Методы расчета температурных пределов воспламенения

Вопросы для подготовки к экзамену по дисциплине теория горения и взрыва

1. Уравнения реакции горения веществ в воздухе.

2. Диффузионное и кинетическое горение.

3. Температурные пределы воспламенения воды. Температура вспышки

Взрываемость паровоздушных консистенций зависит не только лишь от концентрации компонент этих консистенций, да и от температурного режима.

Температура, при которой создается концентрация газов, паровою равная Методы расчета температурных пределов воспламенения НКПВ, именуется нижним температурным пределом воспламенения (НТПВ). НТПВ именуют на практике температурой вспышки.

Существует также верхний температурный предел воспламенения (предел всзываемости).

Температура, при которой создается концентрация паров и газов равная ВКПВ, именуется верхним температурным пределом воспламенения (ВТПВ).

Температурные пределы воспламенения употребляются для оценки горючести и пожарной угрозы консистенций.

Температурные пределы Методы расчета температурных пределов воспламенения воспламенения паров в воздухе определяются

температурами вещества, при которых его насыщенные пары образуют концентрации,

надлежащие нижнему и верхнему концентрационным пределам воспламенения.

Категории помещений и построек по взрывопожарной и пожарной угрозы

Температура вспышки (Твсп) - меньшая температура конденсированного вещества, при которой в критериях особых испытаний над его поверхностью образуются пары, способные вспыхнуть в Методы расчета температурных пределов воспламенения воздухе при поднесении к ним наружного источника зажигания (пламени либо нагретого до высочайшей температуры тела). Устойчивое горение при всем этом не устанавливается вследствие малой скорости испарения горючей воды. Температура вспышки указывает, при какой температуре вещество подготовлено к воспламенению и становится огнеопасным в открытом сосуде.
Зависимо от температуры вспышки горючие воды разделяются Методы расчета температурных пределов воспламенения на:
· легковоспламеняющиеся (ЛВЖ) с температурой вспышки не выше 61 °С (в закрытом тигле) либо не выше 66 °С (в открытом тигле);
· горючее (ГЖ) с температурой вспышки паров выше, соответственно, 61 и 66°С.
ЛВЖ в свою очередь делятся на три разряда:
а) особо небезопасные ЛВЖ - имеющие температуру вспышки от -18°C и ниже в Методы расчета температурных пределов воспламенения закрытом тигле либо - 13°С и ниже в открытом;
б) повсевременно небезопасные ЛВЖ - имеющие температуру вспышки выше -18°С до +23°С в закрытом тигле либо выше -13°С до +27°С - в открытом;
в) небезопасные при завышенной температуре ЛВЖ. К данному уровню относятся воды с температурой вспышки более +23°С до +61°С Методы расчета температурных пределов воспламенения включительно (в закрытом тигле) либо более +27°С до +66°С - в открытом.

Способы определения температуры вспышки

Температуру вспышки экспериментально определяют в устройствах закрытого (з.т.) и открытого (о.т.) типов.

Для определения температуры вспышки заданную массу горючего вещества нагревают с данной скоростью, временами зажигая выделяющиеся пары и зрительно оценивая результаты зажигания.

Температура вспышки Методы расчета температурных пределов воспламенения (tвсп.), измеренная в приборе открытого типа, обычно выше; для жидкостей с температурой кипения до 1000С на 1-30С, до 2500С на 10-15 0С.

В таблице приведены значения температур вспышки неких жидкостей, определенных устройствами закрытого и открытого типов

Жидкость Температура вспышки, К
Прибор закрытого типа (з.т.) Прибор открытого типа (о Методы расчета температурных пределов воспламенения.т.)
Нефть
Мазут
Масло цилиндровое

Низкокипящие горючие воды имеют обычно низкую tвсп. Температуру, к примеру: для этилового эфира 430С, для ацетилена 180С. Высококипящие воды имеют высочайшие tвсп., к примеру: глицерин 1980С, дециловый спирт 1070С.

Прибор закрытого типа показан на рисунке 1. В качестве обскурантистского сосуда употребляют железный тигель 5 с внутренним Методы расчета температурных пределов воспламенения поперечником 51 мм и высотой 56 мм. Тигель закрыт крышкой 4, на которой размещены: зажигательное устройство 1, заслонка 2 с поворотным устройством и мешалка 6. Тигель, крышку и мешалку изготавливают из материалов, не вступающих в хим взаимодействие с испытуемыми субстанциями, к примеру из нержавеющей стали.

Перед проведением измерений эталоны легколетучих жидкостей с температурой кипения до 1000С охлаждают Методы расчета температурных пределов воспламенения до 00С, эталоны вязких жидкостей нагревают до ползучести. Сначала делают предварительное испытание для получения приблизительного значения температуры вспышки. Потом проводят серию главных испытаний на 3-х образчиках исследуемой воды. Эталоны жидкостей, имеющих приблизительную температуру вспышки наименее 500С, охлаждают до температуры, которая на 170С меньше приблизительной температуры вспышки. За 100С до Методы расчета температурных пределов воспламенения приблизительной температуры вспышки эталон нагревают со скоростью 10С/мин для жидкостей с температурой вспышки до 1040С со скоростью 20С/мин для жидкостей с температурой вспышки более 1040С.

Набросок 1. Прибор закрытого типа для измерения температуры вспышки: 1 – зажигательное устройство; 2- заслонка; 3- указатель температуры; 4 – крышка, 5 – тигель; 6 – мешалка.

За температуру вспышки принимают среднее арифметическое 3-х Методы расчета температурных пределов воспламенения определений серии главных испытаний с поправкой на барометрическое давление, вычисляемое по формуле

, где - давление в период проведения опыта, кПа.

Вычисленную поправку следует добавлять к измеренной величине температуры вспышки.

Схема прибора открытого типа показана на рисунке 2. Прибор состоит из фарфорового тигля низкой формы 3, нагревательной воздушной ванны 1, газовой горелки 8 и Методы расчета температурных пределов воспламенения указателя температуры 4.

Подготовку образцов и определение приблизительной температуры вспышки проводят так же, как и в приборе закрытого типа. После чего делают серию главных испытаний на 3-х образчиках исследуемого вещества в той же последовательности, что и подготовительные тесты. Эталоны исследуемого вещества, имеющие приблизительную температуру вспышки наименее 500С, охлаждают до температуры, которая на 170С Методы расчета температурных пределов воспламенения, ниже приблизительной температуры вспышки.

За 100С до приблизительной температуры вспышки эталон нагревают со скоростью 10С/мин для вещества с температурой вспышки до 700С и 20С/мин для вещества с температурой вспышки более 700С.

Набросок 2. Прибор открытого типа для измерения температуры вспышки: 1- нагревательная ванна; 2 – кольцо из паронита; 3 – фарфоровый Методы расчета температурных пределов воспламенения тигель; 4 – указатель температуры; 5 – держатель указателя температуры; 6- штатив; 7 – подставка для горелки; 8 – газовая горелка; 9 – нагревательное устройство; 10 – асбестовая прокладка

Тесты на вспышку проводят при повышении температуры на каждые 10С/мин для веществ с температурой вспышки до 700С и 20С/мин для веществ с температурой вспышки более 700С. За температуру вспышки каждого определения принимают Методы расчета температурных пределов воспламенения показания указателя температуры, соответственное возникновению пламени над частью либо над всей поверхностью эталона.

Обработку результатов проводят так же, как и при определении температуры вспышки в приборе закрытого типа.

Способы расчета температурных пределов воспламенения

Температурные пределы могут быть рассчитаны. Расчетный способ заключается в последующем. Сначало вычисляют давление Рн и Рв(мм.рт Методы расчета температурных пределов воспламенения.ст.) насыщенного пара, соответственное нижнему и верхнему температурным пределам воспламенения:

где n – число атомов кислорода, нужное для полного сгорания одной молекулы горючего вещества.

Дальше по значению давления находят температурные пределы по справочным данным зависимо от давления насыщенного пара от температуры

Температурные пределы воспламенения (ТПВ) жидкостей рассчитывают по температуре кипения Методы расчета температурных пределов воспламенения:

где - нижний (верхний) температурный предел воспламенения;

- температура кипения, 0С;

- константы для определенных групп (гомологических рядов жидкостей)

Гомологический ряд Формула n=1,2,3,4,… Характеристики
К l
Обычные алканы СН3-СН(СН2)n-СH3
2 - Метилалканы СН3-СН(СН2)n-СH3
Обычные I-алканы СН2=СН-(СН2)n-СH3
Обычные жирные спирты СН Методы расчета температурных пределов воспламенения3-(СН2)n-ОH
2-Метилкарбинолы (СН3)2СН-(СН2)n-ОH
Н- Алкилформиаты НСОО-(СН2)n-СH3
Н-Алкилацетаты СН3СОО-(СН2)n-СH3

Примечание. Числитель параметра относится к нижнему лимиту воспламенения, знаменатель – к верхнему температурному лимиту воспламенения

В случае если неведома температура кипения исследуемого вещества при обычном атмосферном давлении, значение нижнего температурного предела Методы расчета температурных пределов воспламенения распространения пламени вычисляют по формуле

где - экспериментальное значение температуры вспышки, 0С;

С – константа, равная 20С, если для расчета употребляют значение в закрытом тигле, и равная 80С, если для расчета употребляют значение в открытом тигле. Средняя квадратическая погрешность расчета по этой формуле не превосходит 120С.

Температурные пределы воспламенения могут быть Методы расчета температурных пределов воспламенения определены по известным значениям концентрационных пределов воспламенения

,

где - давление насыщенного пара, соответственное нижнему (верхнему) концентрационному лимиту воспламенения;

- нижний (верхний) концентрационный предел воспламенения;

- атмосферное давление.

Определяют температуру вещества, при которой достигается данное давление по уравнению Антуана

,

где А, В, С – константы уравнения Антуана.

Значение может быть рассчитано по способам расчета концентрационных Методы расчета температурных пределов воспламенения пределов воспламенения либо принято по таблицам 11-13 приложения III.

В случае если неведома зависимость давления насыщенного пара от температуры, для веществ, состоящих из атомов С, Н, О, N, значение нижнего либо верхнего температурных пределов рассчитываются по формуле

,

где - размерный коэффициент, равный -62,460С для нижнего и -41,430С для верхнего пределов;

- безразмерный коэффициент, равный Методы расчета температурных пределов воспламенения 0,655 для нижнего и 723 для верхнего пределов;

- эмпирические коэффициенты, характеризующие вклад х структурных групп, приведены в таблице

Таблица – Коэффициенты

Вид структурной группы
С-С 0,909 -1,158
С=С 2,66 -4,64
С-Н 0,009 0,570
С-О 0,110 1,267
С=О 5,57 5,86
0-Н 19,57 17,80
-4,40 -4,60

4. Современная теория окисления-восстановления.

5. Скорость выгорания жидкостей.

6. Диффузионное пламя, его строение.

7. Прогрев жидкостей при горении. Вскипание. Выброс Методы расчета температурных пределов воспламенения.

Тема 5. Горение жидкостей.

Учебные вопросы:

Введение.
1. Испарение жидкостей. Насыщенный пар.
2. Температурные пределы воспламенения.
3. Процесс горения жидкостей.
4. Прогрев жидкостей при горении. Вскипание. Выброс.
Заключение.

1. Испарение жидкостей. Насыщенный пар

Процесс горения жидкостей начинается, с воспламенения паро-воздушной консистенции. Но не все воды при обыденных критериях имеют над собственной поверхностью достаточную концентрацию паров и Методы расчета температурных пределов воспламенения такую скорость их образования, чтоб после воспламенения установился процесс горения. Стационарный процесс горения устанавливается только при определенной температуре воды, но при более низких температурах воды уже могут представлять пожарную опасность, потому что над поверхностью их может создаться взрывоопасная концентрация паров.

Горение жидкостей характеризуется 2-мя взаимосвязанными явлениями Методы расчета температурных пределов воспламенения — испарением и сгоранием паровоздушной консистенции над поверхностью воды. Испарению принадлежит только принципиальная роль, так как в итоге оно определяет скорость сгорания воды. Испарение — это переход воды в пар со свободной поверхности при температурах ниже точки кипения воды. Испарение происходит в итоге термического движении молекул воды. Скорость движения молекул колеблется в широких границах Методы расчета температурных пределов воспламенения, очень отклоняясь в обе стороны от ее среднего значения.

Часть молекул, имеющих довольно огромную кинетическую энергию, вырывается из поверхностного слоя воды в газовую воздушную среду. Лишная энергия теряемых жидкостью молекул затрачивается на преодоление сил взаимодействия меж молекулами и работу расширения роста объема при переходе воды в пар Методы расчета температурных пределов воспламенения.

Испарение является эндотермическим процессом. Если к воды не подводится снаружи тепло, то в итоге испарения она охлаждается. Скорость испарения определяется количеством пара, образующегося за единицу времени на единице поверхности воды. Скорость испарения находится в зависимости от температуры воды. Это нужно учесть в производствах, связанных с применением, получением либо переработкой легковоспламеняющихся Методы расчета температурных пределов воспламенения жидкостей. Ускорение испарения при повышении температуры приводит к более резвому образованию взрывоопасных концентраций паров. Наибольшая скорость испарения наблюдается при испарении в вакуум и в неограниченный объем. Это можно разъяснить последующим образом. Наблюдаемая скорость процесса испарения является суммарной скоростью процесса перехода молекул из водянистой фазы V1 и скоростью конденсации Методы расчета температурных пределов воспламенения V2. Суммарный процесс равен разности этих 2-ух скоростей: V=V1-V2. При неизменной температуре V1 не меняется, а V2

пропорциональна концентрации пара. При испарении в вакуум в пределе V2= О, т. е. суммарная скорость процесса наибольшая.

Чем больше концентрации пара, тем выше скорость конденсации, как следует, ниже суммарная скорость испарения Методы расчета температурных пределов воспламенения. На поверхности раздела меж жидкостью и ее насыщенным паром скорость испарения суммарная близка нулю. Жидкость, находящаяся в закрытом сосуде, испаряясь, образует насыщенный пар. Насыщенным именуется пар, находящийся в динамическом равновесии с жидкостью. Динамическое равновесие при данной температуре наступает тогда, когда число испаряющихся молекул воды равно числу конденсирующихся молекул. Насыщенный пар Методы расчета температурных пределов воспламенения, выходя из открытого сосуда в воздух, разбавляется им и становится ненасыщенным. Как следует, в воздухе помещений, где находятся емкости с жаркими жидкостями, имеется ненасыщенный пар этих жидкостей.

Насыщенные и ненасыщенные пары оказывают давление на стены сосудов. Давлением насыщенного пара, находящегося в равновесии с жидкостью при данной температуре. Давление насыщенного Методы расчета температурных пределов воспламенения пара всегда выше, чем насыщенного. Оно не находится в зависимости от количества воды, формы сосуда, а зависит только от

температуры и природы воды. С увеличением температуры давление насыщенного пара воды возрастает; при температуре кипения давление пара равно атмосферному. Для каждого значения температуры давление насыщенного пара персональной незапятанной Методы расчета температурных пределов воспламенения воды повсевременно. Давление насыщенного пара консистенций жидкостей нефти, бензина, керосина и др. при одной и той же температуре находится в зависимости от состава консистенции. Оно возрастает с повышением содержания в воды низкокипящих товаров.

Для большинства жидкостей давление насыщенного пара при различной температуре понятно. Эти данные сведены в справочные таблицы Методы расчета температурных пределов воспламенения и номограммы . Давление насыщенных паров неких жидкостей при разных температурах приведены в табл. 4.

Посреди номограммы находится шкала давления насыщенного пара жидкостей, а по краям — шкалы температур. По обеим сторонам шкалы давления размещены точки, надлежащие определенным жидкостям.

Рис.33. Номограмма для определения давления насыщенного пара жидкостей:

1- изопрен; 2 — диэтиловый эфир; 3 — сероуглерод; 4 — бакинский Методы расчета температурных пределов воспламенения авиабензин;

5 — этилформиат; 6 — метилацетат; 7 — н-гексан;

8 — четыреххлористый углерод;

9 — грозненский авиабензин; 10 — бензол;

11 — этилацетат; 12 — бутилацетат;

13 — толуол; 14 — керосин; 15 — скипидар;

16 — ацетон; 17 — метиловый спирт;

18 — этиловый спирт; 19 — вода;

20 — н-пропиловый спирт; 21 — уксусная кислота; 22 — н-бутиловый спирт;

23 — н-амиловый спирт; 24 — бензальдегид; 25 — аналин.

Для нахождения давления насыщенного пара жидкостей при данной температуре нужно положить линейку так, чтоб соединить показание Методы расчета температурных пределов воспламенения температуры на шкале с центром кружка, соответственного разыскиваемой воды.

Точка скрещения со

давлению Робщ. Тогда объемы, занимаемые паром и воздухом, соответственно уменьшились бы. Согласно закону Бойля -Мариотта, произведение давления газа на его объем при неизменной температуре есть величина неизменная, т. е. для нашего гипотетичного варианта получим
VPобщ=VобщРпар

v= Vобщ Рпар/Pобщ

Если Методы расчета температурных пределов воспламенения объем консистенции принять за 100%, то содержание пара С, % об. можно отыскать из пропорции
V — 100%
VРпар/Pобщ — C
откуда
C=VРпар100/VPобщ = Рпар100/Pобщ

По этой формуле можно найти концентрацию паров воды в резервуарах, бочках, цистернах и других емкостях.

Пример.

Найти концентрацию насыщенных паров в бочке с этиловым спиртом, если температура его 293 К, атмосферное давление Методы расчета температурных пределов воспламенения 101080 Па.

По таблице либо номограмме находим давление насыщенных паров спирта при 293 К Оно равно 5852,0 Па. Определяем концентрацию

С=5852,0·100/101080=5,8%

Перевести объемную концентрацию в массовую гл можно по последующей формуле:
C=CMVt100
где М — количество вещества, численно равное молекулярной массе пара, г; VT — объем 1 моль пара при данных критериях.

2. Температурные Методы расчета температурных пределов воспламенения пределы воспламенения. Температура вспышки. Температурные пределы воспламенения.

Температура воды, при которой над поверхностью создается концентрация насыщенного пара, равная нижнему концентрационному лимиту воспламенения, именуется нижним температурным пределом воспламенения НТПВ.

Температура воды, при которой над поверхностью создается концентрация насыщенного пара, равная верхнему концентрационному лимиту воспламенения, именуется верхним температурным пределом воспламенения ВТПВ Методы расчета температурных пределов воспламенения.

К примеру, для ацетона температурные пределы равны: НТПВ 253 К, ВТПВ 279 К. При этих температурах образуются концентрации паров соответственно 2,6 и 12,6% об..

Температурные пределы воспламенения употребляют для оценки пожарной угрозы жидкостей, при расчете неопасных режимов работы закрытых технологических аппаратов и складских емкостей с жидкостями и летучими жесткими субстанциями. Для пожаробезопасности технологического процесса, связанного Методы расчета температурных пределов воспламенения с применением жидкостей, последний ведут при температурах ниже НТПВ на 10 К либо выше ВТПВ на 15 К. Для многих жидкостей температурные пределы определены и результаты сведены в справочные таблицы.

Температурные пределы воспламенения определяют на стандартном приборе ТП, разработанном во ВНИИПО ГОСТ 13922-68. Суть способа заключается в определении малой и Методы расчета температурных пределов воспламенения наибольшей температур воды, при которых образуются концентрации насыщенных паров, равные нижнему и верхнему концентрационным пределам.

Рис.34. Прибор ТП для определения температурных пределов воспламенения:

1 — обскурантистский сосуд; 2 — двузонная термопара; 3 — пробка; 4 — электроды искрового зажигания; 5 — электрод спирального зажигания.

Прибор ТП рис. 34 состоит из

стеклянного цилиндрического обскурантистского, сосуда поперечником 65±2 мм, высотой 125±5 мм, электродов спирального 5 и искрового 4 зажигания, двузонной Методы расчета температурных пределов воспламенения термопары 2 в стеклянном чехле расстояние меж зонами измерения 60±2 мм, термостата либо криостата на рис. 34 не показан, в который помещают сосуд. Они обеспечивают поддержание неизменной температуры в обскурантистском сосуде и течение 15 мни с точностью ± 1 °С. Количество наливаемой воды составляет 10% от всей емкости обскурантистского сосуда.

Жидкость в обскурантистском сосуде нагревают либо Методы расчета температурных пределов воспламенения охлаждают до предполагаемого температурного предела и выдерживают при этой температуре 15 мин для установления равновесия меж паровой и конденсированной фазами. При этом разность температур меж фазами не должна превосходить 1 °С. После окончания термостатирования паро-воздушную смесь воспламеняют. Распространение пламени по всему объему паро-воздушного места пли вертикально ввысь Методы расчета температурных пределов воспламенения до горловины сосуда считают воспламенением. Горение и вспышка, происходящие на спирали, возникновение факела пламени около электродов либо выброс пробки без видимого пламени считают отказом.

Температурные, пределы могут быть рассчитаны. Расчетный способ используют для приблизительного определения температурных пределов воспламенения в целях нахождения предполагаемых температурных пределов до экспериментального определения их, также Методы расчета температурных пределов воспламенения для приблизительного расчета неопасных режимов работы технологической аппаратуры на стадии предпроектной проработки технологического процесса в отсутствие экспериментальных данных. Температурные пределы воспламенения можно вычислить, используя данные о давлении насыщенного пара при разных температурах, по формуле:

где Р1, Р2 — наиблежайшие к Рп наименьшее и большее табличные значения давления пара, надлежащие температурам Т1 и Методы расчета температурных пределов воспламенения Т2.

Температурные пределы воспламенения можно высчитать по экспериментально определенным концентрационным пределам. Если вычисленная величина не совпадает с экспериментальной, то в качестве реальной принимают более низкое значение для НТПВ и поболее высочайшее для ВТПВ. Вычисляют температурные пределы последующим образом.

Определяют давление паров Рн и Рв вещества, соответственного нижнему и Методы расчета температурных пределов воспламенения верхнему концентрационным пределам паров в воздухе Рпар = Pобщ C100
Если Робщ = 101080 Па, то Рв = 1010Св и Рн = 1010Сн,где

Рв и Рн — экспериментальные значения верхних и нижних концентрационных пределов воспламенения паров, %.

По отысканным значениям Рн и Рв вычисляют температурные пределы воспламенения, используя приведённые выше формулы и табличные данные Методы расчета температурных пределов воспламенения зависимости давления пара от температуры.

Температура вспышки.

Температура вспышки самая низкая температура в критериях особых испытаний


metodi-realizacii-korrekcionno-pedagogicheskogo-processa.html
metodi-refnansuvannya-centralnim-bankom-komercjnih-bankv-referat.html
metodi-regulirovaniya-denezhnogo-obrasheniya.html