5.2. Расчет температуры вспышки

Температуру вспышки индивидуальных веществ в открытом тигле можно рассчитать по формуле:

_n

t_всп = а_о + а₁Т_кип. +  a_jl_j, (5.3)

^j=2

где а_о – размерный коэффициент, равный 74^оС;

а₁ – безразмерный коэффициент, равный +0,409;

Т_кип – температура кипения вещества, ^оС [22];

a_j – эмпирический коэффициент для различных структурных групп, приведенный в табл.5.4;

l_j – число структурных групп вида j в молекуле.

Для определения a_j и l_j необходимо рассмотреть структурную формулу горючего вещества и найти в ней наличие структурных групп, приведенных в табл.5.4, и количество каждого вида структурных групп.

Таблица 5.4

Значения эмпирических коэффициентов для расчета температуры вспышки

Вид структурной группы	aj, ^оС	Вид структурной группы	aj, ^оС
С-С	3,63	C=О	25,36
С-Н	0,35	NН	18,15
С-О	4,62	ОН	44,29
С=С	4,18	С^….С (аром.)	6,48
С-N	7,03	СBr	19,40
С-Cl	15,11	CF	3,33

Средняя квадратичная погрешность расчета этим методом составляет 10^оС.

5.3. Расчет температуры воспламенения

Температуру воспламенения веществ, имеющих структурные группы, приведенные в табл. 5.5, можно рассчитать по формуле (5.3). Коэффициенты а_о и а₁ составляют соответственно 47,787^оС и +0,8818;

a_j – эмпирический коэффициент для различных структурных групп, значения которых приведены в табл. 5.5.

Таблица 5.5

Эмпирические коэффициенты для расчета температуры воспламенения

Вид структурной группы	aj, ^оС	Вид структурной группы	aj, ^оС
С-С	0,027	C=О	0,826
С-Н	2,118	NН	0,261
С-О	0,111	ОН	8,216
С=С	8,980	С^….С (аром.)	2,069
С-N	5,876

Средняя квадратичная погрешность расчета этим методом составляет 2^оС.

5.4. Расчет температуры самовоспламенения

Выбор метода расчета температуры самовоспламенения зависит от природы горючего вещества.

Для парафиновых углеводородов установлена зависимость температуры самовоспламенения (t_св.) от средней длины углеродной цепочки алканов - l_ц, которая вычисляется по формуле:

l_ц = 2 {g_i n_i/[z(z-1)]}, (5.4)

ⁱ

где i – число углеродных цепочек, начинающихся и оканчивающихся группой СН₃;

g_i – число возможных цепочек, содержащих n_i атомов углерода;

n_i – число атомов углерода в молекуле;

z – число групп СН₃ в молекуле.

(например: гептан – СН₃-СН₂-СН₂-СН₂-СН₂-СН₂-СН₃, i = 1, g_i = 1, n_i = 7, z=2,).

В табл. 5.6 приведены значения t_св. в зависимости отl_ц.

Таблица 5.6

Зависимость температуры самовоспламенения парафиновых углеводородов от средней длины углеродной цепочки

lц	tсв., ^оС	lц	tсв., ^оС	lц	tсв., ^оС	lц	tсв., ^оС
1,0	530	4,6	358	6,6	227	8,6	211
2,0	516	4,8	328	6,8	225	8,8	210
3,0	474	5,0	287	7,0	223	9,0	209
3,2	460	5,2	262	7,2	221	9,19,3	208
3,4	450	5,4	249	7,4	220	9,49,7	207
3,6	439	5,6	240	7,6	218	9,810,3	206
3,8	426	5,8	236	7,8	216	10,411,5	205
4,0	413	6,0	234	8,0	215	11,613,4	204
4,2	400	6,2	231	8,2	213	13,514,9	203
4,4	381	6,4	229	8,4	212	16,0	202

Температуру самовоспламенения представителей отдельных классов органических соединений можно рассчитать методом сравнительного расчета, исходя из t_св. соответствующих им алканов (например: этан – этанол – уксусная кислота) по следующему соотношению:

t_св. = аt_св^алк. + b, (5.5)

где а, b – эмпирические коэффициенты (см. табл.5.7);

t_св^алк. – температура самовоспламенения соответствующего алкана, рассчитанная по формуле (5.4) и выбранная по табл.5.6.

Таблица 5.7

Эмпирические коэффициенты к расчету температуры самовоспламенения

Соединения	а	b	Погрешность расчета, ^оС
Спирты	0,6796	121,2	28,0
Соединения с группами NH2-	0,4722	170,4	19,8
Ароматические соединения	0,6412	252,9	15,0
Формиаты	0,7719	81,5	19,2
Ацетаты	0,7909	52,0	15,0
Пропионаты	0,7158	91,3	10,0
Кислоты	0,7556	86,0	17,0
Прочие соединения с одной группой –СОО	0,8439	46,4	19,0