Расчет скорости выгорания в любом режиме горения без экспериментальных исследований (если известны параметры состояния жидкости)

 

Если известны параметры состояния исследуемой жидкости, входящие в формулы (20.1)-(20.10), то в зависимости от имеющихся данных скорость выгорания (m) в любом режиме горения можно вычислить, не проводя экспериментальных исследований, по формулам:

 

,

(20.1)

 

,

(20.2)

 

,

(20.3)

 

где М - безразмерная скорость выгорания;

 - динамическая вязкость паров жидкости при температуре кипения, ;

 - плотность паров жидкости при температуре кипения, кг/м³;

 - молекулярная масса жидкости, кг/моль;

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;

 - температура кипения жидкости, К;

 - кинематическая вязкость паров жидкости при температуре кипения, м²/с.

Если величина  не известна, то ее вычисляют по формуле

 

.

(20.4)

 

Порядок расчета следующий.

20.1.1 Определяют режим горения по величине критерия Галилея Ga, вычисляемого по формуле

 

,

(20.5)

 

где g - ускорение свободного падения, м/с².

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

 

.

(20.6)

 

Для переходного режима горения

 

;

(20.7)

 

.

(20.8)

 

Для турбулентного режима горения

 

,

(20.9)

 

где ; ;

 - молекулярная масса кислорода, кг/моль;

 - стехиометрический коэффициент кислорода в реакции горения;

 - стехиометрический коэффициент жидкости в реакции горения;

 

Примечание - При Ga < для ароматических углеводородов А = 1,45, при s 0,9 и А = 3,40s - 1,56 при s > 0,9.

 

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

 

,

(20.10)

 

где Q - низшая теплота сгорания жидкости, кДж/кг;

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

с - изобарная теплоемкость продуктов горения (принимается равной теплоемкости воздуха с = 1), кДж/();

 - температура окружающей среды, принимаемая равной 293 К;

Н - теплота парообразования жидкости при температуре кипения, кДж/кг;

 - средняя изобарная теплоемкость жидкости в интервале от Т_O до Т_k.

 

Расчет скорости турбулентного горения с использованием экспериментальных данных

 

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

 

,

(20.11)

 

где  - экспериментальное значение скорости выгорания в переходном режиме горения, полученное по 24.4.5-24.5.2, ;

 - диаметр горелки, в которой получено значение m_п, 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 (20.3) и (20.11) не превышает 21 %.