Показатели пожаровзрывоопасности веществ 
Министерство российской федерации по делам гражданской. Обороны, чрезвычайным... Показатели пожаровзрывоопасности веществ 
Министерство российской федерации по делам гражданской. Обороны, чрезвычайным...

Показатели пожаровзрывоопасности веществ => Министерство российской федерации по делам гражданской. Обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации. Последствий...

 
Пожарная безопасность - главная
Написать нам
ГОСТы, документы

 

Пожарная безопасность ->  Руководства ->  Показатели пожаровзрывоопасности веществ -> 
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
текст целиком
 

МИНИСТЕРСТВО РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ДЕЛАМ ГРАЖДАНСКОЙ

ОБОРОНЫ, ЧРЕЗВЫЧАЙНЫМ СИТУАЦИЯМ И ЛИКВИДАЦИИ

ПОСЛЕДСТВИЙ СТИХИЙНЫХ БЕДСТВИЙ

 

Федеральное государственное учреждение «Всероссийский ордена "Знак Почета"

научно-исследовательский институт противопожарной обороны»

 

 

РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПОЖАРОВЗРЫВООПАСНОСТИ

ВЕЩЕСТВ И МАТЕРИАЛОВ

 

Руководство

 

УДК 614.841.41

 

 

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. ПОКАЗАТЕЛИ ПОЖАРОВЗРЫВООПАСНОСТИ

 

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.

 

2. МЕТОДЫ РАСЧЕТА ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ

ГАЗОВ И ЖИДКОСТЕЙ

 

2.1. Методы расчета концентрационных пределов распространения

пламени для газо- и паровоздушных смесей

 

2.1.1. Метод расчета нижнего концентрационного предела распространения пламени

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.)

 

2.1.2. Метод расчета верхнего концентрационного предела распространения пламени

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 %.

 

Таблица 1

 

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

СС

0,89

с-о

-1,40

о-н

1,25

С=О

1,31

CºN

2,07

c-cl

0,71

сºс

1,93

 

Таблица 2

 

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 = 6, nc = 2, nc=o = 1, nc = 1

По формуле (2) получаем:

jв = 100/(1,39×6 - 0,84×2+ 0,24×1 + 1,3×1 - 1,47) = 15,7 % (об.)

 

2.1.3. Метод расчета концентрационных пределов распространения

пламени для смесей горючих веществ при начальной температуре 25° С

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.).

 

2.2. Метод расчета минимальной флегматизирующей концентрации флегматизатора

и минимального взрывоопасного содержания кислорода

 

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.

 

Таблица 3

 

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.).

 

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
текст целиком

 

Краткое содержание:

МИНИСТЕРСТВО РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ДЕЛАМ ГРАЖДАНСКОЙ

ОБОРОНЫ, ЧРЕЗВЫЧАЙНЫМ СИТУАЦИЯМ И ЛИКВИДАЦИИ

ПОСЛЕДСТВИЙ СТИХИЙНЫХ БЕДСТВИЙ

РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПОЖАРОВЗРЫВООПАСНОСТИ

ВЕЩЕСТВ И МАТЕРИАЛОВ

Руководство

УДК 614.841.41

1. ПОКАЗАТЕЛИ ПОЖАРОВЗРЫВООПАСНОСТИ

2. МЕТОДЫ РАСЧЕТА ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ

ГАЗОВ И ЖИДКОСТЕЙ

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

Таблица 1

Таблица 2

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

Таблица 3

2.3. Метод расчета минимальной огнетушащей концентрации

газовых средств пожаротушения

2.4. Методы расчета температуры вспышки и воспламенения

2.4.1. Методы расчета температуры вспышки индивидуальных

жидких веществ в закрытом тигле

Таблица 4

Значения эмпирических коэффициентов (для различных видов структурных групп)

Таблица 5

Значения эмпирических констант С0, С1, С2 (для различных классов соединений)

Таблица 6

Значения эмпирических коэффициентов а и b (для разных классов веществ)

2.4.2. Методы расчета температуры вспышки смесей горючих

жидкостей в закрытом тигле

2.4.3. Методы расчета температуры вспышки индивидуальных

жидких веществ в открытом тигле

Таблица 7

Величина эмпирических коэффициентов aj (для различных структурных групп)

2.4.4. Методы расчета температуры воспламенения индивидуальных жидких веществ

Таблица 8

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

Таблица 9

Значения коэффициентов aj для формулы (20)

Таблица 10

Значения коэффициентов k и l в формуле (21)

2.5.2. Методы расчета температурных пределов распространения пламени

для смесей жидкостей, представляющих собой растворы

Таблица 11

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

газо- и паровоздушных смесей

Таблица 12

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

Таблица 13

Абсолютные энтальпии простых веществ и продуктов горения при 298,15 К

Таблица 14

Абсолютные энтальпии простых веществ и продуктов их горения, кДж/моль

Таблица 15

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

Таблица 16

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

парогазовых смесей с воздухом

2.12.1. Метод расчета максимальной нормальной скорости горения

для органических веществ, состоящих из атомов С, Н, N, О, S

Таблица 17

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

Таблица 18

Величина поправки к значению адиабатической температуры

(для различных структурных групп)

Таблица 19

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

Таблица 20

Значения коэффициентов а и b в формуле (54)

2.13.2. Метод расчета температуры самовоспламенения

фосфорорганических соединений

2.13.3. Метод расчета температуры самовоспламенения

отдельных классов органических соединений

Таблица 21

Формулы для расчета температуры самовоспламенения отдельных

классов органических соединений

Таблица 22

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

АЭРОВЗВЕСЕЙ ТВЕРДЫХ ВЕЩЕСТВ

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

Пример расчета

Таблица 23

Расчет кинетических параметров уравнения реакции горения хлопка

ПРИЛОЖЕНИЕ

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ДАННЫЕ ПО ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИМ СВОЙСТВАМ

И ПОКАЗАТЕЛЯМ ПОЖАРОВЗРЫВООПАСНОСТИ НЕКОТОРЫХ ОБРАЗЦОВ

ЗЕРНОВЫХ И КОМБИКОРМОВЫХ МАТЕРИАЛОВ, ВЫСУШЕННЫХ

ДО ПОСТОЯННОЙ МАССЫ

Таблица 1

Элементный состав и теплота сгорания образцов*

Таблица 2

Показатели пожаровзрывоопасности образцов

ОГЛАВЛЕНИЕ

1. ПОКАЗАТЕЛИ ПОЖАРОВЗРЫВООПАСНОСТИ

2. МЕТОДЫ РАСЧЕТА ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ ГАЗОВ И ЖИДКОСТЕЙ

3. МЕТОДЫ РАСЧЕТА ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПОЖАРОВЗРЫВООПАСНОСТИ АЭРОВЗВЕСЕЙ ТВЕРДЫХ ВЕЩЕСТВ

Рейтинг@Mail.ru