[Taurustau]

Подскажите пожалуйста методику или формулы для расчета скорости распространения пламени в оборудовании и трубопроводах при взрыве пылевоздуной смеси.
Фактическая задача.
В оборудовании происходит взрыв пылевоздушной смеси, пламя начинает распространяться по оборудованию и присоединенным к нему трубопроводам.
Взрывается зерновая пыль.
Нужно рассчитать скорость, с которой будет двигаться пламя в трубопроводе, присоединенном к оборудованию.

[SlaavinEgor]

Для расчета скорости распространения пламени при взрыве пылевоздушной смеси в трубопроводах, можно использовать методы и формулы, основанные на фундаментальных принципах газовой динамики и химической кинетики. Поскольку речь идет о зерновой пыли, нужно учитывать специфику поведения пылевоздушных смесей, таких как их горючесть, коэффициенты теплопроводности и диффузии.
1. Основные факторы, влияющие на скорость распространения пламени:

Тип и концентрация пыли: Зерновая пыль имеет свои характеристики горючести, которые сильно влияют на скорость распространения пламени.
Состав пылевоздушной смеси: Концентрация пыли и кислорода, а также наличие инертных газов.
Температура и давление: Начальные условия в трубопроводе.
Диаметр трубопровода: Скорость распространения пламени может зависеть от диаметра трубопровода.
Влияние турбулентности: Взрывы в реальных условиях часто сопровождаются турбулентностью, которая может значительно ускорить распространение пламени.

2. Методика расчета скорости распространения пламени:
А. Простейшая модель ламинарного горения:

Для ламинарного горения, которое редко встречается в реальных промышленных условиях, можно использовать упрощенную формулу:

SL=λρCp⋅QvTuSL​=ρCp​λ​⋅Tu​Qv​​

​

где:

SLSL​ — скорость ламинарного распространения пламени;
λλ — теплопроводность смеси;
ρρ — плотность смеси;
CpCp​ — удельная теплоемкость при постоянном давлении;
QvQv​ — теплота сгорания смеси;
TuTu​ — температура невозмущенной смеси.

Б. Скорость распространения турбулентного пламени:

В условиях турбулентности скорость распространения пламени может значительно превышать ламинарное горение и может быть оценена по эмпирической формуле:

ST=SL⋅(1+u′SL)ST​=SL​⋅(1+SL​u′​)

где:

STST​ — скорость турбулентного распространения пламени;
u′u′ — среднеквадратичное значение флуктуаций скорости турбулентности.

В. Использование уравнения Ранкина-Гюгонио (Rankine-Hugoniot):

В реальных условиях при взрывах в трубопроводах можно использовать подходы из газодинамики для определения скорости детонационной волны:

uD=γ+1γ−1⋅2QvCpTuuD​=γ−1γ+1​⋅Cp​Tu​2Qv​​

​

где:

uDuD​ — скорость детонационной волны;
γγ — показатель адиабаты (отношение теплоемкостей).

3. Параметры для зерновой пыли:

Зерновая пыль обладает своими характеристиками, такими как нижний и верхний пределы взрываемости, минимальная энергия воспламенения, скорость горения и т.д. Эти параметры должны быть использованы в вышеуказанных формулах для получения адекватных значений скорости распространения пламени.
4. Применение CFD моделей:

Для более точного моделирования распространения пламени и взрыва в сложных системах трубопроводов можно использовать численное моделирование, например, методами вычислительной гидродинамики (CFD). Это позволит учесть все нелинейные эффекты, сложную геометрию трубопроводов и поведение турбулентных течений.
5. Использование эмпирических данных:

Если есть возможность, можно обратиться к существующим данным по взрывам и скорости распространения пламени для аналогичных пылевых смесей и трубопроводов. Это может существенно сократить время расчета и повысить точность оценки.

Для точного расчета в реальных условиях необходимы данные о характеристиках пыли, условиях в трубопроводе и подробная информация о геометрии системы.

[T-Yoke]

Сообщение от Taurustau Подскажите пожалуйста методику или формулы для расчета скорости распространения пламени в оборудовании и трубопроводах при взрыве пылевоздуной смеси. Фактическая задача.

В мои студенческие годы, мне бы кроме газодинамики и внутренней баллистики, ещё и курс "ХИМИИ ВЗРЫВА" понадобился, а тут коллега одной методикой обходится. Супер!

[olegrussia]

Сообщение от T-Yoke В мои студенческие годы, мне бы кроме газодинамики и внутренней баллистики, ещё и курс "ХИМИИ ВЗРЫВА" понадобился, а тут коллега одной методикой обходится. Супер!

Полностью согласен. Это не просто горение, надо смотреть горение пылевых смесей. Если у Вас зерно, у меня ребята когда-то считали, получалось порядка 150 м/с, конечно нужно считать под конкретную задачу, я так для порядка цифр. И там есть 2 типа возможного горения: от трения во время аспирации и детонация при отключении аспирации. Детонация на порядок выше. Т.е. там уже взрыв в чистом виде и сверхзвуковые скорости.

[Taurustau]

Сообщение от SlaavinEgor Методика расчета скорости распространения пламени:

Спасибо, информативно.
Сориентируйте пожалуйста откуда эти формулы, без контекста и источника большинства данных для расчета не найти.

[tiara]

Сообщение от olegrussia Полностью согласен. Это не просто горение, надо смотреть горение пылевых смесей. Если у Вас зерно, у меня ребята когда-то считали, получалось порядка 150 м/с, конечно нужно считать под конкретную задачу, я так для порядка цифр. И там есть 2 типа возможного горения: от трения во время аспирации и детонация при отключении аспирации. Детонация на порядок выше. Т.е. там уже взрыв в чистом виде и сверхзвуковые скорости.

Подскажите пожалуйста, а где про это почитать (про то, что Вы написали): книги или еще что? я как раз в сфере зернопереработки, мне было бы очень интересно а еще вопрос возник, почему возникает детонация именно при выключении аспирации?

[Pavel_V]

Сообщение от tiara Подскажите пожалуйста, а где про это почитать

Обычно такие книжки в первом отделе хранятся)))
А обычные усеченные версии можно и нагуглить. Конкретно по горению пылевых смесей: https://hsts.spbstu.ru/userfiles/fil...in_Doronin.pdf
Там на 62 странице есть и примерный ответ на запрос ТС-а. Хоть и не по мучной пыли, а по торфяной и угольной.

[tiara]

Сообщение от Pavel_V Обычно такие книжки в первом отделе хранятся))) А обычные усеченные версии можно и нагуглить. Конкретно по горению пылевых смесей: https://hsts.spbstu.ru/userfiles/fil...in_Doronin.pdf Там на 62 странице есть и примерный ответ на запрос ТС-а. Хоть и не по мучной пыли, а по торфяной и угольной.

спасибо, интересно. а про первый отдел не поняла, вы что имеете ввиду?

[Pavel_V]

Сообщение от tiara спасибо, интересно. а про первый отдел не поняла, вы что имеете ввиду?

Если вы не поняли, то это вам и не надо.

[tiara]

Сообщение от Pavel_V Если вы не поняли, то это вам и не надо.

это шутки такие у вас? а вариант что я могу быть еще малоопытной, нет?

[Pavel_V]

Про первый отдел могут и очень опытные не знать. Это из другой области знаний, которая вам сейчас точно не нужна)))
ну по первой же ссылке поиска все находится))

[tiara]

Сообщение от Pavel_V Про первый отдел могут и очень опытные не знать. Это из другой области знаний, которая вам сейчас точно не нужна))) ну по первой же ссылке поиска все находится))

ну теперь понятно

[Taurustau]

Сообщение от Pavel_V Конкретно по горению пылевых смесей: https://hsts.spbstu.ru/userfiles/fil...in_Doronin.pdf

Спасибо большое.

[olegrussia]

Сообщение от tiara Подскажите пожалуйста, а где про это почитать (про то, что Вы написали): книги или еще что? я как раз в сфере зернопереработки, мне было бы очень интересно а еще вопрос возник, почему возникает детонация именно при выключении аспирации?

Есть РД на этот счет https://ohranatruda.ru/upload/iblock/037/4294816783.pdf

А на счет аспирации это было в инструкции к линии по шлифовке паркета, там пожары частенько случаются, т.к. абразив+дерево. Пока работает аспирация, пожар идет гулом по трубе, если выключить, взвешенная смесь может сдетонировать. Детонацию я не видел, но пожары впечатляют.

[tiara]

Сообщение от olegrussia Есть РД на этот счет https://ohranatruda.ru/upload/iblock/037/4294816783.pdf А на счет аспирации это было в инструкции к линии по шлифовке паркета, там пожары частенько случаются, т.к. абразив+дерево. Пока работает аспирация, пожар идет гулом по трубе, если выключить, взвешенная смесь может сдетонировать. Детонацию я не видел, но пожары впечатляют.

Спасибо большое Вам за ответ, про РД я знаю, я думала Вы что-то другое скинете, мало ли, что я не слышала еще