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)
	Vt 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

н М

4,63 16

0,03

кг/м

Vt

24,1 100

/

в

в

М

27,03 16

0,18 кг/м

.

Vt

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:

 

н			1,2 %
(а	b) 8,684 9,5 4,679

 

3. Пересчитаем НКПРП из % в кг/м³, учитывая, что молярный объѐм при стандартных условиях равен 24,45 м³/кмоль:

 

/	н		н	М		1,2 130	0,064	кг/м
	Vt		24,45 100

4. Рассчитываем количество испарившегося изоамилацетата:

 

m / н

 

 

V пом

 

 

0,064 200

 

 

12,8

 

 

кг

 

 

Ответ:

 

 

для образования в ѐмкости взрывоопасной концентрации

 

 

объѐмом 200 изоамилацетата

 

м3

 

в

 

 

минимальной ней должно

 

испариться 12,8 кг вещества.