Фізичні аспекти пожежо-вибухонебезпечності горючого пилу. Частина 1.Займання
DOI:
https://doi.org/10.18524/0367-1631.2022.60.267064Ключові слова:
металевий пил, аерозавис металів, займання суспензій, режими реагування пилу, самозаймання суспензійАнотація
Виходячи з основнихвластивостей горючих систем – розподілених нелінійних нелінійними джерелами енергії і потокового зв’язку між елементами середовища – подано аналіз різних режимів реагування горючого пилу. В залежності від співвідношення характерного часу горіння (термокінетичні характеристики) та теплопередачі (масштабні характеристики) розглядаються граничні режими – самоспалахування, дифузійне горіння і автохвильове горіння. На відміну від газів, для пилу всі характеристики спалахування і горіння суттєво залежать від внутрішніх масштабів системи – розміру частинок і відстані між ними. В першій частині роботи аналізуються залежності температури самоспалахування й часу затримки спалахування від всіх фізико-хімічних характеристик пилу. Показано, що всі параметри для різних пальних можливо описати єдиним способом, виходячи з законів окислення (лінійним чи параболічним), причому систематизуючим параметромf виявляється відношення реакційної поверхні твердого пального до зовнішньої поверхні теплообміну.
З врахуванням параметру f, що є відношенням реакційної поверхні пилу до зовнішньої поверхні теплообміну газозавису, отримані критичні умови займання у вигляді критерію, що аналогічний для займання одиночних частинок. Показано, що його можна використовувати для пилу як з лінійним, так і з параболічним законом окислення. Різні палива однаково реагують на зміну f, який не містить характеристик палива і відображає особливості пилу до накопиченню тепла. Так, температура займання є лінійною функцією від величини 1/lnf, а період індукції – 1/f.
Температура займання і час затримки займання не є фізико-хімічними, а є відносними властивостями активності пилу по відношенню до процесу їх займання. Адже вони залежать від розміру реакційної посудини.
Посилання
ДСТУ 8829: 2019 Пожежовибухонебезпечність речовин і матеріалів. Номенклатура показників і методи їх визначення. Класифікація. Київ, 2020
Eckhoff, Rolf K. Dust explosions in Processes Industries. – Cambridge. University Press, 1997. – 643p.
Б.-Ц. Линь, В.С. Ли, И.З. Чжу. Характеристики взрыва смесей наночастиц алюминия в воздухе // Физика горения и взрыва. – 2010, – T.46, №6, – C.73 - 77.
Castellanos, D., Carreto – Vazguez, V.,Mashuga, C., Trother, R., Mejia, A. and Mannan, M. The effect of particle size polydispersity on the explosibility characteristics of aluminum dust // Powder Technology. – 2014, – V.254. – P.331 - 345.
Li O., Wang K., Zheng Y., Mei and B. Lin Explosions severity of micro-sized aluminum dust and its flame propagation properties in 20L spherical vessel //Powder Tech.– 2016, – V.301, – P.1299 - 1308.
Dufaund O., Traore, M., Perrin, L.,Chazelet S. and Thomas, D. Experimental investigation and modeling of aluminum dusts explosions in the 20L sphere // Jornal of loss prevention the Process Industries. – 2010, – V.23(2), – P.226 - 236.
Santhanam, P., Hoffmann, V., Trunov, V., and Dreizin, E. Characteristics of Aluminum Combustion Obtained from Constant - Volume Explosion Experiments // Comb. Science and Technology.– 2010, – V187(7), – P. 904-921.
Liu, X. and Zhang, Q. Influence of turbulent flow on the explosion parameters in micro- and nano- aluminum powder - air mixtures // Journal of Hazardous Materials.– 2015, – V.299, –P. 603-607.
Опарин А.С., Буланин Ф.К., Сидоров А.Е., Полетаев Н.И., Шевчук В.Г. Взрывные характеристики алюминиевой пыли // Горение и плазмохимия // – 2019, – C.86-94.
D Bredly, M. Jawes, Ho – Young Park, N. Usta. Modeling of laminar pulverized coal flame with speciated devolatization and compressions with experiments // Comb. and Flame. – 2006, – V.144, –P.190 - 204.
Недин В.В., Нейков О.Д., Алексеев А.Г., Кривцов В.А. Взрывоопасность металлических порошков. – Киев: Наукова думка, 1971, – 118с.
Корольченко А.Я. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения. Справочник в 2-х томах //Корольченко А.Я., Корольченко Д.А.: Пожнаука -2004г. 1-й том - 713 с., 2-й том - 774 с
Bartknecht W. Dust Exlosions. Course, Prevention, Protection – Springer Berlin, Heidelberg, – 1989, –270p.
Ягодников Д.А. Горение порошкообразных металлов в газодисперсных средах. – М.:Из-во МГТУ им. Н.Э Баумана, – 2018г. – 444с.
Шевчук В.Г., Полищук Д.Д. Фізичні основи пожежовибухонебезпеки. –Одеса: Астропринт, 2010, – 243 с.
Бейкер У., Кокс П., Уэстайн П., Кулеш Дж., Стрелоу У. Взрывные явления. Оценки и последствия, в 2-х кн., –М.:Мир, 1986. 319с.
Золотко А.Н., Вовчук Я.И., Шевчук В.Г., Полетаев Н.И. Воспламенение и горение газовзвеси // Физика горения и взрыва, – 2005, – T.41, №6, – C.3-14.
Киро С.А., Вовчук Я.И., Золотко А.Н., Клячко Л.А. Воспламенение частиц зольного угля //Физика горения и взрыва. –1983.–T.19, №5. – С.36-39
Ежовский Г.К., Мочалова А.С., Озеров Е.С. О возможности моделирования процессов воспламенения газодисперсных систем // Горение конденсированых систем. – Черноголовка:РИО ОИХФ, 1997. – C.84-87.
Великанова В.Л., Золотко А.Н., Копейка К.М., Полищук Д.И. Критические условия воспламенения взвеси частиц алюминия // Физика аэродисперсных систем. –1978. №17. – C.54-58.
Копейка К.М., Золотко А.Н., Полищук Д.И. Воспламенение совокупности частиц магния в воздухе // Физика аэродисперсных систем. –1974. №11. –C. 54 57.
Клячко Л.А. Воспламенение совокупности частиц при гетерогенной реакции // Теплотехника. – 1966. №8. – C.65-68.
Либрович В.Б., Лисицын В.И., Хайкин Б.И. Воспламенение газовзвеси частиц металлов // ПМТФ. – 1974. №1.– C.75-83.
Лисицын В.И., Руманов Э.Н., Хайкин Б.И. О периоде индукции при воспламенении частиц // Физика горения и взрыва. – 1971. –T.7, №1. – C.3-9.
Гуревич М.А., Озерова Г.Е., Степанов А.М. Расчет гетерогенного воспламенения совокупности частиц // Физика горения и взрыва. –1971. – T.7, №4. – C.518-527.
Полищук Д.И., Золотко А.Н., Копейка К.М. О природе индукции воспламенения взвеси частиц бора // Arch. Termodyn. i Spalania. – 1979. V.4.
Бойчук Л.В., Шевчук В.Г., Швец А.И. Распространение пламени в двухкомпонентных составах газовзвесий алюминия и бора // Физика горения и взрыва. – 2002, – T. 38, №6, – C.51-54.
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Attribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0).
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) роботи, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
