3. Какова t поверхности жидкости при установившемся ее горении?

Механизм горения жидкости проиллюстрируем примером горения ее свободной поверхности, например, в резервуаре (рис. 4.3). При достаточной концен­трации паров в момент зажигания над поверхностью жидкости возникает пламя, а уровень жидкости начинает опускаться. Достаточно быстро после воз­никновения горения устанавливается стационарный режим, характеризую­щийся постоянной скоростью выгорания.

Рис. 4.3. - Схема диффузионного горения жидкости: 1 – зона горения; 2 – зона догорания; 3 – пары жидкости; 4 – конвективные токи воздуха; 5 – зона подогрева жидкости; 6 – жидкость в резервуаре

 

Температура поверхности свободно горящей жидкости близка или немного ниже ее температуры кипения. Смеси жидкостей, такие как бензин, керосин и дизельное топливо, не имеют фиксированной температуры кипения и легкие летучие продукты этих смесей выгорают первыми. Поэтому температура поверхности увеличивается по мере того, как оставшаяся жидкая фаза смеси становится менее летучей. Опасность, связанная с некоторыми смесями углеводородных горючих (особенно сырой нефти), состоит в образовании прогретого слоя. В таких случаях распределение температуры, характерное для стационарного состояния не устанавливается.

Вместо этого в горючую жидкость прогретый слой проникает со скоростью, значительно превышающей линейную скорость выгорания. Опасность возникает при пожарах, которыми охвачены крупные резервуары для хранения таких смесей, если прогретый слой проникнет на дно резервуара и столкнется со слоем воды (которая почти всегда там имеется), то в таком случае может произойти мгновенное испарение воды, что вызовет выброс горячей горящей нефти; это явление называют вскипанием.

4. Что такое температура кипения и что такое скорость испарения (w)? Зависимость w от Pнас, t, скорости воздушного потока

Температура (точка кипения) - температура, при которой жидкость столь интенсивно превращается в пар (т.е. газ), что в ней образуются паровые пузырьки, которые поднимаются на поверхность и лопаются. Бурное образование пузырьков во всем объеме жидкости и называется кипением. В отличие от простого испарения при кипении жидкость переходит в пар не только со свободной поверхности, но и по всему объему - внутрь образующихся пузырьков. Температура кипения любой жидкости постоянна при заданном атмосферном или ином внешнем давлении, но повышается с повышением давления и понижается с его понижением. Например, при нормальном атмосферном давлении, равном 100 кПа (таково давление на уровне моря), температура кипения воды составляет 100° С. На высоте же 4000 м над уровнем моря, где давление падает до 60 кПа, вода кипит примерно при 85° С, и для того, чтобы сварить пищу в горах, требуется больше времени. По той же причине пища готовится быстрей в кастрюле – «скороварке»: давление в ней повышается, а вслед за этим повышается и температура кипящей воды.

Скорость испарения — количество жидкости, испаряющейся со свободной поверхности в единицу времени. Интенсивность испарения — количество жидкости, испаряющейся с единицы площади поверхности в единицу времени. Интенсивность испарения жидкости используется при расчетах возможных последствий в случае аварийных ситуаций.

Интенсивность испарения не является константой для определенной жидкости и зависит от многих факторов, таких как: температура жидкости, температура окружающей среды, скорость воздушного потока над жидкостью, давление окружающей среды. Поэтому интенсивность испарения следует определять для каждого конкретного случая в зависимости от заданных условий окружающей среды. Обычно, для расчетов принимается, что жидкость нагрета до температуры окружающей среды.

Интенсивность испарения W для ненагретых выше температуры окружающей среды ЛВЖ рассчитывают пo формуле:

W = 10^-6  P_н, (1)

где  — коэффициент, принимаемый по таблице 15 в зависимости от скорости и температуры воздушного потока над поверхностью испарения;

Р_н — давление насыщенного пара при расчетной температуре жидкости t_р, кПа.

При расчетах, скорость воздушного потока следует определять из кратности воздухообмена в помещении (если иное не задано условием). Скорость воздушного потока в помещении может быть определена:

, (2)

где l - длина помещения, м;

n - кратность воздухообмена ч^-1.

Давление насыщенного пара Р_s зависит только от природы жидкости и ее температуры. Для большинства жидкостей давление насыщенного пара при различной температуре известно. Эти данные сведены в справочные таблицы, номограммы. Давление насыщенного пара жидкостей можно рассчитать по формулам. Давление насыщенных паров определяется тремя способами:

по номограмме;

по справочным таблицам интерполяцией;

По уравнению Антуана:

, (3)

где t – температура жидкости, °С;

А, В, С - эмпирические коэффициенты, определяемые по справочникам.