Главная » Просмотр файлов » Диссертация

Диссертация (1172857), страница 35

Файл №1172857 Диссертация (Пожарная безопасность газовых технологических сред производственных процессов нефтегазовой отрасли) 35 страницаДиссертация (1172857) страница 352020-05-14СтудИзба
Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 35)

В связи с этим в настоящем разделе ставитсязадача изучения влияния HBr на нормальную скорость горения водорода в N2O исмеси(N2+O2)сиспользованиемметодачисленногомоделированияраспространения плоского пламени.8.6.2 Методика расчета нормальной скорости горенияДля расчета нормальной скорости горения использовалась методика,описанная в разделе 8.3 настоящей работы. Суть этой методики состоит вследующем.Численнорешаласьсистемауравнений,описывающихраспространение плоского ламинарного пламени, состоящая из уравнений НавьеСтокса и уравнений химической кинетики.

Константы скоростей описывалисьзакономАррениуса.Коэффициентыдиффузииитеплопроводностирассчитывались в соответствии с [215]. Термодинамические свойства реагентов ипродуктов реакции вычислялись с помощью стандартных полиномов [216].Расчеты проводили для комнатной температуры и атмосферного давления. Частькинетической схемы, относящейся к горению H2 и CH4 в воздухе, былаапробирована в разделе 8.3 настоящей работы путем сравнения результатов284расчетовзависимостейнормальнойскоростигоренияотсоставасэкспериментальными данными, опубликованными в литературе [145, 224, 263].Часть кинетической схемы, связанная с реакциями молекул закиси азота,заимствована из работ [146, 264].

Константы скоростей реакций бромированныхпродуктов взяты из работ [238, 239, 255]. Расчеты выполнены для кинетическойсхемы, представленной в таблице 8.1, дополненной данными из указанных вышеработ для реакций молекул закиси азота и бромированных соединений (таблица8.4).Рассчитывали нормальные скорости горения для смесей H2 – воздух, CH4 –воздух, H2 – N2O, CH4 – N2O, H2 – (33 % (об.) O2– 67 % (об.) N2), CH4 – (33 % (об.)O2 – 67 % (об.) N2) с добавками и без добавок HBr. Расчеты для окислительныхсред, содержащих 33 % (об.) O2, вызваны тем, что закись азота содержит ту жемассовую долю кислорода, что и упомянутая азотокислородная смесь.Таблица 8.4 – Кинетические данные для реакций молекул закиси азота ибромированных соединенийПредэкспо№РеакцияЭнергияТемпера-ненциальныйактивации Ea,турныймножительккал/мольпоказательLog10A,см3/с1.N2O+M=N2+O+M56,70–9,12.N2O+O=N2+O224,90–10,63.N2O+O=2NO24,90–10,64.N2O+H=N2+OH19,90–9,55.N2O+H=NH+NO29,10–8,976.N2O+OH=N2+HO27,60–11,37.N2O+NH=HNO+N230,5–11,38.HNO+H=H2+NO00–11,19.HNO+OH=H2O+NO0,90,5–9,810.NO+H+M=HNO+M–0,60–31,96285Продолжение таблицы 8.411.HNO+M=H+NO+M48,6–1–7,112.NO+O+M=NO2+M00–31,813.HNO+HNO=H2+2NO0,90–11,9814.HNO+HNO=N2O+H2O3,70–13,515.N2O+NO=NO2+N249,80–9,416.NO2+O=NO+O210–10,717.H+NO2=NO+OH1,50–9,318.NH+NO=N2+OH00–11,419.NO2+M=NO+O+M64,30–7,720.OH+NO+M=HNO2+M–1,60–31,621.HNO2+M=OH+NO+M44,80–10,722.HO2+NO=NO2+OH–0,240–11,323.HNO+NO=N2O+OH26,10–11,524.H+HBr=H2+Br2,470–9,9825.OH+HBr=H2O+Br00–9,7826.O+HBr=OH+Br00–9,7827.Br+H2O=HBr+O200–9,7828.Br+HBr=Br2+H43,20–9,5229.Br+Br+M=Br2+M00–3230.Br+H+M=HBr+M00–328.6.2 Результаты расчета и их обсуждениеРезультаты расчета нормальной скорости горения смесей без ингибиторапредставлены в таблице 8.5.

При этом, как правило, приведены данные длябедных, богатых и околостехиометрических смесей.286Таблица 8.5 – Результаты расчета нормальной скорости горения смесей безингибитораГорючееОкислительная средаH2CH4H2CH4H2CH4воздухвоздухN2ON2O33 % (об.) O2 –67 % (об.) N233 % (об.) O2 –67 % (об.) N2КонцентрацияНормальная скоростьгорючего, % (об.)горения, м/с100,39302,61602,0560,25100,47140,18100,27401,54800,2260,35100,55140,67100,40404,70801,6060,40200,60400,10Вначале были выполнены расчеты влияния добавок HBr на нормальнуюскорость горения Su смесей H2 – воздух и CH4 – воздух, результаты которыхпредставлены на рисунках 8.37, 8.38 в безразмерном виде для удобствадальнейшего анализа.Величины Suo для неингибированных смесей приведены в таблице 8.5.Видно, что с увеличением содержания HBr нормальная скорость горенияуменьшается, в ряде случаев существенно.

Этот факт находится в качественномсогласии с имеющимися литературными данными (см., например, [7, 145, 225,287255, 256]). Как и в работе [256] найдено, что бедные метановоздушные смесиингибируются значительно лучше, чем богатые (рисунок 8.37).Рисунок 8.37 – Зависимость безразмерной нормальной скорости горения Su/Suoметановоздушных смесей от содержания HBr при концентрации CH4:6 (1), 10 (2) и 14 (3) % (об.)Рисунок 8.38 – Зависимость безразмерной нормальной скорости горения Su/Suoводородовоздушных смесей от содержания HBr при концентрации H2:10 (1), 30 (2) и 60 (3) % (об.)288Данный эффект качественно объяснен в работе [256] на основе анализабаланса атомарного водорода во фронте пламени. В бедных смесях концентрацииатомов H существенно ниже, чем в богатых, поэтому присутствие одного и тогоже количества ингибитора оказывает большее относительное влияние на пламенас низкими [H], т.е.

на бедные пламена.Качественноинаякартинанаблюдаетсяприингибированииводородовоздушных смесей, для которых более эффективно ингибируютсябогатые пламена с концентрацией H2 60 % (об.) (рисунок 8.38).Вообще говоря, ингибирование горения посредством добавок HBr можетреализовываться путем инициирования гибели активных центров как ввысокотемпературной области фронта пламени, так и в предпламенной зоне. Вслучае горения метана в предпламенной зоне фронта пламени, где происходитпревращение метана в такие продукты, как CO, H2, H2O, CO2, гибель активныхцентров происходит в основном в реакциях (8.VIII) – (8.X), которые превалируютнадреакциямиингибированиесингибиторомгоренияметана(например,реакцияпосредствомHBr(8.XII)).Поэтомупроисходитввысокотемпературной зоне фронта пламени, в которой CO окисляется до СO2 врежиме цепного взрыва.В случае горения водорода реакции самоингибирования отсутствуют.Поэтому существенное ингибирование окисления водорода посредством HBrреализуется не только в высокотемпературной области, но и в предпламеннойзоне.

При низких (до 900 К) температурах химическое равновесие реакции (8.XII)сдвинуто вправо. Поэтому чем больше атомов H диффундирует в предпламеннуюзону, тем больше их вступает в реакцию (8.XII) с образованием атомарного брома,приводящего к обрыву реакционных цепей в процессах (8.XIV) – (8.XVI).ВпредпламеннойзоневодородовоздушногопламениатомыHвзначительной степени вступают в реакцию (8.IV), давая радикал HO2,приводящий к обрыву цепей в процессе (8.XVI).При этом эффективная скорость обрыва нелинейна по концентрации атомовH, поскольку как [Br], так и [HO2] линейно зависят от [H], тем самым скорость289реакции (8.XVI), описываемая выражением W8.XVI = k8.XVI[Br][HO2], квадратичнозависит от [H].

Как было сказано выше, в богатых пламенах концентрацияатомарного водорода выше, чем в бедных, поэтому богатые водородовоздушныепламена ингибируются посредством HBr более эффективно, чем бедные.Сказанное выше качественно подтверждается данными, представленныминарисунке8.39,водородовоздушногогдепоказанапламенизависимостьконцентрациимаксимальнойатомарногоповодородафронту[H]max,связанной, согласно [11, 261, 262], с нормальной скоростью горения. Видно, чтовеличина [H]max падает с увеличением [HBr] для богатых пламен значительносильнее, чем для бедных.Рисунок 8.39 – Зависимость максимальной во фронте пламени смеси H2 – воздух –HBr концентрации атомарного водорода [H]max от содержания бромистоговодорода при концентрации H2: 10 (1), 30 (2) и 60 (3) % (об.)Как отмечено выше, эффективность ингибирования по аналогии с работой[256] оценивалась по изменению нормальной скорости горения при добавленииингибитора в горючую смесь.

В то же время эффективность ингибирования можетбыть оценена и по изменению других параметров воспламенения и горения(например, концентрационных пределов распространения пламени, температуры290самовоспламенения, минимальной энергии зажигания и т.д.), при этомсовершенно не очевидно, что указанные оценки будут одинаковыми для одного итого же ингибитора. Так, например, в работе [41] рассмотрено в общем видевлияние ингибиторов на концентрационные пределы распространения пламени.Найдено, что при одном и том же количестве ингибитора нижний пределповышается меньше, чем снижается верхний предел.

Качественно аналогичныерезультаты получены и в других исследованиях (см., например, [20]).На рисунках 8.40, 8.41 представлены зависимости нормальной скоростигорения смесей CH4 – N2O – HBr и H2 – N2O – HBr от концентрации ингибитораHBr для различных содержаний горючего в смеси.Рисунок 8.40 – Зависимость безразмерной нормальной скорости горения Su/Suoсмеси CH4 – N2O – HBr от содержания бромистого водорода при концентрацииCH4: 10 (1), 20 (2) и 40 (3) % (об.)Видно, что по сравнению с воздушными смесями (рисунок 8.37, 8.38)эффективность ингибирования бромистым водородом оказывается существеннониже.

Действительно, для воздушных смесей нормальная скорость горенияуменьшается в 5 раз при концентрациях HBr несколько % (об.), в то время как длясмесей, в которых окислителем является закись азота, указанная характерная291концентрация ингибитора находится в диапазоне от 15 % (об.) (смесь,содержащая 60 % (об.) H2) до 45 % (об.) (смесь, содержащая 40 % (об.) CH4).Рисунок 8.41 – Зависимость безразмерной нормальной скорости горения Su/Suoсмеси H2 – N2O – HBr от содержания бромистого водорода при концентрацииH2: 10 (1), 40 (2) и 60 (3) % (об.)ЗначительноболеенизкаяингибирующаяэффективностьHBrпоотношению к пламени H2 – N2O отмечена также в работе [259] (здесьэффективность оценивалась по влиянию добавки на концентрационные пределыраспространения пламени).

Характеристики

Список файлов диссертации

Пожарная безопасность газовых технологических сред производственных процессов нефтегазовой отрасли
Свежие статьи
Популярно сейчас
Зачем заказывать выполнение своего задания, если оно уже было выполнено много много раз? Его можно просто купить или даже скачать бесплатно на СтудИзбе. Найдите нужный учебный материал у нас!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
6430
Авторов
на СтудИзбе
307
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее