ГОСТ 12.1.044-2018. Межгосударственный стандарт. Система стандартов безопасности труда. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения

20 Методы расчета скорости выгорания жидкостей

 

20.1 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 M - безразмерная скорость выгорания;

- динамическая вязкость паров жидкости при температуре кипения, Па·с;

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

M_F - 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;

T_k - 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 M. Для ламинарного режима горения

 

Ga < 3·10⁶; M = 10,87AB. (20.6)

 

Для переходного режима горения

 

если 3·10⁶ <= Ga < 4,8·10⁸, то M = ABGa^0,16; (20.7)

 

если 4,8·10⁸ <= Ga < 3·10¹²,

то M = 1,67·10^-3ABGa^0,48. (20.8)

 

Для турбулентного режима горения

 

(20.9)

 

где A = 0,570 + 0,773s; ;

M_O - молекулярная масса кислорода, кг/моль;

n_O - стехиометрический коэффициент кислорода в реакции горения;

n_F - стехиометрический коэффициент жидкости в реакции горения;

Примечание - При Ga < 4,8·10⁸ для ароматических углеводородов A = 1,45, при s <= 0,9 и A = 3,40s - 1,56 при s > 0,9.

 

B - 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;

c - изобарная теплоемкость продуктов горения (принимается равной теплоемкости воздуха c = 1), кДж/(кг·К);

T_O - температура окружающей среды, принимаемая равной 293 К;

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

c_в - средняя изобарная теплоемкость жидкости в интервале от T_O до T_k.