Методика расчета задачи 2

Добавление в горючую смесь инертных газообразных разбавителей (азот, диоксид углерода, аргона, гелия, паров воды) приводит к значительному снижению концентрационной области ее воспламенения. Такое влияние инертных газов называют флегматизирующим, а вещества, обладающие этим качеством, − флегматизаторами. Существует минимальная концентрация флегматизатора в горючей смеси, при которой и выше которой смесь теряет способность к воспламенению при любом соотношении горючего и окислителя. Изменение концентрационных пределов распространения пламени (КПРП) при этом зависит от природы и концентрации вещества, используемого в качестве флегматизатора. Влияние флегматизаторов на величину КПРП определяется их физическими характеристиками – теплоёмкостью и теплопроводностью. Чем выше теплоёмкость газа-разбавителя при одной и той же теплопроводности, тем выше эффективность его флегматизирующего действия. При увеличении концентрации флегматизатора в горючей смеси верхняя граница КПРП (j_в) уменьшается, а нижняя (j_н), как правило, незначительно увеличивается. При некоторой определённой для каждого флегматизатора концентрации нижний и верхний концентрационные пределы сливаются (рис. 2).

Концентрация флегматизатора, при которой происходит слияние нижнего и верхнего концентрационных пределов, называется минимальной флегматизирующей концентрацией (МФК). МФК - это наименьшая концентрация флегматизатора в смеси с горючим и окислителем, при которой смесь становится неспособной к распространению пламени при любом соотношении горючего и окислителя. По сути МФК - это минимальное количество флегматизатора, которое необходимо ввести в газовоздушную смесь стехиометрического состава, чтобы она стала негорючей.

Рис. 2. Зависимость верхнего и нижнего концентрационных пределов распространения пламени от концентрации флегматизатора в газовоздушной смеси

Минимальную флегматизирующую концентрацию можно рассчитать исходя из того, что адиабатическая температура горения смеси стехиометрического состава не может быть меньше 1500 K.

Уравнение для расчёта адиабатной температуры горения стехиометрической смеси, содержащей флегматизатор, имеет вид

, (12)

где V _{пг i} – объём i -го продукта горения, м³/м³; V _ф– объём флегматизатора, м³/м³; С _р - удельная теплоёмкость.

Отсюда объём флегматизатора будет равен

, (13)

Его минимальная флегматизирующая концентрация в стехиометрической смеси составит

. (14)

Концентрация горючего в смеси, соответствующая точке флегматизации, рассчитывается по уравнению:

. (15)

Концентрация кислорода в этой же смеси (в точке флегматизации) называется минимальным взрывоопасным содержанием кислорода (МВСК) - это такая концентрация кислорода в смеси, состоящей из горючего вещества, воздуха и флегматизатора, ниже которой распространение пламени в горючей смеси невозможно при любой концентрации горючего.

МВСК рассчитывается по формуле:

. (16)

Безопасная концентрация кислорода принимается с некоторым запасом по отношению к МВСК и рассчитывается по формуле

. (17)
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Абдурагимов И. М., Андросов А. С., Исаева Л. К., Крылов Е. В. Процессы горения. – М.: Химия – 2006, 250 с.

2. Баратов А. Н. Горение – Пожар – Взрыв – Безопасность. – М.: ФГУ ВНИИПО МЧС России, 2003. – 364 с.

3. Бобков С.А., Бабурин А.В., Комраков П.В. Примеры и задачи по курсу «Физико-химические основы развития и тушения пожаров»: Учеб. пособие. – М. Академия ГПС МЧС России, 2010. – 98 с.

4. Варнатц Ю., Маас У., Диббл Р. Горение. Физические и химические аспекты, моделирование, эксперименты, образование загрязняющих веществ. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2006. – 352 с.

5. Горшков В.И. Тушение пламени горючих жидкостей. – М.: Пожнаука, 2007. – 268 с.

6. Демидов П.Г., Шандыба В.Н., Щеглов П.П. Горение и свойства горючих веществ. – М.: Химия – 1999, 230 с.

7. Дурнев В. Д., Сапунов С. В., Федюкин В. К. Товароведение промышленных материалов. – М.: Информационно-издательский дом «Филинъ», 2002. – 536 с.

8. Коробкин В. И., Передельский Л. В. Экология. – Ростов н/Д.: «Феникс», 2001. – 576 с.

9. Корольченко А. Я., Корольченко Д. А. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения. Справочник: в 2-х ч. – М.: Асс. «Пожнаука», 2004. – Ч. I. – 713 с., - Ч. II. – 774 с.

10. Корольченко А. Я. Процессы горения и взрыва. – М.: Пожнаука, 2007. – 266 с.

11. Марков В.Ф. Физико-химические основы развития и тушения пожаров: Учебное пособие для курсантов студентов и слушателей образовательных учреждений МЧС России /Под ред. В.Ф. Маркова. Екатеринбург: УрО РАН. 2009. 274 с.

12. В.Ф. Марков и др. «Физико-химические основы развития и тушения пожара»/Учебное пособие - Уральский институт ГПС МЧС России. 2012, - 189 с

13. Моисеенко В. М. Современные средства пожаротушения / В. М. Моисеенко, В. В. Мольков, В. В. Агафонов и др./ Пожаровзрывобезопасность. 1996 т. 5. № 2.

14. Повзик Я. С. Справочник руководителя тушения пожара. М. ЗАО «Спецтехника» - М.: Высш. шк. – 2004.- 560 с.

15. Расчет основных показателей пожаровзрывоопасности веществ и материалов: Руководство. – М.:ВНИИПО, 2002.- 77с.

16. Семенова Е. В., Кострова В. Н., Федюкина У. В. Химия. – Воронеж: Научная книга. – 2006, 284 с.

17. Таубкин И. М. Пожары и взрывы, особенности экспертизы. – М.: Химия – 2003, 150 с.

18. Теребнев В. В. Справочник руководителя тушения пожара. – М.: ИБС-Холдинг, 2005. – 225 с.

Приложение 1