Лабораторная работа № 6

Определение температурных пределов

распространения пламени горючих жидкостей

Цель работы

1. Определить нижний и верхний температурные пределы распространения пламени.

2. Применить на практике экспериментальные значения температурных пределов распространения пламени.

Введение

Температурные пределы распространения пламени (ТПРП, С) – такие температуры вещества, при которых его насыщенный пар образует в окислительной среде концентрации, равные соответственно нижнему (нижний температурный предел, НТПРП), и верхнему (верхний температурный предел, ВТПРП) концентрационным пределам распространения пламени.

Сущность метода определения температурных пределов заключается в термостатировании исследуемой жидкости при заданной температуре в закрытом реакционном сосуде, содержащем воздух, испытании на зажигание паро-воздушной смеси и установлении факта наличия или отсутствия распространения пламени. Изменяя температуру испытания, находят также ее значения (минимальное и максимальное), при которых насыщенный пар образует с воздухом смесь, способную воспламениться от источника зажигания и распространять пламя в объеме реакционного сосуда.

Значения температурных пределов распространения пламени применяют:

• при разработке мероприятий по обеспечению пожаровзрывобезопасности объекта в соответствии с требованиями действующих нормативных документов;

• при расчете пожаровзрывобезопасных температурных режимов работы технологического оборудования;

• при оценке аварийных ситуаций, связанных с разливом горючих жидкостей;

• для расчета концентрационных пределов распространения пламени;

• в стандартах или технических условиях на горючие жидкости.

Для обеспечения безопасности технологического процесса рекомендуется проводить его при температуре ниже нижнего ТПРП на 10С или выше верхнего ТПРП на 15С.

Справочные данные для спиртов, используемых в работе, приведены в приложении Д.

6.1 Определение температурных пределов распространения пламени

6.1.1 Описание прибора

Определение температурных пределов распространения пламени производится на приборе ТП, представленном на рис.6.1.

1 – реакционная колба; 2 – термометр; 3 – электроды; 4 – корковая пробка

Рисунок 6.1 – Схема прибора ТП

Прибор выполнен в виде стеклянного сосуда (1), изготовленного из молибденового стекла, с тремя горловинами, в одну из которых вставлена пробка с термометром (2) для замера температуры жидкости в сосуде. Две другие служат для искровых электродов (3) и заливки исследуемой жидкости.

6.1.2 Порядок выполнения работы

1) Получите у преподавателя наименование исследуемой жидкости (бутиловый или изобутиловый спирты).

2) Рассчитайте значения температур, соответствующих нижнему (t_{НТП расч}, С) и верхнему (t_{ВТП расч}, С) температурным пределам распространения пламени по формуле⁷:

t_{ТП расч} = a t_кип – b (6.1)

где t_кип – температура кипения исследуемого вещества, С (приложение Д); a, b – коэффициенты, постоянные в пределах гомологического ряда (табл.6.1).

Таблица 6.1 – Значения коэффициентов a и b для расчета ТПРП

Гомологический ряд	Температурный предел	a	b
Спирты алифатические	нижний	0,61	38
	верхний	0,69	15

3) Рассчитайте величины температур нижнего (t_НТПзап, С) и верхнего (t_ВТПзап, С) температурных пределов распространения пламени с учетом запаса по формулам:

t_{НТП зап} = t_{НТП расч} – L (6.2)

t_{ВТП зап} = t_{ВТП расч} + U (6.3)

где L, U  константы запаса, С; L = 2С; U = 8С.

4) Проверьте, плотно ли вставлены в горловины сосуда пробки с термометром и искровыми электродами.

5) В сосуд налейте (выполняет лаборант) исследуемую жидкость (20% от объема сосуда) и слегка закройте пробкой.

6) Подогрейте жидкость внутри прибора до температуры t_НТПзап, соответствующей нижнему температурному пределу и рассчитанной по формуле (6.2).

7) Вынимая на 1-2 с пробку из центрального отверстия, доведите давление внутри сосуда до атмосферного.

8) Включая кнопку индуктора, воспламените искровым разрядом горючую паровоздушную смесь.

9) Результат испытания на распространение пламени (РП) определите визуально. При этом пламя должно распространяться по всему объему или вверх до горловины сосуда, что влечет за собой вылет корковой пробки. Появление пламени только в области электродов без его распространения по всему объему колбы следует считать «отказом».

10) После каждого включения источника зажигания, независимо от результатов опыта, продувайте сосуд воздухом (резиновой грушей), освобождая его от оставшихся продуктов горения.

11) В том случае, если воспламенение не произошло, жидкость нагрейте на 2°С и повторите опыт по п.п.7-9.

За нижний температурный предел принимают ту наименьшую температуру, при которой произошло распространение пламени по всему объему сосуда.

12) Подогрейте жидкость внутри прибора до предполагаемой температуры t_ВТПзап, соответствующей верхнему температурному пределу.

13) Включением кнопки индуктора воспламените искровым разрядом горючую паровоздушную смесь.

14) В том случае, если воспламенение не произошло, охладите жидкость на 2°С и повторите эксперимент по п.12.

За верхний температурный предел принимают наибольшую температуру, при которой произошло распространение пламени по всему объему сосуда.

15) Результаты работы запишите в протокол 6.1.

16) Сравните экспериментальные и справочные данные температурных пределов распространения пламени (приложение Д). Приемлемыми считают отклонения не более 5С.

Протокол 6.1

Наименование вещества………………………………………...

Справочный НТПРП t_{НТП спр},С ……..………………………..

Справочный ВТПРП t_{ВТП спр},С ………………………………

Расчетный НТПРП t_{НТП расч},С..………………………………..

Расчетный ВТПРП t_{ВТП расч},С..………………………………...

Атмосферное давление Р_атм, мм рт. Ст.……………………….

Температура воздуха в помещении, С………………………..

Температура нагрева, ^оС
Наличие РП (да/нет)

Экспериментальный НТПРП t_{НТП эксп},С…………………..……

Экспериментальный ВТПРП t_{ВТП эксп},С……………………….