Объем и состав продуктов горения веществ и материалов

Расчетный объем продуктов горения определяется по формуле:

V_пг = V_пг^о + DV_в

где V_пг^о - теоретический объем продуктов горения (кмоль/кмоль, м³/кг, м³/м³).

Теоретический объем продуктов горения определяется также для трех групп веществ и материалов.

Индивидуальное химическое соединение

При сгорании 1 кмоля или 1 м³ горючего вещества расчет ведется по формуле:

V_пг^о = å m_i/n_г + 3,76n_о2 /n_г [м³/м³; кмоль/кмоль]

Эта формула чаще используется для газообразных горючих веществ. Для жидких и твердых горючих веществ применяется формула:

V_пг^о = (å m_i/n_г + 3,76n_о2 /n_г)V_о/М_г [м³/кг]

Для расчета объема продуктов горения при заданных условиях используется формула:

V_пг^тр = (V_пг^о×Т×Р_о)/(Т_о×Р)

Вещество сложного состава

Сложная смесь химических элементов обычно состоит из C, H, N, S, W, A, O, которые заданы в процентном отношении. Для определения состава, количества и объема продуктов горения 1 кг сложной смеси химических веществ необходимо составить реакции горения каждого элемента (C, H, S) и определить объем продуктов горения. Азот и влага W также переходят в продукты горения. Входящий в горючее вещество кислород будет участвовать в горении, тем самым уменьшая расход воздуха на горение, что в свою очередь будет снижать расчетный объем азота в продуктах горения.

С + О₂ + 3,76N₂ ® СО₂ + 3,76N₂;

S + О₂ + 3,76N₂ ® SО₂ + 3,76N₂;

Н₂ +0,5 О₂ + 0,5×3,76N₂ ® Н₂О + 0,5·3,76N₂.

Таким образом, в теоретический объем продуктов горения будут входить:

- СО₂ , который образуется при горении С;

- Н₂О в виде пара, который образуется при горении Н и испарении W вещества;

- SО₂ , который образуется при горении S;

- N₂ , который образуется из горючего вещества и переходит в продукты горения из воздуха, расходуемого на горение C, H и S.

Для удобства расчеты сведем в таблицу.

Состав продуктов горения при сгорании 1 кг горючего вещества определяется следующим образом.

V^o_co2 = 1,86С/100;

V^o_so2 = 0,7S/100;

V^o_н2o = 11,2Н/100 + 1,24W/100;

V^o_N2 = 0,01[7С + 21H + 0,8N + 2,63(S - O)] или

V^o_N2 = 0,79V_в^о + 0,8N/100 [м³/кг],

где C, H, S, N, O и W - содержание соответствующих элементов и влаги в горючем веществе (% вес.).

Общее количество продуктов горения будет равно:

V_пг^о = å Vпг^о_(i) = Vсo₂^o + Vн₂o^o + Vso₂^o + V_N2^o

Смесь газов

Количество и состав продуктов горения для смеси газов определяется по уравнениям горения каждого газа, входящего в смесь. Негорючие газы переходят в продукты горения, а содержание кислорода в смеси газов снижает количество азота в продуктах горения. Общее количество продуктов горения будет равняться:

V_пг^о = åV_пг^о_(i)j¢_(i) [м³/м³; кмоль/кмоль]

где V_пг^о_(i) - объем продуктов горения, выделившихся при сгорании 1м³ и 1кмоль i-го горючего газа, входящего в смесь газов;

j¢_(i) - объемные доли i-го газа, входящего в смесь газов.

Состав продуктов горения можно определить по следующим формулам:

Vсо₂^о = åVсо₂^о_(i)j_i¢;

Vн₂о^о = å Vн₂о^о_(i)j_i¢;

Vsо₂^о = å Vsо₂^о_(i)j_i¢;

V_N2^о = å V_N2^о_(i)j_i¢

Дым

В реальных пожарах, наряду с продуктами полного и неполного горения, образуются твердые и жидкие частицы различных веществ (смола, окислы, вода и т.д.).

Дисперсная система, состоящая из мельчайших твердых и жидких частиц (дисперсная фаза), взвешенных в дисперсионной газообразной среде (продуктах горения), называется дымом.