а скорость теплоотвода — прямой
гдекоэффициент теплоотдачи, 5 и К-соотв. площадь поверхности и объем реакции сосуда, Т0-т-ра окружающей среды, R-газовая постоянная. Если условия теплообмена между системой и средой таковы, что температура окружающей среды Т’о и линия
пересекает линию
, в системе устанавливается постоянная температура T1, соответствующая обычным скоростям реакции, т. е. тепловое самовоспламенение не наступает. Если же при любой т-ре теплоотвод меньше тепловыделения (прямая
, Т0 = = T»о), происходит тепловое самовоспламенение. Критическое условие определяется касанием линий и выражается т. наз. критерием Семенова:
Диаграмма Семенова.
При Se < 1/е теплового самовоспламенения не происходит; при Se > 1/е реакция протекает с самоускорением. Т. обр., Se* = 1/е — критическое значение Se для реакции нулевого порядка. Макс. разогрев системы, соответствующий критическим условиям, равен:
= Т* — Т*o = R(Т*o)2 где Т*-температура, при которой тепловыделение равно теплоотводу, а Т*o-критическая температура окружающей среды.
Теория Семенова хорошо описывает тепловое самовоспламенение в жидких ВВ при перемешивании, а также в других конденсированных системах при слабом теплообмене с окружающей средой. Если теплообмен осуществляется лишь посредством теплопроводности, критическое условие теплового самовоспламенения определяется т. наз. критерием Франк-Каменецкого:
Теплообмен человека с окружающей средой
... Величина и направление конвективного теплообмена человека с окружающей средой определяется в основном температурой окружающей среды, атмосферным давлением, подвижностью ... тепловое самочувствие человека. Условия, нарушающие тепловой баланс, вызывают в организме реакции, способствующие его восстановлению. Процессы регулирования тепловыделений для поддержания постоянной температуры тела человека ...
где
-коэффициент теплопроводности. Критическое значение Fк* зависит от геометрической формы реакции сосуда и кинетических особенностей реакции. В случае реакции нулевого порядка Fк* равно 0,88 для плоского реактора, 2,00 для бесконечного цилиндра и 3,32 для сферы.
Если до некоторой высокой температуры Точ нагрето не все в-во, а только его часть (очаг) с характерным размером rоч, возникает т. наз. очаговое самовоспламенение. Соответствующее значение FK* зависит от величины
, которая называется температурным напором очага:
где Тн-температура «холодной» части вещества в начальный момент времени. Для сферического очага при реакции нулевого порядка
В
газообразных и жидких ВВ вследствие предвзрывного разогрева возникает свободная конвекция, которая увеличивает теплоотвод, приводя к увеличению Fл* и tинд.
Цепное самовоспламенение наблюдается в газовых системах при разветвленных цепных реакциях (напр., окислении Н2, РН3, СО, Р, разложении NC13, мн. реакциях фторирования).
Для таких реакций концентрация активных центров (свободных радикалов) п изменяется во времени:
где w0,
и f-константы скорости соответствующего зарождения, обрыва и разветвления цепи. При f< устанавливается стационарная концентрация п и реакция протекает с малой скоростью. При f> п экспоненциально растет и реакция прогрессивно самоускоряется. Критическое условие: f=. Константы f и зависят от Т и давления р, формы и размеров реакционного сосуда, состояния его внутренней поверхности и другое.
Зажигание. Происходит в результате нагревания вещества от высокотемпературного источника тепла — накаленного тела, пламени, электрической искры и другое. При этом реакция может ускоряться как по тепловому, так и по цепному механизму. Тепловой механизм зажигания наиболее изучен.
Промышленные взрывчатые вещества
... солдаты отказывались находиться в них. 1. Промышленные взрывчатые вещества Промышленные ВВ - это взрывчатые вещества, характеризующиеся пониженной чувствительностью к внешним ... создать труднозамерзающие ВВ (если нитроглицерин замерзает при температуре +13,2°С, то такая смесь нитроэфиров - ... для пиротехнических шоу. Также есть многочисленные источники, которые утверждают, что в следующих столетиях ...
Различают три стадии этого процесса:
1) в веществе создается прогретый слой в основном благодаря теплу от источника; тепловыделение вследствие хим. реакции несущественно;
2) определяющее значение приобретает тепловыделение вследствие реакции, и происходит «срыв температуры», т. е. прогрессивный саморазогрев прогретого слоя; по моменту срыва температуры обычно фиксируют так называемое время задержки зажигания t3;
3) прогреваются соседние с прогретым слои вещества, также в основном вследствие тепловыделения в процессе реакции, и формируется волна горения.
Если тепловой поток от источника настолько интенсивен, что внеш. слои вещества выжигаются, процесс затухает и зажигания не происходит. Если же от источника поступает ограниченное количество тепла (в случаях импульсного подвода тепла, нагревания от накаленного тела конечных размеров, значительных теплопотерь в реагирующей системе), зажигание происходит лишь при определенных критических условиях. Величина t3 определяется теплофизическими параметрами источника, его геометрической формой и временем воздействия, свойствами системы (теплопроводностью, плотностью, теплоемкостью и др.), а также характеристиками реакции — энергией , предэкспоненциальным множителем, тепловым эффектом. Если в-во находится в жидкой или газовой фазе, важны также гидро — и газодинамические факторы. Простейший теоретический случай — зажигание накаленной плоской поверхностью («стенкой») с постоянной температурой TS неподвижного вещества, занимающего объем полубесконечной протяженности. При этом t3 зависит от начального перепада температур.
Если ТS меньше термодинамические температуры горения TГ, общее время выхода на стационарный режим зажигания определяется в основном временем прогрева вещества, в течение которого его выгорание незначительно; при этом срыв температуры происходит на некотором расстоянии от поверхности. При TS > ТГ вещество выгорает вблизи стенки практически мгновенно [8].
2.5 Самовозгорание
Самовозгорание — возникновение горения в результате самонагревания горючих твердых материалов, вызванного самоускорением в них экзотермических реакций. Самовозгорание происходит из-за того, что тепловыделение в ходе реакций больше тепло-отвода в окружающую среду.
Начало самовозгорания характеризуется температурой самонагревания (Tсн), представляющей собой минимальную в условиях опыта температуру, при к-рой обнаруживается тепловыделение.
При достижении в процессе самонагревания определенной температуры, называют температурой самовозгорания (Tсвоз), возникает горение материала, проявляющееся либо тлением, либо пламенным горением. В последнем случае Tсвоз адекватна температуре самовоспламенения (Tсв), под к-рым в пожарном деле понимают возникновение горения газов и жидкостей при нагревании до некоторой критической температуры. В принципе самовозгорание и самовоспламенение по физической сущности сходны и различаются лишь видом горения, самовоспламенение возникает только в виде пламенного горения.
Теоретический расчет основных параметров горения газового фонтана
... 100 м, интенсивность тепловыделения в таком факеле составляет несколько миллионов киловатт. Целью курсовой работы "Теоретический расчет основных параметров горения газового фонтана" является привитие навыков ... знать и уметь оценивать расчетными методами: параметры пожара газового фонтана; адиабатическую и действительную температуры горения; интенсивность лучистого теплового потока в зависимости от ...
В случае самовоспламенения самонагревание (предвзрывной разогрев; см. Воспламенение) развивается в пределах всего нескольких градусов и поэтому не учитывается при оценке пожаровзрывоопасности газов и жидкостей. При самовозгорании область самонагревания может достигать нескольких сотен градусов (напр., для торфа от 70 до 225 °С).
Вследствие этого явление самонагревания всегда учитывается при определении склонности твердых веществ к самовозгоранию.
Самовозгорание изучают путем термостатирования исследуемого материала при заданной т-ре и установления зависимости между температурой, при которой возникает горение, размерами образца и временем его нагрева в термостате.
Процессы, происходящие при самовозгорании образцов горючего материала, изображены на рисунке. При температурах до Tсн (например, T1) материал нагревается без изменений (тепловыделение отсутствует).
При достижении Tсн в материале происходят экзотермические реакции. Последние в зависимости от условий накопления теплоты (масса материала, плотность упаковки его атомов и молекул, продолжительность процесса и т. д.) могут после периода небольшого самонагревания по исчерпании способных саморазогреваться компонентов материала завершиться охлаждением образца до начальной темпеоатуры термостата (кривая 1) либо продолжать самонагреваться вплоть до Tсвоз (кривая 2).
Область между Тсн и Tсвоз потенциально пожароопасна, ниже Tсн-безопасна.
Изменение температуры Т во времени т в термостатированных образцах горючего материала.
Возможность самовозгорания материала, находящегося в потенциально пожароопасной области, устанавливают с помощью уравнений:
где Tокр-температура окружающей среды, °С; l-определяющий размер (обычно толщина) материала; т-время, в течение которого может произойти самовозгорание; A1, n1 и А2, n2-коэф., определяемые для каждого материала по опытным данным (см. табл.).
По уравнению (1) при заданном l находят Tокр, при к-рой может возникнуть самовозгорание данного материала, по уравнению (2)-при известной Токр величину т. При т-ре, ниже вычисленной Tокр, или при т, меньшем, чем время, рассчитанное по уравнению (2), самовозгорание не произойдет.
