ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Распределение температуры в горящей жидкости из "Горение и свойства горючих веществ" Во время горения часть тепла, поступающего из пламени, расходуется на нагревание жидкости. Естественно, что верхний слой горящей жидкости нагревается до более высокой температуры, чем нижележащие слои. Температура верхнего слоя жидкости с течением времени повышается, причем наиболее быстрое изменение температуры наблюдается в начальный период (рис. 32). По истечении начального периода времени (10 мин) в слое жидкости устанавливается мало меняющееся во времени распределение температуры. Характер распределения температуры зависит от рода жидкости и условий горения. При горении сложных по составу жидкостей — нефти и продуктов ее переработки — температура на поверхности равна средней температуре кипения, определяемой по кривой разгонки топлива. Температура на поверхности горящего автобензина лежит в пределах 90— 1Ю°С, керосина 170—220 °С, дизельного топлива 230— 240 °С, солярового масла 280—340 °С, нефти 130— 350 С. [c.116] Лення температуры на поверхности жидкости связанй с влиянием стенок резервуара, температура которых всегда выше температуры верхнего слоя горящей жидкости, а также неравномерным притоком тепла от пламени. У стенок резервуара пламя расположено ближе к поверхности, чем к ее центральной части. [c.117] В глубину для керосина и бензина в зависимости от расстояния от поверхности жидкости показано на рис. 33. Если температура в керосине плавно и постепенно снижается по мере удаления от поверхности (первый тип распределения температур), то в бензине имеется слой определенной толщины, температура которого одинакова во всех точках и резко падает за его нижней границей (второй тип распределения температур). Установлено, что плавное понижение температуры свойственно таким жидкостям, как керосин, соляровое масло, дизельное топливо, трансформаторное масло и др. Второй тип распределения температур прогретого слоя наблюдается при горении нефти, бензина, мазута. [c.117] Диаметра резервуара, скорости ветра, расстояния поверхности жидкости от кромки резервуара и др. Формирование прогретого слоя начинается приблизительно через 10 мин после воспламенения жидкости. Толщина прогретого слоя увеличивается только до некоторого значения, которое зависит от диаметра резервуара, скорости ветра и др. [c.118] Таким образом, процесс образования прогретого слоя можно представить так. Во время горения нагревается стенка резервуара и прилегающая к ней жидкость. Если температура стенки выше температуры начала кипения жидкости, то жидкость закипает. Кипение усиливает конвективные потоки, вследствие чего происходит перенос тепла в глубь жидкости. Это в свою очередь вызывает прогрев той части стенки резервуара, которая прилегает к нижней границе прогретого слоя. На этой части стенки тоже начинается кипение, которое ведет к дальнейшему увеличению прогретого слоя, и т. д. Этот процесс продолжается до тех пор, пока потери тепла через стенки резервуара в окружающую среду не станут превышать подвод тепла со стороны пламени. После этого процесс прогревания прекращается. Так формируется прогретый слой при горении нефти, бензина и других жидкостей, имеющих низкую температуру начала кипения. [c.119] Необходимо учесть, что процесс прогревания нефти связан с содержанием в ней воды. Если в нефти много воды, то она может прогреваться даже в том случае, когда температура начала кипения ее сравнительно высока. Это объясняется тем, что вода резко снижает температуру кипения нефти. Вода, находящаяся в слое нефти, прилегающем к стенке резервуара, при определенных условиях закипает, что и способствует возникновению конвективных потоков. Аналогичные явления наблюдаются при горении влажного мазута. На процесс прогревания мазута помимо влаги значительное влияние оказывает образование на поверхности коксового остатка, опускающегося затем вниз. [c.119] Вскипание и выбросы в процессе горения жидкостей представляют большую опасность, так как внезапно выброшенная горящая жидкость может накрыть большую площадь вблизи очага горения вместе с находящимися на ней людьми, строениями и пожарной техникой. Известны случаи, когда десятки тонн нефти выбрасывались на расстояние нескольких десятков метров от очага горения. Однако выброс, имеющий характер сильного взрыва, — явление сравнительно редкое. Чаще бывает более или менее спокойное переливание нефти через борт резервуара, так называемое вскипание горючей жидкости. [c.119] Было установлено, что выбросов и вскипания не происходит при горении таких продуктов переработки нефти, как керосин, дизельное топливо, бензин. Возможно, что явление вскипания и выброса тесно связано с наличием воды, которая всегда содержится в том или ином количестве в самой нефти и на дне резервуара. Исследования показали, что выброс и вскипание обусловлены особым характером прогревания сырой нефти и влажного мазута и возникающим при этом процессом кипения перегретой воды. [c.120] Как известно, под кипением понимают процесс парообразования, происходящий в объеме жидкости. Для кипения характерно наличие большого количества пузырьков пара, зарождающихся в основном на стенках сосуда и на дне его. Пузырьки зарождаются на центрах парообразования, которые представляют собой инородные вкрапления в жидкости — пылинки, пузырьки газа (воздуха) и т. д. Если жидкость не содержит примесей, центры парообразования распределяются в основном на стенках сосуда, где всегда вблизи шероховатостей и в порах имеются мельчайшие пузырьки газа. При нагревании происходит испарение внутрь этих пузырьков, вследствие чего давление пара внутри пузырька непрерывно увеличивается и при некоторой температуре становится равным внешнему давлению. В этот момент пузырек пара отделяется и всплывает, на его месте возникает следующий. Таким образом, для возникновения кипения необходимо, чтобы либо в жидкости, либо на стенках сосуда имелись центры парообразования. Если центры парообразования удалить (этого можно достичь тщательной очисткой жидкости, а также механической и химической обработкой поверхности стенок сосуда), то кипение не возникает, даже если жидкость будет нагрета выше температуры кипения. Так, воду, тщательно освобожденную от воздуха, можно нагреть, не вызывая кипения, почти до 200 °С. Жидкость в таком состоянии называется перегретой. Такое состояние не является устойчивым. Достаточно лишь внести в перегретую жидкость небольшое количество какой-либо механической примеси, как произойдет бурное закипание, которое при некоторых условиях имеет взрывной характер. [c.120] Схема процесса вскипания. [c.121] Из сказанного следует, что выброс горящей жидкости может произойти, если под слоем жидкости находится вода, жидкость при горении прогревается в глубину с образованием прогретого слоя, достающего слой воды, а температура слоя выше температуры кипения воды. [c.121] Промежуток времени от начала горения до наступления выброса определяется скоростью прогревания нефти и практически равно времени, в течение которого прогретый слой нефти достигает подстилающего слоя воды. Для того чтобы рассчитать это время, необходимо знать толщину слоя нефти и скорость ее прогревания. В большинстве случаев нужды в таком расчете нет, так как выброс можно легко предупредить, удалив подстилающий слой воды. Рассчитывать время наступления выброса, хотя бы приблизительно, необходимо лишь в случае, когда слив воды по каким-либо причинам невозможен. [c.122] Основным признаком начала вскипания является увеличение размеров факела пламени. В некоторых случаях перед началом вскипания возникает сильный шипящий шум. Необходимо также иметь в виду, что вскипание может начаться при подаче на поверхность горящей жидкости воды или пены. В связи с тем, что эффективных мер предупреждения вскипания пока нет, большое значение приобретает оперативность при тушении горящих нефтей в резервуарах. [c.123] Вернуться к основной статье