ОПРЕДЕЛЕНИЕ КРИТИЧЕСКОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ САМОВОЗГОРАНИЯ СКОПЛЕНИЯ САМОНАГРЕВАЮЩЕГОСЯ ТВЕРДОГО ДИСПЕРСНОГО МАТЕРИАЛА

Теория теплового самовозгорания (самовоспламенения) позволяет решить прямую и обратную задачу самовозгорания:

- по кинетическим параметрам определить критические условия самовозгорания (критические температуры Т_о и Т_в);

- по критическим условиям определить кинетические параметры (Е и С).

Эти задачи можно решать аналитически и графически. Рассмотрим графический способ определения критической температуры самовозгорания () скопления твердого дисперсного материала.

Известно [3,4], что соотношение между энергией активации (Е) и логарифмом предэкспоненциального множителя (ln С) определяется компенсационным уравнением:

Е = (2.1)

 

где R - универсальная газовая постоянная, R=8,314 Дж·моль^-1·К^-1;

- температура компенсации, ;

- адиабатическая скорость самонагревания при температуре Т_с,

^.с^-1.

 

Величина определяется из выражения:

 

exp (2.2)

 

где }изокинетические параметры.

 

Из уравнения (2.1) имеем:

(2.3)

 

Из выражения (2.3) определяется величина предэкспоненциального множителя С и сравнивается с экспериментальным значением данного материала. Далее проводится расчет адиабатической скорости самонагревания () для конкретного материала по уравнению Аррениуса:

 

(2.4)

 

При известных значениях С и Е, задаваясь температурами (), находят .

Результаты расчета заносятся в таблицу, затем строится график . Для удобства построения графика значения увеличивают в 100 раз.

На следующем этапе строится график теплоотвода по уравнению:

 

, (2.5)

 

где - темп охлаждения. Его вычисляют по формуле:

 

(2.6)

 

где - коэффициент неравномерности нагрева;

- коэффициент теплоотдачи от поверхности скопления к окружающей среде, ;

F - поверхность скопления материала, ;

- теплоемкость материала, ;

- плотность материала, ;

V - объем скопления, .

 

Коэффициент неравномерности нагрева определяют по формуле:

 

(2.7)

 

где - относительный градиент ;

- коэффициент теплопроводности материала, ;

- определяющий размер (расстояние от поверхности

материала до теплофизического центра), м.

Затем проводится прямая охлаждения под углом (см. рис. 2.1), тангенс которого равен параметру охлаждения . Прямая охлаждения 2 должна касаться кривой саморазогрева в точке В. Используя построенные графические зависимости, определяются критические температуры и .