double arrow

РАСЧЁТ ТЕМПЕРАТУРЫ ВСПЫШКИ И ТЕМПЕРАТУРЫ ВОСПЛАМЕНЕНИЯ

 

Температура вспышки – самая низкая температура вещества, прикоторой над поверхностью его образуются пары и газы, способные вспыхивать

 

в воздухе от источника зажигания, но скорость образования паров ещѐ недостаточна для возникновения устойчивого горения.

 

Если повысить температуру жидкости и тем самым увеличить скорость образования горючих паров над ее поверхностью, можно добиться, что кратковременное воздействие источника зажигания вызовет не только вспышку паров, но и их последующее устойчивое горение.

 

Согласно ГОСТ 12.1.044-89 «Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения» жидкости, способные воспламеняться и гореть, по пожарной опасности делятся на 2

 

класса:

 

 


 
помещения В.

1. Легковоспламеняющиеся (ЛВЖ) – t всп 61 0С в закрытом тигле

(бензин, керосин, ацетон, скипидар, бензол, сероуглерод, метиловый спирт и др.).

2. Горючие (ГЖ) t всп>610С в закрытом тигле(глицерин,этиленгликоль, мазут, минеральные и растительные масла).

Наименьшая температура вещества, при которой оно выделяет горючие пары и газы в таком количестве, что после их зажигания и удаления источника воспламенения устанавливается устойчивое пламенное горение, называется температурой воспламенения.

Температура воспламенения не намного больше температуры вспышки. Для ЛВЖ это различие составляет 1-5 ºC, для ГЖ - 30-35 ºC.

 

Таким образом,              
для ЛВЖ t   = t всп + (1   0), причѐм чем ниже t, тем меньше эта  
разность. воспл       всп  
                 
для ГЖ t   = t   + (30 35 0)  
воспл   всп          

Температуры вспышки и воспламенения являются основными показателями пожарной опасности жидкостей. Их значения для некоторых жидкостей приведены в таблице приложения 6.

 

Температуру вспышки жидкостей можно определить по формуле Элея:

 

             
t всп t кип 18 К, С (68)
где: t кип – температура кипения жидкости, С;  
К – коэффициент горючести, определѐнный по формуле:  
К 4 С 4 S H N 2 O 2 Cl 3 F 5 Br, (69)

 

где С, S, H, O, N, Cl, F, Br – количество атомов указанных элементов в формуле горючего вещества.

 

По коэффициенту горючести определяют группу горючести вещества:

К 0 – вещество относится к группе негорючих веществ;

 

0 < К 1 – вещество относится к группе трудногорючих веществ; К > 1 – группа горючих веществ.

 

ПРИМЕР: Определить температуру вспышки и воспламенения муравьинойкислоты, если еѐ температура кипения составляет 101оС. К какому классу относится данная жидкость? В помещении какой категории можно работать с этой жидкостью?

 

Решение:

t всп t кип 18 К, С

К = 4·C + 4·S + H + N – 2·O – 2·Cl – 3·F – 5·Br;

Для данной жидкости К = 4·C + H – 2·O = 4·1 + 2·1 – 2·2 = 2.  
        74,5оС > 61 оС    
t всп t кип18К = 101 – 18· 2 = это ГЖ, категория  
             

 


Для ГЖ t воспл = t всп + (30 35), 0С

 

t воспл= 74, 5 + (30 35), 0С = 104,5 109, 5 оС.

Ответ: t вспмуравьиной кислоты74, 5оС, t воспл= 104,5 109, 5 оС, ГЖ категория В.

 

 

Если вещество имеет сложный состав (керосин, краска, эмаль), то температура вспышки рассчитывается по формуле, ºС:

t всп t н   ,   (70)  
0,875    
         
формула справедлива при 0 0С t всп 160 0С.  
           

 

ПРИМЕР: Определить температуру вспышки изоамилового спирта С5Н11ОН,если его НТПРП составляет 38 оС. Рассчитать его температуру воспламенения.

 

Решение:

      t н               о    
  t всп                 45,7 С < 61 С – это ЛВЖ.  
  0,875   0,875  
                 
Для ЛВЖ t воспл = t + (1 5) = 45,7 + (1 5) ºС = 46,7 50,7 оС.  
  всп               оС, t     50,7 оС.  
Ответ: для изоамилового спирта t всп = 45,7 воспл = 46,7  
                           

 

Метод расчета указанных показателей по формуле В. И. Блинова основывается на предположении, что концентрации паров жидкости и кислорода в потоке, направленном к поверхности горения, отвечают стехиометрическому составу, пар к пламени подводится благодаря молекулярной диффузии, а давление пара над жидкостью связано с температурой самой жидкости.

 

Формула Блинова имеет вид:

Т всп   А    
    , (71)  
Д0    
  n P нп    

где А - постоянная пpибора, зависящая от условий опыта; До - коэффициент диффузии, м2/с;

 

n -число молей кислорода,необходимое для полного сгорания одного моляпара жидкости;

Р нп-давление насыщенного пара жидкости при Т всп,Па.

 

При определении Т всп по формуле (71) имеем два неизвестных - Т всп и Р нп,т.к.последняя величина должна быть взята именно при Твсп.В такомслучае поступают следующим образом.

 


Сначала находим произведение температуры вспышки и давления  
насыщенных паров: Т всп Р нп А .  
   
   

Д 0 n

В дальнейшем задача сводится к тому, чтобы по известной зависимости

 

давления насыщенных паров от температуры жидкости найти такую температуру, при которой произведение Т всп Р нп будет равняться найденной

величине Т всп Р нп. Для этого можно воспользоваться приложением 12.

 

Формула В. И. Блинова является универсальной, по ней можно рассчитывать температуру вспышки в открытом и закрытом тигле, а также температуру воспламенения. Для этого в формуле (71) меняется только параметр А.

При определении:

температуры вспышки в закрытом тигле А = 28 (К Па.м2)/с; температуры вспышки в открытом тигле А = 45,3 (К Па.м2)/с; температуры воспламенения А = 53,3 (К Па.м2)/с.

 

ПРИМЕР: Вычислить температуру вспышки метилового спирта по формулеВ.И. Блинова для закрытого тигля, если коэффициент диффузии паров спирта 16,2.10-6 м2/с. Результаты сравнить с экспериментальным значением температуры вспышки (279 К).

 

Решение:

 

1. Для решения задачи по формуле В.И. Блинова необходимо иметь значение коэффициента n, для чего записываем уравнение реакции горения этилового спирта:

 

CH3OH + 1,5(О2+ 3,76N2) = СО2 + 2Н2О + 1,5·3,76N2, откуда n = 1,5.

2. Вычислим произведение Т всп Р нп А   .  
     
Д0    
                n  
При определении Т всп в закрытом тигле параметр А = 28 (К Па.м2)/с,  
поэтому                      
Т всп Р нп А       576132 (Па К) 576 (кПа К).  
             
Д0 n 16,2 10   1,5  
           

3. Найдем такую температуру, при которой произведение Т всп Р нп

 

будет равно 576 кПа·К. Тогда найденное значение температуры будет соответствовать температуре вспышки.

 

Воспользуемся для этого зависимостью давления насыщенного пара от температуры жидкости, приведенной в таблице XI приложения. Для этилового спирта при Т 1 = 256,8 К давление паров составляет Р1 = 1,33 кПа, а Р 1 Т 1 =·342 кПа K. Это меньше, чем Р всп Т всп. При Т 2 = 267 К давление паров Р 2 = 2,666 кПа,

а Р 2 Т 2= 711кПа К.Это уже больше,чем Р всп Т всп.Значит, Т вспимеет значениемежду Т 1 и Т 2. Найдѐм его методом интерполяции:

 

 


Т всп Т 1 Т 2 Т 1 (Р нп Т всп Р 1 Т 1) 256,8   256,8 (576 342) 276,3 К  
Р 2 Т 2 Р 1 Т 1      
           

Сравнение полученного значения с экспериментальным (279 К) показывает, что погрешность расчета по формуле В. И. Блинова составляет всего 2,7 К.

 

Ответ: температура вспышки метилового спирта276,3К.

 


Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:  



Сейчас читают про: