Травяной муки при различных температурах

Т,К

При построении графика . Координату умножим на 100 (для удобства построения). см. рис. 2.1.

По формулам (2.5), (2.6) и (2.7) рассчитываем адиабатическую скорость охлаждения , темп охлаждения и коэффициент неравномерности нагрева .

 

,

 

- это отношение разности температур поверхности скопления и окружающей среды к разности температур теплофизического центра скопления и окружающей среды:

 

(2.8)

 

откуда , поэтому нагрева поверхности скопления травяной муки при ее самонагревании не обнаруживается.

 

 

или .

 

В системе координат , где построен график , строим график охлаждения (см. рис. 2.1) по уравнению:

 

 

Делается это следующим образом. Из одной точки на оси температур (например, точка на рис. 2.1 (берется произвольно)) проводится прямая под углом , тангенс которого равен параметру охлаждения . Чтобы провести прямую под таким углом, нужно от этой точки отсчитать произвольно несколько градусов вправо (например, 20, 30, 40 и т.д.). Из новой точки отсчета (80 ºС) проводим перпендикуляр и на нем откладываем точку , через которую должен проходить график охлаждения. Расстояние до точки от оси температур вычисляем по формуле (2.5).

Для рассматриваемого случая

 

 

Согласно принятому масштабу при построении графика число 0,322 надо увеличить в 100 раз. Получим координату второй точки (точки ), равную 32,2 .

Через точки и проводим прямую охлаждения. Затем проводим искомый график охлаждения 2 (рис. 2.1), параллельный вспомогательному 2а, таким образом, чтобы он касался кривой тепловыделения 1 (точка ). Точка пересечения прямой 2 с осью температур соответствует критической температуре окружающей среды (). Перпендикуляр, опущенный из точки касания прямой 2 на ось температур, указывает на критическую температуру самовозгорания материала (травяной муки) Т_в = 343 К (t_в = 70 ^оС).

 

Рис. 2.1 Критические температуры самовозгорания и .

1 – адиабатическая скорость самонагревания

2 – прямая охлаждения

2а – вспомогательный график охлаждения.

Рис. 2.2 Секторная диаграмма

1 – опилки

2 – торф

3 – травяная мука

4 – крилевая мука

5 – рыбная мука.

 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КИНЕТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ЭНЕРГИИ АКТИВАЦИИ (Е) И ПРЕДЭКСПОНЕНЦИАЛЬНОГО МНОЖИТЕЛЯ (С) В УРАВНЕНИИ АРРЕНИУСА ПО КРИТИЧЕСКИМ УСЛОВИЯМ САМОВОЗГОРАНИЯ ТВЕРДЫХ ДИСПЕРСНЫХ МАТЕРИАЛОВ МЕТОДОМ КАСАТЕЛЬНЫХ

Склонность к самовозгоранию является свойством вещества, проявляющимся в способности загораться при отсутствии внешнего источника зажигания за счет внутренних экзотермических реакций.

Современные методы определения склонности веществ к самовозгоранию основаны на анализе кривых температура―время или критических условий самовозгорания. Наибольшее распространение получили термографические методы.

Критические условия при тепловом самовозгорании и самовоспламенении можно записать предельным равенством адиабатической скорости самонагревания критической температуре и виртуальной скорости охлаждения в стадии регулярного теплового режима первого рода () при этой же температуре (), т.е.

 

(3.1)

 

Равенство (3.1) справедливо для образцов с различными темпами охлаждения. Поэтому, определив критические температуры самовозгорания нескольких образцов (не менее 4-5), при известных их темпах охлаждения методом касательных можно определить кинетические параметры Е и С, методика определения которых состоит в следующем.

Экспериментально определяют несколько (не менее 4-5) критических температур самовозгорания образцов (навесок) с различными темпами охлаждения . Численное значение критических температур откладывают на горизонтальной оси (оси температур). Из точек, соответствующих критическим температурам () проводят прямые охлаждения под углами к оси иксов (), с тангенсами, равными темпам охлаждения (). Затем проводят огибающую кривую таким образом, чтобы она по возможности касалась всех графиков охлаждения. Согласно теории теплового самовозгорания эта кривая является графиком искомой функции , описывающей температурную зависимость адиабатической скорости самонагревания.

При тепловом механизме самовозгорания эта зависимость описывается экспонентой Аррениуса

 

.

 

Кинетические параметры Е и С, входящие в это уравнение, определяют следующим образом.

Значение координат точек касания графиков самонагревания с гарфиком охлаждения заносят в таблицу.

По этим точкам в координатах: обратная температура (ось Х) – натуральный логарифм адиабатической скорости самонагревания (ось Y) строят прямую

 

(3.2)

 

С помощью построенного графика энергию активации Е рассчитывают по формуле:

 

 

(3.3)

 

Затем значение Е подставляют в (3.2) и вычисляют .

Порядок расчета Е и С методом касательных рассмотрен ниже на конкретном примере.