Тема: «Расчет температур вспышки и воспламенения».
Цель работы: Освоить расчет температуры вспышки в закрытом и открытом тигле; механизм вспышки и способы измерения параметров вспышки.
Температура вспышки -наименьшая температура горючего вещества, при которой пары над поверхностью горючего вещества способны вспыхивать при контакте с открытым источником огня; устойчивое горение при этом не возникает. Вспышка - быстрое сгорание газопаровоздушной смеси над поверхностью горючего вещества, сопровождающееся кратковременным видимым свечением. Как правило, при отсутствии указания на метод измерения используется метод Пенски-Мартенса.
По температуре вспышки из группы горючих жидкостей выделяют легковоспламеняющиеся. Легковоспламеняющимися называются горючие жидкости с температурой вспышки не более 61 °C в закрытом тигле (з.т.) или 66 °C в открытом тигле (о.т.).
Механизм. Для каждой горючей жидкости можно определить давление насыщенных паров. С повышением температуры оно растёт, таким образом, количество горючего вещества на единицу объёма воздуха над жидкостью также растет с ростом температуры. При достижении температуры вспышки содержание горючего вещества в воздухе становится достаточным для поддержания горения. Достижение равновесия между паром и жидкостью требует, однако, некоторого времени, определяемого скоростью образования паров. При температуре вспышки скорость образования паров ниже, чем скорость их горения, поэтому устойчивое горение возможно лишь при достижении температуры воспламенения.
|
|
Измерение. Температура зависит от условий тепломассообмена как внутри реакционного сосуда, так и самого сосуда с окружающей средой, объёма смеси, а также каталитической активности стенки сосуда и ряда других параметров.
Показатель применяется для определения допустимой температуры нагревания горючих веществ при различных условиях хранения и перевозки. Наиболее известным способом измерения температура вспышки является определение в закрытом тигле по Пенски-Мартенсу ASTM D93, ГОСТ 6356. Для температур ниже 20-50 градусов Цельсия используют другие методы.
Также существуют методы экспериментального определения температуры вспышки жидкостей в открытом тигле.
Наиболее распространенным и достаточно точным является расчет температур вспышки и воспламенения по формуле В. И. Блинова:
Твс(вп)=А/ Рнп∙D0∙n (4.3)
Где Твс(вп)- температура вспышки(воспламенения)
Рнп- давление насыщенного пара при температуре вспышки
D0- коэффициент диффузии паров горючего в воздухе
n- стехиометрический коэффициент при кислороде- количество молей кислорода, необходимое для полного окисления(до СО2, Н2О, SO2)одного моля горючего вещества
|
|
А- константа метода определения (табл4.1)
Таблица 4.1
Температура вспышки или воспламенения, К | Значение параметра А, м2∙К ∙ГПа/с∙10-2 |
Температура вспышки в закрытом тигле | 28,0 |
Температура вспышки в открытом тигле | 45,3 |
Температура воспламенения | 53,3 |
При отсутствии данных по коэффициенту диффузии, последней определяют по формуле
D0=10-4: (4.4)
D0- коэффициент диффузии, м2/с
- количество -того элемента в молекуле горючего вещества
атомные(элементные) составляющие(табл.4.2) Таблица 4.2
Название - того элемента | Значение |
Углерод | 25-50 |
Водород | |
Кислород | |
Азот | |
Сера | |
Хлор | |
Бром | |
Йод | |
Фтор |
Простым, но менее точным является расчет температуры вспышки в закрытом тигле по формуле Элея:
tвс = tкип -18 (4.5)
где tвс- температура вспышки
tкип- температура кипения
К- коэффициент, определяемый по формуле
К=4мс+мн+4мs+мN +2м0+2мCB+3мF+5мBr , (4.6)
Где - мс, мн, мs,мN,м0,мC,мF,мBr - количество элементов углерода, водорода, серы, азота, брома в молекуле горючего вещества.
Температура вспышки в закрытом тигле может быть определена по нижнему температурному пределу воспламенения:
tвс = (4.7)
Эта формула применима,если 0≤ tвс 1600С.