Вопрос 2. Температурные пределы распространения пламени.

Температура жидкости, при которой над поверхностью создается концентрация насыщенного пара, равная нижнему концентрационному пределу распространения пламени, называется нижним температурным пределом распространения пламени (НТПРП или НТПВ)

Верхнему концентрационному пределу распространения пламени – соответствует верхний температурный предел распространения пламени.

Давайте обратимся к ГОСТу 12.1.044-89( п.п.2.6; 2.6.2) и определим, для каких целей необходим данный показатель.

Например, для ацетона ТПРП(В): нижний -20⁰С; верхний - +6⁰С. Для этанола: НТПРП - +11⁰С и ВТПРП - +41⁰С.

При отсутствии справочных данных этот показатель можно рассчитать.

Температурные пределы распространения пламени могут быть вычислены по известным значениям концентрационных пределов.

Зная концентрацию насыщенных паров над поверхностью жидкости:

φ_н.п. = P_н.п. ·100/ P_о, где

φ_н.п.- концентрация насыщенных паров, %;

P_н.п.- давление насыщенных паров, Па;

P_о- внешнее (атмосферное) давление, Па

Тогда давление насыщенного пара будет: P_н.п.= φ_н.п.· P_о/100

Определив по известному концентрационному значению нижнего (верхнего) предела распространения пламени (воспламенения) давление насыщенного пара, находим температуру, при которой это давление достигается.

Она и будет являться нижним (верхним) температурным пределом распространения пламени (воспламенения).

Для индивидуальных веществ:

Рассчитывают давление, соответствующие НКПРП(В) и (или) ВКПРП(В):

Р_н = 768/4,76(n-1)+1;

Р_в= 3040/4,76n+4 , где n – число молекул кислорода, необходимое для полного сгорания одной молекулы вещества (находится из уравнения реакции горения). Например, при горение бензола С₆Н₆ +7,5О₂ = 6СО₂ + 3Н₂О число молекул кислорода: n = 7,5.

Далее по справочнику находят температуры, соответствующие вычисленным давлениям Р_н и Р_в.

Для жидкостей сложного состава, таких как, например, нефть и нефтепродукты.

Температурные пределы распространения пламени можно рассчитать, зная температуру кипения (температуру выкипания) наиболее высококипящего компонента:

t_н =0,82 t_к – 86

t_в =0,70 t_к – 42, где t_к – температура кипения (выкипания) жидкости при давлении 760 мм рт ст.

Вопрос 3. Температура вспышки.

Работаем с ГОСТ 12.1.044-89 (п.п.2.2, 2.2.1). Определение. Деление жидкостей на разряды. Применение данного показателя.

Температура вспышки является экспресс параметром, ориентировочно показывающий температурные условия, при которых горючая жидкость становится опасной в открытом сосуде, емкости или при розливе.

Температура вспышки зависит от молекулярного веса, температуры кипения и плотности жидкости.

Температура вспышки является физическим параметром.

Температуру вспышки ориентировочно можно рассчитать по формуле Элея:

t_всп =t_кип - 18√К , где К – коэффициент, определяемый по формуле

К=4m_с +m_н +4m_s +m_N - 2m_O - 2m_Cl - 3m_F - 5m_Br, где

m_с, m_н, m_s, m_N, m_O, m_Cl, m_F, m_Br – количество элементов углерода, водорода, серы, азота, кислорода, хлора, фтора, брома в молекуле горючего вещества.

Наиболее точный расчет температуры вспышки можно произвести по формуле В.И.Блинова:

t_всп = А/ Р_н·D₀·n, где

Р_н – давление насыщенного пара при НКПВ, Па;

D₀ – коэффициент диффузии паров жидкости в воздухе, м²/с;

n – стехиометрический коэффициент при кислороде из уравнения реакции горения (количество молекул кислорода, необходимое для полого окисления одной молекулы горючего);

А – константа метода.

Рекомендуется при расчете температуры вспышки в замкнутом сосуде принимать А =28, в открытом сосуде А =45, при расчете температуры воспламенения А =53.

У ЛВЖ температура воспламенения выше, чем температура вспышки на 1-5 ⁰С. При этом, чем ниже температура вспышки, тем меньше разность между температурами воспламенения и вспышки.

У горючих жидкостей, имеющих высокую температуру вспышки, различие между температурой вспышки и воспламенения доходит до 25 – 35 ⁰С.

Между температурой вспышки в закрытом тигле и НТПРП(В) имеется корреляционная связь, описываемая формулой:

Т_вс – Т_нп = 0,125 Т_вс +2.

Это соотношение справедливо при Т_вс ≤ 433К или 160 ⁰С