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.