Федеральное государственное учреждение «Всероссийский ордена "Знак Почета"
научно-исследовательский институт противопожарной обороны»
В настоящее время значительно увеличился спектр веществ и материалов, применяемых в быту и на производстве. Для правильного применения данных веществ и материалов необходимо располагать сведениями по их основным показателям пожаровзрывоопасности, которые зачастую отсутствуют, а экспериментально определить подчас бывает затруднительно. В связи с этим для практических работников испытательных пожарных лабораторий, нормативно-технических отделов, подразделений пожаротушения во многих случаях целесообразно пользоваться расчетными методами определения показателей пожаровзрывоопасности веществ и материалов.
В настоящее время расчет показателей пожаровзрывоопасности веществ и материалов проводят в соответствии с руководством "Расчет основных показателей пожаровзрывоопасности веществ и материалов". Редакция данного документа, изданного в 1985 г., к настоящему моменту времени в значительной степени устарела. В связи с появлением новых знаний, обобщения сведений по показателям пожаровзрывоопасности, появлением новых критериев оценки материалов возникла необходимость пересмотра данного документа и издания новой редакции руководства.
В переработанное издание руководства включены вновь разработанные методы расчета показателей пожаровзрывоопасности веществ и материалов, а также методы расчетной оценки, опубликованные ранее и прошедшие проверку на практике.
Руководство предназначено для сотрудников научно-исследовательских и проектных организаций, для инженерно-практических работников промышленных предприятий и испытательных пожарных лабораторий, занимающихся изучением пожаровзрывоопасных свойств веществ и материалов.
Руководство согласовано ГУГПС МЧС России, исх. № 30/4/1808 от 25.06.2002 г., и утверждено ФГУ ВНИИПО МЧС России 30.08.2002 г.
Разработано авторским коллективом в составе: Ю.Н. Шебеко, В.Ю. Навценя, С.Н. Копылов, В.И. Горшков, И.А. Корольченко, А.Н. Полетаев, Н.Л. Полетаев, О.В. Васина, В.Н. Веревкин, С.Г. Белов.
1.1. Концентрационные пределы распространения пламени для горючих газов и паров
Нижний концентрационный предел распространения пламени (предел воспламенения) jн - это такая объемная (массовая) доля горючего в смеси с окислительной средой (выраженная в процентах или в г/м3), с уменьшением которой смесь становится неспособной к распространению пламени.
Верхний концентрационный предел распространения пламени jв - это такая объемная (массовая) доля горючего в смеси с окислительной средой, с увеличением которой смесь становится неспособной к распространению пламени.
1.2. Область распространения пламени (область воспламенения) - это область объемных (массовых) долей горючего в смеси с окислительной средой, заключающаяся между нижним и верхним концентрационными пределами распространения пламени.
1.3. Минимальное взрывоопасное содержание кислорода (МВСК) - объемная доля кислорода в смеси горючего с окислительной средой и флегматизатором (выраженная в процентах), которая соответствует составу смеси в экстремальной точке области воспламенения (то есть в точке на кривой флегматизации, отвечающей максимальной объемной доле флегматизатора).
1.4. Минимальная флегматизирующая концентрация флегматизатора - объемная доля флегматизатора в смеси с горючим и окислительной средой, при которой смесь становится неспособной к распространению пламени при любом соотношении горючего и окислительной среды.
1.5. Температура вспышки tвсп - самая низкая (в условиях специальных испытаний) температура горючего вещества, при которой над его поверхностью образуются пары или газы, способные вспыхивать в воздухе от источника зажигания, но скорость их образования еще недостаточна для возникновения устойчивого горения.
1.6. Температура воспламенения tвосп - самая низкая (в условиях специальных испытаний) температура горючего вещества, при которой оно выделяет горючие пары или газы с такой скоростью, что после воспламенения их от источника зажигания возникает устойчивое горение.
1.7. Минимальная энергия зажигания - наименьшее значение энергии электрического разряда, способного воспламенить наиболее легко воспламеняющуюся смесь газа, пара или пыли с воздухом.
1.8. Стехиометрическая объемная доля (концентрация) горючего - объемная доля горючего в смеси с воздухом jст, вычисляемая по формуле jст = 100/(4,84b + l), где b - стехиометрический коэффициент кислорода в уравнении химической реакции горения данного горючего, рассчитываемый по формуле (33).
1.9. Адиабатическая температура горения стехиометрической смеси Тад - это теоретически вычисляемая температура продуктов горения. При расчете предполагается достижение термодинамического равновесия между участками реакции и отсутствие теплопотерь из зоны реакции.
1.10. Максимальная нормальная скорость горения - максимальная линейная скорость распространения фронта пламени в газовых смесях, определяемая в специальных условиях.
1.11. Максимальное давление взрыва и максимальная скорость нарастания давления взрыва
Максимальное давление взрыва - наибольшее давление, возникающее при дефлаграционном взрыве газо-, паро- или пылевоздушных смесей в замкнутом объеме при начальном давлении смеси 101,3 кПа.
Максимальная скорость нарастания давления взрыва - максимальное значение производной давления взрыва по времени на восходящем участке зависимости давления взрыва газо-, паро- или пылевоздушной смеси в замкнутом сосуде от времени.
1.12. Максимальная степень расширения продуктов горения - максимальная величина отношения объема конечных продуктов горения при температуре пламени к объему исходной смеси.
1.13. Нижний концентрационный предел распространения пламени для аэровзвесей твердых горючих веществ - количество горючего вещества, выраженное в граммах и отнесенное к 1 м3 исходной смеси горючего с окислительной средой, при уменьшении которого смесь становится неспособной к распространению пламени.
1.14. Температура самовоспламенения - самая низкая (в условиях специальных испытаний) температура вещества, при которой происходит резкое увеличение скорости экзотермических реакций, заканчивающееся пламенным горением.
1.15. Температурные пределы распространения пламени - значения температур, при которых насыщенные пары вещества образуют в окислительной среде концентрации, равные соответственно нижнему (нижний температурный предел) или верхнему (верхний температурный предел) концентрационным пределам распространения пламени.
1.16. Безопасный максимальный экспериментальный зазор (БЭМЗ) - максимальный зазор между фланцами оболочки, через который не происходит передача взрыва из оболочки в окружающую среду при любой концентрации горючего в воздухе.
1.17. Максимальная скорость распространения пламени вдоль поверхности горючей жидкости - максимальная линейная скорость распространения фронта пламени по узкой паровоздушной прослойке, образующейся вблизи свободной поверхности испаряющейся на воздухе горючей жидкости.
1.18. Минимальная огнетушащая концентрация газового средства пожаротушения (ГОС) - минимальная объемная доля ГОС в смеси с окислительной средой, при которой достигается тушение модельного очага горения.
Нижний предел jн в объемных процентах для индивидуальных веществ, состоящих из атомов С, Н, О, N, рассчитывается по формуле
jн = 100 /(hcnc
+ hHnH + hОnО + hNnN + hf
+ 1), (1)
где nc,
nн, no,
nN - число атомов С, Н, О в молекуле горючего; hС, hн, ho,
hN hf - коэффициенты; их значения составляют: hС = 8,737, hH = 2,757, hО = -0,522, hN =
-0,494, hf = 2,36x10-2 кДж/моль; - стандартная теплота образования горючего вещества, кДж/моль; значения рассчитываются по формуле (37).
Относительная средняя квадратичная погрешность расчета по формуле (1) не превышает 6 %.
Пример. Рассчитать нижний предел распространения пламени для о-ксилола С8Н10 по формуле (1). Стандартная теплота образования вещества составляют 18,99 кДж/моль:
jн = 100/(8,737 × 8 + 2,757 × 10 - 2,36 × 10-2 × 18,99 + 1) = 1,02 % (об.)
Верхний предел jв в объемных процентах для индивидуальных органических веществ рассчитывается по формуле
(2)
где ni - число i-x молекулярных связей в молекуле горючего (например, С-С, С-Н, С-О и т. д.); hi - параметр i-й связи; значения hi приведены в табл. 1; gk - коэффициент, учитывающий те или иные особенности строения молекулы горючего (наличие в молекуле циклов, эпоксигрупп и т. д.); значения gk для некоторых структурных групп приведены в табл. 2.
Относительная средняя квадратичная погрешность расчета по формуле (1) составляет 11 %.
|
Вид связи |
Значение hi |
Вид связи |
Значение hi |
|
с-н |
1,39 |
C-N |
-1,77 |
|
с-с |
-0,84 |
N-H |
0,69 |
|
С=С |
0,24 |
С |
0,89 |
|
с-о |
-1,40 |
о-н |
1,25 |
|
С=О |
1,31 |
CºN |
2,07 |
|
c-cl |
0,71 |
сºс |
1,93 |
|
Структурная группа |
Значение gk |
|
-CHO |
-1,47 |
|
-C-C- \ / O |
-1,11 |
|
Неароматический цикл |
9/ nc |
Пример. Рассчитать верхний концентрационный предел распространения пламени для кротонового альдегида по формуле (2). Эмпирическая формула C4H6O, структурная формула Н2С = СН-СН2-СН = О.
Из структурной формулы определяются значения ni: nc-Н = 6, nc-С = 2, nc=o = 1, nc=С = 1
По формуле (2) получаем:
jв = 100/(1,39×6 - 0,84×2+ 0,24×1 + 1,3×1 - 1,47) = 15,7 % (об.)
Метод распространяется на вещества, не вступающие между собой в химическую реакцию при начальной температуре.
Нижний (верхний) концентрационный предел распространения пламени для смеси jп в объемных процентах рассчитывается по формуле
(3)
где jпк - концентрационный предел распространения пламени k-го горючего компонента, % (об.); jк - концентрация k-го компонента в смеси, % (об.); n - число горючих компонентов в смеси.
Если какие-либо из величин jпk неизвестны, они рассчитываются по методам, приведенным в разделах 2.1.1 и 2.1.2.
Относительное среднеквадратическое отклонение расчета не превышает 30 %.
Пример. Рассчитать нижний предел распространения пламени смеси паров этанола и изопропанола, содержащей 50 % (об.) этанола и 50 % (об.) изопропанола. Для этанола jн1 = 3,61 % (об.), для изопропанола jн2 = 2,23 % (об.).
jн = 100 : (50 : 3,61 + 50 : 2,23) = 2,76 % (об.).
Минимальную флегматизирующую концентрацию газовых средств пожаротушения Смфк, % (об.), вычисляют по формуле
(4)
где g - эмпирический безразмерный параметр, значения которого приведены в табл. 3; 
- концентрация кислорода в воздухе, % (об.); bсо - стехиометрический коэффициент кислорода в реакции сгорания до СО и Н2О. Величину bсо вычисляют по формуле
bсо = 0,5nc + 0,25nН - 0,5nО, (5)
где nc, nН, nО - число атомов С, Н, О в молекуле горючего; F - безразмерная функция, которую вычисляют по формуле
(6)
где hС, hH, ho, hN, hf - коэффициенты; их значения составляют: hc = 2,373, hH = 2,757, ho = -0,522, hN = -0,494, hf = 2,58 x 10-2 кДж/моль; - стандартная теплота образования горючего вещества, кДж/моль.
|
Флегматизатор |
g |
Флегматизатор |
g |
|
N2 |
1,0 |
CFCl3 |
4,0 |
|
СO2 |
1,6 |
CCl4 |
4,8 |
|
Н2O |
1,2 |
C2F4Cl2 |
6,0 |
|
C2F3Cl3 |
5,6 |
C2F5Cl |
6,0 |
|
C2F4Br2 |
21,3 |
C4F10 |
4,3 |
|
SF6 |
3,9 |
C2F5I |
5,6 |
|
CF2ClH |
3,3 |
CF3H |
1,6 |
|
CF2Cl2 |
4,5 |
C3F7H |
3,0 |
|
C3F8 |
6,1 |
C4F8 |
2,7 |
|
CF4 |
2,4 |
C2F5H |
2,5 |
|
CF3Br |
16,2 |
CF3I |
15,5 |
Концентрация горючего в смеси, соответствующей по составу точке флегматизации, вычисляется по формуле
(7)
Минимальное взрывоопасное содержание кислорода (МВСК) в объемных процентах рассчитывается по формуле
(8)
Относительная средняя квадратичная погрешность расчета по формулам (4) и (8) не превышает 10 %.
Пример. Рассчитать концентрацию флегматизатора в экстремальной точке области распространения пламени и МВСК при флегматизации метана перфторбутаном. Стандартная теплота образования метана - минус 74,85 кДж/моль.
По формуле (5) вычисляем: bсо = 0,5 × 1 + 0,25 × 4 = 1,5. По формуле (6) находим:
Согласно табл. 3, для С4F10 g = 4,3. Подставляя значения bCO, F и g в (4), получаем:
%
(об.);
%
(об.).
Отсюда МВСК = (100 - 11 - 10,9) ×
=
16,4 % (об.).
Метод расчета минимальных огнетушащих концентраций газовых средств пожаротушения распространяется на горючие вещества, состоящие из атомов С, Н, О, N.
Минимальную огнетушащую концентрацию газовых средств пожаротушения Смок, % (об.), вычисляют по формуле
Смок = a × Смфк, (9)
где a = 0,47 - безразмерный коэффициент; Смфк - минимальная флегматизирующая концентрация, рассчитанная по формуле (4).
Относительная средняя квадратичная погрешность расчета по формуле (9) составляет d = 31%.
Пример. Рассчитать по формуле (9) значение минимальной огнетушащей концентрации перфторбутана для тушения факела метана.
Для перфторбутана значение Смфк составляет 11 % (об.). Подставляя его в формулу (9), получаем:
СМОК = 0,47 × 11 = 5,2 % (об.).
Температура вспышки (°С) веществ tвсп, имеющих нижеперечисленные структурные группы (табл. 4), рассчитывается по формуле
(10)
где а0 - размерный коэффициент, равный минус 73,14 °С; а1 - безразмерный коэффициент, равный 0,659; tкип - температура кипения исследуемой жидкости, °С; lj - число структурных групп j-го вида в молекуле; aj - эмпирические коэффициенты, приведенные в табл. 4.
|
Структурная группа |
aj, °C |
Структурная группа |
aj, °С |
|
С-С |
-2,03 |
С=О |
11,66 |
|
с-н |
1,105 |
CºN |
12,13 |
|
С-О |
2,47 |
N-H |
5,83 |
|
С=С |
1,72 |
О-Н |
23,90 |
|
C-N |
14,15 |
c-c |
-0,28 |
|
C-Cl |
15,11 |
C-F |
3,33 |
|
C-Br |
19,40 |
C-S |
2,09 |
|
Si-H |
11,00 |
C=S |
-11,91 |
|
Si-C |
-4,84 |
H-S |
5,64 |
|
Si-Cl |
10,07 |
P-O |
3,27 |
|
|
|
P=O |
9,64 |
Средняя квадратичная погрешность расчета по формуле (10) составляет 9-13 °С.
Для органических соединений, состоящих из атомов С, Н, О, N, а также галоидорганических и элементоорганических соединений, содержащих атомы S, Si, P, Cl, температура вспышки рассчитывается по формуле
tвсп = C0 + С1 × tкип + С2 |DНсг|,
где DНсг - мольная теплота сгорания вещества, кДж/моль; C0, С1, С2 - эмпирические константы, величины которых приведены в табл. 5.
|
Класс соединений |
С0, °С |
C1 |
С2, кДж/моль |
|
Соединения, состоящие из |
|
|
|
|
атомов С, Н, О, N |
-45,5 |
0,83 |
-0,00812 |
|
атомов С, Н, О, N, Cl |
-39,6 |
0,79 |
-0,0147 |
|
Соединения, содержащие атомы F, Вr |
-57,4 |
0,79 |
-0,0147 |
|
Элементоорганические соединения, содержащие атомы S, Si, Р, Сl |
-45,5 |
0,83 |
-0,0082 |
Средняя квадратическая погрешность расчета по формуле (11) составляет 9-13 °С.
Более точную температуру вспышки перечисленных в табл. 6 классов веществ рассчитывают по формуле
tвсп = а + b × tкип, (12)
где а и b - эмпирические коэффициенты, значения которых приведены в табл. 6.
|
Класс веществ |
а, °С |
b |
|
Алканы |
-73,22 |
0,693 |
|
Спирты |
-41,69 |
0,652 |
|
Алкиланилины |
-21,94 |
0,533 |
|
Карбоновые кислоты |
-43,57 |
0,708 |
|
Алкилфенолы |
-38,42 |
0,623 |
|
Ароматические углеводороды |
-67,83 |
0,665 |
|
Альдегиды |
-74,76 |
0,813 |
|
Бромалканы |
-49,56 |
0,665 |
|
Кетоны |
-52,69 |
0,643 |
|
Хлоралканы |
-55,70 |
0,631 |
Средняя квадратическая погрешность при расчете по формуле (12) составляет 3-5 °С.
Если известна зависимость давления насыщенных паров вещества от температуры, то температура вспышки (°С) рассчитывается по формуле
(13)
где Рвсп - парциальное давление паров горючего вещества при температуре вспышки, кПа; d0 - коэффициент диффузии пара в воздух, см2/с; b - стехиометрический коэффициент кислорода в реакции горения; АБ - константа, равная 280 кПа/(см2 × с × К).
Средняя квадратическая погрешность расчета температуры вспышки по формуле (13) составляет 10-13 °С.
Температура вспышки смесей горючих жидкостей tвс (°С) рассчитывается по формуле
(14)
где хi - мольная доля i-го компонента в жидкой фазе; 
- мольная теплота испарения i-го компонента, кДж/моль; 
- температура вспышки i-го компонента, °С; R - универсальная газовая постоянная.
Величина 
может быть рассчитана по интерполяционной формуле
=
-2918,6 + 19,6 (
+
273), (15)
где - температура кипения i-го компонента, °С.
Средняя квадратическая погрешность расчета по формуле (14) составляет 9 °С.
Если известна зависимость давления насыщенных паров от температуры для каждого из компонентов, то температура вспышки смеси tвсп см (°С) рассчитывается по формуле
(16)
где 
Вi, 
- константы уравнения Антуана для i-го компонента.
Средняя квадратическая погрешность расчета по формуле (16) составляет 11 °С.
Температура вспышки бинарных смесей жидкостей tвсп см, принадлежащих к одному гомологическому ряду, н-спиртов или сложных эфиров нормального строения (°С) рассчитывается по формуле
(17)
где 
- температура вспышки легкокипящего компонента, °С; D - гомологическая разность по температуре вспышки в рассматриваемом ряду, °С; х - массовая доля высококипящего компонента в жидкой фазе; m - разность между числом углеводородных атомов компонентов смеси; х' - коэффициент, учитывающий нелинейный характер зависимости tвсп от х. При х ³ 0,5х' = 2х - 1, при х < 0,5х'.
Средняя квадратическая погрешность расчета по формуле (17) превышает на 2 °С погрешность .
Температура вспышки в открытом тигле рассчитывается по формуле (10) с использованием значений эмпирических коэффициентов aj из табл. 7.
|
Структурная группа |
aj, °С |
Структурная группа |
aj, °C |
|
С-С |
3,63 |
С = О |
25,36 |
|
с-н |
0,35 |
C-S |
14,86 |
|
с-о |
4,62 |
N-H |
18,15 |
|
с = с |
-4,18 |
О-Н |
44,29 |
|
C-N |
-7,03 |
С-С |
6,48 |
|
H-S |
10,75 |
H-Si |
-4,58 |
|
Р-О |
22,23 |
-SiCl3 |
50,49 |
|
Р = О |
-9,86 |
|
|
Коэффициенты а0 и а1 при расчете температуры вспышки в открытом тигле равны соответственно минус 73,00 и 0,409 °С.
Средняя квадратическая погрешность расчета составляет 10 °С.
Температура вспышки органических и некоторых элементоорганических веществ в открытом тигле, если известна их мольная теплота сгорания, вычисляется по формуле (11) с использованием коэффициентов С0, C1, C2, равных соответственно: минус 47,58, 0,826 и 0,00612 кДж/моль.
Средняя квадратическая погрешность расчета составляет 13 °С.
Если известна зависимость давления насыщенных паров от температуры, то температура вспышки в открытом тигле рассчитывается по формуле (13), где АБ = 427 кПа/(см2 × с × К).
Средняя квадратическая погрешность расчета составляет 13 °С.
Если известна зависимость давления насыщенных паров от температуры, то для определения температуры воспламенения веществ, состоящих из атомов С, Н, О, N, используется формула (13), в которой АБ = 453 кПа/(см2 × с × К) (для фосфорорганических веществ АБ = 1333 кПа/(см2 × с × К).
Средняя квадратическая погрешность расчета по формуле (13) составляет 6 °С.
Температура воспламенения веществ, в состав которых входят структурные группы, указанные в табл. 8, вычисляется по формуле (10) с использованием эмпирических коэффициентов из табл. 8.
|
Структурная группа |
aj, °C |
Структурная группа |
aj, °C |
|
С-С |
0,0270 |
с = о |
-0,826 |
|
С-Н |
-2,118 |
N-H |
-0,261 |
|
с-о |
-0,111 |
О-Н |
8,216 |
|
с = с |
-8,980 |
С-С |
-2,069 |
|
C-N |
-5,876 |
|
|
Коэффициенты а0 и а1 равны соответственно минус 47,787 и 0,8818 °С.
Средняя квадратическая погрешность расчета составляет 5°С.
Температура воспламенения tвосп (°C) алифатических спиртов и сложных эфиров рассчитывается по формуле
(18)
где tкип - температура кипения вещества, °С; k - эмпирический коэффициент, составляющий 6×10-4 для спиртов и 7×10-4 для сложных эфиров.
Средняя квадратическая погрешность расчета температуры воспламенения спиртов и сложных эфиров по формуле (18) составляет соответственно 2 и 4 °С.
Пример 1. Рассчитать температуру вспышки в закрытом тигле толуола С6Н5СН3 по формуле (10). Температура кипения вещества равна 110,6 °С.
В соединении имеется шесть связей С-С, одна связь С-С и восемь связей С-Н. С помощью данных табл. 4 находим:
tвсп = (-73,14) + 0,659 × 110,6 + 6 × (-0,28) + 1 × (-2,03) + 8 × 1,105 = 4,86 °С.
Экспериментальное значение tвсп составляет 4 °С, погрешность расчета равна 0,86 °С.
Пример 2. Рассчитать температуру вспышки в закрытом тигле диэтиламина (C2H5)2NH по формуле (11). Температура кипения вещества 55,2 °С, теплота сгорания 2820 кДж/моль. Используя данные табл. 5, получим:
tвсп = -45,5 + 0,83 × 55,2 - 0,0082 × 2820 = -23,44 °С.
Экспериментальное значение температуры вспышки диэтиламина составляет минус 26 °С, погрешность расчета 2,56 °С.
Пример 3. Рассчитать температуру вспышки в закрытом тигле додекана C12Н26 по формуле (12). Температура кипения вещества 216 °С. Коэффициенты определяем по табл. 6. Получаем:
tвсп = -74,0 + 0,69 × 216 = 75,0 °С.
Экспериментальное значение равно 74 °С, погрешность расчета 1,0 °С.
Пример 4. Рассчитать температуру вспышки в закрытом тигле этиленгликоля С2Н6О2 по формуле (13). Коэффициенты А, В, СА равняются соответственно 8,8672; 3193,6 и 273,15.
Для расчета температуры вспышки вычисляем коэффициент диффузии D0 по формуле
см2/с.
По формуле (13) находим Pвсп(tвсп + 273).
Температуру вспышки определяем методом последовательных приближений. Принимаем tвсп = 107 °С, тогда
Pвсп(tвсп + 273) = 1103.
Принимаем tвсп = 108 °С, тогда Рвсп = 0,48505; Рвсп = 3,055 кПа; Pвсп(tвсп + 273) = 1167.
Таким образом, температура вспышки составляет 107 °С. Погрешность расчета 13 °С.
Пример 5. Рассчитать температуру воспламенения бутилового спирта С4Н9ОН по формуле (18). Температура кипения вещества 117,5 °С.
Коэффициент k для спиртов равен 0,0006.
°С.
Экспериментальное значение температуры воспламенения 41 °С, погрешность расчета 2 °С.
2.5.1.1. Если известна зависимость давления насыщенных паров жидкости от температуры, то величина нижнего или верхнего температурного предела распространения пламени tп (°С) рассчитывается с использованием соответствующего значения концентрационного предела распространения пламени jп по формуле
(19)
где А, В, СА - константы уравнения Антуана; Р0 - атмосферное давление, кПа.
Величина jп может быть рассчитана по методам, рекомендуемым в п. 2.1. Погрешность расчета по формуле (19) определяется погрешностью величины jп.
2.5.1.2. Для веществ, состоящих из структурных групп, представленных в табл. 17, температурные пределы распространения пламени (°С) определяются по формуле
(20)
с использованием значений коэффициентов aj из табл. 9 для нижнего tн и верхнего tв температурных пределов соответственно.
|
Связь |
aj, °С |
Связь |
aj, °С |
||
|
tн |
tв |
tн |
tв |
||
|
с-н |
-0,009 |
0,570 |
С=С |
5,57 |
5,86 |
|
с-с |
-0,909 |
-1,158 |
|
-4,40 |
-4,60 |
|
с-о |
0,110 |
1,267 |
C-N |
-2,14 |
0,0967 |
|
о-н |
19,75 |
17,80 |
N-H |
6,53 |
6,152 |
|
|
|
|
С=С |
-2,66 |
-4,64 |
Коэффициенты а0 и а1 для нижних температурных пределов распространения пламени равны соответственно минус 62,46 и 0,655 °С, а для верхних пределов минус 41,43 и 0,723 °С.
Среднее квадратическое отклонение расчета по формуле (20) для значений нижнего температурного предела составляет 6,6 °С, для значений верхнего температурного предела - 9,2 °С.
2.5.1.3. Для классов веществ, перечисленных в табл. 10, температурные пределы распространения пламени рассчитываются по формуле
tп = k × tкип - l, (21)
где tкип - температура кипения, °С; k, l - коэффициенты, постоянные в пределах гомологического ряда, величины которых приведены в табл. 10.
|
Гомологический ряд |
Температурный предел |
k |
l, °С |
|
Углеводороды алифатические |
Нижний Верхний |
0,69 |
74 |
|
0,79 |
51 |
||
|
Спирты алифатические |
Нижний Верхний |
0,61 |
38 |
|
0,69 |
15 |
||
|
Эфиры сложные |
Нижний Верхний |
0,61 |
54 |
|
0,75 |
33 |
||
|
Алкиламины первичные |
Нижний |
0,50 |
55 |
Средняя квадратическая погрешность расчета по формуле (21) не превышает 10 °С.
2.5.1.4. В случаях, не предусмотренных в пп. 2.5.1.1-2.5.1.3, величина нижнего температурного предела распространения пламени tн (°С) рассчитывается по формуле
tн = tвсп - C, (22)
где С - константа, равная 2 °С, если для расчета используется значение tвсп в закрытом тигле, и равная 8 °С, если для расчета используется значение tвсп в открытом тигле.
Средняя квадратическая погрешность расчета по формуле (22) определяется погрешностью величины tвсп и, как правило, не превышает 12 °С.
2.5.2.1. Методы расчета температурных пределов для смесей горючих жидкостей
Если известна зависимость давления насыщенных паров от температуры для каждого из компонентов смеси, то температурный предел распространения пламени для смеси tпсм (°C) рассчитывается по формуле
(23)
где k - число компонентов смеси; gi - коэффициент активности i-го компонента; хi - мольные доли i-го компонента в жидкой фазе; 
- константы уравнения Антуана для i-го компонента смеси; 
- температурный предел распространения пламени для i-го компонента.
Средняя квадратическая погрешность расчета по формуле (23) составляет 10 °С для нижнего температурного предела и не превышает 20 °С для верхнего.
Если известна зависимость давления насыщенных паров от температуры хотя бы для одного компонента смеси, нижний температурный предел распространения пламени для смеси tнсм (°C) рассчитывается по формуле
(24)
где - мольная теплота испарения i-го компонента смеси, кДж/моль; R - универсальная газовая постоянная; 
- нижний температурный предел распространения пламени i-го компонента, °С.
Величина /R может быть определена по интерполяционной формуле
/R = -2918,6 +
19,6( +
273), (25)
где - температура кипения i-го компонента, °С.
Средняя квадратическая погрешность расчета по формуле (24) составляет 10 °С.
2.5.2.2. Метод расчета нижнего температурного предела распространения
пламени для смесей горючих и негорючих жидкостей
Если смесь жидкостей представляет собой раствор, то, используя известную зависимость давления насыщенных паров от температуры для каждого негорючего компонента, можно рассчитать нижний температурный предел распространения пламени для смеси Тнсм (К):
(26)
где xj, xj - мольные доли i-го горючего и j-го негорючего компонентов в жидкой фазе; , 
- мольная теплота испарения i-го горючего и j-го негорючего компонентов, кДж/моль; 
- нижний температурный предел распространения пламени i-го горючего компонента, К; 
- условный нижний температурный предел распространения пламени j-го негорючего компонента, который рассчитывается по формуле
(27)
где aj, Bj, 
- константы уравнения Антуана для данного негорючего компонента; Р0 - атмосферное давление, кПа; g - параметр, характеризующий флегматизирующее или ингибирующее влияние негорючего компонента в паровой фазе (табл. 11).
Средняя квадратическая погрешность расчета по формуле (26) составляет 10 °С.
|
Вещество |
g |
|
Вода |
1,23 |
|
Тетрахлорметан |
4,80 |
|
1,1,2-Трифтортрихлорэтан |
5,60 |
|
1,2-Дибромтетрафторэтан |
21,30 |
Пример. Рассчитать нижний температурный предел распространения пламени для этиленгликоля С2Н6О2 по формулам (19) и (20). Коэффициенты А, В, СА равняются соответственно 8,8672; 3193,6 и 273,15.
В соответствии с разделом 2.1.1 находим нижний концентрационный предел распространения пламени: jн = 3,8 % (об.).
Используя формулу (19), находим tн:
Экспериментальное значение tн равно 112 °С.
Для расчета tн этиленгликоля по формуле (20) используем коэффициенты из табл. 9 и значения температуры кипения 197,8 °С (470,8 К). Из структурной формулы НО-СН2-СН2-ОН получаем четыре связи типа С-Н, одну связь типа С-С, две связи С-О и две связи О-Н. Используя коэффициенты из табл. 9, получаем:
Тн = 31,73 + 0,655 × 470,8 + (-0,009) × 4 + (-0,909) × 1 + 0,110 × 2 +19,75 × 2 = 378,88 К (105,9 °С).
Погрешность расчета по формуле (20) для этиленгликоля составляет 6,1 °С.
Если известна зависимость давления насыщенного пара от температуры, то величина температуры вспышки, воспламенения и температурных пределов воспламенения при давлении Р в интервале от 13,3 до 202,6 кПа вычисляется (°С) по формуле
(28)
где t0 - температура вспышки, воспламенения или температурный предел распределения пламени при давлении Р0, равном 101,3 кПа; В, СА - константы уравнения Антуана.
Величина t0 рассчитывается по методам, изложенным в предыдущих разделах. Погрешность расчета по формуле (28) определяется погрешностью расчета t0.
Минимальная энергия зажигания W (Дж) рассчитывается по формуле
W = a q 
, (29)
где a = 0,5 - коэффициент пропорциональности; q - удельное объемное количество тепла, необходимое для нагрева горючей смеси от ее начальной температуры tнач до температуры самовоспламенения, Дж/м3; lk - величина критического зазора, м.
Удельное объемное количество тепла, необходимое для нагрева горючей смеси от tнач до tсв, рассматривается как тепло, нужное для нагрева воздуха qг, и вычисляется (Дж) по формуле
(30)
где Ср - теплоемкость воздуха, Дж/(кг × град); rг - плотность воздуха, кг/м3.
Величину qг можно вычислить по табл. 12.
|
Температура, °С |
Теплоемкость воздуха, кДж/(м3 × град) |
Тепло, затрачиваемое на нагрев 1 м3 воздуха от 20 °С, кДж |
|
20 |
1,211 |
- |
|
30 |
1,171 |
11,09 |
|
40 |
1,134 |
23,4 |
|
50 |
1,098 |
34,6 |
|
60 |
1,055 |
45,4 |
|
70 |
1,034 |
55,8 |
|
80 |
1,099 |
66,2 |
|
90 |
0,977 |
75,9 |
|
100 |
0,955 |
85,5 |
|
120 |
0,906 |
103,6 |
|
140 |
0,865 |
121,3 |
|
160 |
0,829 |
137,9 |
|
180 |
0,796 |
153,8 |
|
200 |
0,765 |
169,1 |
|
250 |
0,700 |
204,1 |
|
300 |
0,644 |
236,3 |
|
350 |
0,600 |
266,3 |
|
400 |
0,560 |
294,3 |
|
500 |
0,501 |
344,4 |
|
600 |
0,450 |
384,4 |
|
700 |
0,411 |
430,5 |
|
800 |
0,380 |
468,5 |
|
900 |
0,353 |
503,8 |
|
1000 |
0,328 |
536,6 |
|
1100 |
0,308 |
567,4 |
|
1200 |
0,290 |
596,4 |
При расчете критического зазора зажигания lk используются значения максимального экспериментального безопасного зазора (МЭБЗ), ГОСТ 12.1.001-78:
lk = 2 МЭБЗ. (31)
Среднеквадратическая погрешность расчета по формуле (29) составляет 90 %.
Пример. Рассчитать минимальную энергию зажигания паровоздушной смеси керосина осветительного марки А по формуле (29). Исходные данные: tнач = 70 °С, tсв = 238 °С, lk = 1,8 мм.
Используя данные табл. 12, находим:
qг = 1,4×105 Дж/м3.
Подставляя q = qг в формулу (29), определяем значение минимальной энергии зажигания паров керосина при 70 °С:
W = 0,5 × 1,4 × 105 × (1,8 × 10-3)3 = 4,1 × 10-4 Дж.
Для горючих веществ, состоящих из атомов С, Н, О, N, S, Si, Р, F, Cl, Br, J, стехиометрическая концентрация в процентах объемных определяется по формуле
jст = 100/(4,84b + 1), (32)
где b = mс + ms + msi + 2,5mР + 0,25(mн - mх) - 0,5mО. (33)
В формуле (33) mc, ms, mSi, mP, mн, mО - число атомов углерода, серы, кремния, фосфора, водорода и кислорода в молекуле горючего; mх - суммарное число атомов F, Cl, Br, J в молекуле горючего.
Пример. Рассчитать стехиометрическую концентрацию этиленгликоля С2Н6O2 в воздухе по формуле (32).
По формуле (33) вычисляем:
b = 2 + 0,25 × 6 - 0,5 × 2 = 2,5.
Рассчитываем jст по формуле (32):
jст = 100/(4,84 × 2,5 + 1) = 7,63 % (об.).
Для расчета адиабатической температуры горения стехиометрической смеси горючего с воздухом без учета степени диссоциации продуктов горения определяется состав исходной смеси и продуктов сгорания по уравнению материального баланса для химической реакции горения, записанному в общем виде:
(34)
Состав исходной смеси характеризует левая часть равенства (34), а состав продуктов горения - правая.
Используя уравнение материального баланса (34), можно составить уравнение энергетического баланса, приравнивая сумму абсолютных энтальпий исходных веществ 
(при начальной температуре Т0, К) к сумме абсолютных энтальпий продуктов горения 
(при адиабатической температуре горения стехиометрической смеси):
(35)
Учитывая, что исходная смесь состоит из одного моля горючего вещества, b молей кислорода и 3,84b молей азота, а продуктами сгорания являются СО2, SO2, SiO2, P4O10, Н2О и галоидкислоты НХ (где X - это F, Cl, Br, J), уравнение (35) можно записать следующим образом:
(36)
Задача вычисления адиабатической температуры горения сводится к нахождению такой температуры продуктов горения, при которой сумма абсолютных энтальпий продуктов горения , выражаемая правой частью уравнения (36), окажется равной сумме абсолютных энтальпий исходных (начальных) веществ , выражаемой левой частью уравнения.
Значения абсолютных энтальпий простых веществ и продуктов горения при температурах 298-4000 К приведены в табл. 13 и 14. Величина теплоты образования одного моля горючего вещества берется из справочной литературы или определяется расчетным путем.
|
Вещество |
Абсолютная энтальпия при 298,15 К, кДж/моль |
Вещество |
Абсолютная энтальпия при 298,15 К, кДж/моль |
|
Ar (газ) |
6,190 |
НСl (газ) |
35,960 |
|
Вr2 (жидкость) |
-21,159 |
HF (газ) |
8,590 |
|
С (графит) |
385,450 |
Н2О (жидкость) |
-34,071 |
|
С (газ) |
1108,235 |
Н2О (газ) |
9,898 |
|
CF4 (газ) |
87,688 |
N2 (газ) |
8,660 |
|
СО2 (газ) |
9,359 |
O2 (газ) |
8,674 |
|
Сl2 (газ) |
9,171 |
Р (тв. белый) |
719,625 |
|
F2 (газ) |
306,678 |
S (ромбическая) |
298,460 |
|
Н2 (газ) |
247,151 |
S2 (газ) |
725,954 |
|
НВr (газ) |
76,477 |
Воздух |
8,661 |
|
|
|
Si |
906,514 |
Стандартные теплоты образования с достаточной для практических целей точностью можно рассчитать по аддитивным вкладам связей по формуле
(37)
где nj - число связей j-го типа в молекуле соединения; 
- аддитивный вклад связи j-го типа (табл. 15).
При расчете энтальпии необходимо учитывать следующие особенности.
1. Значение аддитивного вклада связи между одними и теми же элементами в общем виде зависит от структурной валентности атомов, участвующих в связи, кратности связи, наличия напряженной структуры молекул, связанной с деформацией валентных углов, взаимного сопряжения связей. Величина структурной валентности указана в табл. 15 в виде верхнего индекса символа элемента.
|
т, к |
Воздух |
СО2 |
СО |
О2 |
О |
Н2О |
ОН |
Н2 |
Н |
N2 |
NО |
Аr |
С (графит) |
|
0 |
0 |
0 |
279,07 |
0 |
246,55 |
0 |
158,04 |
238,94 |
335,17 |
0 |
89,78 |
0 |
393,21 |
|
298,15 |
8,66 |
9,35 |
287,74 |
8,67 |
253,27 |
9,91 |
166,86 |
247,39 |
341,36 |
8,67 |
98,95 |
6,19 |
394,19 |
|
400 |
11,64 |
13,36 |
290,71 |
11,69 |
255,48 |
13,36 |
169,88 |
250,37 |
343,47 |
11,64 |
101,99 |
8,30 |
395,21 |
|
600 |
17,62 |
22,25 |
296,67 |
17,91 |
259,73 |
20,41 |
175,78 |
256,22 |
347,63 |
17,56 |
108,09 |
12,46 |
398,14 |
|
800 |
23,86 |
32,14 |
302,90 |
24,49 |
263,93 |
27,93 |
181,72 |
262,11 |
351,79 |
23,71 |
114,48 |
16,61 |
401,87 |
|
1000 |
30,36 |
42,72 |
309,40 |
31,36 |
268,12 |
35,94 |
187,76 |
268,09 |
355,94 |
30,13 |
121,15 |
20,77 |
406,02 |
|
1200 |
37,09 |
53,77 |
316,14 |
38,41 |
272,29 |
44,48 |
193,98 |
274,21 |
360,09 |
36,78 |
128,02 |
24,92 |
410,45 |
|
1400 |
44,00 |
65,19 |
323,04 |
45,60 |
276,46 |
53,51 |
200,39 |
280,49 |
364,24 |
43,61 |
135,04 |
29,08 |
415,09 |
|
1600 |
51,05 |
76,87 |
330,08 |
52,91 |
280,63 |
62,97 |
206,99 |
286,95 |
368,40 |
50,58 |
142,17 |
33,23 |
419,90 |
|
1800 |
58,20 |
88,70 |
337,21 |
60,31 |
284,79 |
72,82 |
213,72 |
293,57 |
372,55 |
57,65 |
149,39 |
37,38 |
424,83 |
|
2000 |
65,44 |
100,71 |
344,42 |
67,81 |
288,96 |
83,02 |
220,60 |
300,36 |
376,70 |
64,81 |
156,66 |
41,54 |
429,85 |
|
2200 |
72,76 |
112,82 |
351,69 |
75,41 |
293,11 |
93,41 |
227,60 |
306,99 |
380,86 |
71,97 |
163,98 |
45,69 |
434,53 |
|
2400 |
80,14 |
125,04 |
359,01 |
83,10 |
297,28 |
104,14 |
234,71 |
314,03 |
385,01 |
79,26 |
171,35 |
49,85 |
439,69 |
|
2600 |
86,58 |
137,32 |
366,37 |
90,88 |
301,44 |
115,08 |
241,91 |
321,19 |
389,16 |
86,57 |
178,75 |
54,00 |
444,92 |
|
2800 |
95,06 |
149,69 |
373,77 |
98,74 |
305,61 |
126,22 |
249,22 |
328,46 |
393,32 |
93,91 |
186,17 |
58,15 |
450,20 |
|
3000 |
102,60 |
162,10 |
381,18 |
106,69 |
309,79 |
137,56 |
256,56 |
335,82 |
397,47 |
101,30 |
193,62 |
62,307 |
455,54 |
|
3200 |
110,17 |
174,55 |
388,64 |
114,72 |
313,98 |
149,05 |
263,99 |
343,27 |
401,62 |
108,71 |
201,08 |
66,46 |
460,93 |
|
3400 |
117,77 |
187,06 |
396,10 |
122,82 |
318,18 |
160,69 |
271,49 |
350,81 |
405,77 |
116,14 |
208,57 |
70,60 |
466,37 |
|
3600 |
125,41 |
199,61 |
403,60 |
130,98 |
322,39 |
172,47 |
279,04 |
358,44 |
409,93 |
123,61 |
216,08 |
74,77 |
471,94 |
|
3800 |
133,08 |
212,19 |
411,10 |
139,22 |
326,62 |
184,37 |
286,65 |
366,13 |
414,08 |
131,08 |
223,60 |
78,92 |
477,41 |
|
4000 |
140,78 |
224,81 |
418,63 |
147,51 |
330,87 |
196,42 |
294,30 |
373,90 |
418,23 |
138,58 |
231,13 |
83,08 |
483,00 |
Окончание табл. 14
|
т, к |
HF |
CF4 |
F2 |
F |
HCl |
Cl2 |
Cl |
HBr |
Br2 |
Br |
P4O10 |
P (газ) |
SO2 |
SiO2 |
|
0 |
0 |
75,04 |
298,14 |
226,25 |
27,35 |
0 |
119,33 |
67,90 |
0 |
94,93 |
0 |
1030,6 |
64,06 |
0 |
|
298,15 |
8,60 |
87,77 |
306,97 |
232,76 |
35,99 |
9,18 |
125,59 |
76,55 |
9,73 |
101,14 |
30,17 |
1036,8 |
44,61 |
6,93 |
|
400 |
11,56 |
94,60 |
310,25 |
265,06 |
38,96 |
12,71 |
127,85 |
79,53 |
13,43 |
103,25 |
51,69 |
1038,9 |
78,86 |
11,97 |
|
600 |
17,40 |
110,70 |
317,11 |
239,48 |
44,83 |
19,92 |
132,388 |
85,42 |
20,84 |
107,41 |
102,52 |
1043,1 |
88,15 |
23,85 |
|
800 |
23,28 |
128,93 |
324,29 |
243,80 |
50,82 |
27,30 |
136,92 |
91,52 |
28,33 |
111,59 |
159,64 |
1047,2 |
98,33 |
37,57 |
|
1000 |
29,25 |
148,32 |
331,67 |
248,07 |
57,04 |
34,78 |
141,39 |
97,86 |
35,86 |
115,82 |
220,03 |
1051,4 |
109,04 |
52,61 |
|
1200 |
35,36 |
168,37 |
339,18 |
252,30 |
63,48 |
42,32 |
145,80 |
104,45 |
43,43 |
120,13 |
282,27 |
1055,5 |
120,08 |
66,97 |
|
1400 |
41,63 |
188,84 |
346,82 |
256,52 |
70,12 |
49,91 |
150,17 |
111,23 |
51,02 |
124,51 |
345,66 |
1059,7 |
131,35 |
81,26 |
|
1600 |
48,08 |
209,58 |
354,54 |
260,72 |
76,94 |
57,54 |
154,49 |
118,19 |
58,65 |
128,96 |
409,78 |
1063,9 |
142,77 |
95,99 |
|
1800 |
54,70 |
230,49 |
362,38 |
264,91 |
83,90 |
65,21 |
158,79 |
125,27 |
66,30 |
133,45 |
474,42 |
1068,0 |
154,31 |
111,29 |
|
2000 |
61,45 |
251,56 |
370,35 |
269,10 |
90,99 |
72,93 |
163,06 |
132,48 |
73,98 |
137,98 |
539,42 |
1072,3 |
165,95 |
126,59 |
|
2200 |
68,27 |
272,46 |
378,05 |
273,27 |
98,08 |
80,62 |
167,32 |
139,64 |
81,61 |
142,52 |
604,11 |
1076,49 |
177,55 |
154,34 |
|
2400 |
75,26 |
293,67 |
386,25 |
277,45 |
105,34 |
88,43 |
171,56 |
147,00 |
89,37 |
147,08 |
669,52 |
1080,81 |
189,27 |
174,42 |
|
2600 |
82,32 |
314,95 |
394,55 |
281,62 |
112,67 |
96,30 |
175,78 |
154,45 |
97,16 |
151,63 |
735,08 |
1085,23 |
201,21 |
194,5 |
|
2800 |
89,48 |
336,25 |
402,92 |
285,79 |
120,09 |
104,21 |
180,01 |
161,74 |
105,02 |
156,16 |
800,76 |
1089,75 |
213,16 |
214,59 |
|
3000 |
896,74 |
357,59 |
411,38 |
289,96 |
127,64 |
112,21 |
184,22 |
169,49 |
112,96 |
160,71 |
866,57 |
1094,38 |
225,15 |
234,67 |
|
3200 |
104,04 |
378,99 |
419,91 |
294,12 |
135,06 |
120,26 |
188,42 |
177,08 |
121,00 |
165,23 |
932,45 |
1099,14 |
237,24 |
254,75 |
|
3400 |
111,40 |
400,39 |
428,44 |
298,28 |
142,62 |
128,37 |
192,62 |
184,75 |
129,16 |
169,74 |
998,40 |
1104,03 |
249,36 |
274,83 |
|
3600 |
118,84 |
421,81 |
436,93 |
302,44 |
150,24 |
136,59 |
196,82 |
192,44 |
137,44 |
174,23 |
1064,38 |
1109,06 |
261,59 |
294,92 |
|
3800 |
126,33 |
445,00 |
445,46 |
306,61 |
157,90 |
144,81 |
201,01 |
200,20 |
145,88 |
178,71 |
1130,42 |
1114,21 |
273,89 |
315,00 |
|
4000 |
133,85 |
464,73 |
453,91 |
310,77 |
165,60 |
153,14 |
205,20 |
207,99 |
154,46 |
183,17 |
1196,50 |
1119,50 |
286,20 |
335,00 |
, кДж/моль, различных связей в энтальпию образования
|
Связь |
|
Связь |
|
Связь |
|
|
|
19,63 |
Ge Ge |
-94,77 |
C-S4 |
30,84 |
|
С-С |
29,02 |
Li-Li |
212,25 |
C-S6 |
8,12 |
|
с=с |
111,50 |
P-P |
9,83 |
C=S6 |
16,19 |
|
сºс |
237,48 |
Si-Si |
36,15 |
C-F |
-202,21 |
|
Н-Н |
0 |
C-H |
-19,69 |
Ca-F |
-190,92 |
|
О-О |
78,49 |
C-O |
-49,83 |
C-Cl |
-27,74 |
|
N3-N3 |
118,99 |
• C-O |
-40,54 |
C-Br |
-5,94 |
|
N3-N3 |
164,81 |
C-O |
-25,65 |
C-J |
73,05 |
|
N3-N4 |
105,65 |
• C-O |
-59,50 |
C-Al |
28,15 |
|
N3=N3 |
215,60 |
C=O |
-134,10 |
C-B |
15,10 |
|
N3=N5 |
214,01 |
C=O• |
-111,00 |
C-Ge |
41,84 |
|
N3ºN5 |
85,98 |
• c=o |
-81,09 |
C-Li |
116,23 |
|
s-s |
12,80 |
C-N3 |
41,84 |
C-P3 |
32,72 |
|
s=s |
128,49 |
C-N5 |
-21,17 |
C-P5 |
58,49 |
|
F-F |
0 |
C-N3 |
52,63 |
C-Si |
24,02 |
|
Cl-Cl |
0 |
C-N4 |
61,80 |
H-O |
-123,59 |
|
Br-Br |
30,91 |
C=N |
18,66 |
H-N3 |
-5,90 |
|
J-J |
62,43 |
CºN |
125,52 |
H-N4 |
-45,27 |
|
Al-Al |
149,41 |
C-S2 |
32,13 |
H-S |
-8,28 |
|
B-B |
106,27 |
C-S2 |
46,40 |
H-F |
-566,55 |
|
Ge-Ge |
23,18 |
C=S2 |
64,27 |
H-Cl |
-92,30 |
|
H-Br |
-36,40 |
o-cl4-6 |
25,90 |
S6-F |
-274,60 |
|
H-J |
26,36 |
O-Cl7 |
19,58 |
S4-Cl |
-38,28 |
|
H-Al |
-172,130 |
O-Br4 |
44,10 |
S6-Cl |
-30,04 |
|
H-B |
25,02 |
o-j-1 |
35,69 |
S4-Br |
27,24 |
|
H-Ge |
22,80 |
O-Al |
-139,20 |
S2-P5 |
-169,62 |
|
H-LI |
140,750 |
O-B |
-145,77 |
F-Si |
*395,81 |
|
H-P |
2,68 |
O-Ge |
-46,99 |
Cl-Al |
-198,91 |
|
H-Si |
4,52 |
O-Li |
-91,17 |
Cl-B |
-136,36 |
|
O-N3 |
45,73 |
O-P3 |
-145,98 |
Cl-Ge |
-127,61 |
|
O-N5 |
-17,28 |
O-P5 |
-163,55 |
Cl-Li |
-192,34 |
|
O=N3 |
-29,20 |
O=P5 |
-370,49 |
Cl-P3 |
-92,34 |
|
O=N5 |
-3,68 |
O-Si |
-212,63 |
Cl-P5 |
-73,98 |
|
O-S4 |
-64,31 |
O-Si |
-247,98 |
Cl-Si |
-159,20 |
|
O=S4 |
-128,62 |
O-Si |
-302,54 |
Br-Ge |
-87,11 |
|
O-S6 |
-86,27 |
N-F |
-41,59 |
Br-P5 |
-19,50 |
|
O=S6 |
-150,20 |
N3-Cl |
-82,01 |
Br-Si |
-97,99 |
|
O-F |
-19,75 |
N5-Cl |
20,00 |
B-B |
-46,40 |
|
O-Cl |
36,99 |
N3-P3 |
-2,51 |
-CH2- |
-19,75 |
|
O-Cl2 |
50,58 |
N3-P5 |
-15,31 |
НЭ |
-23,43 |
Примечание. Поправка на напряженность связи (н) 28,87 кДж/моль, поправка на сопряжение связей (с) минус 32,22 кДж/моль.
2. Условным знаком Са обозначен атом углерода, принадлежащий к ароматическому циклу.
3. Символ С обозначает углеродный атом, не соединенный непосредственной связью с другими углеродными атомами, а О - атом кислорода в карбоксильной группе альдегидов.
4. Условным знаком тире с точками сверху (С-С, N-N и т. п.) обозначены нецелочисленные ("полуторные") связи между атомами, образующими ароматический цикл. К ароматическим необходимо относить все циклы, имеющие симметрию правильного многоугольника и удовлетворяющие равенству
p = 4n + 2,
где p - число p-электронов в цикле; n = 0, 1, 2, 3... .
Наиболее распространены ароматические соединения с шестью p-электронами в цикле. Кроме бензольного ядра к ним относятся многочисленные шестичленные гетероциклические соединения, по строению аналогичные бензолу, а также пятичленные, в которых в общую кольцевую p-электронную систему включены два электрона неподеленной пары гетероатома, например, пирроп, тиофен и фуран. Неподеленные пары электронов гетероатома вовлекаются в общую p-электронную систему цикла, сами они p-электронную систему не порождают.
5. В конденсированных ароматических циклах связь С-С, являющуюся общей для двух циклов, необходимо рассматривать как одинарную, а не "полуторную".
6. Символом тире с точками сверху и снизу обозначены условно одинарные связи: (Ge-Ge, C-О, O-Si) между атомами:
германия в германоорганических соединениях;
кислорода и углерода, если последний непосредственно соединен не менее чем с двумя атомами кислорода;
кремния и кислорода в органосилоксанах, если к атому кремния непосредственно присоединены атомы углерода.
7. Символом тире с точками снизу (O-Si) обозначена условная связь между атомом кислорода и атомом кремния, имеющего непосредственную связь с атомом (или атомами) углерода, например, в алкилоксисиланах.
8. Водородная связь между атомом водорода и кислорода, водорода и азота, водорода и фтора обозначается в виде Н...Э.
9. Уменьшение прочности связи между атомами, образующими напряженную структуру, в которой сильно деформированы валентные углы, необходимо учитывать положительной поправкой на напряженность, обозначаемой буквой н, взятой в скобки (н). Если рассматриваемая связь участвует в образовании трех- или четырехчленного цикла, то аддитивный вклад ее увеличивается на величину одной поправки для каждой одинарной связи, полутора поправок - для каждой нецелочисленной связи и двух поправок - для каждой двойной связи. Если связь одновременно принадлежит к двум напряженным циклам, то ее аддитивный вклад увеличивается на величину двух поправок на напряженность.
По одной поправке на напряженность необходимо также вводить на каждую пару смежных (кумулированных) двойных связей С=С, например, в структуре аллена Н2С = С = СН2.
10. Увеличение прочности связей, обусловленное их взаимным сопряжением, следует учитывать с отрицательной поправкой на сопряжение, обозначаемой буквой с, взятой в скобки: (с). Аддитивный вклад каждой связи С-С, расположенной между сопряженными двойными связями (как например, в дивиниле СН2 = СН - СН = СН2), должен быть уменьшен на величину поправки на сопряжение. При наличии у одного и того же атома углерода трех или четырех одинарных связей (или соответствующего им числа кратных связей) с атомами фтора, кислорода или азота аддитивный вклад каждой связи должен быть уменьшен на величину одной поправки на сопряжение (в пересчете на простые связи).
Исключением из этого правила являются связи CºN, C-N и C-О, которые хотя и учитываются при подсчете общего числа связей одного атома углерода, но не требуют поправок, так как в таблице вклады их указаны с учетом поправок на сопряжение.
11. Точность расчета энтальпии образования ароматических углеводородов и кислородосодержащих соединений можно существенно повысить, используя вклад Са-Н, равный 11,13 кДж/моль. В этом случае необходимо вместо вклада связи С-С, указанного в таблице, использовать вклад связи Са-Са, равный 22,47 кДж/моль.
Значения теплоты (энтальпии) образования, рассчитанные по приведенной выше формуле с использованием данных таблицы, отличаются от экспериментальных в среднем на 12 кДж/моль.
Абсолютная энтальпия горючего 
при начальной температуре, необходимая для проведения расчета Tад по формуле (36), вычисляется либо по закону Гесса, по известной теплоте химической реакции и абсолютным энтальпиям участвующих в реакции веществ, либо по уравнению (38) с использованием данных табл. 21 и 22:
(38)
Так как абсолютные энтальпии разных галогенов различны, то при расчете слагаемое 
в уравнении (38) следует заменить суммой
Для расчета абсолютных энтальпий продуктов сгорания слагаемое 
в правой части уравнения (36) также следует заменить суммой
При исчислении адиабатической температуры горения Тад вначале рассчитывается абсолютная энтальпия начальных веществ как сумма слагаемых, стоящих в левой части уравнения (36). При этом DНг вычисляется по уравнению (38), b рассчитывается по уравнению (33), а значения абсолютных мольных энтальпий для кислорода 
и азота 
при 298,15 К заимствуются из табл. 13.
Затем исходя из химической природы вещества оценивается приближенно температура горения стехиометрической смеси его с воздухом. Если такая оценка оказывается затруднительной, то температура горения принимается равной 2000-2500 К и обозначается символом Т1. Например, для Т1 = 2300 К абсолютная энтальпия продуктов горения вычисляется как сумма слагаемых, стоящих в правой части уравнения (36). При этом абсолютные мольные энтальпии продуктов горения 
заимствуются из табл. 14.
Если в результате расчета окажется, что вычисленное значение абсолютной энтальпии исходных веществ больше значения абсолютной энтальпии продуктов горения (при Т1), то есть если 
, то производится последующий расчет абсолютной энтальпии продуктов горения при температуре Т2 на 200 К выше, чем Т1. Эта операция повторяется до тех пор, пока не будет найдена температура Тn, при которой абсолютная энтальпия исходных веществ окажется меньше абсолютной энтальпии продуктов горения. Это будет означать, что энергия, выделяющаяся при горении исходной смеси, недостаточна для того, чтобы нагреть продукты горения до температуры Тn.
Адиабатическая температура горения после этого вычисляется по формуле
(39)
где 
и 
- абсолютные энтальпии продуктов горения при температуре соответственно Тn и Тn - 200 К. Значения Тад, рассчитанные без учета диссоциации продуктов сгорания, на 100 и более градусов выше значений Тад, вычисленных с учетом степени диссоциации. Так, для насыщенных углеводородов эта разность равна 100-115 К, для углеводородов с двойными связями она достигает 150-200 К, для ацетилена она равна 337 К.
Адиабатическую температуру горения стехиометрических смесей горючих с воздухом с учетом степени диссоциации продуктов горения при температуре пламени для органических веществ, состоящих из атомов С, Н, О, N, можно рассчитать на ЭВМ в соответствии с алгоритмом, приведенным в книге В.Т. Монахова "Методы исследования пожарной опасности веществ" (М.: Химия, 1979). Результаты расчетов для ряда соединений приведены в табл. 16.
|
Вещество |
Формула |
Тад, К |
|
Метан |
CH4 |
2210 |
|
Этан |
C2H6 |
2247 |
|
Пропан |
C3H8 |
2255 |
|
н-Бутан |
C4H10 |
2258 |
|
н-Пентан |
C5H12 |
2259 |
|
н-Гексан |
C6H14 |
2261 |
|
н-Гептан |
C7H16 |
2262 |
|
2,2,4-Триметилпентан |
C8H18 |
2259 |
|
2,2,3-Триметилпентан |
C8H18 |
2260 |
|
2,2-Диметилбутан |
C6H14 |
2255 |
|
2,2-Диметилпропан |
C5H12 |
2252 |
|
Изобутан |
C4H10 |
2254 |
|
Изопентан |
C5H12 |
2256 |
|
2,3-Диметилбутан |
C6H14 |
2257 |
|
Изооктан |
C8H18 |
2261 |
|
2,4,4-Триметил-2-пентен |
C8H16 |
2284 |
|
Этилен |
С2Н4 |
2361 |
|
Пропен |
С3Н8 |
2324 |
|
2-Пентен |
C5H10 |
2298 |
|
1-Бутен |
С4Н8 |
2311 |
|
Пропаналь |
С3Н6O |
2270 |
|
Ацетон |
С3Н60 |
2252 |
|
2-Метил-1-пропен |
С4Н8 |
2303 |
|
Гексен |
С6Н12 |
2297 |
|
1,2-Бутадиен |
С4Н6 |
2388 |
|
1,3-Бутадиен |
С4Н6 |
2362 |
|
1,4-Пентадиен |
С5Н8 |
2349 |
|
2,3-Пентадиен |
С5Н8 |
2362 |
|
1,2-Пентадиен |
С5Н8 |
2365 |
|
1,5-Гексадиен |
С6Н10 |
2335 |
|
Ацетилен |
С2Н2 |
2534 |
|
Пропин |
С3Н4 |
2430 |
|
н-Гептин |
С7Н12 |
2337 |
|
1-Бутин |
С4Н6 |
2389 |
|
2-Бутин |
С4Н6 |
2380 |
|
1-Пентин |
С5Н8 |
2365 |
|
Метанол |
СН4O |
2211 |
|
2-Пропанол |
С3Н8O |
2227 |
|
Аминоэтан |
C3H7N |
2257 |
|
Триэтиламин |
C6H15N |
2275 |
|
Ацетальдегид |
С2Н4О |
2276 |
|
Пропеналь |
С3Н4O |
2326 |
|
1,2-Эпоксипропан |
С3Н6O |
2338 |
|
Циклопропан |
С3Н6 |
2345 |
|
2-Бутанол |
С4Н8O |
2255 |
|
Винилацетат |
С4Н6O2 |
2254 |
|
Этилацетат |
С4Н8O2 |
2213 |
|
Диметиловый эфир |
С2Н6O |
2273 |
|
Диэтиловый эфир |
С4Н10O |
2259 |
|
Диизопропиловый эфир |
С6Н14O |
2253 |
|
Диметокиметан |
С3Н8O2 |
2246 |
|
Бензол |
С6Н6 |
2333 |
|
Толуол |
С7Н8 |
2319 |
|
Ксилол |
C8H10 |
2309 |
|
1,2-Эпоксиэтан |
С2Н4О |
2393 |
|
Циклопентадиен |
С5Н6 |
2362 |
|
Циклогексан |
C6H12 |
2270 |
|
Циклопентан |
C5H10 |
2280 |
|
Циклопентен |
С5Н8 |
2319 |
|
Циклогексен |
C6H10 |
2304 |
|
Метилциклогексан |
С7Н14 |
2266 |
|
Фуран |
С4Н4О |
2359 |
|
Тетрагидрофуран |
С4Н8O |
2283 |
|
2,3-Дигидропиран |
С5Н8O |
2295 |
|
Тетрагидропиран |
С5Н10O |
2272 |
|
Этиленамин |
C2H5N |
2390 |
Максимальное давление взрыва без учета степени диссоциации продуктов вычисляется по формуле
(40)
где Рн - давление, под которым находится исходная смесь; Smjк - сумма числа молей конечных газообразных продуктов горения; Smiн - сумма числа молей газообразных исходных веществ; Тн - температура исходной смеси; Тад(v) - адиабатическая температура горения стехиометрической смеси горючего с воздуха при постоянном объеме.
Значение Smjк без учета степени диссоциации продуктов горения в соответствии с уравнением (34) вычисляется по формуле
Smjк = mc + ms + 0,25mP + 0,5(mH - mx) + mx + (3,84b + 0,5mN). (41)
Значение Smiн находится по формуле
Smiн = 1 + 4,84b. (42)
Значение Тад(v) без учета степени диссоциации продуктов горения вычисляется в соответствии с п. 2.9.2, при этом вместо уравнения (35) используется уравнение (43), выражающее равенство внутренних энергий исходных веществ и продуктов горения:
(43)
Максимальная скорость нарастания давления взрыва 
рассчитывается по формуле
(44)
где Su - максимальная нормальная скорость распространения пламени, м/с; V - объем реакционного сосуда, м3; Рн - начальное давление, кПа.
Относительная средняя квадратическая погрешность расчета составляет 28 %. Формула (44) применима при начальных температурах исходной смеси не выше 70 °С.
Максимальная степень расширения продуктов горения (DV) вычисляется по формуле
DV = Vmax/Vн = 0,8×Pmax/Pн, (45)
где Рн - давление, под которым находится исходная смесь; Рmax - величина, вычисляемая по п. 2.10.1; Vн - объем исходной смеси; Vmax - объем продуктов горения при Тад.
Максимальная нормальная скорость горения Su для органических веществ, состоящих из атомов С, Н, N, О, S и структурных групп, представленных в табл. 27, вычисляется по формуле
(46)
где mj - число структурных групп j-го вида в молекуле; hj - коэффициент, соответствующий j-й структурной группе; nс - число атомов углерода в молекуле; a1 - показатель степени, равный двум; 
- значение нормальной скорости горения для алканов, равное 0,40 м/с.
|
Структурная группа |
hj, м/с |
Структурная группа |
hj, м/с |
|
С=С |
1,14 |
-соо- |
-0,64 |
|
сºс |
3,34 |
-о- |
0,45 |
|
-о-н |
0,15 |
** |
-0,84 |
|
-NH2, -NH-, -N< |
-0,50 |
** |
2,50 |
|
Сl* |
-1,21 |
** |
-0,41 |
|
-сно |
0,75 |
Неароматический цикл |
0,45 |
|
-со- |
0,42 |
|
|
_____________
* Для соединений, содержащих атом Сl в молекуле.
** Углеродный скелет бензольного кольца.
Для массива данных, представленных в табл. 17, относительная средняя квадратическая погрешность расчета составляет 10,6 %.
Максимальная нормальная скорость горения для органических веществ, состоящих из атомов С, Н, N, О, и для веществ, состоящих из структурных групп, не учтенных в табл. 17, вычисляется по формуле
lgSu = 4,958 + 7560/Т, (47)
где Т находится в соответствии с п. 2.9.
Для веществ, состоящих из структурных групп, приведенных в табл. 18, значение Т может быть вычислено более просто, по формуле
(48)
где mj - число структурных групп j-го вида в молекуле; DTj - поправка к значению адиабатической температуры, соответствующая j-й структурной группе (из табл. 18).
|
Структурная группа |
DTj, K |
Структурная группа |
DTj, K |
|
С=С |
560 |
-СО- |
232 |
|
СºС |
2070 |
-соо- |
-400 |
|
-ОН |
77 |
-о- |
306 |
|
-NH2, -NH-, -N< |
-324 |
* |
-886 |
|
-СНО |
503 |
|
1240 |
|
Неароматический цикл |
460 |
|
|
______________
* Углеродный скелет бензольного кольца.
Относительная средняя квадратическая погрешность расчета нормальной скорости горения по формуле (47) при использовании значений Тад, вычисленных по формуле (48), для массива, в табл. 19, составила 11 %.
|
Вещество |
Структурная формула |
Su, м/с |
|
Метан |
СН4 |
0,37 |
|
Этан |
СН3 СН3 |
0,45 |
|
Пропан |
СН3 СН2 СН3 |
0,44 |
|
н-Бутан |
СН3(СН2)2 СН3 |
0,43 |
|
н-Пентан |
СН3(СН2)3 СН3 |
0,42 |
|
н-Гексан |
СН3 (СН2)4 СН3 |
0,39 |
|
н-Гептан |
СН3(СН2)5 СН3 |
0,41 |
|
2,2,4-Триметилпентан |
(СН3)3 СН СН2 СН(СН3)2 |
0,38 |
|
2,2,3-Триметилпентан |
(СН3)3 СН СН3 СН2 СН3 |
0,40 |
|
2,2-Диметилбутан |
(СН3)3 СН СН2 СН3 |
0,38 |
|
2,2-Диметилпропан |
(СН3)4С |
0,36 |
|
Изобутан |
(СН3)3 СН |
0,35 |
|
Изопентан |
(СН3)2 СНС2Н5 |
0,39 |
|
2,3-Диметилбутан |
(СН3)2 СН СН(СН3)2 |
0,36 |
|
Изооктан |
(СН3)3 СНС4Н9 |
0,41 |
|
2,4,4-Триметил-2-пентен |
(СН3)2С= СНС(СН3)2С2Н5 |
0,43 |
|
Этилен |
СН2= СН2 |
0,43 |
|
Пропен |
СН3 СН= СН2 |
0,72 |
|
2-Пентен |
СН3 СН= СНС2Н5 |
0,49 |
|
1-Бутен |
СН3 СН2 СН= СН2 |
0,43 |
|
2-Метил-1-пропен |
(СН3)2С= СН2 |
0,38 |
|
Гексен |
С4Н9 СН= CН2 |
0,42 |
|
1,3-Бутадиен |
СН2= СН СН= СН2 |
0,56 |
|
1,2-Бутадиен |
СН2=С= СН СН3 |
0,58 |
|
1,4-Пентадиен |
СН2= СН СН2 СН= СН2 |
0,51 |
|
2,3-Пентадиен |
СН3 СН=С= СН СН3 |
0,52 |
|
1,2-Пентадиен |
СН2=С= СН СН2 СН3 |
0,53 |
|
1,5-Гексадиен |
СН2= СН(СН2)2 СН= СН2 |
0,44 |
|
Ацетилен |
CHºCH |
1,61 |
|
Пропин |
СН3Сº СН |
0,71 |
|
н-Гептин |
СНºС(СН2)4 СН3 |
0,52 |
|
1-Бутин |
С2Н5Сº СН |
0,58 |
|
2-Бутин |
СН3СºС СН3 |
0,52 |
|
1-Пентин |
CHºCC3H7 |
0,53 |
|
3-Гексин |
C2H5СºMM2H5 |
0,45 |
|
Метанол |
СН3ОН |
0,61 |
|
2-Пропанол |
СН3 СНОН СН3 |
0,42 |
|
Аминоэтан |
C2H5NH2 |
0,32 |
|
2-Аминопропан |
(CH3)2HCNH2 |
0,31 |
|
Триэтиламин |
(C2H5)3N |
0,39 |
|
1-Хлорбутан |
СН3(СН2)2 СН2Сl |
0,34 |
|
3-Хлорпропен |
Сl СН2- СН= СН2 |
0,34 |
|
2-Хлорпропан |
(СН3)2СНСl |
0,27 |
|
1-Хлорпропан |
СН3(СН2)2Сl |
0,29 |
|
Этаналь |
СН3 СНО |
0,42 |
|
Пропеналь |
СН2= СН СНО |
0,67 |
|
Пропаналь |
СН3 СН2 СНО |
0,50 |
|
Ацетон |
СН3СО СН3 |
0,44 |
|
2-Бутанон |
СН3СО СН2 СН3 |
0,43 |
|
Винилацетат |
СН3СОО СН= СН2 |
0,42 |
|
Этилацетат |
СН3СООС2Н5 |
0,37 |
|
Диметиловый эфир |
СН3О СН3 |
0,49 |
|
Диэтиловый эфир |
С2Н5ОС2Н5 |
0,49 |
|
Диизопропиловый эфир |
(СН3)2 СН-О- СН(СН3)2 |
0,39 |
|
Диметоксиметан |
СН2(О СН3)2 |
0,48 |
|
Бензол |
С6Н6 |
0,45 |
|
Толуол |
С6Н5 СН3 |
0,39 |
|
Ксилол |
С6Н4(СН3)2 |
0,34 |
|
1,2-Эпоксиэтан |
Н2С-СН2 \ / О |
0,90 |
|
3,4-Эпокси-1-бутен |
Н2С-СНСН=СН2 \ / О |
0,67 |
|
1,2-Эпоксипропан |
СН3СН-СН2 \ / О |
0,67 |
|
2-Пропантиол |
СН3 CH(SH) СН3 |
0,34 |
|
Диметилсульфид |
(CH3)2S |
0,33 |
|
Циклопропан |
СН2 - СН 2 - СН2 |
0,53 |
|
Циклопентадиен |
СН= СН- СН = СН - СН2 |
0,47 |
|
Циклогексан |
С6Н12 |
0,42 |
|
Циклопентан |
СН2(СН2)3 СН2 |
0,43 |
|
Циклопентен |
СН= СН(СН2)2 СН2 |
0,40 |
|
Циклогексен |
СН2(СН2)3 СН= СН |
0,40 |
|
Метилциклогексан |
С6Н12 |
0,38 |
|
Фуран |
|
0,63 |
|
Тиофен |
S СН= СН СН= СН |
0,43 |
|
Тетрагидрофуран |
О СН2 СН2 СН2 СН |
0,52 |
|
2,3-Дигидропиран |
|
0,56 |
|
Тетрагидропиран |
О(СН2)4 СН4 |
0,54 |
|
Этиленимин |
HN СН2 СН2 |
0,46 |
Температура самовоспламенения газов и паров органических соединений вычисляется по формулам:
при
lср £ 5; (49)
при
lср ³ 5, (50)
где lср - условная средняя длина молекулы соединения, которая равна среднему арифметическому всех возможных длин lj цепей молекулы:
(51)
где nц - число цепей в молекуле соединений.
Цепь молекулы - это непрерывная цепь атомов, соединяющая две концевые группы
nц = 0,5m (m - 1), (52)
где m - число концевых групп в молекуле.
Концевыми группами считаются -СН3, =СН2, а также все функциональные группы и циклы. Если функциональная группа или цикл расположены в середине цепи, их следует считать одновременно и концевой и промежуточной группой.
Длина цепи молекулы lj вычисляется по формуле
(53)
где 
- число атомов углерода в j-й цепи; lэ - эквивалентная длина функциональной группы или цикла, входящих в j-ю цепь.
Эквивалентная длина lэ функциональной группы является аддитивной величиной, не зависящей от класса соединения, и вычисляется по формуле
(54)
где mс - общее число атомов углерода в молекуле; r - общее число функциональных групп, циклов и локализованных кратных связей "углерод-углерод" в молекуле (см. также примечание к табл. 20); a, b - коэффициенты из табл. 20. Если функциональная группа, для которой вычисляется lэ, присоединена к ароматическому циклу с боковой углеродной цепью или отделена от ароматического цикла не менее чем одним атомом углерода, то при подсчете mс вместо реального числа атомов углерода в этом ароматическом цикле следует использовать его эквивалентную длину, определенную по формуле (55).
|
Функциональная группа |
а |
b |
Примечание |
|
-O- |
16,5 |
-1,0 |
Только для алифатических эфиров, в которых атом кислорода с обеих сторон присоединен к первичным или вторичным атомам углерода |
|
-О- |
10,0 |
-0,5 |
Для эфиров, в которых атом кислорода с одной стороны присоединен к первичному или вторичному атому углерода алифатической группы |
|
-о- |
3,5 |
0 |
В прочих соединениях |
|
-он |
3,0 |
-0,5 |
|
|
-о- |
1,0 |
0 |
Полагать r = 1 |
|
-со- |
1,2 |
-0,4 |
|
|
-соо- |
1,0 |
0 |
Полагать r = 1 |
|
-NH2 |
3,0 |
-0,2 |
|
|
-NH- |
2,5 |
0 |
|
|
-N< |
2,5 |
0 |
Полагать r = 1 |
|
-P< |
6,2 |
-0,23 |
Полагать r = 1 |
|
>POH |
-4,8 |
6,9 |
Только для веществ с mс £ 6 |
|
->PO |
3,8 |
-0,38 |
Полагать r = 1 |
Тройная связь СºС увеличивает длину цепи, в которой она расположена, на 6/mс атомов углерода. Двойная связь С=С длину цепи не изменяет.
Эквивалентная длина неароматического моноядерного углеродного цикла равна числу атомов углерода в цикле, уменьшенному на 0,5.
Эквивалентная длина lэа ароматического цикла определяется по формуле
(55)
где nя - число ядер в цикле; Slэф - алгебраическая сумма эквивалентных длин функциональных групп, входящих в состав цикла. К ароматическим в данном случае отнесены все циклы, имеющие симметрию правильного многоугольника и удовлетворяющие равенству p = 4n + 2, где p - число p-электронов в цикле; n = 1, 2, 3.
Эквивалентная длина неароматического моноядерного цикла равна алгебраической сумме общего числа атомов углерода и эквивалентных длин функциональных групп, составляющих цикл. Группы, только присоединенные к циклу, рассматриваются как самостоятельные и при подсчете эквивалентной длины цикла не учитываются.
Эквивалентная длина неароматического конденсированного цикла равна алгебраической сумме углеродных атомов в ядре цикла (при этом учитываются только те атомы, которые не входят в другие ядра и функциональные группы), эквивалентных длин моноядерных неароматических циклов, ароматических циклов и функциональных групп, входящих в состав данного ядра.
Длина цепи молекулы lj увеличивается на две единицы, если в ее состав входят две группы или цепи, присоединенные к ароматическому циклу в ортоположении друг к другу.
Если среднюю длину молекулы можно подсчитать различными способами из указанных выше, то предпочтительнее выбирать среднее значение из всех величин подсчитанных длин.
Средняя квадратическая погрешность расчета по формулам (49), (50) для органических соединений, состоящих из атомов С, Н, О и N, составляет 70 °С для значений в интервале 300-400 °С и 40 °С в остальных случаях.
Температура самовоспламенения фосфорорганических соединений более точно рассчитывается по формулам:
lср £ 5; (56)
lср ³ 5. (57)
Погрешность расчета по формулам (56) и (57) составляет несколько процентов.
Температура самовоспламенения отдельных классов органических соединений рассчитывается с большей точность, чем по формулам (49), (50), с помощью уравнений из табл. 21.
|
Соединения |
Формулы для расчета |
Погрешность расчета, °С |
|
Спирты |
|
28 |
|
Соединения с группами Н2- |
|
19,8 |
|
Ароматические соединения |
|
15 |
|
Формиаты |
|
19,2 |
|
Ацетаты |
|
15 |
|
Пронионаты |
|
10 |
|
Кислоты |
|
17 |
|
Прочие соединения с одной группой -СОО- |
|
19 |
_____________
* 
- температура самовоспламенения алкана, соответствующего соединению.
Экспериментальные значения температур самовоспламенения для ряда соединений приведены в табл. 22.
|
Вещество |
Структурная формула |
tсв, °С |
|
Бензол |
С6Н6 |
562 |
|
Толуол |
С6Н5СН3 |
536 |
|
М-Ксилол |
С6Н4(СН3)2 |
530 |
|
Этилбензол |
С6Н5С2Н5 |
432 |
|
Изопропилбензол |
С6Н5 СН(СН3)2 |
424 |
|
Бутилбензол |
С6Н5С4Н9 |
412 |
|
Изобутилбензол |
С6Н5 СН2 СН(СН3)2 |
428 |
|
1,4-Диэтилбензол |
(С2Н5)2С6Н4 |
430 |
|
Диизопропилбензол |
С6Н4(С3Н7)2 |
449 |
|
2-Метил-2-фенилпропан |
С6Н5С(СН3)3 |
450 |
|
2-Метил-3-фенилпропан |
СН(СН3)2 СН2С6Н5 |
418 |
|
Дифенил |
(С6Н5)2 |
566 |
|
Изопропилдифенил |
СН(СН3)2С6Н4С6Н5 |
440 |
|
Метанол |
СН3ОН |
440 |
|
Этанол |
СН3 СН2ОН |
400 |
|
н-Пропанол |
СН3 СН2 СН2ОН |
400 |
|
Изопропанол |
СН(СН3)2ОН |
430 |
|
н-Бутанол |
СН3(СН2)3ОН |
405 |
|
Изобутанол |
(СН3)2 СН СН2ОН |
405 |
|
втор-Бутанол |
СН3 СН2 СН(ОН) СН3 |
395 |
|
трет-Бутанол |
(СН3)3СОН |
460 |
|
н-Пентанол |
СН3(СН2)4ОН |
300 |
|
Изопентанол |
СН(СН3)2(СН2)2ОН |
340 |
|
втор-Пентанол |
СН3(СН2)2 СН(ОН) СН3 |
330 |
|
трет-Пентанол |
(СН3)2С(ОН) СН2 СН3 |
410 |
|
трет-Бутилкарбинол |
СН3 СН2С(СН3)2ОН |
420 |
|
Диэтилкарбинол |
СН3 СН2 СН(ОН) СН2 СН3 |
365 |
|
н-Гексанол |
СН3(СН2)5ОН |
285 |
|
Метилизобутил карбинол |
СН3 СН2 СН(СН3) СН(ОН) СН3 |
340 |
|
2-Метил-2-пентанол |
СН3 СН2 СН2С(ОН)(СН3)2 |
415 |
|
н-Гептанол |
СН3(СН2)6ОН |
275 |
|
4-Гептанол |
СН3(СН2)2 СН(ОН)(СН2)2 СН3 |
295 |
|
Диизопропилкарбинол |
(СН3)2 СН СН(ОН) СН(СН3)2 |
395 |
|
н-Октанол |
СН3(СН2)7ОН |
260 |
|
втор-Октанол |
СН3(СН2)5 СНОН СН3 |
265 |
|
2-Этилгексанол |
СН3(СН2)3 СН(ОН)С2Н5 |
270 |
|
2,2,4-Триметил-1-пентанол |
СН(СН3)2 СН2С(СН3)2 СН2ОН |
395 |
|
н-Нонанол |
СН3(СН2)8ОН |
260 |
|
Диизобутилкарбинол |
СН(СН3)2 СН(ОН)(СН2)2 СН(СН3)2 |
300 |
|
н-Деканол |
СН3(СН2)9ОН |
250 |
|
н-Лауриновый спирт |
СН3(СН2)11ОН |
250 |
|
Миристиновый спирт |
СН3(СН2)13ОН |
240 |
|
7-Этил-2-метил-4-ундеканол |
С2Н5СНСН3(СН2)2СНОНСН2 СН(СН3)2 |
250 |
|
Этилформиат |
НСООС2Н5 |
435 |
|
Пропилформиат |
НСООС3Н7 |
435 |
|
Изопропилформиат |
НСОО СН(СН3)2 |
440 |
|
Бутилформиат |
НСООС4Н9 |
285 |
|
Изобутилформиат |
НСОО СН2 СН(СН3)2 |
425 |
|
Амилформиат |
НСООС5Н11 |
265 |
|
Изоамилформиат |
НСОО(СН2)2 СН(СН3)2 |
320 |
|
Гексилформиат |
НСООС6Н13 |
250 |
|
Цетиловый спирт |
СН3(СН2)15ОН |
245 |
|
Стеариловый спирт |
С18Н38О |
245 |
|
Метилацетат |
СН3СОО СН3 |
475 |
|
Этилцетат |
СН3СОО СН2 СН3 |
455 |
|
Пропилацетат |
СН3СОО(СН2)2 СН3 |
435 |
|
Изопропилацетат |
СН3СОО СН(СН3)2 |
425 |
|
Бутилацетат |
СН3СОО(СН2)3 СН3 |
330 |
|
Изобутилацетат |
СН3СОО СН2 СН(СН3)2 |
420 |
|
втор-Бутилацетат |
СН3СОО(СН2)2 СН3 |
410 |
|
трет-Бутилацетат |
СН3СОО-С(СН3)3 |
435 |
|
Амилацетат |
СН3СОО(СН2)4 СН3 |
290 |
|
Изоамилацетат |
СН3СОО(СН2)2 СН(СН3)2 |
370 |
|
втор-Амилацетат |
СН3СОО СН СН3(СН2)2 СН3 |
390 |
|
трет-Амилацетат |
СН3СОО(СН3)2 СН2 СН3 |
410 |
|
Гексилацетат |
СН3СОО(СН2)5 СН3 |
255 |
|
2-Этилбутилацетат |
СН3СОО СН2 CHC2H5 СН2 СН3 |
285 |
|
Октилацетат |
СН3СОО(СН2)7 СН3 |
220 |
|
Этилгексилацетат |
СН3СОО(СН2)4 СН СН3 СН2 СН3 |
230 |
|
Децилацетат |
СН3СОО(СН2)9 СН3 |
215 |
|
Метилпропионат |
СН3 СН2СОО СН3 |
455 |
|
Этилпропионат |
СН3 СН2СОО СН2 СН3 |
445 |
|
Пропилпропионат |
СН3 СН2СОО(СН2)2 СН3 |
430 |
|
Изопропилпропионат |
СН3 СН2СОО СН(СН3)2 |
425 |
|
Бутилпропионат |
СН3 СН2СОО(СН2)3 СН3 |
385 |
|
Изобутилпропионат |
СН3 СН2СОО СН2 СН(СН3)2 |
435 |
|
Изоамилпропилнат |
СН3 СН2СОО(СН2)2 СН(СН3)2 |
395 |
|
Гексилпропионат |
СН3 СН2СОО(СН2)5 СН3 |
260 |
|
Метилбутират |
СН3(СН2)2СОО СН3 |
455 |
|
Этилбутират |
СН3(СН2)2СОО СН2 СН3 |
440 |
|
Пропилбутират |
СН3(СН2)2СОО(СН2)2 СН3 |
420 |
|
Изопропилбутират |
СН3(СН2)2СОО СН(СН3)2 |
435 |
|
Бутилбутират |
СН3(СН2)2СОО(СН2)3 |
350 |
|
Изоамилбутират |
СН3(СН2)2СОО(СН2)2 СН(СН3)2 |
335 |
|
Гексилбутират |
СН3(СН2)2СОО(СН2)5 СН3 |
255 |
|
Октилбутират |
СН3(СН2)2СОО(СН2)7 СН3 |
230 |
|
Метилизобутират |
(СН3)2 СНСОО СН3 |
450 |
|
Этилизобутират |
(СН3)2 СНСОО СН2 СН3 |
440 |
|
Изопропилизобутират |
(СН3)2 СНСОО СН(СН3)2 |
465 |
|
Изоамилизобутират |
(CH3)2 CHCOO(CH2)2 CH(CH3)2 |
390 |
|
Метилвалерат |
СН3(СН2)3СОО СН3 |
420 |
|
Этилвалериат |
СН3(СН2)3СОО СН2 СН3 |
395 |
|
Пропилвалериат |
СН3(СН2)2СОО(СН2)2 СН3 |
370 |
|
Этилизовалериат |
(СН3)2 СН СН2СОО СН2 СН3 |
420 |
|
Изоалмилизовалериат |
(СН3)2 СН CH2COO(CH2)2 СН(СН3)2 |
310 |
|
Октилвалериат |
(СН3)2 СН СН2СОО(СН2)7 СН3 |
235 |
|
Метилкапронат |
СН3(СН2)4СОО СН3 |
255 |
|
Этилкапронат |
СН3(СН2)4СОО СН2 СН3 |
255 |
|
Бутилкапронат |
СН3(СН2)4СОО(СН2)3 СН3 |
240 |
|
Метиловый эфир гептановой кислоты |
СН3(СН2)5СОО СН3 |
245 |
|
Этиловый эфир гептановой кислоты |
СН3(СН2)5СОО СН2 СН3 |
250 |
|
Этилкаприлат |
СН3(СН2)6СОО СН2 СН3 |
235 |
|
Муравьиная кислота |
нсоон |
510 |
|
Уксусная кислота |
СН3СООН |
480 |
|
Пропионовая кислота |
СН3 СН2СООН |
440 |
|
Масляная кислота |
СН3(СН2)2СООН |
445 |
|
Изомасляная кислота |
(СН3)2 СНСООН |
460 |
|
Валериановая кислота |
СН3(СН2)3СООН |
390 |
|
Изовалериановая кислота |
(СН3)2 СН СН2СООН |
425 |
|
Пивалевая кислота |
(СН3)3ССООН |
450 |
|
Капроновая кислота |
СН3(СН2)4СООН |
330 |
|
2-Этилмасляная кислота |
СН3 СН(СН2 СН3) СН2СООН |
390 |
|
Гептановая кислота |
СН3(СН2)5СООН |
275 |
|
Каприловая кислота |
СН3(СН2)6СООН |
245 |
|
Каприновая кислота |
СН3(СН2)8СООН |
230 |
|
Лауриновая кислота |
СН3(СН2)10СООН |
230 |
|
Миристиновая кислота |
СН3(СН2)12СООН |
235 |
|
Пальмитиновая кислота |
СН3(СН2)14СООН |
240 |
|
Стеариновая кислота |
CH3(CH2)16COOH |
245 |
|
Этаналь |
СН3 СНО |
175 |
|
Пропаналь |
СН3 СН2 СНО |
207 |
|
Бутаналь |
СН3(СН2)2 СНО |
193 |
|
Пентаналь |
СН3(СН2)3 СНО |
230 |
|
Деканаль |
СН3(СН2)3 СНО |
175 |
|
2-Метилпропаналь |
(СН3)2 СН СНО |
261 |
|
3-Метилбутаналь |
СН3 СН2 СН СН3 СНО |
257 |
|
2-Этилгексаналь |
СН3 СН(СН2 СН3)(СН2)3 СНО |
190 |
|
Метилноканаль |
(СН3)2 СН(СН2)6 СНО |
175 |
|
Метиламин |
CH3NH2 |
430 |
|
Этиламин |
СН3 CH2NH2 |
380 |
|
Пропиламин |
СН3(СН2)2 NH2 |
320 |
|
Изопропиламин |
(СН3)2СН NH2 |
402 |
|
Бутиламин |
СН3(СН2)3 NH2 |
312 |
|
Изобутиламин |
(СН3)2СНСН2 NH2 |
378 |
|
Гексаметилендиамин |
NH2(CH2)6 NH2 |
280 |
Пример 1. Рассчитать температуру самовоспламенения изопропилбензола С6Н5СН(СН3)2 по формулам (49), (50). Структурная формула изопропилбензола имеет вид
Число концевых групп в молекуле равно 3 (две группы СН3 и фенильное ядро). Общее число углеводородных цепей в молекуле равно трем (это цепи следующих атомов: 1-2-3, 1-2-фенил, 3-2-фенил). Длину углеродных цепей, в состав которых входит фенильное ядро, уменьшаем на единицу. Имеем: 
. Вычисляем среднюю длину углеродной цепи молекулы изопропилбензола по формуле (51)
Так как lср=1,7 £ 5, то по формуле (49) находим:
tсв = 300 + 116
=
432 °С.
Экспериментальное значение температуры самовоспламенения составляет 424 °С, относительная погрешность расчета - 1,85 %.
Пример 2. Рассчитать температуру самовоспламенения изоамилового эфира изомасляной кислоты по формулам из табл. 21. Структурная формула соединения имеет вид
Наибольшую длину цепи имеет группа
В связи с этим аналогом является 2-метилбутан СН3-СН2-СН-СН3, температура самовоспламенения которого 432 °С. Температура самовоспламенения изоамилового эфира изомасляной кислоты равна
tсв = 0,8439 × 432 + 46,4 = 411 °С.
Экспериментальное значение температуры самовоспламенения равно 390 °C, относительная погрешность расчета равна 5,4 %.
Расчёт критического диаметра dкр длинного цилиндрического огнегасящего канала производится по формуле
(58)
где Рекр = 72 - число Пекле; Su - нормальная скорость горения; Срv - удельная теплоёмкость, Дж/(кг×К); l - коэффициент теплопроводности исходной смеси, Вт/(м×К); Т - температура, К; Р - давление, Па; R - универсальная газовая постоянная, равная 8,31, Дж/(моль×К); М - молярная масса, кг/моль.
Максимальный экспериментальный безопасный зазор (БЭМЗ) рассчитывается по формуле
(59)
Относительная средняя квадратическая погрешность расчёта составляет 18 %.
Максимальная скорость распространения пламени вдоль поверхности горючей жидкости вычисляется по формуле
SL = (0,8 + 0,4DV) × Su, (60)
где DV - максимальная степень расширения продуктов горения, вычисляемая по п. 2.11; Su - максимальная нормальная скорость горения смеси паров жидкости с воздухом, вычисляемая по п. 2.12.
Пример. Рассчитать максимальную скорость распространения пламени вдоль поверхности бензола. Исходные данные: максимальная нормальная скорость горения смеси паров бензола с воздухом 0,45 м/с, максимальная степень расширения продуктов горения смеси паров бензола с воздухом 8,0.
Используя формулу (60), получаем:
SL=(0,8+0,4 × 8,0) × 0,45 = 1,8 м/с.
В настоящем разделе руководства рассматриваются методы расчета показателей пожаровзрывоопасности органических дисперсных материалов. Данные методы расчета были использованы применительно к комбикормовым и зерновым пылям, а также к органическим химическим и биохимическим реактивам.
Для использования этих методов требуются исходные данные по исследуемым образцам материалов, а именно теплота сгорания вещества и элементный состав материала. При отсутствии этих сведений возможно экспериментальное определение указанных физико-химических характеристик вещества по известным методикам, либо использование обобщенных значений показателей, величина которых выбрана исходя из условий надежности результатов оценки пожаровзрывоопасности вещества.
Действие методов расчета распространяется только на органические вещества, в состав которых входят атомы С, Н, О, N, доля примесей других атомов в горючем веществе не должна превышать 6 % (масс.), при этом в расчетах используется информация только об атомах С, Н, О, N, входящих в состав вещества. Например, в состав шрота подсолнечного (ГОСТ 11246) входят элементы С, Н, О, N, S в соотношении соответственно, 41,72; 6,5; 2,8; 0,44 и 0,038 % (масс). Принимая во внимание, что содержание серы в веществе менее 6 % (масс.), в дальнейшем рассматриваем шрот подсолнечный как вещество, в состав которого входят только атомы С, Н, О, N в указанном выше соотношении.
Для индивидуальных веществ молекулярная масса М определяется выражением
М = 12mс + mн + 16mO + 14mN, (61)
где mс, mн, mO, mN - соответственно число атомов углерода, водорода, кислорода и азота, входящих в молекулу вещества.
Если структурная формула отсутствует (смеси индивидуальных веществ, полимеры, зерновые и комбикормовые пыли и т. д.) или о ней нет сведений, то молекула вещества моделируется набором атомов С, Н, О, N в количестве, вычисляемом следующим образом:
(62)
где Сс, Сн, CO, CN - содержание атомов С, Н, О, N в составе горючего материала, % (масс.).
При этом количество атомов того или иного вида в молекуле (mC, mH, mO, mN) может быть дробным.
Пример 1. Определить величину М для аминоуксусной кислоты C2H5O2N.
По формуле (61) вычисляем:
М = 12×2 + 5 + 16×2 + 14×1 = 75.
Пример 2. Определить количество атомов С, Н, О, N и молекулярную массу ячменя дробленого (ГОСТ 16470).
Исходные данные: содержание, С, Н, О, N в веществе соответственно 43,47; 6,0; 46,01; 3,1% (масс.).
По формулам (62) получим:
М = 12 × 3,6 + 6,0 + 16 × 2,9 + 14 × 0,22 = 98,6.
Величина нижнего концентрационного предела распространения пламени по аэровзвесям вычисляется по формуле
(63)
где НКПР - нижний концентрационный предел распространения пламени, г/м3; 
- теплота сгорания вещества, кДж/кг.
Относительная средняя квадратическая погрешность расчета по формуле (63) составляет 19%.
Пример. Вычислить НКПР для шрота подсолнечного (ГОСТ 11246) и полистирола, теплота сгорания которых составляет соответственно - минус 18,4×103 и минус 42×103 мДж/кг. Экспериментальная величина предела равна соответственно 40 г/м3 и 20 г/м3.
Используя формулу (63), получаем:
для подсолнечного шрота
НКПР = 8 × 105 /(18,4 × 103) = 43,7 г/м3,
для полистирола
НКПР = 8 × 105 /(4,2 × 104) = 19 г/м3.
Относительная погрешность расчета для выбранных материалов составляет соответственно 9,2 и 5 %.
При отсутствии возможности использовать для оценки величины НКПР формулу (63), допускается полагать значение НКПР равным 40 г/м3 - для зерновых и комбикормовых пылей и 15 г/м3 - для органических химических и биохимических реактивов.
Величина максимального избыточного давления взрыва аэровзвесей Рmах, находившихся первоначально в нормальных условиях (начальное давление воздуха 101,3 кПа, начальная температура аэровзвеси 25 °С), вычисляется по формуле
(64)
где Рmах - максимальное давление взрыва аэровзвеси, кПа;
- максимальное давление взрыва, рассчитанное в предложении адиабатичности процесса горения и отсутствии диссоциации продуктов горения, кПа.
Величина рассчитывается по формуле
=
0,34×С7×С1 - 101,3, (65)
где
С7 = 2000 + 24,4×С2×(С6 - С5)/(С1 - С3) - С4/С3;
С1 = 1 + (mO + mN + 1/2mH)/9,6bБ;
С2 = mc + 1/2 mH + 1/2 mN + 3,8b;
С3 = 53mC + 23mH + 14mN +110b;
С4 = (0,83mC + 0,33mH + 0,24mN + 1,8b) × 105;
С5 = 8,5 (7,6mс + 19,2mH - 4,3mO - 4,3mN)/b + 255;
С6 = 8,5×10-3()×М/b;
где М - молекулярная масса, рассчитываемая по формуле (61);
b - стехиометрический коэффициент кислорода:
b = mc + (l/4)mH - (l/2)mO. (66)
Относительная средняя квадратическая погрешность расчета по формуле (64) составляет 23%.
При разработке систем пожаровзрывозащиты производства, когда расчетное значение показателя соответствует результатам крупномасштабных огневых испытаний, рекомендуется использовать оценку показателя Рmах по формуле
Pmax = . (67)
При отсутствии возможности расчета показателя по формуле (64) допускается принимать значение Рmax, равное 1,2 МПа.
Пример 1. Рассчитать максимальное давление взрыва аэровзвеси мелкодисперсного шрота подсолнечного (ГОСТ 11246). Экспериментальное значение показателя составляет 532 кПа. Исходные данные (см. приложение): mс =3,5; mн = 6,5; mO = 2,8; mN =
0,44; (-) =
18,4×103 кДж/кг.
Рассчитываем вспомогательные коэффициенты формулы (65):
М = 12 × 3,5 + 6,5 +16 × 2,8 +14 × 0,44 = 99,5;
b = 3,5 + 6,5/4 - 2,8/2 = 3,73;
С1 = 1 + (2,8 + 0,44 + 6,5/2)/(9,6 × 3,73) = 1,18;
С2 = 3,5 + 6,5/2 + 0,44/2 + 3,8 × 3,73 = 21;
С3 = 53 × 3,5 + 23 × 6,5 + 14 × 0,44 + 110 × 3,73 = 748;
С4 = (0,83 × 3,5 + 0,33 × 6,5 + 0,24 × 0,44 +1,8 × 3,73) × 105 = 1,2 × 106;
С5 = 8,5 × (7,6 × 3,5 + 19,2 × 6,5 - 4,3 × 2,8 - 4,3 × 0,44)/3,73 + 255 = 570;
С6 = 8,5 × 10-3 × (18,4 × 103) × 99,5/3,73 = 4,2 × 103;
С7 = 2000 + 24,4 × 21(4,2 × 103 - 570)/(1,18 × 748) - 1,2 × 106/748 = 2503.
Отсюда в соответствии с формулами (65, 64) следует:
=
0,34 × 2503 × 1,18 - 101,3 = 903 кПа;
Рmax = 0,7 × 903 = 632 кПа.
Относительная ошибка расчета равна 18 %.
Рекомендуемое значение параметра Рmах для разработки систем взрывозащиты
Рmax = =
903 кПа
Пример 2. Рассчитать максимальное давление взрыва аэровзвеси мелкодисперсного полистирола. Химическая формула элементарного звена -С8Н8. Теплота сгорания (
) =
42×103 кДж/кг. Экспериментальное значение показателя 610 кПа.
Рассчитываем вспомогательные коэффициенты формулы (65):
М = 12×8 + 8 + 16×0 + 14×0 = 104;
b = 8 + 8/4 - 0/2 = 10;
С1 = 1 + (0 + 0 + 8/2)/(9,6 × 10) = 1,04;
С2 = 8 + 8/2 + 0/2 + 3,8 × 10 = 50;
С3 = 53 × 8 + 23 × 8 + 14 × 0 + 110 × 10 = 1708;
С4 = (0,83 × 8 + 0,33 × 8 + 0,24 × 0 + 1,8 × 10) × 105 = 2,7 × 106;
С5 = 8,5 × (7,6 × 8 + 19,2 × 8 - 4,3 × 0 - 4,3 × 0)/10 + 255 = 439;
С6 = 8,5 × 10-3 × 42 × 103 × 104/10 = 3713;
С7 = 2000 + 24,4 × 50 × (3713 - 439)/(1,04 × 1708) - 2,7 × 106/1716 = 2472.
Отсюда в соответствии с формулой (65) получим:
=
0,34 × 2665 × 1,04 - 101,3 = 841 кПа.
По формуле (64) получим искомый результат:
Рmах = 0,7 × 841 = 589 кПа.
Относительная ошибка расчета составила 3,4 %.
Рекомендуемое для расчетов взрывозащиты технологического оборудования значения показателя Рmах составляет
Рmax = = 841 кПа.
Максимальная скорость нарастания давления при взрыве пылевоздушных смесей определяется по формуле
(68)
где (dР/dt)mах - максимальная скорость нарастания давления взрыва (в условиях стандартных испытаний), кПа/с; Рmах - расчетное значение максимального давления взрыва аэровзвеси, кПа; Sn - максимальная эффективная скорость распространения пламени по аэровзвеси в условиях стандартных испытаний, м/с; L - характерный размер взрывного сосуда, м. В условиях стандартных испытаний L = 0,4 м.
Относительная средняя квадратическая погрешность расчета по формуле (68) для зерновых и комбикормовых пылей минимальна при величине Sn=6,67 м/с и составляет 80 %. Поскольку скорость распространения пламени по аэровзвеси существенно зависит от степени турбулентности последней, то в качестве надежного значения скорости распространения пламени по аэровзвесям зерновых и комбикормовых пылей следует рекомендовать величину Sn=15 м/с. Эта же величина может быть использована при отсутствии сведений о физико-химических свойствах пыли этого класса.
Для органических химических и биохимических реактивов, если нет сведений о величине скорости распространения пламени по аэровзвеси, в условиях стандартных испытаний допускается полагать Sn = 30 м/с.
Пример 1. Рассчитать величину (dР/dt)mах для шрота подсолнечного (ГОСТ 11246). Расчетная величина Рmах=632 кПа (см. пример 1 в п. 3.3). Экспериментальное значение показателя составляет 9,4 МПа/с.
В соответствии с формулой (68) для Sn = 6,67 м/с получим:
МПа/с.
Относительная ошибка расчета составляет 12 %.
Рекомендуемое для расчетов систем взрывозащиты значения показателя (dР/dt)mах составляет (при Sn=15 м/с)
МПа/с.
Пример 2. Рассчитать величину (dР/dt)mах для полистирола.
Расчетная величина Рmах = 589 кПа. Экспериментальное значение показателя составляет 40 МПа/с.
В соответствии с формулой (68) получаем искомое значение показателя (при Sn = 30 м/с)
МПа/с.
Относительная ошибка расчета составляет 10 %.
Расчет минимального взрывоопасного содержания кислорода в пылевоздушной смеси при разбавлении ее азотом производится по формуле
(69)
где МВСК - минимальное взрывоопасное содержание кислорода, % (об.); C1, C2 - параметры.
Величина С1 вычисляется по формуле
С1 = ( × 10-3 × М - 55,8mс - 21,8mH - 8,8mN)/(35 × b), (70)
где М - молекулярная масса, рассчитываемая по формуле (61); b - стехиометрический коэффициент кислорода., рассчитываемый по формуле (66).
Величина коэффициента С2 для различных классов веществ меняется и находится экспериментально.
Относительная средняя квадратическая погрешность расчета по формуле (69) для комбикормовых и зерновых пылей минимальна при С2 = 3,6 и составляет 12 %.
При отсутствии необходимых для расчета по формуле (69) сведений о веществе допускается полагать значение показателя МВСК равным 8 % - для зерновых и комбикормовых пылей и 6% - для химических и биохимических реактивов.
Пример 1. Рассчитать величину МВСК шрота подсолнечного (ГОСТ 11246). Экспериментальное значение показателя - 11,3 % (об.). Исходные данные для расчета; mс =3,5; mH = 6,5; mO = 2,8; mN =
0,44; () = 18,4×103 кДж/кг.
Используя формулы (61), (66), (70), вычисляем:
М = 12 × 3,5 + 6,5 + 16 × 2,8 + 14 × 0,44 = 99,5;
b = 3,5 + 6,5/4 - 2,8/2 = 3,73;
C1 = (184×103×10-3 × 99,5 - 55,8×3,5 - 21,8×6,5 - 8,8 × 0,44)/(3,5 × 3,73) = 11,4.
По формуле (69) получаем:
% (об.).
Относительная ошибка расчета составляет 4,0 %. Рекомендуемое значение показателя составляет 8,1 % (об.).
Пример 2. Рассчитать МВСК в аэровзвеси параформальдегида. Экспериментальное значение показателя составляет 5,5 % (об.).
Поскольку отсутствуют сведения о величине коэффициента С2 для класса вещества, к которому относится параформальдегид, полагаем МВСК = 6 % (об.).
Относительная ошибка расчета составляет 9 %.
Минимальная энергия зажигания аэровзвеси W вычисляется по формуле
(71)
где W - минимальная энергия зажигания, мДж; Kw - молекулярная масса горючего вещества; b - стехиометрический коэффициент кислорода; tсв - температура самовоспламенения вещества, °С. При отсутствии сведений о величине tсв допускается полагать tсв = 400 °С; lк - величина критического зазора, мм. При отсутствии экспериментальных сведений о величине lк допускается полагать lк = 3,5 мм.
Относительная средняя квадратическая погрешность расчета по формуле (71) для зерновых и комбикормовых пылей составляет 5 % при Kw = 5,1. Для увеличения надежности результата рекомендуется использовать коэффициент Kw = 1,7.
При отсутствии возможности использовать формулу (71) для расчета показателя допускается полагать значение минимальной энергии зажигания равным 3 мДж - для зерновых и комбикормовых пылей и 1 мДж - для химических и биохимических реактивов.
Пример 1. Рассчитать величину W для шрота подсолнечного (ГОСТ 11246). Экспериментальное значение показателя составляет 8,9 мДж.
Исходные данные для расчета: М = 99,5; b = 3,73; tсв = 440; lк = 3,5.
По формуле (71) получаем:
Относительная ошибка расчета составила 4,5 %.
Рекомендуемое значение показателя:
Пример 2. Рассчитать значение минимальной энергии зажигания для аэровзвеси полистирола. Экспериментальное значение показателя 5 мДж. Поскольку оптимальная величина Kw для класса веществ, к которому относится полистирол, не известна, принимаем W = 1 мДж.
Необходимые для расчета данные: кинетические характеристики реакции горения изучаемых продуктов, полученные по результатам экспериментальных исследований условий теплового самовозгорания изучаемых продуктов.
Рассчитываются параметры уравнений (характеризующих возможность возгорания продукта) для формы и размеров скопления вещества, встречающегося на практике, а также значение критической температуры Ткр для реальных скоплений материала. Температура окружающей среды, превышающая значения Ткр, приведет к самовозгоранию выдерживаемого при ней скопления вещества.
Для выполнения расчетов используются следующие теоретические зависимости. Кинетические параметры реакции горения связаны с параметром Франк-Каменецкого d соотношением
(72)
где Е - энергия активации, Дж/(моль × К); Q - тепловой эффект реакции, Дж/кг; R = 8,314 - универсальная газовая постоянная, Дж/(моль × К); Т0 - температура окружающей среды, К; k0 - константа скорости реакции горения исследуемого вещества; l - теплопроводность реагирующего материала, Дж/(мс × К); r - характеристический размер контейнера для сыпучего материала, равный половине наименьшего размера тарного объема, м; r - плотность дисперсного материала, кг/м3.
Для определения условий теплового самовозгорания исследуемого вещества необходимо рассчитать критическое значение параметра Франк-Каменецкого, определяющего условия хранения или транспортирования продукта.
Величина этого параметра описывается функциональной зависимостью
(73)
где d0 - критическое значение параметра d при Bi = ¥, зависящее от формы образца;
- параметр, определяющий выгорание вещества; (74)
Bi = ar/l - параметр Био; (75)
a - коэффициент теплоотдачи, Дж/(м2 × с × К);
b = RT0/E - параметр, характеризующий качество взрыва; (76)
с - теплоемкость, Дж/(кг × К).
Функция
(77)
определяет зависимость критического параметра Франк-Каменецкого от условий теплообмена сыпучего материала с окружающей средой.
Значение Ткр вычисляется при подстановке в уравнение (72) рассчитанной величины dкр, определенных кинетических характеристик реакции горения исследуемого материала, характеристического размера предполагаемого скопления вещества и соответствующего значения r.
Описание получаемых результатов удобно излагать в следующей последовательности, соблюдаемой в прилагаемом примере расчета.
Для примера рассчитаем условия теплового самовозгорания хлопка, хранящегося и транспортируемого в прессованных кипах.
Хлопок - горючее волокнистое легковоспламеняющееся вещество, способное тлеть длительное время от источника зажигания (искра, тлеющая сигарета и др.) с поглощением газообразных продуктов горения.
Температура самонагревания хлопка-сырца 60 °С. Температура тления 205 °С. Теплоемкость хлопка Ср = 1505 Дж/(кг × К). Теплота реакции горения хлопка 17501000 Дж/кг. Теплопроводность l хлопка плотностью r = 80 кг/м3 составляет 0,042 Дж/(м × с × К).
Теплопроводность хлопка в прессованных кипах (плотность - 420 кг/м3) определялась по следующему выражению:
l = 6,913×10-7 r2 - 1,101 × 10-5r - 5,31 × 10-10r3 + 0,0215 = 0,103 Дж/(м×с×К).
Хлопковое волокно хранится и перевозится в прессованных кипах шириной 0,6 м, длиной 0,97 м и высотой 0,73 м.
Рассчитаем все параметры, входящие в равенство (75), для кипы хлопка.
Расчет параметра d0 для кипы хлопка проведем, считая форму кипы эквивалентной прямоугольному брусу со сторонами 2а = 0,6 ; 2b = 0,73; 2с = 0,97 и отношением сторон q = с/а = 1,617; р = b/а = 1,217.
Отношение квадратов полуширины вагона к эквивалентной сфере Франк-Каменецкого для прямоугольного бруса определяется следующим выражением:
(78)
где
(79)
Подставляя p, q в (78) и (79), получим Y = 1,2702 и
(80)
Средний радиус эквивалентной сферы Семенова равен
где V, S - объем и поверхность кипы.
Отношение квадратов радиусов эквивалентных сфер Франк-Каменецкого и Семенова составит
(81)
Фактор формы прямоугольного бруса:
j = 3c - 1 = 3 × 1,327 - 1 = 2,981 (82)
Функция 
(83)
Параметр d0 получим с помощью (83) и выражения (80):
(84)
Для расчета параметров g и b по соотношениям (74) и (76) необходимо знать кинетические параметры реакции горения хлопка. Такие сведения можно получить, выполнив соответствующие эксперименты.
Условия теплового самовозгорания экспериментально изучены для хлопка второго сорта плотностью 80 кг/м3, содержащего 93,75 % целлюлозы, 0,0035 % жиров, восков и смолы; с зольностью 1,25 %, с влажностью 4,5 %. Эксперименты по определению температуры самовозгорания хлопка выполнялись в соответствии с методикой, изложенной в ГОСТ 12.1.044-89. По этому методу образцы одного и того же материала помещают в корзиночки кубической формы различных размеров. Использовались корзинки со следующими размерами высоты ячеек - 35, 50, 70, 100, 140 и 200 мм. Корзиночки с образцами подвешивались в центре воздушного термостата, температуру в котором поддерживали постоянной с помощью терморегулятора. Контроль за продолжительностью и ходом испытаний осуществлялся с помощью термопар. При этом фиксировались температура окружающей среды и разность между температурой окружающей среды и температурой в центре образца. Испытания повторяли при различных температурах с образцами одинакового объема до достижения минимальной температуры, при которой происходит самовозгорание. Если при температуре на 10° ниже при этом самовозгорание не происходило, то за температуру самовозгорания принимали среднеарифметическое значение этих температур.
Перепишем (72) в виде
(85)
где
(86)
Величина М известна, и ее значения, определенные для образцов кубической формы при d = 2,52 и r = 80 кг/м3 приводятся в табл. 23. Поэтому величины N и Е могут быть найдены из (85). Найденные методом наименьших квадратов величины N, Е и предэкспоненциальный множитель реакции горения 
приведены табл. 23.
Далее рассчитываем критическое значение параметра Франк-Каменецкого для кипы хлопка с учетом результатов определения кинетических характеристик реакции его горения.
Для определения коэффициента теплоотдачи a предварительно рассчитаем критерий Грасгофа:
(87)
где b0 = 1/273 - коэффициент объемного расширения воздуха; g = 9,8 - ускорение силы тяжести, м/с2; D = 0,73 - высота кипы, м; n = 2,57×10-5 - кинематическая вязкость воздуха, м2/с; Е = 132473 - значение энергии активации для хлопкового волокна, определенное по экспериментальным данным (табл. 23), Дж/моль; Т0 = 300 К - температура окружающего воздуха.
|
r, м |
Ткр, К |
М, |
N, |
Е, Дж/моль |
Qk0/l, м × К/кг |
|
0,01525 |
485 |
20,1×107 |
3,488024×1022 |
132473 |
2,633×1017 |
|
0,025 |
475 |
9,45×107 |
|
|
|
|
0,035 |
466 |
4,64×107 |
|
|
|
|
0,05 |
456 |
2,18×107 |
|
|
|
|
0,07 |
446 |
1,063×107 |
|
|
|
|
0,10 |
436 |
0,498×107 |
|
|
|
Учитывая, что число Прандтля для воздуха Рr = 0,7, критерий Нуссельта рассчитаем по формуле
Nu = 0,135 × (Gr × Рr)1/3 = 0,135 × (1,192 × 108 × 0,7)1/3 = 58,99. (88)
Тогда коэффициент теплоотдачи будет равен
(89)
где lb = 0,034 - коэффициент теплопроводности воздуха, Вт/(м × с × К), а критерий Био
(90)
где r - половина наименьшего размера кипы, м.
Подставляя (81) в (77), получим:
j(Bi) = 0,7879 (91)
Рассчитаем параметры b и g при температуре T0 = 300 К:
(92)
(93)
Тогда в соответствии с уравнениями (73), (77), (85), (86) и (87) критическое значение параметра Франк-Каменецкого для кипы хлопка составит:
dкр = d0j(Вi)(1 + 2,4g2/3)(1 + b) =
= 1,79 × 0,7879 × (1 + 2,4 × 0,000492/3)(1 + 0,0188) = 1,458. (94)
Теперь можно определить значения критической температуры окружающей среды Ткр для индивидуальных прессованных кип хлопка. Температура окружающей среды, превышающая значения Ткр, приведет к самовозгоранию, выдерживаемой при ней кипы хлопка. Подставляем в уравнение (72) значения кинетических параметров, определенные в результате обработки экспериментальных данных, r=420 кг/м3, соответствующее плотности материала значение l, значения характеристического размера r = 0,3 м, а также рассчитанную величину dкр.
В результате решения трансцендентного уравнения получено значение критической температуры Ткр, равное 388 К или 115°С.
Так как значение критической температуры оказывается выше верхней границы диапазона климатического перепада температур воздуха (+ 60 °С), можно на основании вышеизложенного заключить, что тепловое самовозгорание индивидуальных прессованных кип хлопка невозможно.
|
Образец |
Элементный состав |
Теплота сгорания |
|||||||||
|
С |
Н |
О |
N |
S |
|||||||
|
% |
|
% |
|
% |
|
% |
|
% |
|
||
|
(масс.) |
mС |
(масс.) |
mН |
(масс.) |
mО |
(масс.) |
mN |
(масс.) |
ms |
||
|
Ячмень дробленый, ГОСТ 16470 |
43,47 |
3,6 |
6,00 |
6,0 |
46,01 |
2,87 |
3,10 |
0,22 |
1,42 |
0,044 |
-17372 |
|
Кукуруза дробленая, ГОСТ 13634 |
43,50 |
3,6 |
5,40 |
5,4 |
47,15 |
3,0 |
2,60 |
0,19 |
1,35 |
0,044 |
-17543 |
|
Отруби пшеничные, ГОСТ 7169 |
43,60 |
3,6 |
7,00 |
7,0 |
44,70 |
2,8 |
3,43 |
0,24 |
1,25 |
0,038 |
-17677 |
|
Дрожжи кормовые, ГОСТ 20083 |
35,58 |
3,0 |
6,20 |
6,2 |
44,58 |
2,8 |
7,87 |
0,56 |
5,80 |
0,18 |
-19087 |
|
Пшеница дробленая (некондиционное зерно) |
46,98 |
3,9 |
6,95 |
7,0 |
41,11 |
2,5 |
3,66 |
0,26 |
1,30 |
0,04 |
-17322 |
|
Горох дробленый, ГОСТ 23843 |
45,80 |
3,8 |
6,50 |
6,5 |
42,80 |
2,6 |
3,60 |
0,26 |
1,30 |
0,04 |
-18292 |
|
Шрот подсолнечный ГОСТ 11246 |
41,72 |
3,5 |
6,46 |
6,5 |
44,44 |
2,8 |
6,13 |
0,44 |
1,25 |
0,38 |
-18368 |
|
Шрот соевый, ГОСТ 13220 |
42,96 |
3,6 |
6,57 |
6,6 |
42,32 |
2,6 |
6,95 |
0,50 |
1,20 |
0,041 |
-18485 |
|
Овес дробленый, ГОСТ 12771 |
46,57 |
3,88 |
6,77 |
6,77 |
43,23 |
2,7 |
3,09 |
0,22 |
0,34 |
0,011 |
-19206 |
|
Просо дробленое, ГОСТ 10249-62 |
44,08 |
3,73 |
6,82 |
6,81 |
46,02 |
2,9 |
2,5 |
0,18 |
0,58 |
0,02 |
-18972 |
|
Шрот хлопковый, ГОСТ 606-75 |
45,05 |
3,75 |
6,41 |
6,41 |
41,72 |
2,6 |
5,26 |
0,38 |
1,56 |
0,05 |
-21786 |
_______________
* Образцы материалов (фракция менее 100 мкм) высушивались в течение 4 ч при температуре 105 °С, шроты высушивались в течение 8 ч при температуре 79 °С.
|
Образец |
НКПР, г/м3 |
Рmax, кПа |
(dP/dt)max, мПа/с |
МВСК, % (об.) |
W, мДж |
|
Ячмень дробленый, ГОСТ 16470 |
47 |
645 |
11,4 |
12,3 |
- |
|
Кукуруза дробленая, ГОСТ 13634 |
37 |
651 |
6,9 |
11,5 |
- |
|
Отруби пшеничные, ГОСТ 7169 |
55 |
483 |
6,2 |
11,8 |
- |
|
Дрожжи кормовые, ГОСТ 20083 |
36 |
650 |
9,2 |
11,0 |
8,3 |
|
Пшеница дробленая, (некондиционная) |
38 |
524 |
14,2 |
12,8 |
- |
|
Горох дробленый, ГОСТ 23843 |
52 |
620 |
19,3 |
11,5 |
- |
|
Шрот подсолнечный, ГОСТ 11246 |
40 |
532 |
9,4 |
11,3 |
8,9 |
|
Овес дробленый, ГОСТ 12776 |
54 |
650 |
4,67 |
12,0 |
- |
|
Просо дробленое, ГОСТ 10249 |
36 |
- |
- |
- |
- |
|
Шрот хлопковый, ГОСТ 606 |
42 |
547 |
4,07 |
12,5 |
- |
|
Шрот соевый |
49 |
673 |
12,5 |
16,0 |
- |
2.1. Методы расчета концентрационных пределов распространения пламени для газо- и паровоздушных смесей
2.2. Метод расчета минимальной флегматизирующей концентрации флегматизатора и минимального взрывоопасного содержания кислорода
2.3. Метод расчета минимальной огнетушащей концентрации газовых средств пожаротушения
2.4. Методы расчета температуры вспышки и воспламенения
2.5. Методы расчета температурных пределов распространения пламени
2.6. Метод расчета температур вспышки, воспламенения и температурных пределов распространения пламени при давлении, отличном от (101,3±1,3) кПа
2.7. Метод расчета минимальной энергии зажигания газо- и паровоздушных смесей
2.8. Метод расчета стехиометрической концентрации горючего вещества в воздухе
2.9. Методы расчета адиабатической температуры горения стехиометрических смесей горючего с воздухом Тад при постоянном давлении
2.10. Методы расчета максимального давления взрыва и максимальной скорости нарастания давления взрыва.
2.11. Метод расчета максимальной степени расширения продуктов горения
2.12. Методы расчета максимальной нормальной скорости горения парогазовых смесей с воздухом
2.13. Методы расчета температуры самовоспламенения газов и паров
2.14. Методы расчета критического диаметра огнегасящего канала и безопасного экспериментального максимального зазора
2.15. Метод расчета максимальной скорости распространения пламени вдоль поверхности горючей жидкости
3.1. Исходные данные для расчета показателей пожаровзрывоопасности аэровзвесей твердых веществ
3.2. Метод расчета нижнего концентрационного предела распространения пламени.
3.3. Метод расчета максимального давления взрыва
3.4. Метод расчета максимальной скорости нарастания давления взрыва
3.5. Метод расчета минимального взрывоопасного содержания кислорода
3.6. Метод расчета минимальной энергии зажигания
3.7. Метод расчета условий теплового самовозгорания по результатам экспериментальных исследований
ПРИЛОЖЕНИЕ. Экспериментальные данные по физико-химическим свойствам и показателям пожаровзрывоопасности некоторых образцов зерновых и комбикормовых материалов, высушенных до постоянной массы
Краткое содержание:
МИНИСТЕРСТВО РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ДЕЛАМ ГРАЖДАНСКОЙ
ОБОРОНЫ, ЧРЕЗВЫЧАЙНЫМ СИТУАЦИЯМ И ЛИКВИДАЦИИ
ПОСЛЕДСТВИЙ СТИХИЙНЫХ БЕДСТВИЙ
РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПОЖАРОВЗРЫВООПАСНОСТИ
1. ПОКАЗАТЕЛИ ПОЖАРОВЗРЫВООПАСНОСТИ
2. МЕТОДЫ РАСЧЕТА ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ
2.1. Методы расчета концентрационных пределов распространения
пламени для газо- и паровоздушных смесей
2.1.1. Метод расчета нижнего концентрационного предела распространения пламени
2.1.2. Метод расчета верхнего концентрационного предела распространения пламени
2.1.3. Метод расчета концентрационных пределов распространения
пламени для смесей горючих веществ при начальной температуре 25° С
2.2. Метод расчета минимальной флегматизирующей концентрации флегматизатора
и минимального взрывоопасного содержания кислорода
2.3. Метод расчета минимальной огнетушащей концентрации
2.4. Методы расчета температуры вспышки и воспламенения
2.4.1. Методы расчета температуры вспышки индивидуальных
жидких веществ в закрытом тигле
Значения эмпирических коэффициентов (для различных видов структурных групп)
Значения эмпирических констант С0, С1, С2 (для различных классов соединений)
Значения эмпирических коэффициентов а и b (для разных классов веществ)
2.4.2. Методы расчета температуры вспышки смесей горючих
2.4.3. Методы расчета температуры вспышки индивидуальных
жидких веществ в открытом тигле
Величина эмпирических коэффициентов aj (для различных структурных групп)
2.4.4. Методы расчета температуры воспламенения индивидуальных жидких веществ
Значения эмпирических коэффициентов aj (для разных видов структурных групп)
2.5. Методы расчета температурных пределов распространения пламени
2.5.1. Методы расчета температурных пределов распространения пламени
для индивидуальных жидких веществ
Значения коэффициентов aj для формулы (20)
Значения коэффициентов k и l в формуле (21)
2.5.2. Методы расчета температурных пределов распространения пламени
для смесей жидкостей, представляющих собой растворы
Значения g для наиболее распространенных негорючих компонентов
2.6. Метод расчета температур вспышки, воспламенения и температурных пределов
распространения пламени при давлении, отличном от (101,3 ±1,3) кПа
2.7. Метод расчета минимальной энергии зажигания
Зависимость теплосодержания воздуха от температуры
2.8. Метод расчета стехиометрической концентрации горючего вещества в воздухе
2.9. Методы расчета адиабатической температуры горения стехиометрических
смесей горючего с воздухом Тад при постоянном давлении
2.9.1. Методы расчета адиабатической температуры горения стехиометрических
смесей горючих с воздухом без учета степени диссоциации продуктов горения
Абсолютные энтальпии простых веществ и продуктов горения при 298,15 К
Абсолютные энтальпии простых веществ и продуктов их горения, кДж/моль
Аддитивные вклады , кДж/моль, различных связей в энтальпию образования
элементоорганических соединений в газообразном состоянии при 298,15 К и 101,3 кПа
2.9.2. Расчет адиабатической температуры горения стехиометрических смесей
горючих с воздухом с учетом степени диссоциации продуктов горения
Значения адиабатических температур горения Тад, вычисленных с учетом диссоциации
продуктов горения при постоянном давлении 101,3 кПа
2.10. Методы расчета максимального давления взрыва и максимальной
скорости нарастания давления взрыва
2.10.1. Методы расчета максимального давления взрыва без учета
степени диссоциации продуктов горения
2.10.2. Метод расчета максимальной скорости нарастания давления взрыва
2.11. Метод расчета максимальной степени расширения продуктов горения
2.12. Методы расчета максимальной нормальной скорости горения
2.12.1. Метод расчета максимальной нормальной скорости горения
для органических веществ, состоящих из атомов С, Н, N, О, S
Значение коэффициентов hj в формуле (46)
2.12.2. Метод расчета максимальной нормальной скорости горения для органических
веществ, состоящих из атомов С, Н, N, О и для веществ, состоящих
из структурных групп, не учтенных в табл. 17
Величина поправки к значению адиабатической температуры
(для различных структурных групп)
Значения экспериментальной нормальной скорости горения
2.13. Методы расчета температуры самовоспламенения газов и паров
2.13.1. Метод расчета температуры самовоспламенения газов
и паров органических соединений
Значения коэффициентов а и b в формуле (54)
2.13.2. Метод расчета температуры самовоспламенения
2.13.3. Метод расчета температуры самовоспламенения
отдельных классов органических соединений
Формулы для расчета температуры самовоспламенения отдельных
классов органических соединений
Температура самовоспламенения для ряда соединений
2.14. Методы расчета критического диаметра огнегасящего канала и безопасного
экспериментального максимального зазора
2.15. Метод расчета максимальной скорости распространения пламени
вдоль поверхности горючей жидкости
3. МЕТОДЫ РАСЧЕТА ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПОЖАРОВЗРЫВООПАСНОСТИ
3.1. Исходные данные для расчета показателей пожаровзрывоопасности
3.2. Метод расчета нижнего концентрационного предела распространения пламени
3.3. Метод расчета максимального давления взрыва
3.4. Метод расчета максимальной скорости нарастания давления взрыва
3.5. Метод расчета минимального взрывоопасного содержания кислорода
3.6. Метод расчета минимальной энергии зажигания
3.7. Метод расчета условий теплового самовозгорания по результатам
экспериментальных исследований
Расчет кинетических параметров уравнения реакции горения хлопка
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ДАННЫЕ ПО ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИМ СВОЙСТВАМ
И ПОКАЗАТЕЛЯМ ПОЖАРОВЗРЫВООПАСНОСТИ НЕКОТОРЫХ ОБРАЗЦОВ
ЗЕРНОВЫХ И КОМБИКОРМОВЫХ МАТЕРИАЛОВ, ВЫСУШЕННЫХ
Элементный состав и теплота сгорания образцов*
Показатели пожаровзрывоопасности образцов
1. ПОКАЗАТЕЛИ ПОЖАРОВЗРЫВООПАСНОСТИ
2. МЕТОДЫ РАСЧЕТА ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ ГАЗОВ И ЖИДКОСТЕЙ
3. МЕТОДЫ РАСЧЕТА ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПОЖАРОВЗРЫВООПАСНОСТИ АЭРОВЗВЕСЕЙ ТВЕРДЫХ ВЕЩЕСТВ
