Автоматизированная информационно-справочная система требований пожарной безопасности (в соответствии с нормами строительного проектирования) “Экспертиза

 

4.17. Методы расчета скорости выгорания жидкостей

4.17.1. Если известны параметры состояния исследуемой жидкости, входящие в формулы (14) - (23), то в зависимости от имеющихся данных скорость выгорания (m) в любом режиме горения можно вычислить, не проводя экспериментальных исследований, по формулам:

; (14)

; (15)

; (16)

где M - безразмерная скорость выгорания;

m - динамическая вязкость паров жидкости при температуре кипения, Н·с·м-2;

r - плотность паров жидкости при температуре кипения, кг·м-3;

n - кинематическая вязкость паров жидкости при температуре кипения, м2·с-1; если величина n неизвестна, то ее вычисляют по формуле

; (17)

MF - молекулярная масса жидкости, кг·моль-1;

d - характерный размер зеркала горящей жидкости, м. Определяется как корень квадратный из площади поверхности горения; если площадь горения имеет форму окружности, то характерный размер равен ее диаметру. При расчете скорости турбулентного горения можно принять d = 10 м;

Тк - температура кипения жидкости, К.

Порядок расчета следующий.

4.17.1.1. Определяют режим горения по величине критерия Галилея Ga, вычисляемого по формуле

, (18)

где g - ускорение свободного падения, м·с-2.

4.17.1.2. В зависимости от режима горения вычисляют безразмерную скорость выгорания М. Для ламинарного режима горения:

; , (19)

Для переходного режима горения:

если , то , (20)

если , то , (21)

Для турбулентного режима горения:

; , (22)

где ; ;

M0 - молекулярная масса кислорода, кг·моль-1;

n0 - стехиометрический коэффициент кислорода в реакции горения;

nF - стехиометрический коэффициент жидкости в реакции горения.

Примечание - При Ga < 4,8·108 для ароматических углеводородов A = 1,45 при и A = 3,40s - 1,56 при s > 0,9.

B - безразмерный параметр, характеризующий интенсивность массопереноса, вычисляемый по формуле

, (23)

где Q - низшая теплота сгорания жидкости, кДж·кг-1;

- безразмерное значение массы кислорода, необходимого для сгорания 1 кг жидкости;

c - изобарная теплоемкость продуктов горения ( принимается равной теплоемкости воздуха c = 1), кДж·кг-1·К-1;

T0 - температура окружающей среды, принимаемая равной 293 К;

H - теплота парообразования жидкости при температуре кипения, кДж·кг-1 ;

ce - средняя изобарная теплоемкость жидкости в интервале от T0 до Tк.

4.17.2. Если известны кинематическая вязкость пара или молекулярная масса и температура кипения исследуемой жидкости, то скорость турбулентного горения вычисляют с использованием экспериментальных данных по формуле

, (24)

где mi - экспериментальное значение скорости выгорания в переходном режиме горения, полученное по 4.16.2.5 - 4.16.3.2, кг·м-2·с-1;

di - диаметр горелки, в которой получено значение mi, м. Рекомендуется использовать горелку диаметром 30 мм. Если в горелке диаметром 30 мм наблюдается ламинарный режим горения, следует применять горелку большего диаметра.

Относительная погрешность расчета по формулам (16) и (24) не превышает 21 %.

4.17.3. Если не известны кинематическая вязкость паров или молекулярная масса и температура кипения исследуемой жидкости, то оценку скорости выгорания проводят в следующем порядке.

4.17.3.1. Находят скорость выгорания жидкости в горелках диаметром 10, 15, 18, 20. 25 и 30 мм согласно 4.16.2.5 - 4.16.3.2. Полученные результаты заносят в табл. 14.

4.17.3.2. Вычисляют среднее арифметическое значение (md), л, для всех испытаний в которых наблюдалось ламинарное горение.

Примечание - Обычно значения в условиях ламинарного горения близки по значению или монотонно убывают с увеличением диаметра горелки. Для переходного режима горения характерно возрастание значений .

Таблица 14

Диаметр горелки, di, м

Скорость выгорания , кг·м-2·с-1

Режим горения (визуальное наблюдение)

, м·с-2

, кг·м-1·с-1

         

4.17.3.3. Результаты испытаний, относящиеся к переходному режиму горения, заносят в табл. 15 в виде функций , , , с точностью до четвертого знака после запятой.

Количество экспериментальных точек должно быть не менее трех, в противном случае проводят дополнительные эксперименты согласно 4.10.2.5 - 4.16.3.2 в горелках диаметром более 30 мм.

Таблица 15

№ п/п (i)

         

Вычисляют по столбцам табл. 15 , , , , и средние значения , ,

где n - число экспериментальных точек, относящихся к переходному режиму горения.

4.17.3.4. Вычисляют параметры а и b по формулам:

, (25)

. (26)

4.17.3.5. Определяют кинематическую вязкость паров исследуемой жидкости (n) по формуле

. (27)

Скорость выгорания вычисляют по формуле (24).

Относительная погрешность метода оценки по 4.17.3.1 - 4.17.3.5 - не более 30 %.

назад

Автоматизированная информационно-справочная система требований пожарной безопасности (в соответствии с нормами строительного проектирования) “Экспертиза