Расчёт КПРП по аппроксимационной формуле

По аппроксимационной формуле можно рассчитать значения и нижнего,

и верхнего концентрационных пределов распространения пламени для стандартных условий, т. е. при температуре 25 ^оС или 298 К, %:

КПРП		,	(41)

(а
	b)

где - стехиометрический коэффициент при кислороде (число молей кислорода, необходимое для полного сгорания 1 моля горючего вещества, определяемое по уравнению реакции горения);

a, b –константы,имеющие определѐнные значения для НКПРП и ВКПРП взависимости от значения, приведѐнные в таблице 20.

			Таблица 20
Предел распространения	a	b
пламени

Нижний		8,684	4,679
Верхний при	≤ 7,5	1,550	0,560
Верхний при	> 7,5	0,768	6,554

При температурах, отличных от 298 К (25 ^оС), КПРП рассчитываются по формулам, %

_н Т	н	298 ₍₁		Т		),	(42)


в ^Т	в	298 ₍₁	Т		),	(43)

Для перевода значения КПРП из объѐмных единиц в весовые (кг/м³) можно воспользоваться формулой

/	КПРП	КПРП	М	,	(44)
	V_t 100

где М – молярная масса вещества, кг/кмоль;

V_t –молярный объѐм парогазовоздушной смеси при стандартных(Т= 298Ки Р = 101,3 кПа) V_t = 24,5 м³/кмоль.

ПРИМЕР: Рассчитать КПРП метана в воздухе(в%и кг/м³)при температуре17^оС и давлении 100 кПа., пользуясь аппроксимационной формулой.

Решение:

1. Для того чтобы определить число молей кислорода, идущее на полное сгорание 1м³ метана, записывается уравнение горения метана в воздухе:

СН₄ + 2 (О₂ + 3,76 N₂) = СО₂ + 2Н₂О + 2 · 3,76 N₂.

Из уравнения видно, что = 2

2. По аппроксимационной формуле рассчитываются значения _н и _в, воспользовавшись значениями a и b, взятыми из табл.20. При расчете

ВКПРП учитываем, что = 2 < 7,5:

н		4,5%	;

(а	b) 8,684 2 4,679

в		27,3%.

(а	b) 1,55 2 0,56

3. По формулам (42 и 43) пересчитываем значения КПРП при температуре

17+273 = 290 К:

н ^Т		н	298 ₍₁	Т	)	4,6 (1		290 298	) 4,63 %;


в ^Т	в	298 ₍₁	Т	)	27,3 (1	290 298	) 27,03 %.

4. Рассчитывается молярная масса вещества:

М = 12 + 4 1 = 16 (кг/кмоль).

5. Согласно объединѐнному газовому закону, рассчитывается молярный объѐм при температуре 17 ^оС или 290 К:

V	Р ₀ V ₀ Т	101,3 22,4 290	24,1 м³/кмоль.

t	РТ ₀	100 273

6. Рассчитываются КПРП по формуле:

н ^М

4,63 16

0,03

кг/м

V_t

24,1 100

27,03 16

0,18 кг/м

V_t

24,1 100

Ответ: КПРП природного газа при17^оС составляют4,63 – 27,03 %или0,03 – 0,18 кг/м³.

ПРИМЕР: Рассчитать, какое минимальное количество изоамилацетата должно испариться в ѐмкости объѐмом 200 м³, чтобы в ней создалась минимальная взрывоопасная концентрация его паров. НКПРП рассчитать по предельной теплоте сгорания.

Решение:

1. Составляем уравнение реакции горения изоамилацетата в воздухе:

С₇Н₁₄О₂ + 9,5 (О₂ + 3,76 N₂) = 7 СО₂ +7 Н₂О + 9,5 3,76 N₂.

2. Минимальная взрывоопасная концентрация это есть величина нижнего концентрационного предела распространения пламени, т.е. нам необходимо найти НКПРП, пользуясь аппроксимационной формулой: