Показатели пожаровзрывоопасности веществ стр.2 2.3. метод расчета минимальной огнетушащей концентрации. Газовых средств пожаротушения. 2.4. методы расчета температуры...

Пожарная безопасность -> Руководства -> Показатели пожаровзрывоопасности веществ ->

2.3. Метод расчета минимальной огнетушащей концентрации

газовых средств пожаротушения

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 С_мок, % (об.), вычисляют по формуле

С_мок = a × С_мфк, (9)

где a = 0,47 - безразмерный коэффициент; С_мфк - 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 С_мфк составляет 11 % (об.). Подставляя его в формулу (9), получаем:

С_МОК = 0,47 × 11 = 5,2 % (об.).

2.4. Методы расчета температуры вспышки и воспламенения

2.4.1. Методы расчета температуры вспышки индивидуальных

жидких веществ в закрытом тигле

Температура вспышки (°С) веществ t_всп, 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; t_кип - температура кипения исследуемой жидкости, °С; l_j - число структурных групп j-го вида в молекуле; a_j - эмпирические коэффициенты, приведенные в табл. 4.

Таблица 4

Значения эмпирических коэффициентов (для различных видов структурных групп)

Структурная группа	a_j, °C	Структурная группа	a_j, °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

t_всп = C₀ + С₁ × t_кип + С₂ |DН_сг|,

где DН_сг - мольная теплота сгорания вещества, кДж/моль; C₀, С₁, С₂ - эмпирические константы, величины которых приведены в табл. 5.

Таблица 5

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

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

t_всп = а + b × t_кип, (12)

где а и b - эмпирические коэффициенты, значения которых приведены в табл. 6.

Таблица 6

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

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 Р_всп - парциальное давление паров горючего вещества при температуре вспышки, кПа; d₀ - коэффициент диффузии пара в воздух, см²/с; b - стехиометрический коэффициент кислорода в реакции горения; А_Б - константа, равная 280 кПа/(см² × с × К).

Средняя квадратическая погрешность расчета температуры вспышки по формуле (13) составляет 10-13 °С.

2.4.2. Методы расчета температуры вспышки смесей горючих

жидкостей в закрытом тигле

Температура вспышки смесей горючих жидкостей t_вс (°С) рассчитывается по формуле

(14)

где х_i - 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 t_{всп см} (°С) рассчитывается по формуле

(16)

где

В_i, - константы уравнения Антуана для i-го компонента.

Средняя квадратическая погрешность расчета по формуле (16) составляет 11 °С.

Температура вспышки бинарных смесей жидкостей t_{всп 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 t_всп 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 .

текст целиком