Показатели пожаровзрывоопасности веществ => 2.4.3. методы расчета температуры вспышки индивидуальных. Жидких веществ в открытом тигле. Таблица 7. Величина...

2.4.3. Методы расчета температуры вспышки индивидуальных

жидких веществ в открытом тигле

Температура вспышки в открытом тигле рассчитывается по формуле (10) с использованием значений эмпирических коэффициентов a_j из табл. 7.

 

Таблица 7

 

Величина эмпирических коэффициентов a_j (для различных структурных групп)

 

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 А_Б = 427 кПа/(см² × с × К).

Средняя квадратическая погрешность расчета составляет 13 °С.

 

2.4.4. Методы расчета температуры воспламенения индивидуальных жидких веществ

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 А_Б = 453 кПа/(см² × с × К) (для фосфорорганических веществ А_Б = 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.

 

Таблица 8

 

Значения эмпирических коэффициентов a_j (для разных видов структурных групп)

 

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 t_восп (°C) алифатических спиртов и сложных эфиров рассчитывается по формуле

 

(18)

 

где t_кип - 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:

t_всп = (-73,14) + 0,659 × 110,6 + 6 × (-0,28) + 1 × (-2,03) + 8 × 1,105 = 4,86 °С.

Экспериментальное значение t_всп 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:

t_всп = -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:

t_всп = -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, С_А 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 P_всп(t_всп + 273).

Температуру вспышки определяем методом последовательных приближений. Принимаем t_всп = 107 °С, тогда

P_всп(t_всп + 273) = 1103.

Принимаем t_всп = 108 °С, тогда Р_всп = 0,48505; Р_всп = 3,055 кПа; P_всп(t_всп + 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. Методы расчета температурных пределов распространения пламени

 

2.5.1. Методы расчета температурных пределов распространения пламени

для индивидуальных жидких веществ

2.5.1.1. Если известна зависимость давления насыщенных паров жидкости от температуры, то величина нижнего или верхнего температурного предела распространения пламени t_п (°С) рассчитывается с использованием соответствующего значения концентрационного предела распространения пламени j_п по формуле

 

(19)

 

где А, В, С_А - константы уравнения Антуана; Р₀ - атмосферное давление, кПа.

Величина j_п может быть рассчитана по методам, рекомендуемым в п. 2.1. Погрешность расчета по формуле (19) определяется погрешностью величины j_п.

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 a_j из табл. 9 для нижнего t_н и верхнего t_в температурных пределов соответственно.

 

Таблица 9

 

Значения коэффициентов a_j для формулы (20)

 

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

 

t_п = k × t_кип - l, (21)

 

где t_кип - температура кипения, °С; k, l - коэффициенты, постоянные в пределах гомологического ряда, величины которых приведены в табл. 10.