ПАРАМЕТРИ МАКРОКІНЕТИКИ ГОРІННЯ ВУГЛЕВОДНІВ У ЧИСЛЕННОМУ РОЗРАХУНКУ АВАРІЙНИХ ВИБУХІВ В ГІРНИЧИХ ВИРОБКАХ
Анотація
Мета. Встановлення ефективних параметрів макрокінетики горіння вуглеводнів в режимі дефлаграція і детонація для схеми чисельного рахунку аварійних вибухів в гірських виробках. Методи. Математичне моделювання, чисельний експеримент, аналіз кінетики реакції вибухового горіння, аналіз і узагальнення і результатів. Результати. В роботі аналізуються параметри кінетичного рівняння по відношенню до експериментальних даних. Отримання таких даних у фізичному експерименті для вибухових хімічних реакцій зустрічає серйозні труднощі. Це обумовлено розмірами зони реакції, які не перевищують часток міліметра, недостатньою можливістю за часом експериментальних методк та інших факторів, що призводять до похибок в прямих вимірах і виникненні неєдиного рішеня. Можливість отримання даних дає спільне чисельне рішення рівнянь газодинаміки і хімічної кінетики. У проведеному чисельному експерименті встановлено прямий зв'язок макрокінетіческіх характеристик хімічної реакції з параметрами розривної течії газового потоку, у якій протікає хімічна реакція горіння: швидкістю, тиском у фронті і за фронтом детонаційної і дефлаграціоної хвилі. На підставі цього отримані арреніусовські характеристики реакції – предекспонента та ефективна енергія активації для розглянутих вуглеводнів. Наукова новизна. Встановлені макрокінетичні параметри для моделювання одностадійного запалювання і горіння найбільш ймовірних вуглеводнів рудникової атмосфери в режимі дефлаграції і детонації. Проведено моделювання вибухового горіння попередньо перемішаних вуглеводнів в стехіометричних концентраціях. Показано, що значення ефективної енергії активації в реакціях вибухового горіння мають менше значення на відміну від реакцій стаціонарного горіння через вплив газодинамічних ефектів ударної хвилі на швидкість реакції. Виконано узгодження арреніусовських характеристик реакції – предекспоненти та ефективної енергії активації, за газодінамічними і кінетичним показникам протікання реакції вибухового горіння. Практична значимість. Отримані параметри макрокінетики реакції вибухового горіння дозволяють застосовувати прості кінетичні механізми в практичних розрахунках процесів дефлаграціоного і детонаційного горіння, і прогнозувати з достатнім ступенем точності параметри аварійних вибухів в умовах гірничих виробок. Це також дозволяє вирішити задачу обліку наявності важких вуглеводнів в рудничної атмосфері як продуктів піролізу вугілля при підземних пожежах як факторів збільшення ризику аварійних вибухів.
