W pracy przedstawiono wyniki kompleksowych badań autora nad oddziaływaniem kropel wody na płomień gazowy i pyłowy z uwzględnieniem wpływu średnicy, prędkości i liczby podawanych kropel. W pierwszym etapie prowadzono badania zachowania się w płomieniu pojedynczych kropel zawieszonych na igle kwarcowej lub swobodnie spadających w polu grawitacyjnym. Ważnym elementem rozważań było wyeksponowanie w badanym zjawisku faktu dwustronnego oddziaływania między płomieniem i kroplą wody: z jednej strony zespołu procesów związanych z działaniem płomienia na kroplę, a z drugiej strony - zespołu procesów związanych z działaniem kropli na płomień. W drugim etapie przeprowadzono badania strug rozpylonej wody, w celu uogólnienia procesów zaobserwowanych podczas pierwszego etapu. W celu lepszego poznania mechanizmów oddziaływania między kroplami a płomieniem przeprowadzono badania również dla cząstek stałych - obojętnych oraz czynnych chemicznie. Zakres pracy obejmował także właściwy dobór i projekt rozpylaczy niezbędnych do uzyskania odpowiednich parametrów rozpylanej strugi wody. Stwierdzono, że woda może być bardzo dobrym środkiem gaśniczym, jeśli jest w odpowiedni sposób dostarczona do płomienia. Zastosowana do aktywnego superszybkiego systemu tłumienia wybuchów pyłowych i gazowych (realizowanego po części w ramach tej pracy) może skutecznie tłumić nawet bardzo szybko propagujące wybuchy, natomiast źle dobrane parametry rozpylanej strugi mogą stać się źródłem bardzo gwałtownej, niebezpiecznej dla człowieka akceleracji płomienia do prędkości wielokrotnie przewyższającej jego prędkość początkową. Opracowano proste modele matematyczne pozwalające wyliczyć maksymalne średnice kropel najskuteczniej gaszących płomień gazowy i pyłowy oraz pozwalające wyliczyć minimalne ilości wody potrzebnej do zgaszenia płomienia. Przeprowadzono symulacje procesów gaszenia i turbulizacji płomieni gazowych i pyłowych przez rozpylone strugi wody lub strugi cząstek neutralnych z uwzględnieniem wpływu na ten proces średnicy, prędkości oraz liczby podawanych kropel lub cząstek. Przedyskutowane zostało pojęcie optymalnej średnicy gaszącej kropli rozpylonej wody i praktyczne znaczenie tego faktu. Porównano wyniki otrzymane z badań doświadczalnych i teoretycznych.
EN
The monograph contains the experimental and numerical results of the complex author's research into the interaction of water and other extinguishing media with propagating gaseous and dust flames. The research was focused on two main problems: the mechanism of interaction of single water droplets (fixed at the end of glass needle or free falling) with propagating flame and mechanism of flame quenching, or its acceleration, by water sprays. To gain a better understanding these problems the neutral sand particles and typical extinguishing powders were also used. Special dispersing nozzles were designed and constructed. Several different mechanism of water behaviour, during their contact with flame front, depending on droplet size and flame velocity, were observed and described. From conducted experiments, it appears that water sprays, when properly dispersed, can be very effective as the flame extinguishing agent. Experiments with tested active suppression system have shown that water is also very effective in suppression, even for very violent dust explosion. If the suppression systems are not able to deliver the required quantity of water of the appropriate dispersing spectrum to stop combustion, then the explosion can even propagate faster and can be more violent. Mathematical models of water droplet evaporation in flame front were made and the results from the calculation of the maximum diameter of a droplet which can completely evaporate in the flame front were plotted. The minimum quantities of water spray which can cause a totally quenching flame were presented. Also a simulation of the flame suppression process by water sprays or neutral particles were made for different droplets or particles size and velocity. The idea of an optimal water spray droplets extinguishing diameter was discussed.
W pracy w oparciu o równania bilansu masy i ciepła dla przepływającej, reagującej mieszaniny pyłowo-powietrznej analizuje się proces tworzenia się płomienia pyłowego. W równaniach bilansu uwzględnia się wymianę ciepła między reagującą mieszaniną a ścianami komory, wypalenie ziaren pyłu wzdłuż przepływu mieszaniny oraz ubywanie stężenia utleniacza. Założenia modelu opisują proces realizowany w praktyce w komorach spalania kotłów pyłowych. Rozwiązanie równań bilansu pozwala śledzić historię zmian temperatury i stężenia pyłu oraz stężenia utleniacza wzdłuż przepływu. Obliczenia przeprowadzono dla warunków typowych dla technicznych komór spalania. Temperatura komory zmieniała się w zakresie 900-1500 K, współczynnik nadmiaru powietrza w zakresie od 0,6 do 1,4. Na podstawie wyników obliczeń wyznaczono odległość od wlotu do komory do miejsca, w którym tworzy się płomień. Stwierdzono, że położenie miejsca powstawania płomienia zależy od temperatury w komorze oraz warunków przepływu. Płomień oddalał się od wlotu do komory ze zwiększeniem się prędkości wypływu z palnika oraz ze wzrostem współczynnika nadmiaru powietrza. Wzrost temperatury w komorze spalania powodował sprzyjające warunki tworzenia się płomienia.
EN
In this study based on the mass and energy equations the formation of pulverized fuel flame in gas-fuel mixture have been considered. These equations have been solved to give temperature, oxidizer and fuel concentration histories. Analysis of these histories allows to determine the flame formation position and ignition temperature. In predicting both the flame position and ignition temperature, not only the fuel and the oxygen concentrations, the flow velocity, the excess air ratio but also the furnace dimension was found to play a significant role.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.