Promoter: |
|
prof.dr hab.inż. Piotr Wolański |
|
Supporting Promoter: |
|
|
|
Reviewers: |
|
|
dr hab.inż. Halina Pawlak-Kruczek – prof. PWr prof.dr hab.inż. Rudolf Klemens - PW |
|
Dziedzina: |
|
Dyscyplina: |
|
Abstract:
Przedstawiono koncepcję doświadczalnego określenia wpływu ciśnienia i temperatury na wartość górnej granicy wybuchowości (GGW) wodoru oraz gazowych alkanów w ich mieszaninach z powietrzem i tlenem. Wysunięto tezę, iż można dowieść na drodze doświadczalnej, że GGW mieszanin powyższych gazów zależy nie tylko od podstawowych parametrów makroskopowych mieszaniny lecz także od bardzo specyficznych procesów fizyko-chemicznych, które zachodzą w reagującej mieszaninie o stężeniu granicznym.
Jedną z przyczyn występowania specyficznego rodzaju mechanizmów utleniania (takich np. jak niskotemperaturowy mechanizm utleniania alkanów) mieszanin o stężeniach bliskich GGW, oprócz odpowiednich parametrów początkowych temperatury i/lub ciśnienia, są ich immanentne cechy budowy cząsteczkowej składnika palnego. W celu udowodnienia przedstawionej tezy, w pracy posłużono się wynikami badań eksperymentalnych przeprowadzonych na trzech specjalnie zaprojektowanych do tego celu stanowiskach o różnej geometrii oraz objętości komór wybuchowych, tj.: kulistym naczyniu stalowym o objętości 2,3 dm3, wydłużonej komorze pionowej o objętości 42 dm3 oraz wydłużonej komorze poziomej o objętości 1300 dm3.
Praca składa się z trzech zasadniczych części. W pierwszej dokonano analizy teoretycznej tytułowego zagadnienia pracy; przedstawiono jej cel i zakres, obszerny opis teorii oraz przegląd literatury. W drugiej części doświadczalnej przedstawiono opis stanowisk badawczych, motywację stojącą za przyjętą metodyką badań oraz zaprezentowane zostały uzyskane wyniki. Jest więc to przedstawienie właściwej pracy eksperymentalnej. W trzeciej części pracy znalazły się przykładowe obliczenia termodynamiczne oraz omówienie całości wyników. Zamieszczone tam obliczenia termodynamiczne wykonane zostały za pomocą programu komputerowego Cantera oraz odpowiednich mechanizmów reakcji. Znajduje się tam również omówienie oraz analiza otrzymanych rezultatów wraz z ich dyskusją.
Stwierdzono m.in. odmienny charakter wpływu parametrów początkowych na wartość GGW dla mieszanin wodoru oraz węglowodorów - spowodowany wystąpieniem różnych, odmiennych jakościowo, mechanizmów procesu utleniania. Dla mieszanin wodorowych dominuje wysokotemperaturowy, rodnikowo-łańcuchowy mechanizm utleniania. W przypadku węglowodorów takich jak n-butan możliwe jest wystąpienie LTOM (Low Temperature Oxidation Mechanism). Określenie wpływu powyższych czynników na proces spalania mieszanin granicznych może dostarczyć kolejnych wskazówek odnośnie bardziej krytycznego podejścia w kwestii wyznaczania wartości GGW mieszanin znajdujących się w podwyższonych warunkach, zwłaszcza w odniesieniu do szeroko pojętych norm bezpieczeństwa.