CC BY
12
ИЗВЕСТИЯ
ТОМСКОГО ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА им. С. М. КИРОВА
1976
Том 275
УСТАНОВКА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ КОНЦЕНТРАЦИОННЫХ ПРЕДЕЛОВ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ПЛАМЕНИ ГАЗОВЫХ СМЕСЕЙ ПРИ ПОВЫШЕННОМ ДАВЛЕНИИ
А. В. БАЙКОВ
(Представлена научным семинаром кафедры радиационной химии)
Для экспериментального исследования влияния различных факторов на концентрационные пределы (К.П.) распространения пламени в газах используются всевозможные испытательные устройства в зависимости от целей исследований и условий, в которых находится газовая смесь [1,3].
Одним из важных факторов, влияющих на К. П., является общее давление газовой смеси. Изучение влияния давления на К. П. представляет значительный интерес для техники безопасности и теории предельных явлений.
Рис. 1. 1 — камера сгорания, 2 — смеситель, 3 — ртутный манометр, 4— манова-куумметр, 5 — вакуумный насос, 6 — электромагнитная мешалка
Для исследования влияния давления на К.П. распространения пламени газовых смесей была собрана и испытана установка, состоящая из баллона-смесителя для приготовления газовой смеси, камеры сгорания, источника зажигания, системы напуска компонентов смеси и подводящих трубопроводов (рис. 1). 106
Камера сгорания (рис. 2) представляет собой толстостенный металлический цилиндр 1 общей длимой 1,5 м с внутренним диаметром 7 мм, состоящий из двух секций, с -приваренными на торцах фланцами 6. Нижний торец камеры закрывается металлическим фланцем 2, к которому приварен вводный штуцер 3. Штуцер служит для напуска и выпуска газовой смеси из камеры.
Рис. 2. 1 — камера сгорания, 2 — съемный фланец, 3 — штуцер, 4 — плексиглас, о — тефлоновые уплотнители, 6 — фланец, 7 — электроды, 8—гетинаксовая пластина, 9 — термопары, ¡0 — съемный фланец
Рис. 3. 1—смеситель, 2— съемный фланец, 3 — тефлоновая прокладка; 4 — крылья мешалки, 5 — сердечник, 6 — головка, 7 — стержень, 8 — соленоид
Верхний торец камеры закрывается плексигласом 4, который через резиновые прокладки зажимается фланцами 6 и 10. Это дает возможность визуального наблюдения процесса 'распространения пламени. Съемные фланцы, а также обе секции камеры уплотняются с помощью тефлоновых прокладок.
Вдоль стенок 'камеры диаметрально противоположно устанавливаются тонкие гетинаксовые пластины 8, по длине которых на одинаковом расстоянии располагается ¡ряд термопар 9.
Сигнал с одного ряда термопар подается на шлейфовый осциллограф и позволяет определить скорость распространения пламени данной газовой смеси. Сигнал с другого ряда термопар ¡подается на электродный потенциометр для определения температуры -пламени. Кроме того, термопары являются регистраторами факта распространения фронта ¡пламени по длине камеры. Для поджигания газовой смеси в нижней части камеры располагаются электроды 7.
Баллон-смеситель (рис. 3) представляет собой толстостенный стальной сосуд с приваренным фланцем 1, который накрывается съемным фланцем 2 и уплотняется через тефлоновые прокладки 3. Смеситель снабжен электромагнитной мешалкой с крыльями из алюминиевой
фольги 4. Сердечник 5 мешалки заключен внутрь головки 6 из немагнитной стали. Соленоид, питаемый током 6а, 220 в, свободно перемещает сердечник с мешалкой вдоль цилиндра. Соленоид 8 включается и выключается кнопкой 1 раз в сек. Все детали смесителя изготавливаются из металла для (Предотвращения накопления зарядов статического электричества в местах соприкосновения подвижных деталей (сердечник и заключающая его головка, стержень с мешалкой). Во избежание образования искр трения при перемешивании стержень изготавливается из дюраля. Смесь необходимого состава приготавливается путем поочередного впуска компонентов, дозируемых по их парциальным давлениям, в предварительно эвакуируемый смеситель, после чего производится перемешивание смеси в течение 10 мин.
Методика эксперимента
Перед напуском в смеситель 2 (рис. 1) компонентов газовой смеси вся система вакуумируется вакуумным насосом 5. Для этого открывается кран Кв, который позволяет вакуумировать трубопровод до кранов Ке и Кчу а при открытом кране К$ — ртутный манометр. Открыв кран Ки вакуумируют трубопровод до кранов Кранами Кг и Къ
эвакуируют соответственно смеситель и (камеру. При показании ртутного манометра 3 0 мм рт. ст. закрывают краны Къ и /С8. Затем производится напуск -компонент газовой смеси в ¡смеситель крана-ми /С6, Кт, Ка по нарастанию парциального давления каждого компонента, которые регистрируются ртутным манометром. Трубопроводы вакуумиру-ются после напуска каждого компонента. Приготовленная таким образом газовая смесь перемешивается тщательно в смесителе электромагнитной мешалкой 6 в течение 10 мин, а затем напускается с помощью кранов /С2 и Кз в камеру сгорания до -необходимого давления, которое фиксируется мановакуумметром 4, и поджигается.
По мере прохождения фронта пламени по длине камеры сигналы с термопар поступают на шлейфовый осциллограф и электронный потенциометр. По окончании эксперимента краном Кь избыточное давление из камеры выпускается, трубопроводы и камера вакуумируются ч производится очередной напуск газовой смеси в камеру.
Описанный вариант приемлем для парциальных давлений менее 2 атм, так как это ограничено ртутным манометром. Для более высоких парциальных давлений ртутный манометр перекрывается краном Кэ, а парциальные давления регистрируются непосредственно по мано-вакуумметру 4.
Данная установка позволяет исследовать К.П. распространения пламени газовой смеси в интервале давлений Р — 2-101 мм рт. ст.+ +2-104 мм рт. ст.
ЛИТЕРАТУРА
1. Б. Льюис, Г. Эльбе. Горение, пламя и взрыв в газах. М., «Мир», 1968.
2. Журн. «Физическая химия», т. 36, вып. 12, 1962.
3. Материалы IV Международного симпозиума по горению. М., Оборонгиз, 1958.
