Neft-gaz sanoati mashina va jihozlari va quvur transporti tizimlari
Gaz aralshmasining portlash xossalari
Download 171.65 Kb.
|
Mustaqil ish NAzorat olchov
|
Gaz aralshmasining portlash xossalari
Yomonlashgan aralashtirish jarayoni bilan, sekin-asta so'mga tushgan qattiq zarralarning yonishi kechiktiriladi. Mash'um uzun, cho'zilgan bo'lib chiqadi. Ba'zi so'm albatta kislorod yetishmasligi bilan hududlarga kiradi va yonmaydi. Bu mexanik taglik bilan issiqlikning yo'qolishiga olib keladi . Bundan tashqari, isitish yuzalarida yog'li moy hosil bo'ladi. issiqlik almashinuvining intensivligini kamaytiradigan so'm. Aktsionerlik massalarining klassik qonuni va Arrhenius qonuni kimyoviy reaksiya koʻrsatkichlarining reaktivlar kontsentratsiyasiga va temperaturaga bogʻliqligini oʻrnatadi. Yonish tarqalmasdan mavjud bo'la olmasligini aniqladi. Yonuvchan aralashmalar oddiy va murakkab bo'lishi mumkin. Oddiy aralashmalar tarkibida bitta yonuvchan komponentni o'z ichiga oladi, murakkab - ikki yoki undan ortiq yonuvchan komponentlar. Yonishning eng sodda, nazariy tahlil turiga mos yoqilg'i va oksidlovchi oldindan aralashtirilgan aralashmalarning kinetik yonishidir. Olovda bu yonish turi nisbatan kam uchraydi. U asosano'z-o'zidan yonish yoki yonish paytida yonish bosqichida kuzatilishi mumkin.Ba'zan texnologik jihozlarning yong'inlarida kuzatiladi. Tashqi ko'rinishdaesa bu yonish rejimi odatda portlash yoki chaqqonlik sifatida seziladi. Yonuvchan aralashmaga (OK + GW) yonish manbai kiritilganda, yonilg'i oksidlanishining yonish manbaining harakat zonasida oksidlovchi bilan reaksiyasi boshlanadi. Agar bu zonaning qandaydir elementar hajmida oksidlanish reaksiyasining qisqaligi maksimal darajaga yetsa, u holda yonish sodir bo'ladi. Yonish o'rtaning alanga ronti deyiladi. Alanga frontida sfera shakli bor (qarang Fig. 3.1) va tor nurli uch oblast bo'lib, unda alanga boshlanadi va Yoqilg'ining oksidlovchi agent bilan o'zaro ta'sirining kimyoviy reaksiyasi tugallangan. Ushbu zonada, yonish issiqligi ko'rinishida,yoqilg'ining barcha tensil (kimyoviy) energiyasi chiqariladi va harorat maksimal qiymatga - yonish temperaturasiga ko'tariladi. Yonish reaksiyasining issikligi tufayli alanga frontining temperaturasi1000-3000 0 C bo'lib, HS ning kuchiga bog'liq. ariq. 1.1. Oldindan aralashtirilgan bir hil aralashma orqali alanga targ'iboti sxemasi: 1 – boshlang'ich yonuvchan aralashma; 2 – alanga old qismi; 3 – yonish mahsulotlari; f.p. – alanga old tomonining qalinligi Alanga fronti oldidagi hududda dastlabki komponentlarning kontsentratsiyasi ko'p o'zgarmaydi, chunki ular orasidagi kimyoviy o'zaro ta'sir oqib chiqmaydi va HS ning harorati boshlang'ichga teng bo'ladi. Alanga frontidan ( kimyoviy reaksiya zonasidan) darhol oldin reaksiya mahsulotlari tomonidan suyultirish tufayli reaktivlarning kontsentratsiyasi kamayadi. Alanga frontida, g'amning kimyoviy reaksiyasi natijasida boshlang'ich komponentlarning konsentratsiyasi keskin tushib, temperatura maksimal qiymatga yetadi. Molekulyar termik o'tkazuvchanlikdan so'ng , yonuvchi aralashmaning aylanish boshlang'ich ko'rsatkichidan oldingi temperatura temperaturaga yaqin temperaturaga monoton ko'tariladi yonish, jismoniy isish zonasini shakllantirish. Aksariyat uglevodorod aralashmalari uchun olov old tomonidan oldin yorqin porlash zonasi mavjud bo'lib, uvizual ravishda berilishi yoki fotografiya yordamida ro'yxatdan o'tkazilishi mumkin. Alanga old shami kimyoviy tabiatga ega bo'lib, materiyaning transformatsiyasi natijasi bo'lib, C2, CH va NSO radikallari bilan belgilanadi. Shu bilan birga, glow zonasining qalinligi reaksiya zonasining qalinligiga to'g'ri keladi . J. B. Zeldovi h a hisob-kitoblariga koʻra, alanga frontining tolschinasi f.p.ga teng. = 1-100 μm, bas, olov old shartli yuzasi bilan eriydi. yonish zonasi qalinligi va nevelika bo'lsa-da, biroq, yonish reaktsiya sodir bo'lishi uchun juda etarli. Shuni ta'kidlash kerakki, olovda qatorlar ortida elektr bo'lganlar mavjud- ion va elektronlar, ularning konsentratsiyasi 1017 ionga teng1 м3. Bu elektr kuchlanishining ta'siridagi pl a mya buzilib, manfiy elektrodga burilib ketishi bilan tasdiqlanadi. Hozirgi vaqtda men olovda ham davlatning termal ionizatsiyasi, hamelementar kimyoviy harakatlar (kimyoyizatsiya) tufayli ionlanish mavjudligini isbotlagan deb hisoblayman. Mumkin bo'lgan yonish parametrlarini va ular mumkin bo'lgan sharoitlarni ko'rib chiqing. Umuman olganda,yonuvchan komponentning tarkibi noldan yuz foizgacha farq qilishi mumkin. HS ning tarkibi noldan yuz foizgacha farq qilishi mumkin. Qiynoqning pastki qismi shuni ko'rsatadiki, uning barcha aralashmalari va yonuvchimoddalari va oksidlovchi olovni yoyishga qodir emas. Propagatsiya faqat ma'lum kontsentratsiya oralig'ida mumkin. Bu miqdor havo mudofaasining ko'rsatkichi bo'lib, alanga targ'iboti kontsentratsiyasi chegarasi (CPRP) deb ataladi. Yonib ketganida, bu ko'piklar, ularning tarkibi bu chegaralardan oshib ketadi, yonish pulti tomonidan rag'batlantiriladigan yonish reaktsiyasi, yonish joyidan qisqa masofada sekinlashadi. Yuz yildan gazda bo'lgan yonuvchan va oksidlovchi agentning aralashmalari uchun yoqilg'i h u ning minimal va maksimal konsentratsiyalari mavjud bo'lib, ular yonuvchan aralashmalar maydonini cheklaydi. Bu konsentratlar mos ravishda olovning quyi va yuqori konsentratsiyasi oldindan propagatsiyasi (NKPRP va VKPRP) deb ataladi. Alanga tarqalishi chegaralaridan tashqarida va bu aralashma uchun mumkin emas. Turli GPVS olov targ'ib qilish uchun o'z kontsentratsiyasi chegaralariga ega. Misol uchun, metan CH4 uchun CRCP 5-15% orasida mumkin; 2-84% oralig'ida vodorodH2 uchun. Pricinas, CRCP ko'proq podrobmavjudligi infuziya haqida ma'lumot, lekin yanada muhokama qilinadi. Olovning tarqalishi ma'lummiqdordao'sish bilan davom etadi. Alanganing tarqalib olish ko'rsatkichlari (Upl, m/s) mavjud: olov yuzasiga perpendikulyar (normal) yo'nalishdagi yangi aralashma nisbatan olov old harakat normal ("f bo'lmaydigan") tezligi , bu erda Un pl a menining normal tarqalib borish darajasi, m/s; n – masofa, m, normal holatda alanga fronti tomonidan vaqt davomida oldingi yuzasiga yo'nalgan , s. 1.2. rukus aralashmasi haqida bir hil galanga targ'ib sxemasi. Uning old tomoni statsionar bo'lganda statsionar alanga holatida qaerda Vsm yangi aralashmaning iste'moli, m3/s; F – oldingi plameni yuzasi. Alanga propagatsiyasining normal tezligi gazlar uchun havo mudofaasining ko'rsatkichidir: ko'rinadigan (kuzatiladi) - quvur yoki yuza devorlariga nisbatan alanga tezligi , qaerda UV – olovning yaqqol tezligi, m/s; l – masofa, m, o'z vaqtida alanga fronti bo'ylab bosib o'tgan , s. Yonuvchan aralashma pastki qismdan U B qobig'i sm bilan alanga tomon ≈ yo'naltirilgan bo'lsa, u holda olovning mustahkam statik old tomonini olish mumkin, ya'ni. bu holda, yangi aralashmaning oqim tezligiga teng bo'lishi uchun olovning tarqalish tezligi aniqlanadi: bu erda sm yonuvchan gaz aralashmasining oqim tezligi, m/s; Vsm – yangi aralashmani iste'mol qilish, m3 /s; S – quvurning halqalararo maydoni, m2. Oraliqtezligi ko'rinuvchi tezlikdan ko'p marta kam bo'ladi. Olov frontining yuzasi po'latning o'zaro kesishgan maydonidan katta bo'lgani kabi. Ko'rinuvchining vektorlari orasidagi burchak va norkichiktezlik orqali ko'rsatilsa (Fig. 3.2), so'ng: Un = UVcos. Michelson tomonidan taklif qilingan (3.5) munosabat kosinus qonuni deb ataladi . massa kuyish ko'rsatkichi - yonuvchan suyuqlikning bir birlik yuzasiga bir birlik vaqtiga kuygan materiya miqdori. Masalan, neft UM = 0,04 kg/m2s uchun. UM = Un 0, qaerda UM – massa tezligi, kg/(m2s); 0 – boshlang'ich yonuvchan aralashmaning zichligi, kg / m3. Formula (1.6) massa va normal yonish ko'rsatkichlari orasidagi munosabatlarni o'rnatadi. Upl ta'sir etuvchi omillar (shartlar): Masalan, past reaktiv metan va benzin 40 m / s gacha, o'rta reaktiv etan va propan - 80 m / s gacha, yuqori reaktiv vodorod va asetilen - 160 m / s gacha bo'lgan olov tarqalishdarajasiga ega; qolgan aralashmasi bilan: stoichiometrik konsentratsiyasida alanga tarqalib ketish darajasi maksimal, NKPRP va VKPRP minimal darajada, flegmatizerlar va inhibitörlerin kimyoviy reaktsiyani inhibe qiladi va shunga mos ravishda tezlikni kamaytiradi; bo'shliqning onconfiguratsiyasiga: alanganing tezlanishi quvur uzunligining L / D 1 diametriga nisbatida sodir bo'ladi, yonish mahsulotlarining kengayishi old oldida qizdirilgan gazning harakatiga olib keladi, turg'unlik hosil bo'ladi, bu alanga tezligini oshiradi, ba'zan portlashga olib keladi. To'siqning mavjudligi kritik uzunlikni kamaytiradi: to'siqning hajmi qanchalik katta bo'lsa, portlashga o'tish osonlashadi. Quvurlarning diametri oshgan sari olovning tarqalish tezligi tengsiz ravishda ortadi. Quvurlarning diametrini0,1 ga oshirsangiz,0,15 м tezlik ancha oshadi. Quvurlar diametrining yanada oshishi bilan u ko'payishda davom etadi, ammo kamroq darajada. Diametrma'lum chegaralovchi diametrga yetguncha harorat ortadi, undan yuqori tezlik oshishi sodir bo'lmaydi. Quvur diametrini kamaytirish orqali alanga propagatsiyasining o'sishi kamayadi. Ba'zi kichik diametrli bo'lsa, po'latdagi alanga tarqalmaydi. Ushbu hodisa po'lat devorlari orqali issiqlik yo'qotilishining ko'payishi bilan izohlanishi mumkin. Olovning tarqalib ketish tezligi doimiy emas, u kuchayadi va portlashga kirishi mumkin. Gaz-havo aralashmalarida deflagratsion yonishning portlashga o'tishi quyidagi hollarda mumkin: yonuvchan aralashmani kislorod bilan boyitishda; gaz bulutlarining juda katta hajmlarida; yonuvchi turbulatorlar mavjudligida. 1.3. Fhil-Jons po'lat orqali alanga targ'iboti sxemasi: chapda alanganing intenuatsiyasi kuzatilib, chapdan o'ngga alanga maydoni ortadi, shuning uchun yonish intensivligi ortadi Yetarlicha katta o'lchamdagi yonuvchan bulutlarda normal yonish frontining gidrodinamik xotirjamlik va avtoturbatsiya nazariyasiga ko'ra, yonishni deflagratlashdan de-toningga o'tish muqarrar. Ekstrapolyatsiya hisob-kitoblari quyidagi kritikbulut o'lchamlariga olib keladi, bunda portlash ehtimoli yuqori: vodorod-havo aralashmalari uchun - 70 м, propan-yog'ingarchilik uchun 3500 м Metan-havo uchun – 5 ta siz. m. Tarqalayotgan alanga yo'li bo'ylab turli to'siqlar yordamida gaz aralashmalarining yonish jarayonining turbulizatsiyasi gaz bulutlarining kritik hajmini sezilarli darajada kamaytirishga olib keladi va bu holda paydo bo'ladigan portlash to'lqini neo zaif joylarda portlash qo'zg'alishi manbaiga aylanadi. Detonatsiya. Detonatsiya - bu yonuvchan aralashmani yoki portlovchi moddani (portlovchi) o'zgartirish jarayoni bo'lib, uraftlarni chiqarish va ma'sul aralashmada yoki moddada tovushni tarqatish tezligidan ortiq bo'lgan doimiy tezlikda tarqaladi. Quyida portlovchi portlash muhokama qilinadi. Deflagratsion yonishdan farqli o'laroq, olovning tarqalib ketishi diffuziyaning nisbatan sekin jarayonlari va ya'ni pllodibility tufayli yuzaga keladi, portlash kuchli shokto'lqini kompleksi va uning old qismidan keyin kimyoviy transformatsiya zonasi hisoblanadi. Shok to'lqini fronti ortidagi harorat va bosimning keskin oshishi tufayli boshlang'ich moddalarning yonish mahsulotlariga kimyoviy aylanishi shok to'lqini frontiga to'g'ridan-to'g'ri yaqin bo'lgan juda nozik qatlamda nihoyatda tez davom etadi. Shok to'lqini yonuvchan aralashmani siqib chiqaradi va qizdiradi, kimyoviy reaksiyaga sabab bo'ladi, ularning mahsulotlari juda keng - portlash sodir bo'ladi. Kimyoviy transformatsiya natijasida chiqarilgan energiya shok to'lqinining mavjudligini qo'llab-quvvatlaydi, uni kuchaytirishga to'sqinlik qiladi. Detonatsiya to'lqinining harakatlanish tezligi har bir yonuvchan aralashma uchun doimiy bo'lib, 1000-3000 ga yetadi m/s gaz aralashmalarida. Masalan, gidroliz-kislorod aralashmasining tezligi 2820 m/s, metan-kislorod aralashmasi 2320 m3/s. Gaz aralashmalarining portlashi vaqtida shok to'lqin frontidagi bosim 1-5 MPa (10-50 atm)ga yetadi. Shunday qilib, kinetik yonishning yuqori ko'rsatkichlari haddan tashqari bosim P va shok to'lqinini hosil qiladi, ya'ni a. ko'pincha portlash shaklida sodir bo'ladi. Portlashdan oldin bir necha fizik-kimyoviyjarayonlar: oksidlanish, o'z-o'zini yondirish, so'ngra bug'larning faqat yonishi bo'lib, u haddan tashqari bosim va shok to'lqini bilan birga keladi. Kinetik yonish vaqtida alanga tarqalishi quyidagi mexanizmlar yordamida amalga oshiriladi: diffuziyam, bunda faol markazlar - radikallar, gidroliz atomlari H ning yangi aralashmaga kimyoviy reaksiyalar zonasidan diffuziyasi tufayli sodir bo'ladi; Issiqlik oqimi tufayli mumkin bo'lgan issiqlik aralashmani o'z-o'zini yondirish haroratiga qadar qizdirishi mumkin. Issiqlik asosan radiatsiya orqali, gaz va bug'-havo aralashmalarining konveksiya va termik o'tkazuvchanligi bilan biroz o'tkaziladi. Amalda diffuzion-termik mexanizm mavjud. Uglevodorodlar orqali yonishning targ'iboti bilan alanga zonasidan faol markazlar (R, H atomlari) yonishdan oldingi zonaga diffuz bo'ladi. Bu yerda yonilg'i CO va H2 O gakichik qo'shimchalar CO2 va H2 bilan oksidlanadi. Alanga frontining harorati (olovdan oldingi va alanga zonasi chegaralari) o'z-o'zini yondirish e ratura ko'rsatkichi qiymatiga yetganda , issiqlik yo'qotish tezligi sezilarli darajada oshib va "zanjirli-issiqlik portlash" sodir bo'ladi, yangi aralashmasi faol markazlari oqimini beradi. Olovning bir necha turi mavjud: Laminar diffuziya yonishi olov qatlamlarining jadvali aniq ko'ringanda sokin yonishdir. N Qms ichida havo gaz
turbulent diffuziya alangasi qachon sodir bo'ladi: gaz ta'minoti tezligi, mavjudligiva shovqin ortishi. Oʻt koʻtarildi. hpl Cgaz ta'minotining qisqaligi m3/s 1.5. Turg'un diffuziya alangasining tuzilishi e yoki mobilhaqida statsionar bo'lmagan e - olov old yuzasi yoki devorlarga nisbatan e va boshqalar harakat qiladi. Alanganing bunday turi faqat turg'un bo'lishi mumkin: diffuziyam yoki kineetik jihatdanm. Download 171.65 Kb. Do'stlaringiz bilan baham: 
|