Температура самовоспламенения и концентрационные пределы воспламенения
Практическое значение температуры самовоспламенения как показателя пожарной опасности. Показатели пожарной опасности твердых горючих материалов и технологических сред. Расчет характеристик горения. Методы определения температуры самовоспламенения.
| Рубрика | Безопасность жизнедеятельности и охрана труда |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 09.03.2012 |
| Размер файла | 56,7 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
- Содержание
- температура пожарный опасность горение самовоспламенение
- Теоретические вопросы
1. Практическое значение температуры самовоспламенения как показателя пожарной опасности. От каких факторов зависит температура самовоспламенения?
2. Какое горение называется тлением? Обязателен ли приток кислорода для тления? Перечислить показатели пожарной опасности твердых горючих материалов
Расчетная часть задания
1. Общие сведения
2. Физико-химические свойства
3. Расчет характеристик горения
Вещество
Список использованной литературы
Теоретические вопросы
1. Практическое значение температуры самовоспламенения как показателя пожарной опасности. От каких факторов зависит температура самовоспламенения?
Основными показателями пожарной опасности являются температура самовоспламенения и концентрационные пределы воспламенения.
Температура самовоспламенения - самая низкая температура технологической среды, при которой в условиях специальных испытаний происходит резкое увеличение скорости экзотермических реакций, заканчивающихся пламенным горением.
Перечень показателей пожарной опасности технологических сред
|
Показатель пожарной опасности технологической среды |
Применяемость показателя в зависимости от агрегатного состояния вещества |
Область применения |
||||
|
г |
ж |
т |
п |
|||
|
Температура самовоспламенения |
+ |
+ |
+ |
+ |
При определении группы взрывоопасной смеси для выбора типа взрывозащищенного электрооборудования |
Самовоспламенение - резкое увеличение скорости экзотермических объемных реакций, сопровождающееся пламенным горением и/или взрывом.
Значение температуры самовоспламенения следует применять при определении группы взрывоопасной смеси по ГОСТ 12.1.011 для выбора типа взрывозащищенного электрооборудования, при разработке мероприятий по обеспечению пожаровзрывобезопасности технологических процессов в соответствии с требованиями ГОСТ. 12.1.004 и ГОСТ 12.1.010, а также необходимо включать в стандарты или технические условия на вещества и материалы.
Сущность метода определения температуры самовоспламенения заключается во введении определенной массы вещества в нагретый объем и оценке результатов испытания. Изменяя температуру испытания, находят ее минимальное значение, при котором происходит самовоспламенение вещества.
Температура самовоспламенения зависит от фракционного состава и от преобладания углеводородов того или иного класса. Чем ниже пределы кипения той или иной фракции, т.е. чем она легче, тем она менее опасна с точки зрения самовоспламенения, т.к. температура самовоспламенения уменьшается с увеличением средней молекулярной массы нефтепродукта. Тяжелые нефтяные остатки самовоспламеняются при 300-350 єС, а бензины при температуре выше 500 єС.
В производственных условиях самовозгораются каменный уголь, торф, опилки, некоторые горючие жидкости, обычно в виде тонких пленок, получающихся при нанесении жидкости на ворсистые поверхности (хлопок, вата и т.п.). К этим жидкостям относятся растительные масла, скипидар. На предприятиях имеются случаи самовозгорания обтирочных материалов, промасленной спецодежды, поэтому спецодежду необходимо развешивать так, чтобы обеспечить доступ воздуха, промасленные обтирочные материалы собираются в несгораемую тару с крышками и ежесменно удаляются, сжигаются или уничтожаются.
Самовозгорание угля и торфа обнаруживается по белому налету на их поверхности, по появлению пара и дыма, по оседанию слоя угля или торфа в месте их складирования, а зимой - по таянию снега. Опасные по самовозгоранию угли хранятся в штабелях высотой не более 2,5 м (в подвале 1 м) и шириной до 20 метров. При укладке уголь послойно уплотняется катками.
2. Какое горение называется тлением? Обязателен ли приток кислорода для тления? Перечислить показатели пожарной опасности твердых горючих материалов
Тление - беспламенное горение твердого вещества (материала) при сравнительно низких температурах (400-600 °С), часто сопровождающееся выделением дыма.
Горение - экзотермическая реакция окисления вещества, сопровождающаяся, по крайней мере, одним из трех факторов: пламенем, свечением, выделением дыма.
Температура тления - температура вещества, при которой происходит резкое увеличение скорости экзотермических реакций окисления, заканчивающихся возникновением тления.
Значение температуры тления следует применять при экспертизах причин пожаров, выборе взрывозащищенного электрооборудования и разработке мероприятий по обеспечению пожарной безопасности технологических процессов, оценке пожарной опасности полимерных материалов и разработке рецептур материалов, не склонных к тлению.
Сущность метода определения температуры тления заключается в термостатировании исследуемого вещества (материала) в реакционном сосуде при обдуве воздухом и визуальной оценке результатов испытания. Изменяя температуру испытания, находят ее минимальное значение, при котором наблюдается тление вещества (материала).
Тление не может происходить без притока кислорода и оттока продуктов горения. У тления есть своя конвективная газовая струя.
Перечень показателей пожарной опасности технологических сред
|
Показатель пожарной опасности технологической среды |
Для твердых материалов |
Область применения |
|
|
1 |
2 |
3 |
|
|
Группа горючести |
+ |
Для определения способности технологических сред к горению |
|
|
Температура вспышки |
- |
При категорировании помещений по взрывопожарной и пожарной опасности; для обеспечения пожарной безопасности технологических процессов |
|
|
Температура воспламенения |
+ |
При определении группы горючести и оценки пожарной опасности технологических сред |
|
|
Температура самовоспламенения |
+ |
При определении группы взрывоопасной смеси для выбора типа взрывозащищенного электрооборудования |
|
|
Концентрационные пределы распространения пламени (воспламенения) |
- |
При определении концентраций горючих газов, паров и пылей, при которых возможно распространение пламени |
|
|
Температурные пределы распространения пламени (воспламенения) |
- |
При определении пожаробезопасных температурных режимов работы оборудования. Для расчетной оценки концентрационных пределов распространения пламени |
|
|
Температура тления |
+ |
При разработке мероприятий по обеспечению пожарной безопасности технологических сред, склонных к тлению |
|
|
Условия теплового самовозгорания |
+ |
При выборе безопасных условий хранения и переработки технологических сред, склонных к самовозгоранию |
|
|
Минимальная энергия зажигания |
- |
При разработке мероприятий по обеспечению пожарной безопасности и электростатической искробезопасности технологических сред |
|
|
Кислородный индекс |
+ |
При обеспечении безопасности технологических сред, связанных с обращением полимерных материалов |
|
|
Способность взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха и другими веществами |
+ |
При определении категории помещений по взрывопожарной и пожарной опасности. При выборе безопасных условий совместного хранения и транспортирования технологических сред. При выборе средств пожаротушения |
|
|
Нормальная скорость горения смеси (для пылей - эффективная нормальная скорость распространения пламени) |
- |
При разработке и создании огнепреградителей, предохранительных мембран и других разгерметизирующих устройств |
|
|
Удельная скорость выгорания |
- |
При определении продолжительности горения жидких технологических сред в резервуарах, интенсивности тепловыделения и подачи огнетушащих веществ |
|
|
Коэффициент дымообразования |
+ |
Для классификации технологических сред по дымообразующей способности |
|
|
Индекс распространения пламени |
+ |
Для классификации технологических сред по способности распространять пламя по поверхности |
|
|
Показатель токсичности продуктов горения полимерных материалов |
+ |
Для оценки токсичности технологических сред, содержащих полимеры |
|
|
Минимальное содержание кислорода |
- |
При разработке мероприятий по обеспечению пожарной безопасности технологических сред с пониженным содержанием кислорода |
|
|
Минимальная флегматизирующая концентрация флегматизатора |
- |
При разработке мероприятий по обеспечению пожарной безопасности технологических сред с наличием разбавителя (флегматизатора, ингибитора) |
|
|
Максимальное давление взрыва |
- |
При определении категории помещений по взрывопожарной и пожарной опасности и разработке мероприятий по обеспечению пожаровзрывобезопасности технологического оборудования |
|
|
Скорость нарастания давления взрыва |
- |
При разработке мероприятий по взрывозащите технологического оборудования (расчет предохранительных клапанов, мембран и т. п.) |
|
|
Критическая поверхностная плотность теплового потока |
+ |
При разработке мероприятий по снижению способности технологических сред воспламеняться под действием теплового излучения пламени и определении категорий помещений по пожарной опасности |
|
|
Длина распространения пламени по струе аэрозоля |
- |
Для оценки пожарной опасности жидких технологических сред в распыленном состоянии |
|
|
Предельная скорость срыва диффузионного факела |
- |
При оценке пожарной опасности аварийного истечения технологических сред |
|
|
Минимальная концентрация негорючего разбавителя в воздухе, при которой существует диффузионное пламя |
+ |
При оценке последствий аварийного истечения парогазовых технологических сред |
|
|
Удельная теплота сгорания |
+ |
При оценке пожарной опасности технологических сред и определении категорий помещений и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности |
|
|
Индекс пожаро-взрывоопасности |
- |
Для оценки пожарной опасности технологических сред в технологическом оборудовании |
|
|
Способность к экзотермическому разложению |
+ |
Для термодинамически нестабильных технологических сред, способных вызвать резкий рост температуры и давления при разложении |
|
|
Способность к воспламенению при адиабатическом сжатии |
- |
Параметр, характеризующий способность технологической среды к воспламенению при адиабатическом сжатии в смеси с воздухом или другим окислителем |
|
|
Излучающая способность пламени |
+ |
Для оценки плотности теплового потока от пламени при горении технологических сред |
|
|
Безопасный экспериментальный максимальный зазор |
- |
При выборе степени взрывозащиты электрооборудования |
Примечание. Знак “+” обозначает применяемость, знак “-” - неприменяемость показателя пожарной опасности для технологической среды.
Расчетная часть задания
1. Общие сведения
Название вещества.
СН3ОН - Метиловый спирт, метанол, древесный спирт, гидроксильное произведение метана СН4.
2. Физико-химические свойства
Агрегатное состояние; внешний вид, цвет, запах; плотность; температура плавления; температура кипения; растворимость в воде; коэффициент молекулярной диффузии пара; удельное электрическое сопротивление; диэлектрическая проницаемость; предельно допустимая концентрация ПДК (справочные данные).
Прозрачная бесцветная жидкость со слабым спиртовым запахом. Смешивается с водой, ацетоном, спиртами во всех отношениях. Крайне ядовит: 10-20 мл метилового спирта вызывают слепоту, большие количества - смерть.
Температура кипения 64,9 єС. Диэлектрическая проницаемость 32,63. Температура плавления - 97,1 єС.
= 0,584 МПа·с (20 єС), tкрит = 240,1 0С, ркрит = 7,977 МПа, dкрит = 272 кг/м3, = 0,57·10-30 Кл·м, = 32,63 (25 єС), (жидкость), (газ), .
Теплопроводность 202,3·10-3 Вт/(м·К) (жидкость), 150,7·10-4 Вт/(м·К) (газ), теплоемкость 44,129 Дж/(моль·К).
Давление паров (кПа): 11,8 (20 єС), 32,5 (40 єС), 77,3 (60 0С), 320,65 (100 С).
22,55 мН/м (20 єС), 21,69 мН/м (30 єС).
Температура вспышки 15,6 єС (в открытой чашке), температура самовоспламенения 464 єС. КПВ = 6,70 - 36,5 %. ПДК = 5 мг/м3.
Свойства водных растворов метилового спирта в зависимости от его концентрации
|
Показатель |
Концентрация, % по массе |
||||||
|
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
||
|
Плотность, г/см3 |
0,982 |
0,968 |
0,954 |
0,937 |
0,919 |
0,898 |
|
|
Температура замерзания, 0С |
-6,5 |
-15,0 |
-26,0 |
-39,7 |
-55,4 |
-75,7 |
Расчет относительной плотности паров по воздуху (Dвозд).
Масса паров метанола количеством 1 моль:
М = 12 + 3 + 16 + 1 = 32 г
mвозд = 29 г
Относительная плотность метанола по воздуху составляет:
Расчет плотности паров при нормальных условиях
(пар = М/Vм, кг/м3);
Плотность паров метанола при н. у.:
Расчет процентного элементного состава вещества.
Массовая доля углерода:
Массовая доля кислорода:
Учитывая, что метанол кроме углерода и кислорода содержит только водород:
Расчет коэффициента горючести.
Коэффициент горючести вычисляется по формуле:
,
где С, Н, S, О и т. д. - число атомов соответствующих элементов, входящих в состав молекулы жидкости (при К < 0 жидкость не горит, при К > 0 жидкость не горит).
3. Расчет характеристик горения
Определение характера свечения пламени.
Метанол служит растворителем и промежуточным продуктом в производстве красителей. Но главным потребителем его является производство пластмасс, для которого нужны большие количества метаналя (формальдегида). Метаналь же получается при окислении метанола кислородом воздуха. В промышленности смесь паров метанола и воздуха при 400 0С пропускают над медным или серебряным катализатором.
Чтобы смоделировать этот процесс, согнем в спираль кусочек медной проволоки диаметром 0,5-1 мм и щипцами внесем его в несветящуюся зону пламени горелки Бунзена. Проволока раскаляется и покрывается слоем оксида меди (II). Поместим полученный нами раньше метанол (10 капель) в достаточно широкую пробирку и опустим в него раскаленную медную спираль. Вследствие нагревания метанол испаряется и под влиянием катализатора - меди - соединяется с кислородом с образованием метаналя (мы узнаем его по характерному резкому запаху). При этом поверхность медной проволоки восстанавливается. Реакция происходит с выделением тепла. При больших количествах паров метанола и воздуха медь остается разогретой до тех пор, пока реакция не завершится.
Яркость пламени определяется присутствием в нем твердых частиц - продуктов горения и степенью их накала.
Низшая теплота сгорания
По формуле Д.И. Менделеева в кДж/кг.
Низшая теплота сгорания рабочего топлива () жидкого и твердого может быть определена по формуле Д.И. Менделеева (кДж/кг):
где: СР, НР и т. д. - содержание углерода, водорода и т. д. в топливе, % по массе.
Уравнение реакции горения.
Объем воздуха на горение (теоретический).
По уравнению реакции горения (для 1 кг горючего вещества при нормальных условиях).
Определим количество вещества метанола:
Из уравнения реакции горения видно, что на 2 моль метанола требуется 1 моль воздуха:
Объем и состав продуктов горения (теоретический).
По уравнению реакции горения (для 1 кг горючего вещества при нормальных условиях).
МО2 = 32 кг/моль, МСН2О = 30 кг/моль, МН2О = 18 кг/моль.
Из 64 кг СН2ОН получается 60 кг СН2О
Из 1 кг СН2ОН х кг СН2О
х = 0,94 кг СН2О
При получении 60 кг СН2О образуется 36 кг Н2О
При получении 0,94 кг СН2О у кг Н2О
у = 0,56 кг Н2О
Стехиометрическая концентрация в паровоздушной смеси
Объемная концентрация (%).
Стехиометрическая концентрация (об. %) определяется по формуле:
Массовая концентрация (кг/м3, г/м3).
Массовое стехиометрическое отношение дает отношение массы воздуха к массе топлива.
Концентрационные пределы распространения пламени.
Нижний (верхний) концентрационный предел распространения пламени - минимальное (максимальное) содержание горючего вещества в однородной смеси с окислительной средой, при котором возможно распространение пламени по смеси на любое расстояние от источника зажигания.
Значения концентрационных пределов распространения пламени необходимо включать в стандарты или технические условия на газы, легковоспламеняющиеся индивидуальные жидкости и азеотропные смеси жидкостей, на твердые вещества, способные образовывать взрывоопасные пылевоздушные смеси (для пылей определяют только нижний концентрационный предел). Значения концентрационных пределов следует применять при определении категории помещений по взрывопожарной и пожарной опасности в соответствии с требованиями норм технологического проектирования; при расчете взрывобезопасных концентраций газов, паров и пылей внутри технологического оборудования и трубопроводов, при проектировании вентиляционных систем, а также при расчете предельно допустимых взрывобезопасных концентраций газов, паров и пылей в воздухе рабочей зоны с потенциальными источниками зажигания в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.010, при разработке мероприятий по обеспечению пожарной безопасности объекта в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.004.
Допускается использовать экспериментальные и расчетные значения концентрационных пределов распространения пламени.
Сущность метода определения концентрационных пределов распространения пламени заключается в зажигании газо-, паро- или пылевоздушной смеси заданной концентрации исследуемого вещества в объеме реакционного сосуда и установлении факта наличия или отсутствия распространения пламени. Изменяя концентрацию горючего в смеси, устанавливают ее минимальное и максимальное значения, при которых происходит распространение пламени.
Нижний предел (н) в % об. вычисляют по формулам
hf -- эмпирический параметр теплоты образования вещества, моль·кДж-1;
Нf -- стандартная теплота образования вещества в газообразном состоянии при 25 0С, кДж·моль-1;
hj, hr, hs -- коэффициенты, характеризующие вклад j-х атомов (С, Н, О, N, C1), r и s-x структурных групп, влияющих на нижний предел;
mj, mr, ms -- число атомов j-го элемента, r и s-x структурных групп в молекуле вещества;
l, р, q -- число химических элементов и типов структурных групп в молекуле вещества.
hi составляет: hС = 9,134, hН = 2,612, hO = -0,522
hr = 0
hf = 0,0246
hs: hC-H = 4,47, hC-O = 0,90, hO-H = 0,52
Верхний предел распространения пламени (в) в % об. вычисляют в зависимости от величины стехиометрического коэффициента кислорода () по формулам:
при 8
при 8
где hj, qs-- коэффициенты, учитывающие химическое строение вещества;
т j -- число связей j-го элемента;
mC, mH, mCl, mO -- число атомов соответственно углерода, водорода, хлора и кислорода в молекуле вещества.
= m С + m S + 0,25(m H - m X ) - 0,5m O + 2,5m p,
где m С, m S, m H, m X, m O, m p - число атомов соответственно углерода, серы, водорода, галоида, кислорода и фосфора в молекуле жидкости.
hi: hC-H = 1,39, hC-O = 1,40, hO-H = 1,25
qs = 9/1 = 9
Расчет давления насыщенного пара по уравнению Антуана (для температуры 25 єС)
lgр = 7,3527 - 1660,454/(245,818 + t)
lgр = 7,3527 - 1660,454/(245,818 + 25)
lgp = 1,2217
р = 0,87
|
№ |
Вещество |
Константы уравнения Антуана |
Диэлектр. прониц. |
tКИПЕНИЯ, 0С |
Н образ.кДж/моль |
Н исп.кДж/моль |
|
|
11. |
Метанол СН3ОН |
lgр = 7,3527 - 1660,454/(245,818 + t) |
32,63 |
64,9 |
- 203,1 |
35,28 |
Список использованной литературы
1. ГОСТ 12.1.044-89. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов.
2. Номенклатура показателей НПБ 23-2001. Пожарная опасность технологических сред.
3. Глинка Н.Л. Задачи и упражнения по общей химии. Учеб. пособ. для вузов/Под ред. В.А. Рабиновича и Х.М. Рубинов. - 23-е изд., испр. - Л.: Химия, 1985. - 264 с.
4. Глинка Н.Л. Общая химия: Учеб. пособ. для вузов. - 24-е изд., испр./Под ред. В.А. Рабиновича. - Л.: Химия, 1985. - 704 с.
5. Химия: Справ. материалы/Ю.Д. Третьяков, Н.Н. Олейников, Я.А. Кеслер; Под. ред. Ю.Д. Третьякова. - 2-е изд., перераб. - М.: Просвещение, 1988. - 223 с.
6. Хомченко И.Г. Решение задач по химии. - М.: Новая волна, 2002. - 256 с.
7. Хомченко П.Г. Пособие по химии для поступающих в вузы. - 4-е изд., испр. и доп. - М.: Новая волна, 2004. - 480 с.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Пожар как фактор техногенной катастрофы. Средства тушения пожаров и их применение. Действия персонала при пожаре. Основные виды самоускорения химической реакции при горении. Температура самовоспламенения и концентрационные пределы воспламенения.
контрольная работа [29,4 K], добавлен 26.07.2013Классификация строительных материалов по пожарной опасности. Общие сведения о горении. Показатели пожарной опасности твердых строительных материалов. Температура воспламенения древесины разных пород. Процесс выпотевания антипиренов на поверхность.
тест [70,9 K], добавлен 13.08.2013Ознакомление с общей характеристикой алифатических и ароматических углеводородов. Определение пожароопасности растворителей. Рассмотрение и анализ новых методов тушения пожаров, возникающих при воспламенении веществ. Расчет температуры самовоспламенения.
дипломная работа [1,0 M], добавлен 20.06.2017Физико-химические свойства и характеристика бензола, метод его промышленного получения. Расчет избыточного давления взрыва для индивидуальных горючих газов, паров легковоспламеняющихся и горючих жидкостей. Категории помещений по пожарной опасности.
курсовая работа [143,0 K], добавлен 25.01.2012Классификация зданий и помещений по взрывопожарной и пожарной опасности. Установление требований пожарной безопасности, направленных на предотвращение возможности возникновения пожара. Категории помещений по взрывопожарной и пожарной опасности.
презентация [1,5 M], добавлен 13.02.2016Анализ пожарной опасности технологической системы РВС-ЛВЖ: уровень взрывоопасности, частота возникновения пожаров. Геометрические параметры пожарной опасности разлива легковоспламеняющихся жидкостей. Расчет опасных факторов пожара и тепловых нагрузок.
курсовая работа [490,2 K], добавлен 29.10.2014Основные правила хранения сыпучих веществ и материалов. Устройства транспортировки твердых веществ, проблема их повышенной пожарной опасности. Обоснование причин пожарной опасности транспортера, пневмотранспортера, элеватора. Меры пожарной безопасности.
презентация [378,8 K], добавлен 12.03.2017Фейерверочные изделия и их виды. Транспортирование, хранение и утилизация продукции. Методы оценки пожарной опасности пиротехники. Прогноз возможной чрезвычайной ситуации при ее применении. Расчет сил и средств, необходимых для полной ее ликвидации.
реферат [25,4 K], добавлен 10.01.2015Анализ пожарной опасности и разработка систем противопожарной защиты. Определение категории производственного помещения по взрывопожарной и пожарной опасности. Анализ возможных производственных источников зажигания. Возможные пути распространения пожара.
курсовая работа [45,7 K], добавлен 27.05.2014Анализ пожарной опасности процесса получения циклогексанола путём гидрирования фенола и расчёт категории помещений и наружной установки по взрывопожарной и пожарной опасности. Места вероятного образования горючей среды и снижение опасности пожара.
курсовая работа [285,7 K], добавлен 15.11.2012
