Показатели пожаровзрывоопасности веществ стр.5 2.8. метод расчета стехиометрической концентрации горючего вещества в воздухе. 2.9. методы расчета адиабатической...

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

2.8. Метод расчета стехиометрической концентрации горючего вещества в воздухе

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

j_ст= 100/(4,84b + 1), (32)

где b = m_с + m_s + m_si + 2,5m_Р + 0,25(m_н - m_х) - 0,5m_О. (33)

В формуле (33) m_c, m_s, m_Si, m_P, m_н, m_О - число атомов углерода, серы, кремния, фосфора, водорода и кислорода в молекуле горючего; m_х - 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 j_ст по формуле (32):

j_ст = 100/(4,84 × 2,5 + 1) = 7,63 % (об.).

2.9. Методы расчета адиабатической температуры горения стехиометрических

смесей горючего с воздухом Т_ад при постоянном давлении

2.9.1. Методы расчета адиабатической температуры горения стехиометрических

смесей горючих с воздухом без учета степени диссоциации продуктов горения

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.

Таблица 13

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

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 n_j - 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.

Таблица 14

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

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

текст целиком

Показатели пожаровзрывоопасности веществ => 2.8. метод расчета стехиометрической концентрации горючего вещества в воздухе. 2.9. методы расчета адиабатической...