ГОСТ 12.1.044-89 · Система стандартов безопасности труда. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения

Раздел 10 10 из 14

Приложение 4

ПРИЛОЖЕНИЕ 4

(обязательное)

 

МЕТОДЫ РАСЧЕТА КОНЦЕНТРАЦИОННЫХ ПРЕДЕЛОВ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ПЛАМЕНИ ПО ГАЗО- И ПАРОВОЗДУШНЫМ СМЕСЯМ

 

Методы расчета применимы для индивидуальных органических веществ, состоящих из атомов С, Н, О, N, Cl (не более одного атома хлора в молекуле) и их смесей. В случаях, оговоренных в пп. 2 и 3, в состав смесей могут входить водород, диоксид углерода, азот, водяной пар. Относительная среднеквадратическая погрешность расчетных значений концентрационных пределов распространения пламени не превышает 20 %.

1. Методы расчета концентрационных пределов распространения пламени индивидуальных веществ для начальной температуры 25 °С

1.1. Нижний предел (jн) в % об. вычисляют по формулам

 

(43)

 

или

 

(44)

 

где hf

- эмпирический параметр теплоты образования вещества, моль·кДж-1;

- стандартная теплота образования вещества в газообразном состоянии при 25 °С, кДж·моль-1;

hj, hr, hs

- коэффициенты, характеризующие вклад j-х атомов (С, Н, О, N, Cl), r и s-x структурных групп, влияющих на нижний предел;

mj, mr, ms

- число атомов j-го элемента, r и s-x структурных групп в молекуле вещества;

l, р, q

- число химических элементов и типов структурных групп в молекуле вещества.

Значения коэффициентов hf , hj, hr приведены в табл. 21.

 

Таблица 21

 

hj

hr

hf,

hC

hH

hO

hN

hCl

hCºC

h O

/\

C-C

моль·кДж-1

9,134

2,612

-0,522

-0,494

-3,57

7,88

6,50

0,0246

 

Значения коэффициентов hs приведены в табл. 22.

 

 

Таблица 22

 

Вид структурной группы

hs

Вид структурной группы

hs

С-С

3,75

C-Cl

0,71

С=С

11,10

О-Н

0,52

С-Н

4,47

N-H

1,90

С-О

0,90

N-N

13,84

С=О

3,12

CºC

31,05

С-N (трехвалентный)

2,27

44,13

 

1.2. Верхний предел распространения пламени (jв) в % об. вычисляют в зависимости от величины стехиометрического коэффициента кислорода (b) по формулам:

 

при b £ 8 (45)

 

при b > 8 (46)

 

где hj, qs

- коэффициенты, учитывающие химическое строение вещества;

т j

- число связей j-го элемента;

mC, mH, mCl, mO

- число атомов соответственно углерода, водорода, хлора и кислорода в молекуле вещества.

Значения коэффициентов hj и qs приведены в табл. 23 и 24.

 

Таблица 23

 

Вид структурной группы

hj

Вид структурной группы

hj

С-С

-0,84

С=О

1,31

СС

0,89

C-N

-1,17

С=С

0,24

CºN

2,07

СºС

1,93

C-Cl

0,71

С-Н

1,39

N-H

0,69

С-О

-1,40

O-H

1,25

 

Таблица 24

 

Вид структурной группы

qs

 

-1,47

цикл неароматический

9/mc

 

1,11

 

2. Метод расчета концентрационных пределов распространения пламени для смесей горючих веществ при начальной температуре 25 °С

Метод предназначен для веществ, не вступающих между собой в химическую реакцию при начальной температуре. В число компонентов смеси может входить молекулярный водород, объемная концентрация которого не должна превышать 75 % от суммы горючих компонентов смеси. Негорючими компонентами смеси являются диоксид углерода, азот и водяной пар. В число компонентов смеси не входит кислород.

Нижний jн (верхний jв) предел распространения пламени для смеси горючих веществ в % об. вычисляют по формуле

 

, (47)

 

где jk - концентрация k-го горючего компонента смеси, % об.;

- нижний или верхний предел для бинарной смеси k-го горючего компонента с воздухом, % об.;

п - число горючих компонентов смеси.

Если предел () какого-либо компонента смеси неизвестен, его вычисляют, как указано в п. 1.

3. Методы расчета пределов распространения пламени для смесей горючих веществ с негорючими при выпуске их в воздух для начальной температуры 25 °С

Данные методы расчета применяются в том случае, если компоненты смеси не вступают между собой в химическую реакцию при начальной температуре, негорючими компонентами смеси являются диоксид углерода, азот и водяной пар. В число горючих компонентов смеси может входить молекулярный водород, объемная концентрация которого не должна превышать 75 %. В число компонентов смеси не входит кислород.

3.1. Нижний концентрационный предел распространения пламени для смеси (jн) в % об. вычисляют по формуле

 

jн = 100/(1 + nв), (48)

 

где nв - число молей воздуха, приходящееся на 1 моль исходной смеси, определяют по формуле

 

, (49)

 

где

- нижний предел распространения пламени k-го горючего компонента, % об.;

jj

- концентрация j-го негорючего компонента, % об.;

Сj

- коэффициент j-го негорючего компонента;

т

- число негорючих компонентов смеси.

Значения коэффициента Сj приведены в табл. 25.

 

Таблица 25

 

Негорючий компонент смеси

Сj

Азот

0,988

Водяной пар

1,247

Диоксид углерода

1,590

 

3.2. Верхний предел распространения пламени для смеси (jв) в % об. вычисляют по формуле

 

(50)

 

где - верхний предел распространения пламени для бинарной смеси k-го горючего компонента с воздухом, % об.;

- верхний условный предел распространения пламени j-го негорючего компонента, вычисляемый для каждого негорючего компонента по формуле

 

, (51)

 

где jф - минимальная флегматизирующая концентрация негорючего компонента, % об.;

Кф - коэффициент флегматизации.

Минимальную флегматизирующую концентрацию (jф) каждого негорючего компонента в % об. вычисляют по формуле

 

, (52)

 

где - коэффициент теплоты образования смеси горючих компонентов в газообразном состоянии, моль·кДж-1;

- свободные члены;

- коэффициенты атомов и структурных групп горючих компонентов (их значения приведены в табл. 26);

mj - число атомов j-го вида в смеси горючих компонентов.

 

Таблица 26

 

Коэффициенты

Значение коэффициента при разбавлении смеси

h¢j, h¢¢j

азотом

водяным паром

диоксидом водорода

h¢f

0,865·10-2

0,802·10-2

0,736·10-2

h¢ф

1,256

0,780

0,584

h¢С

2,528

1,651

1,292

h¢H

0,759

0,527

0,427

h¢O

0,197

0,446

0,570

h¢N

-0,151

-0,147

-0,133

h¢CºC

1,500

1,500

1,500

h¢¢ф

2,800

2,236

2,020

h''С

5,946

5,000

4,642

h''H

1,486

1,250

1,160

h''О

-2,973

-2,500

-2,321

h''N

0

0

0

h''CºC

0

0

0

 

Для смеси горючих компонентов величины DH°f в кДж·моль-1 и тj вычисляют по формулам

 

, (53)

 

, (54)

 

где DH°fk - стандартная теплота образования k-го горючего компонента в газообразном состоянии, в кДж·моль-1;

mjk - число j-х атомов в молекуле k-го горючего компонента.

Если среди горючих компонентов смеси отсутствуют молекулярный водород, монооксид углерода и уксусная кислота, то значение коэффициента флегматизации Кф берут из табл. 27. В противном случае Кф, вычисляют по формуле (55) с использованием данных табл. 27

 

(55)

 

где - коэффициент флегматизации k-го горючего компонента данным флегматизатором.

 

Таблица 27

 

Флегматизатор

Кф при флегматизации

 

органических веществ

молекулярного водорода

монооксида углерода

Азот

0,100

0,003

0,020

Диоксид углерода

0,190

0,018

0,096

Водяной пар

0,160

0,003

-

 

4. Метод расчета пределов распространения пламени при повышенных температурах

При температурах (t) в диапазоне от 25 до 150 °С нижний (jнt) и верхний (jвt) пределы распространения пламени в % об. вычисляют по формулам:

 

; (56)

 

. (57)

 

 

ПРИЛОЖЕНИЕ 5

(рекомендуемое)

 

КОНСТРУКЦИЯ РАСПЫЛИТЕЛЯ ДИСПЕРСНЫХ ВЕЩЕСТВ ПРИ ОПРЕДЕЛЕНИИ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ВЗРЫВА ПЫЛЕВОЗДУШНЫХ СМЕСЕЙ

 

Распылитель состоит из конуса 1 и форкамеры (черт. 22). Конус с углом раствора 30° одновременно служит верхней крышкой реакционного сосуда диаметром (105±5) мм. Форкамера состоит из корпуса 4 и донышка 5, образующих внутреннюю сферу диаметром (40±1) мм. Образец исследуемого вещества, помещенный на донышко форкамеры, взвихривается при кратковременной подаче сжатого воздуха и через патрубок 3, соединенный с конусом распылителя накидной гайкой 2, увлекается в реакционный сосуд.

 

 

h = l = 15,0 ± 0,5

 

1 - конус; 2 - гайка накидная; 3 - патрубок; 4 - корпус форкамеры; 5 - донышко

 

Черт. 22

 

 

Полное оглавление