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 приB - 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 значенияТаблица 14
Диаметр горелки, di, м |
Скорость
выгорания |
Режим горения (визуальное наблюдение) |
|
|
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 %.
Автоматизированная информационно-справочная система требований пожарной безопасности (в соответствии с нормами строительного проектирования) “Экспертиза” |