РАСЧЁТ Линейной и массовой скоростЕЙ выгорания жидкости

Горение жидкостей сопровождается не только химической реакцией окисления горючего вещества кислородом воздуха, но и физическими явлениями (испарение, смешение горючих паров и газов с воздухом), без которых горение невозможно. Взаимодействие горючих паров с кислородом воздуха происходит в зоне горения, в которую непрерывно должны поступать горючие пары и воздух. Это возможно, если жидкость будет получать определённое количество тепла, необходимое для испарения.

В установившемся процессе горения (Т_{пламени}=const) наблюдается равновесие между количеством вещества, сгоревшего в зоне горения, и массой пара, поступающего в пламя. Это определяет постоянную скорость испарения, а следовательно выгорание жидкости в течение всего процесса горения.

Различают две скорости горения жидкости – массовую и линейную.

Массовая скорость выгорания (υ_мас) – масса жидкости (кг), выгорающая в единицу времени (с) с единицы площади поверхности (м²).

Линейная скорость выгорания (υ_лин) – высота слоя жидкости (м), выгорающая в единицу времени (с).

. (62)

, (63)

где h – высота слоя сгоревшей жидкости, м;

t - время горения, с;

m – масса сгоревшей жидкости, кг;

r - плотность жидкости, кг/м³;

S – площадь поверхности горения, м².

Определение времени образования минимальной взрывоопасной концентрации паров вещества в помещении производится, исходя из понятия скорости испарения жидкости

(64)

где m – масса жидкости, которая должна испариться для образования концентрации паров, равной НКПРП, кг;

υ_исп – скорость испарения жидкости, кг/(м² с);

S – площадь поверхности испарения, м².

ПРИМЕР: Определить время образования минимальной взрывоопасной концентрации паров бензола в помещении объёмом 350 м³ при температуре 20^оС, если испарение протекает с поверхности 3 м² со скоростью 3,22×10^-4 кг/(м² с).

Решение:

1. Пользуясь справочными данными, определяем НКПРП бензола: j_н = 1,4 %

2. Пересчитываем НКПРП в кг/м³:

М (С₆Н₆)=78 (кг/кмоль).

;

.

3. Определяем массу бензола, которая должна испариться для того, чтобы в помещении объёмом 350 м³ образовалась концентрация паров, равная 0,045 кг/м³:

m=V _п × j^/_н = 350 × 0,45 = 15,75 кг.

4. Определяем время, необходимое для испарения рассчитанной массы бензола:

.

Ответ: при данных условиях в помещении объёмом 350 м³ пары бензола образуют взрывоопасную концентрацию за 4,5 часа.