 |
36.3 Проведение испытаний. 36.4 Оценка результатов испытаний в соответствии с методом оптимизации
|
|
|
|
36. 3 Проведение испытаний
Проведение испытаний в соответствии с методом оптимизации
36. 3. 1 Реакционный сосуд проверяют на герметичность. Герметичность сосуда должна быть такой, чтобы при остаточном давлении не более 1 кПа изменение давления за 10 мин не превысило 0, 133 кПа.
36. 3. 2 Приготавливают в реакционном сосуде горючую смесь. Для чего вакуумируют сосуд до остаточного давления не более 0, 266 кПа, затем поочередно подают в него компоненты смеси по парциальным давлениям или газовую смесь из смесителя, где она предварительно подвергается конвективному перемешиванию.
36. 3. 3 При необходимости сосуд и испаритель нагревают до температуры испытаний, для чего используют термошкаф и устройства автоматического регулирования температуры. Допускается нагревать исходную смесь до температуры, не превышающей 55% температуры самовоспламенения.
В реакционном сосуде создают требуемое для испытаний давление горючей смеси.
36. 3. 4 Закрывают все клапаны установки и с пульта управления инициируют зажигание смеси в сосуде. Момент срабатывания зажигающего устройства и изменение давления в сосуде записываются регистратором динамического давления.
36. 3. 5 Испытание при заданных значениях начального давления, температуры и концентрации смеси повторяют не менее трех раз.
Каждую экспериментальную зависимость изменения давления во времени обрабатывают в соответствии с 34. 5.
36. 3. 6 После каждого испытания реакционный сосуд вакуумируют и продувают воздухом не менее трех раз. При наличии конденсата сосуд промывают.
36. 3. 7 С целью определения максимального значения нормальной скорости распространения пламени для исследуемого вещества при заданных значениях начального давления и температуры проводят испытания со смесями различного состава, близкого к стехиометрическому.
|
|
|
36. 3. 8 Для определения значений нормальной скорости распространения пламени по смеси заданного состава в широком диапазоне давлений и температур проводят серии испытаний, отличающиеся начальным давлением и/или температурой.
Проведение испытаний в соответствии с методом начального участка
36. 3. 9 Испытания проводят в соответствии с 36. 3. 1. Для регистрации процесса распространения пламени применяют скоростную кинокамеру. В отличие от требования 36. 3. 5 экспериментальная зависимость изменения давления внутри сосуда во времени не подлежит обработке в соответствии с 36. 4.
36. 4 Оценка результатов испытаний в соответствии с методом оптимизации
36. 4. 1 Расчетную зависимость изменения давления в сосуде во времени получают интегрированием дифференциального уравнения математической модели процесса
, (36. 1)
в котором
, (36. 2)
, (36. 3)
где 
- относительное давление;
- текущее расчетное давление в сосуде, кПа;
- начальное давление в сосуде, кПа;
- время, с;
- радиус реакционного сосуда, м;
, 
- соответственно показатели адиабат горючей смеси и продуктов горения;
- относительная масса горючей смеси в сосуде;
- текущее значение массы горючей смеси, кг;
- начальное значение массы горючей смеси, кг;
- относительное максимальное давление взрыва в сосуде;
- максимальное давление взрыва в сосуде при начальном давлении , кПа;
- текущее значение нормальной скорости распространения пламени, м/с.
Зависимость нормальной скорости от давления и температуры смеси принимают в виде
, (36. 4)
где 
- начальная скорость распространения пламени (при начальных давлении и температуре), м/с;
- текущее значение температуры смеси, К;
- начальная температура смеси в сосуде, К;
- барический показатель;
|
|
|
- температурный показатель.
В приближении адиабатического сжатия смеси изменение нормальной скорости с ростом относительного давления описывается выражением
, (36. 5)
где 
- термокинетический показатель.
Входящие в расчетные формулы параметры 
, 
, 
определяют термодинамическим расчетом. При отсутствии расчетных значений и вычисления могут проводиться в приближении 
, а значение может быть заимствовано из экспериментальных данных.
Расчетная зависимость 
определяется двумя неизвестными параметрами - 
и 
.
36. 4. 2 Из экспериментальной записи изменения давления во времени выбирают не менее пяти значений 
, удовлетворяющих условию
, (36. 6)
где 
- давление, соответствующее точке перегиба кривой изменения давления взрыва от времени, кПа.
Примечание - Для оценки соответствия энергии искры условиям испытания используют экспериментальную точку 
, соответствующую моменту срабатывания зажигающего устройства. При этом считают, что энергия искры соответствует условиям испытания, если расчетная зависимость изменения давления, полученная в результате оптимизации, совпадает с экспериментальной, включая точку .
36. 4. 3 Оптимизируют расчетную зависимость изменения давления внутри сосуда по экспериментальной путем минимизации функционала 
, (36. 7)
где 
- вектор-столбец неизвестных параметров;
- экспериментальное относительное давление в момент времени 
;
- расчетное относительное давление в момент времени , получаемое численным интегрированием уравнения (36. 1);
- число экспериментальных точек, по которым производят оптимизацию.
Примечание - Метод применим в условиях пренебрежения конвекцией. Контроль правильности определения нормальной скорости распространения пламени методом оптимизации осуществляют по условию 
не менее 0, 11, в котором число Фруда
, (36. 8)
где 
- видимая скорость пламени, м/с;
- ускорение силы тяжести, м/с 
;
- диаметр сосуда, м.
36. 4. 4 Обрабатывают в соответствии с 36. 4. 3 серию экспериментальных зависимостей изменения давления, которые получены при одних и тех же условиях.
Контроль правильности использования данного метода осуществляют по условию равенства нормальной скорости распространения пламени в стехиометрической изопропаноло-воздушной смеси в стандартных условиях значению (0, 29±0, 02) м/с.
|
|
|
Сходимость метода [8] при доверительной вероятности 95% не должна превышать 10%. Воспроизводимость метода [8] при доверительной вероятности 95% не должна превышать 20%.
36. 4. 5 Для каждой серии испытаний, отличающейся начальным давлением и/или температурой, определяют значения нормальной скорости в процессе горения по формуле (36. 3). Температура горючей смеси в процессе горения изменяется по закону
. (36. 9)
Используя формулы (36. 3) и (36. 7), на графике 
строят серию изотерм. Например, первую изотерму 
при условии равенства начальной температуры смеси во всех сериях испытаний строят по точкам 
, где различные начальные давления заданы, а 
- определены методом оптимизации. Для построения следующих изотерм 
по формуле (36. 7) определяют относительное давление 
и давление 
, при котором температура горючей смеси равна выбранному значению в серии испытаний с различными начальными давлениями. Определив из формулы (36. 7) значение , находят по формуле (36. 3) соответствующее значение нормальной скорости для каждой серии испытаний, т. е. при одинаковой температуре и различных давлениях .
|
|
|
