюдалось удовлетворительное согласие расчета пометодике раздела 8.2 с экспериментом.Вероятнаяпричинаэтогосостоитвследующем.Дляводородафторированные агенты по сути играют роль дополнительного окислителя, в связис чем огнетушащая концентрация при подаче флегматизатора только в потокгорючего может достигать 60 % (об.) (рисунок 6.6). Ранее роль фторированных181углеводородов как дополнительных окислителей при горении предварительноперемешанных водородовоздушных смесей была отмечена в главе 3 настоящейработы.В главе 3 настоящей работы выявлена двойственная роль фторированныхуглеводородов как ингибиторов и промоторов горения газовых смесей. При этомингибирующее влияние фторированных углеводородов имеет особенности,отмеченные в работах [49, 140, 142], и детально описанные в главе 3 настоящейработы.Исходя из указанных особенностей, в отсутствии регенерации ингибиторадостаточновысокаяингибирующаяэффективностьфторзамещенныхуглеводородов обусловлена как реакциями самих агентов, так и молекул ирадикалов, образующихся в процессе этих реакций, с радикалами H, O и OH.

Приэтом чем крупнее молекула фторированного ингибитора, тем больший наборпромежуточных фторированных молекул радикалов может реагировать сактивными центрами, ведущими процесс горения (в нашем случае с частицами H,O и OH) эффективность агента.

Указанный вывод подтверждается полученными внастоящей работе экспериментальными данными (рисунки 6.5 - 6.7). Так,например, минимальные огнетушащие концентрации CHF3, C2HF5, C4F10 при ихподаче в поток воздуха составляют 16,0, 12,5 и 6,0 % (об.) соответственно, т.е. чемкрупнеемолекулаогнетушащаяфторированногоконцентрация.ингибитора,Аналогичнымтемобразомнижеминимальнаяизменяетсявеличинаминимальной огнетушащей концентрации при подаче фторированного агента впоток горючего (значения МОК в этом случае составляют 60, 38, и 15 % (об.) дляCHF3, C2HF5 и C4F10 соответственно).Представляетинтересболееподробнопроанализироватьхотябыкачественно существенное превышение величинами огнетушащих концентрацийпри подаче фторированного агента в поток горючего значений, рассчитанных пометодике раздела 8.2.

Характеристики

Список файлов диссертации