Диссертация (1172924), страница 21
Текст из файла (страница 21)
Связаноэто, на наш взгляд, не с более высокой мольной теплоемкостью этого вещества,а со следующим обстоятельством, выявленным в разделе 4.1 настоящей работы.Как отмечено ранее в работе [157], исходный фторированный ингибиторне регенерируется, а продукты превращения исходного ингибитора во фронтепламени активно взаимодействуют с радикалами H, OH и O, в значительнойстепени определяя эффективность ингибирования. При этом ясно, что чемкрупнее молекула фторированного углеводорода, тем больше реакционных актовреализуется при взаимодействии исходного ингибитора и продуктов егопревращения с активными центрами H, OH и O.Как следует из представленных результатов, фторированные углеводородымогут иметь как промотирующее, так и ингибирующее воздействие на горениеметана в различных окислительных средах (в первую очередь в зависимостиот того, по какому параметру мы оцениваем эффект, и от концентрацииингибитора).
Промотирующее влияние проявляется в повышении максимальногодавления взрыва (ΔPmax) при введении в смесь метан – окислительная средафторированного углеводорода и сравнительно невелико (ΔPmax повышается132не более чем на 10 – 15 %) (см. рисунки 4.17, 4.18). Этот эффект значительнониже, чем для околопредельных смесей, для которых повышение максимальногодавления взрыва может происходить на 300 – 400 %, однако только для бедныхсмесей.В работах [34, 35] это объяснено на основе представлений о дополнительном тепловыделении в реакциях, где метан играет роль горючего,что может быть проиллюстрировано брутто-реакциями (VII) – (IX), представленными в разделе 4.1 настоящей работы.
Эти реакции существенны в случае,когда имеет место значительный недостаток горючего (малые значениякоэффициента избытка горючего φ, не превышающие 0,7 – 0,8). Для околостехиометрических смесей, изученных в настоящей работе, наличие дополнительногогорючего в виде фторированного углеводорода не играет существенной ролииз-за сбалансированности состава околостехиометрической смеси, где основноегорючее – метан, находится в оптимальном соотношении с кислородом. Обращаетна себя внимание тот факт, что с понижением концентрации кислородав окислительной среде с 25 до 15 %(об.) эффект промотирования исчезает(на рисунках 4.19, 4.20 наблюдается монотонное снижение максимальногодавления взрыва с ростом концентрации фторированного углеводорода). Длятакой окислительной среды, как воздух, эффект небольшого роста ΔPmaxс увеличением Cd также наблюдается, что подтверждается результатами,представленными в разделе 4.1 настоящей работы.Причина отсутствия эффекта промотирования при содержании кислородав окислительной среде 15 %(об.) заключается, на наш взгляд, в следующем.Реакции (VII) – (IX), представленные в разделе 4.1 настоящей работы, являющиесябрутто-реакциями, протекают, безусловно, многостадийно с участием радикаловH, OH и O.
При малых концентрациях O2 в окислительной среде эффектингибирования за счет этих реакций превалирует над эффектом промотирования.Эффект ингибирования горения газов фторированными углеводородамирассмотрен в ряде работ (например, [143, 156, 157]). Этот эффект связанс реакциями радикалов как с исходным ингибитором, так и продуктами133его превращения во фронте пламени. Реакции ингибирования на примере CHF3приведены выше в разделе 4.1 [156]. Эти реакции, а также реакции, аналогичныеприведенным (в случае ингибиторов C2HF5 и C4F10), объясняют как отсутствиемаксимумов в зависимостях ΔPmax от Cdпри содержании кислородав окислительной среде 15 %(об.), так и монотонное снижение (dP/dt)max и Suс ростом содержания в смеси фторированных углеводородов.Таким образом, в настоящем разделе работы представлены результатыэкспериментальногоисследованиявлиянияфторированныхуглеводородов(трифторметан CHF3, пентафторэтан C2HF5, перфторбутан C4F10) на характеристики горения околостехиометрических смесей метана в окислительных средах,представляющихсобойсмесиазотаикислородассодержаниемO215 и 25 %(об.).
Определены зависимости максимального давления взрыва,максимальной скорости нарастания давления взрыва и нормальной скоростигорения от содержания фторированныхфлегматизаторов. Показано, чтов зависимости от концентраций флегматизатора и кислорода в окислительнойсреде и параметра, по которому оценивают эффект действия флегматизатора,может иметь место как эффект промотирования, так и эффект ингибирования.Эффект промотирования по такому показателю, как максимальное давлениевзрыва, имеет место для концентрации кислорода в окислительной среде25 %(об.) и содержания флегматизатора от 0 до 0,2 – 0,4 от флегматизирующихконцентраций. В остальных случаях, преобладает эффект ингибирования.134ЗАКЛЮЧЕНИЕВ настоящей работе выполнен комплекс экспериментальных исследований,направленных на изучение особенностей воспламенения и горения горючих газови паров в различных окислительных средах.
К числу основных научныхрезультатов, полученных в диссертации, относятся следующие.1. Изучено влияние состава окислительной среды (повышенные и пониженные концентрации кислорода) и вида фторированного флегматизатора нахарактеристики горения околостехиометрических смесей метана и водорода,такие, как максимальное давление взрыва, максимальная скорость нарастаниядавления взрыва и нормальная скорость горения.2. Показано, что добавки фторированных углеводородов к околостехиометрическимгазовымсмесяммогутодновременноприводитькростумаксимального давления взрыва и падению максимальной скорости нарастаниядавления взрыва и нормальной скорости горения.3.
Выявлено, что вывод о промотировании или ингибировании без указанияпараметра, по которому оценивается промотирующий или ингибирующий эффектхимически активных добавок, может оказаться ошибочным.4. Разработана новая методика оценки фрикционной искробезопасностиконструкционных материалов, сочетающая в себе воздействие на горючую смесьискр как удара, так и трения.5. Установлено, что в случае ацетиленовоздушных смесей наибольшаявероятность зажигания фрикционными искрами наблюдается не для бедных (какдля большинства горючих газов и паров), а для богатых смесей.6. Результатыработыиспользованыприразработкепроектагосударственного стандарта ГОСТ Р «Конструкционные материалы.
Методиспытания на искробезопасность», для обеспечения пожаровзрывобезопасностипредприятий нефтегазовой отрасли и в учебном процессе Академии ГПС МЧСРоссии.135СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ1. Pollard, R.T. The flammability limits of fluorobenzenes in oxygen and oxygen– nitrogen mixtures [Text] / R.T.
Pollard // Combustion and flame. – 1971. – № 3. –P. 337–342.2. Fuller, L.E. Fluorocarbon combustion studies. IV – fundamental burningvelocities of perfluorocyclobutane – oxygen mixtures [Text] / L.E. Fuller,E.A. Fletcher // Combustion and flame. – 1969. – № 3. − P. 434–436.3. Croom, E.F. The combustion of hydrocarbons and fluorosubstitutedhydrocarbons with nitrogen trifluoride and nitrogen trifluoride – oxygen mixtures[Text] / E.F. Croom // Combustion and flame. – 1966.
– № 1. − P. 71–77.4. Warnatz, J. Concentration − pressure − and temperature – dependence of theflame velocity in hydrogen – oxygen – nitrogen mixtures [Text] / J. Warnatz //Combustion Science and Technology. – 1981. – № 5/6. − P. 203–213.5. Баратов, А.Н. Новые средства пожаротушения [Текст] / А.Н. Баратов //Журнал ВХО им Д.И. Менделеева.
– 1976. – № 4. − C. 369–379.6. Mattula, R.A. Burning velocities of fluorocarbon – oxygen mixtures [Text]/ R.A. Mattula, D.I. Orloff, J.T. Agnew // Combustion and Flame. – 1970. – № 1. –P. 97–102.7. Simmons, R.F. The burning velocities of neart limit mixtures of propane, airand hydrogen bromide [Text] / R.F. Simmons, N.W. Right // Combustion and Flame. –1972. – № 2. − P. 203–206.8. Yu, G.
Laminar flame speeds of hydrocarbon – air mixtures with hydrogenaddition [Text] / G. Yu, C.K. Laro, C.K. Wu // Combustion and Flame. – 1986. – № 3. −P. 339−347.9. Андреева, Н.В. Нормальные скорости распространения пламени в смесяхCO – O2 – CO2 [Текст] / Н.В. Андреева, А.И. Эльтанатов, И.И. Стрижевский //Физика горения и взрыва. – 1987. − № 4.
− C. 41−44.13610. Лисочкин, Я.А. Определение параметров взрыва при дефлаграции взамкнутом объеме газообразных фторированных мономеров и их смесей [Текст] /Я.А. Лисочкин, В.И. Позняк, В.А. Рыкунов. // Химическая физика. − 1998. –№ 11. – C. 117−119.11. Noto, T. Inhibition effectiveness of halogenated compounds [Text]/ T. Noto, V. Babushok, A. Hamins, W. Tsang // Combustion and Flame.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
