Показатели пожаровзрывоопасности веществ => Таблица 10. Значения коэффициентов k и l в формуле (21). 2.5.2. методы расчета температурных пределов распространения...

Таблица 10

 

Значения коэффициентов k и l в формуле (21)

 

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 t_н (°С) рассчитывается по формуле

 

t_н = t_всп - C, (22)

 

где С - константа, равная 2 °С, если для расчета используется значение t_всп в закрытом тигле, и равная 8 °С, если для расчета используется значение t_всп в открытом тигле.

Средняя квадратическая погрешность расчета по формуле (22) определяется погрешностью величины t_всп и, как правило, не превышает 12 °С.

 

2.5.2. Методы расчета температурных пределов распространения пламени

для смесей жидкостей, представляющих собой растворы

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 t_псм (°C) рассчитывается по формуле

 

(23)

 

где k - число компонентов смеси; g_i - коэффициент активности i-го компонента; х_i - 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 t_нсм (°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 Т_нсм (К):

 

(26)

 

где x_j, x_j - 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 a_j, B_j, - 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.

 

Таблица 11

 

Значения g для наиболее распространенных негорючих компонентов

 

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, С_А равняются соответственно 8,8672; 3193,6 и 273,15.

В соответствии с разделом 2.1.1 находим нижний концентрационный предел распространения пламени: j_н = 3,8 % (об.).

Используя формулу (19), находим t_н:

Экспериментальное значение t_н равно 112 °С.

Для расчета t_н 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:

Т_н = 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.

2.6. Метод расчета температур вспышки, воспламенения и температурных пределов

распространения пламени при давлении, отличном от (101,3 ±1,3) кПа

 

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, С_А - константы уравнения Антуана.

Величина t₀ рассчитывается по методам, изложенным в предыдущих разделах. Погрешность расчета по формуле (28) определяется погрешностью расчета t₀.

 

2.7. Метод расчета минимальной энергии зажигания

газо- и паровоздушных смесей

 

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 t_нач до температуры самовоспламенения, Дж/м³; l_k - величина критического зазора, м.

Удельное объемное количество тепла, необходимое для нагрева горючей смеси от t_нач до t_св, рассматривается как тепло, нужное для нагрева воздуха q_г, и вычисляется (Дж) по формуле

 

(30)

 

где С_р - теплоемкость воздуха, Дж/(кг × град); r_г - плотность воздуха, кг/м³.

Величину q_г можно вычислить по табл. 12.

 

Таблица 12

 

Зависимость теплосодержания воздуха от температуры

 

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 l_k используются значения максимального экспериментального безопасного зазора (МЭБЗ), ГОСТ 12.1.001-78:

 

l_k = 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: t_нач = 70 °С, t_св = 238 °С, l_k = 1,8 мм.

Используя данные табл. 12, находим:

q_г = 1,4×10⁵ Дж/м³.

Подставляя q = q_г 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.