Практикум по теории горения
Материальный и тепловой балансы процесса горения, концентрационные пределы воспламенения. Температурные параметры пожарной опасности веществ, расчет температур вспышки и воспламенения. Расчет количества воздуха, необходимого для горения вещества.
Рубрика | Безопасность жизнедеятельности и охрана труда |
Вид | учебное пособие |
Язык | русский |
Дата добавления | 28.10.2018 |
Размер файла | 520,8 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.
2,5
2,5
19
150
2.3
25
16
47
2,5
3
6.5
20
180
2.4
29
46
24,5
5,5
2
3
21
280
2,3
20
14
70
4,5
3,7
6.8
22
270
1,9
20
45
25
5
2
3
1.3 Расчет объема и состава продуктов горения
Существует несколько полуэмпирических методов расчета ТПВ, однако они мало отличаются друг от друга по точности.
Температурные пределы воспламенения жидкостей рассчитывают по температуре кипения:
tH(B)=Ktкип-, (4.1.)
где tH(B)-нижний (верхний) температурный предел воспламенения оС;
tкип -температура кипенияоС;
К и -константы для определения групп (гомологических рядов) жидкостей. Их значения приведены в табл.6 приложения
Температурные пределы воспламенения могут быть определены по известным значениям концентрационных пределов:
Р (НВ)=, (4.2.)
где Р (НВ)-давлениенасыщенного пара, соответствующее нижнему(верхнему) концентрационному пределу воспламенения;
- нижний (верхний) концентрационный предел воспламенения;
Р0-атмосферное давление.
По таблице 7 приложения определяем температуру вещества, при которой достигается данное давление. Она будет являться соответственно нижним (верхним) пределом воспламенения.
Примеры решения задач
Определить температурные пределы воспламенения (ТПВ)метилового спирта, если температура его кипения равна 65о.
Решение: Расчет производим по формуле (4.1),значение констант определяем по табл.6для нормальных жирных спиртов:
tH=0,5746*65-33,7=3,6оС=276,6 К;
tB=0,6928*15,0=30 оС=303К.
Определим относительную ошибку расчета. По табл.5 приложения находим что ТПВ метилового спирта равны 280 +312 К:
?Н=
?в=
Следовательно, результаты расчета занижены менее чем на 3%
Определить температурные пределы воспламенения (ТПВ) ацетона, если его концентрационные пределы в воздухе равны 2,2 +13%. Атмосферное давление - нормальное.
Решение: По формуле (4.2) определим давление насыщенного пара ацетона, соответствующее нижнему и верхнему пределам воспламенения:
РH=
РВ=
Из таблицы 7 приложения следует, что нижние температурные пределы вещества (НТПВ) находятся между температурами 241,9 и 252.2К. а верхние температурные пределы вещества (ВТПВ)- между 271,0 и 280,7К.
Линейной интерполяцией определим ТПВ:
Тн=241,9+
ТВ=К
Зная справочные значения ТПВ ацетона (253+279К.см. приложение5), можно определить относительную ошибку расчета:
?Н=
?В=.
Контрольные задачи
1. Определить температурные пределы воспламенения в гомологическом ряду жирных углеводородов:
вариант |
1 |
2 |
3 |
4 |
|
углеводород |
Бутан |
Гексан |
Октан |
Пентан |
|
Т кипения (К) |
273.6 |
309.0 |
398.7 |
304.7 |
2. Построить график изменения ТПВ от положения горючего в гомологическом ряду.
3. Сравнить температурные пределы воспламенения Н- бутиловых эфиров муравьиной и уксусной кислот. На основании полученных данных сделать вывод о их сравнительной пожарной опасности. Температура кипения бутилформиата равна 379.8К, а бутилацетата-399К.
4. Определить температурные пределы воспламенения бутилбензола по его концентрационным пределам. Значение последних рассчитать по аппроксимационной формуле.
5. По концентрационным пределам воспламенения, значение которых установить по аппроксимационной формуле, определить температурные пределы воспламенения ацетона и метилэтилкетона. По результатам расчета сделать вывод о сравнительной пожарной опасности этих веществ.
2. Тепловой баланс процессов горения
Основные понятия энергетического баланса процесса горения
Под тепловым эффектом реакции понимают количество теплоты, которое выделяется или поглощается системой в ходе реакции.
В тех случаях, когда теплосодержание системы после реакции уменьшается (реакция идет с выделением энергии), реакция является экзотермической. Если теплосодержание конечных продуктов выше исходных (реакция идет с поглощением энергии), реакция является эндотермической.
Теплосодержание системы определяется теплотой образования компонентов системы (продуктов горения и исходного вещества). Таким образом тепловой эффект реакции можно записать:
ДHг = ? ДH 0fпг ? ? ДHofгв,
где ДHofпг и ДHofгв - теплота образования продуктов горения и исходных горючих веществ соответственно.
Теплота образования веществ определяется по справочникам или рассчитывается исходя из структуры вещества.
Теплотой сгорания называется количество тепла, выделяющееся при полном сгорании единицы количества вещества при условии, что начальные и конечные продукты находятся в стандартных условиях.
Различают:
молярную Q -- для одного моля (кДж/моль),
массовую Q? ? для одного килограмма (кДж/кг),
объемную Q? ? для одного кубического метра вещества (кДж/мі) теплоту сгорания.
В зависимости от агрегатного состояния воды, образовавшейся в процессе горения, различают высшую Qв и низшую Qн теплоту сгорания.
Высшей теплотой сгорания называется количество тепла, которое выделяется при полном сгорании единицы количества горючего вещества, включая тепло конденсации водяных паров.
Низшей теплотой сгорания называется количество тепла, которое выделяется при полном сгорании единицы количества горючего вещества при условии, что вода в продуктах горения находится в газообразном состоянии.
Молярную теплоту сгорания рассчитывают в соответствии с законом Гесса: Qгор=I?H0 fгв, кДж/моль
Для расчета молярной теплоты сгорания Q в массовую Q? можно использовать формулу:
Q1`гор=, кДж/моль
где м - молярная масса горючего вещества, кг/кмоль.
Для веществ в газообразном состоянии при пересчете из стандартной теплоты сгорания Q в объемную Q? используют формулу:
Q2гор=м
где Vм - объем кило моля газа, который при стандартных условиях составляет 22,4 мі/кмоль.
Для сложных горючих веществ или смесей можно вывести формулу определения теплоты сгорания исходя из состава и процентного содержания компонентов.
Достаточно точные результаты дает формула Менделеева для высшей теплоты сгорания:
Qв? = 339,4·ц С + 1256,8·цН + 108,9(цS ? цO - цN),
где цO, цN, цS, цС, цН -- процентное содержание кислорода, азота, серы, углерода, водорода в горючем веществе.
Для низшей теплоты сгорания:
Qн? = Qв? - 25,1(9·цН + W%), кДж/кг,
где W% ? содержимое влаги в горючем веществе.
Теплота сгорания имеет большое практическое значение при расчете пожарной нагрузки и параметров пожара.
Под пожарной нагрузкой (Рпож) понимают количество тепла, которое может выделиться при сгорании веществ и материалов, приходящихся на один квадратный метр поверхности пола помещения, МДж/мІ.
Пожарная нагрузка является количественной характеристикой, определяющей тепловое влияние пожара на строительные конструкции. Пожарную нагрузку рассчитывают как сумму произведений масс всех горючих материалов на их низшую теплоту сгорания, отнесенную к единице поверхности пола по формуле:
P=•10-3, МДж/мІ.
Низшая теплота сгорания также используется для определения пожарной опасности горючих веществ. Экспериментально доказано, что вещества являются негорючими, если они не относятся к взрывоопасным и их низшая теплота сгорания меньше, чем 2100 кДж/кг или 1830 кДж/мі.
Температура горения. Тепло, выделяющееся в зоне горения, расходуется на нагревание продуктов горения и теплопотери (к последним относятся предварительный нагрев горючего вещества и излучение из зоны горения в окружающую среду).
Максимальная температура в зоне горения, до которой нагреваются продукты горения, называется температурой горения.
В зависимости от условий, в которых протекает процесс горения различают калориметрическую, теоретическую, адиабатическую и действительную температуры горения.
Под калориметрической температурой горения понимают температуру, до которой нагреваются продукты горения при соблюдении следующих условий:
1) все тепло, выделившееся в процессе реакции, идет на нагревание продуктов горения;
2) происходит полное сгорание стехиометрической горючей смеси, коэффициент избытка воздуха (бв =1);
3) в процессе образования продуктов горения не происходит их диссоциация;
4) горючая смесь находится при начальной температуре 273К и давлении 101,3 кПа.
Теоретическая температура горения отличается от калориметрической тем, что в расчетах учитываются тепло потери на диссоциацию продуктов горения.
Диссоциацию продуктов горения нужно учитывать при температурах выше 1700°С.
Адиабатическая температура горения определяется для не стехиометрической горючей смеси (бв ?1).
Действительная температура горения - это температура, до которой нагреваются продукты горения в реальных условиях.
Температуру горения используют при расчетах давления взрыва, для определения площади легко сбрасываемых конструкций, температуры пожара и других параметров.
2.1 Расчет теплоты сгорания веществ
Расчетные формулы. При расчетах теплового баланса на пожаре определяют, как правило, низшую теплоту сгорания (табл.2.1):
QB - QH=QИС (2.1),
где QB-высшая теплота сгорания; QH-низшая теплота сгорания;
QИС- теплота испарения воды, выделяющейся при сгорании вещества.
Таблица 2.1.
Тип горючего вещества |
Расчет теплоты сгорания |
Размерность |
|
Индивидуальное вещество |
Qн= (2.2) |
кДж/моль; |
|
Вещества сложного Состава (формула Д.И.Менделеева) |
Qн=339,4С+1257Н-108,9(О-S)-25,1(9H+W)(2.3) |
кДж/кг |
|
Смесь газов |
Qн=Hi•цri (2.4) |
кДж/моль; кДж/м3 |
где - соответственно теплоты образования одного кмоля i-го конечного продукта горения и исходного вещества;
, - соответственно количество кмолей -гопродукта реакции и исходного вещества в уравнении реакции горения;
С, Н,S,W- соответственно содержание, %вес, углерода, серы, водорода, влаги в составе вещества;
О- сумма кислорода и азота,%вес
QHi-низшая теплота сгорания -го горючего компонента газовой смеси, кДж/моль; кДж/м3
цri- содержание -го горючего компонента в газовой смеси,% об.
Расчет теплоты сгорания газовоздушных смесей проводят по формуле по формуле
горение воспламенение температурный пожарный
Qсмн=Qнцr (2.5),
где Qсмн- теплота сгорания газовоздушной смеси, кДж/м3, кДж/м3
QH-низшая теплота сгорания горючего вещества, кДж/м3, кДж/м3
цri- концентрация горючего в смеси, % об.
Удельная скорость (интенсивность) тепловыделения при горении:
q=QH•m (2.6)
q-удельная интенсивность тепловыделения,кВт/м3;
m- массовая скорость выгорания, кг/(м2•с).
Скорость тепловыделения при горении:
Q= QH•m (2.7),
где Q-интенсивность тепловыделения, кВт;
F- площадь горения, м3.
Примеры решения задач
Определить низшую теплоту сгорания уксусной кислоты, если теплота ее образования 485,6 кДж/моль;
Решение: Для расчета по формуле (2.2)запишем уравнение горения уксусной кислоты в кислороде:
СН3СООН+2О2=2СО2+2Н2О;
QH=(2•396,9+2•242,2-1•485,6)=792,6 кДж/моль=792,6•103 кДж/моль;
Для расчета количества тепла, выделяющегося при горении 1кг горючего, необходимо полученную величину разделить на его молекулярную масса (64):
QH=792,6•103/64=12384кДж/кг.
Рассчитать низшую теплоту сгорания органической массы состава:
С-62%, Н-8%, О-28%, S-2%.
Решение: По формуле Д.И.Менделеева(2.3)
QH=339,4•62+1257•8-108,9(28-2)-
25,1•9•8=26460кДж/кг.
Определить низшую теплоту сгорания газовой смеси, состоящей из
СН4-40%, С4Н10-20%, О2-15%, Н2S-5%, NH3-10%, CO2-10%
Решение: Для каждого горючего компонента смеси по формуле (2.2) находим теплоты сгорания (табл.2.2)
Таблица 2.2
Уравнение реакции |
Теплота образования горючего, 103 кДж/моль; |
Теплота сгорания, 10-3 кДж/моль; |
|
СН4+2О2=СО2+2Н2О |
333,5 |
QH=1•396,9+2•242,2-333,5 =547,8 |
|
C4H10+5,6O2=4CO2+5H2O |
132,4 |
QH=4•396,9+5•242,2-132,5 =2666,1 |
|
H2S+1,5O2=H2O+SO2 |
201,1 |
QH=242,2+297,5=201,1=338,6 |
|
NH3+0,75O2=1,4H2O+0,5N2 |
46,1 |
QH=1,5•242,2-46,1=317,2 |
По формуле (2.4)определим теплоту сгорания газовой смеси:
QH=1/100•(547.8•40+2666,1•20+338,6•5+317,2•10)103=1020•103 кДж/кг.
Для определения теплоты сгорания 1м3газовой смеси необходимо полученное значение разделить на объем, занимаемый 1 Кмолем газа при стандартных условиях(24,4м3):
QH=1020•10 3/24,4=41803 кДж/кг.
Рассчитать теплоту сгорания 1м3стехиометрической гексано-воздушной смеси.
Решение: Находим стехиометрический состав горючей смеси по уравнению реакции горения:
C6H14+9,5O2+9,5•3,76N2=6CO2+7H2O=9,5•3,76N
Весь объем вступивших в реакцию компонентов(1+9,5+9,5•3,76) принимаем за 100%,а количество горючего(1кмоль)будет соответствовать стехиометрической концентрации:
Цст=
Теплоту сгорания 1м3гексана определим по формуле (2.2) или по табл. Приложения 3.
QH=103=170,1103 кДж/м3
Теплоту сгорания 1м3стехиометрической гексано- воздушной смеси определим по формуле (2.5.):
QHсм=170,1•103•2,2/100=3742 кДж/м3
Определить интенсивность тепловыделения на пожаре органической массы (состав в примере 2), если скорость выгорания 0,015кг/(м2/с), а площадь пожара 150м2.
Решение: согласно формуле (2.7): QH=26460,0•0,15•150=59,5•103кВт
Контрольные задачи
1. Определить низшую теплоту сгорания 1м3этана, пропана, пентана, гексана. Построить график зависимости от молекулярной массы горючего. Теплоты образования горючих веществ: этан-88,4кДж/моль, пропан-109,4 кДж/моль, бутан-132,4 кДж/моль, пентан-184,4 кДж/моль, гексан-211,2 кДж/моль.
2. Рассчитать теплоту сгорания 1м3ацетилено-воздушной смеси на нижнем и верхнем концентрационных пределах воспламенения, а так же при стехиометрической концентрации. КПВ ацетилена равна 2,0+81% Примечание: Построить график зависимости низшей теплоты сгорания от концентрации горючего в воздухе. При расчете теплоты сгорания смеси на ВКПВ необходимо учесть, что только часть горючего способна полностью окислиться в воздухе, остальное количество горючего не вступит в реакцию горения, вследствие недостатка окислителя.
3. Определить низшую теплоту сгорания 2кг древесины состава: С-49%, Н-8%, О-43%. Какова удельная интенсивность тепловыделения на пожаре, если массовая скорость выгорания составляет 0,01кг/(м2/с)?
4. Для условия предыдущей задачи определить изменения теплоты и удельной интенсивности тепловыделения при содержании влаги в древесине(сверх 100%)в количестве 3,5,10,15%. Скорость выгорания влажной древесины соответственно снизиться до 0,009; 0,008; 0,006; 0,005 кг/(м2/с). Построить график зависимости QH,q
от содержания влаги в горючем материале. Примечание:для решения задачи необходимо пересчитать состав древесины с учетом влаги таким образом, чтобы содержание всех компонентов равнялось100%.
5. Определить интенсивность тепловыделения кВт, при горении газовой смеси состава: СО-15%, С4Н8-40%, О2-20%, Н2-14%, СО2-11%., если скорость истечения 0,8м3/с.
2.2 Расчет температуры горения
Температура горения определяется из уравнения я теплового баланса:
QH=рi•Vпri(Tr-To) (2.8)
При этом адиабатическая температура горения:
Тr*=Та + QH/рi•Vпri+CpB?VB; (2.9)
А действительная температура горения:
Тr=Та+ Qпr/pi•Vпri+ CpB?VB;
где, Тr* и Тr - соответственно адиабатическая и действительная температуры горения;
Т0 - начальная температура;
Сpi, CpB - соответственно теплоемкости воздуха и i-того продукта горения;
Vпri - объем i-го продукта горения;
?VB - избыток воздуха;
QH - низшая теплота горения вещества;
Qпr - теплота, пошедшая на нагрев продуктов горения. При этом
Qпr= QH(1-5И), (2.11)
5И - доля теплопотерь в результате излучения энергии, химического и механического недожога.
Расчет температуры горения по формуле (2.9) или (2.10)может быть проведен только методом последовательных приближений, поскольку теплоемкость газов зависит от температуры горения (табл.2.3.)
Таблица 2.3
Определяемые параметры |
Примечание |
||
1 |
Объем и состав продуктов горения |
(§1.2) кмоль, м3 |
|
2 |
Низшая теплота горения или количество тепла, пошедшего на нагрев продуктов горения (при наличии тепло потерь) |
QпrQH кДж/моль, кДж/кг |
|
3 |
Среднее значение энтальпии продуктов горения |
?Нср= Qн(пr)/Vпri (2.12) |
|
4 |
По средней энтальпии с помощью табл.1 (если ?Нср выражена к кДж/кмоль) или табл.2 (если ?Нср выражена к кДж/м3), ориентируясь на азот (наибольшее содержание в продуктах горения), определяем приближенно температуру горения Т1(табл.1, 2) |
||
5 |
Рассчитываем теплосодержание продуктов горения с температурой, равной Т1(табл. 1, 2) |
Qпr=i•Vi (2.13) |
|
6 |
Сравниваем QпrcQн(пr), если Qпr<Qн(пr), то задается Т1>Т2(в этом случае, если Qпr>Qн(пr),то задается Т1<Т2) |
?Нi-энтальпия итого продукта горения Vi-объем итого продукта горения |
|
7 |
Рассчитываем Qпrпо формуле (2.13) |
||
8 |
Расчет проводим до получения неравенства вида Q1пr<Qн(пr),<Qн 2(пr), |
||
9 |
Интерполяцией определяем температуру горения |
Тr=Т1+.(2.14) |
Действительная температура горения на пожаре для большинства газообразных, жидких и твердых веществ изменяется в достаточно узких пределах(1300+1800К).
В связи с этим расчет действительной температуры горения может быть значительно упрощен, если теплоемкость продуктов горения выбирать при температуре 1500К:
Тr=Т0+; (2.15)
где - теплоемкость i-го продукта горения при 1500К (табл. 2.4)
Таблица 2.4.
Вещество |
Теплоемкость |
||
кДж/(м3•К) |
кДж/(моль•К) |
||
Двуокись углерода |
2.27 |
50,85•10-3 |
|
Двуокись серы |
2,28 |
51,07•10-3 |
|
Вода (пар) |
1,78 |
39,87•10-3 |
|
Азот |
1,42 |
31,81•10-3 |
|
Воздух |
1,44 |
32,26•10-3 |
Примеры решения задач
Определить адиабатическую температуру горения этилового спирта в воздухе
Решение: Расчет проводим по схеме, приведенной в табл.2.3.
1. Так как горючее индивидуальное, для определения объема и состава продуктов горения запишем уравнение химической реакции горения:
С2Н5ОН+3О2+3•3,76N2=2СО2+3Н2О+3•3,76N2,
следовательно, продукты горения состоят из:
Vco2=3 моля, VН2О=3 моля, VN2=11,28моля, VПr=17,28 моля.
2. Низшую теплоту сгорания определим по формуле (2.2) Из табл.3приложениянаходим теплоту образования горючего- 278,2кДж/моль: Qн=3•396,9+3•242,2-278,2=1639,1 кДж/моль;
3. Средняя энтальпия продуктов горения:
?Н ср =
4. Так как ?Н ср выражена в кДж/моль, по табл.1приложения выбираем, ориентируясь на азот, первую приближенную температуру горения Т1=25000С
5. Рассчитаем теплосодержание продуктов горения при 25000С по формуле (2.13): Q1пr=139,9•3+115,1•3+85,1•11,28=1687,2 кДж/моль;
Сравниваем Qн и Qпr,так как Qпr>Qн выбираем температуру горения равной 24000С.
6. Рассчитываем теплосодержание продуктов горения при температуре равной 24000С:
Q2пr=133,0•3+109,6•3+81,5•11,28=1646,7 кДж/моль; так как Q2пr>Qн, принимаем температуру равной 23000С
Q3пr=126,9•3+104,1•3+77,8•11,28=1570,6 кДж/моль.
7. Так как Q3пr<Qн<Q2пrопределим температуру горения:
Тr*=2300+0C
Определить адиабатическую температуру горения органической массы, состоящей из: С-60%, Н-7%, О-25%, W-8%.
Решение:
1. Так как горючее представляет собой сложное вещество, состав продуктов горения рассчитываем по формулам(1.16 и 1.19):
Vco2=1.86•60/100+1,12 м3/кг;
VН2О=11,2 •7/100+1,24•8/100=0,88 м3/кг;
VN2=1/100•7•60+21(7-25/8)=5,01 м3/кг
2. Общий объем продуктов горения равен: VПr=7,01 м3/кг.
3. Определим низшую теплоту сгорания вещества по формуле Д.И.Менделеева (2.3):
Qн=339,4•60+1157•7-108,9•25-25,1(9•7+8)=23958,4 кДж/кг;
4. Определим среднюю энтальпию продуктов горения:
?Н ср =23958,4/7,01=3417,7кДж/м3
5. Так как величина энтальпии рассчитана в кДж/м3. первую приближенную температуру выбираем по табл.2 приложения. Ориентируясь на азот, принимаем Т1=21000С
6. Рассчитаем теплосодержание продуктов горения при 21000С по формуле (2.13):
Qпр=5118,2•1,12+4166,1•0,88+3142,9•5,01=25144,5 кДж/кг
7. Из сравнения Qн и Qпr,так как QнQпр выбираем вторую приближенную температуру 19000С. Рассчитываем теплосодержание продуктов горения при 19000С:
Q2пr=5118,2•1,12+3693,5•0,88+2818,2•5,01=22498,8 кДж/кг
8. Так как Q2пrQн<Q1пrопределим температуру горения:
Тr*=1900+=20100С
Рассчитать действительную температуру горения фенола
(?Нобр=4,2 кДж/моль), если потери тепла излучением составили 25% от Qн,, а коэффициент избытка воздуха при горении - 2,2
Решение:
1. Определим состав продуктов горения:
С6Н5ОН+7О2+7•3,76N2;
Vco2=6 моль,
VН2О=3 моля,
VN2=26,32моля,
?Vв=(7+7•3,76)(2,2-1)=39,98 моля,
VПr=75,3моля.
2. Определим низшую теплоту сгорания фенола (формула2.2):
Qн=7•396,9+3•242,2-1•4,2=3500,7 кДж/моль.
3. Так как по условию задачи 25%тепла теряется, то определим количество тепла, пошедшее на нагрев продуктов горения (теплосодержание продуктов горения при температуре горения)(формула 2.11.):
Qпr=33500,7 (1-0,25)=2625,5 кДж/моль
4. По формуле(2.15)определим действительную температуру горения:
Тr=273+2625,5/10-3•(50,85•6+39,87•3+31,81•26,32+32,26•39,98) =1302К.
Контрольные задачи
5. Определить как изменяется адиабатическая температура горения в гомологическом ряду предельных углеводородов(на примере метана, пропана, пентана, гептана). Построить график зависимости температуры горения от молекулярной массы горючего вещества.
6. Определить, как изменится адиабатическая температура горения древесины состава: С-49%, Н-8%, О-43%, если содержание влаги (сверх100%)составляет 0%; 5%; 15%. Построить график зависимости температуры горения от влажности горючего
Примечание: при решении задачи необходимо состав древесины пересчитать так, чтобы количество всех компонентов (в том числе воды) составляло 100%.
7. Определить: как измениться адиабатическая температура горения бензола в воздухе и окислительной среде, содержащей 25;30;40% кислорода. Построить график зависимости температуры горения от содержания кислорода.
8. Рассчитать действительную температуру горения газовой смеси, состоящей из 45%Н2; 30%С3Н8;15% О2; 10% N2, если потери тепла составили 30% от Qн, а коэффициент избытка воздуха при горении равен 1,8.
9. Определить количество сгоревшего антрацита (С=100%) в помещении объемом 180м3, если среднеобъемная температура возросла с 305 до 625К.
10. Рассчитать действительную температуру горения бутано- воздушной смеси стехиометрической концентрации и на нижнем концентрационном пределе воспламенения (1,9% бутана и 98,1% воздуха), если потери тепла излучением составили 20%от низшей теплоты сгорания.
11. Определить как измениться температура горения ацетилена при разбавлении его азотом в количестве 10; 20; 30%, если потери тепла излучением составляют25% от низшей теплоты сгорания. Коэффициент избытка воздуха-1.2. Построить график зависимости температуры горения от содержания азота в ацетилене.
12. Определить время горения толуола, при котором температура в помещении объемом 400м3повыситься с 295 до 375К, если скорость его выгорания 0,015кг/(м2с), а площадь пожара 50 м3. При расчете пренебречь приращением объема продуктов горения над расходуемым воздухом.
Домашнее задание 3
Рассчитать температуру горения i-го вещества (табл. 2.4)
Таблица 2.4.
№ вари анта |
Горючее вещество |
Химическая формула |
Состав окислит среды |
Условия горения |
|
1 |
СО-40%;С3Н8-50%; СО2-10% |
воздух |
?=1,4 =0,52 |
||
2 |
С-80%; Н-5%; S-6%, W-9% |
воздух |
?=1,6 =0,3 |
||
3 |
Пропионовая кислота |
С3Н6О2 |
Кислород25% Азот75% |
?=1,3 =0,4 |
|
4 |
Глицерин |
С3Н8О3 |
Воздух |
?=1,0 =0,35 |
|
5 |
Уксуснобутиловый эфир |
С6Н12О2 |
Воздух |
?=1,4 =0,15 |
|
6 |
Этилбензол |
С8Н10 |
Воздух |
?=1,5 =0,2 |
|
7 |
С-82%; Н-8%; О-5%; W-5% |
Воздух |
?=1,0 =0,35 |
||
8 |
СО-60%; Н2-40% |
Воздух |
?=1,8 =0,4 |
||
9 |
Аммиак |
NH3 |
Воздух |
?=1,0 =0,2 |
|
10 |
Гексан |
С6Н14 |
воздух |
?=1,4 =0.15 |
|
11 |
Нитроэтан |
С2Н5NO2 |
Воздух |
?=1,5 =0,2 |
|
12 |
Гексиловый спирт |
С6Н14O |
Воздух |
?=2,0 =0,1 |
|
13 |
С-80%; Н-12% S-3% N-5% |
Воздух |
?=1,6 =0,25 |
||
14 |
C75% H-8% O-12% W-5% |
Воздух |
?=1.0 =0,4 |
||
15 |
CH4-70% NH3-20% O2-10% |
?=1,8 =0,2 |
|||
16 |
Муравьиная кислота |
СН2О2 |
Воздух |
?=2,2 =0,3 |
|
17 |
C-56% H-14% O-20% W-10% |
Воздух |
?=1,0 =0,4 |
||
18 |
C78% H-12% O-10% |
Воздух |
?=1,6 =0,15 |
||
19 |
СО-75% СН4-25% |
Воздух |
?=1,9 =0,2 |
||
20 |
С3Н8-70% С4Н10-20% О2-10% |
Воздух |
?=1,8 =0,2 |
||
21 |
C85% H-10% O-5% |
Воздух |
?=1,4 =0,3 |
||
22 |
Амиловый спирт |
С5Н12О |
Воздух |
?=1,7 =0,22 |
3. Концентрационные пределы воспламенения
Теория дефлаграционного горения не накладывает ограничений на возможность уменьшения скорости распространения горения. Однако опыт показывает, что величина скорости распространения горения не может быть меньше определенного критического значения. Распространение пламени в смесях горючего и окислителя возможно только в определенном диапазоне их концентраций. При зажигании смеси, состав которой выходит за эти пределы, стойкое горение не возникает.
Для горючих смесей различают нижний и верхний концентрационные пределы распространения пламени.
Нижний концентрационный предел распространения пламени (НКПРП) - наименьшая концентрация горючего вещества в смеси с воздухом, при который уже возможное стойкое, незатухающее распространение горения.
Верхний концентрационный предел распространения пламени (ВКПРП) - наибольшая концентрация горючего вещества в смеси с воздухом, при который еще возможное стойкое, незатухающее распространение горения.
Концентрационные пределы распространения пламени (КПРП) - одна из важнейших характеристик взрывоопасности горючих газов и паров. Область концентрации горючего вещества, которая лежит между нижним и верхним КПРП, характеризуется возможностью загорания и устойчивого горения смеси и называется областью взрывоопасных концентраций. Если концентрация горючего вещества выходит за концентрационные пределы, горючая смесь становится взрывобезопасной. Так, если концентрация горючего вещества меньшее нижнего КПРП, то горение вообще не возможно. Если концентрация горючего вещества больше ВКПРП, то возможно диффузионное горение такой газовой смеси при выходе ее в окружающее пространство и наличии источника зажигания.
Максимальная скорость реакции и распространения фронта пламени наблюдается при стехиометрическом соотношении компонентов (концентрации горючего равной стехиометрической цгв = цсмк). При отклонении от стехиометрического соотношения скорость горения, а следовательно и скорость тепловыделения будут снижаться. Так, при цгв< цстм скорость тепловыделения уменьшается в результате нехватки горючего, и нагревании излишка окислителя, что приводит к дополнительным тепловым потерям. При цгв> цсмк снижение тепловыделения происходит в результате нехватки окислителя, и затратам на нагревание избытка топлива, не принимающего участия в химической реакции. Таким образом, для парогазових смесей можно выделить как минимальную (нижнюю) цн, так и максимальную (верхнюю) цн концентрацию горючего, при которой наступают критические условия распространения фронта пламени.
Учитывая, что концентрационные пределы распространения пламени могут изменяться при изменении внешних условий, для обеспечения пожарной безопасности при работе с горючими веществами определяют не только концентрационные пределы, но и безопасные концентрации ц нб и цвб, ниже или выше которых смесь гарантировано не будет зажигаться. Безопасные концентрации можно рассчитать по формулам:
цнб < 0,9(цн - 0,21), %
цвб ? 1,1(цв + 0,42), %
где цн, цв -- НКПРП и ВКПРП, %;
Расположение областей возможных концентраций горючего отображено на рисунке.
Концентрационные пределы распространения пламени могут сильно изменяться при изменении внешних условий. Изменения КПРП объясняются с точки зрения баланса тепловыделения и теплоотдачи в системе. Все факторы, изменение которых приведет к увеличению тепловыделения, будут расширять КПРП (снижать нижний КПРП и повышать верхний КПРП). Факторы, увеличивающие теплоотдачу, будут суживать КПРП (увеличивать нижний КПРП и уменьшать верхний КПРП). Наибольшее влияние на КПРП оказывают:
· концентрация окислителя в окислительной среде (содержание кислорода в воздухе);
· концентрация инертных газов (флегматизаторов);
· температура и давление смеси;
· мощность источника зажигания;
Практическое значение КПРП
КПРП применяют в следующих случаях:
1. Для сравнительной оценки пожарной опасности веществ. Например, концентрационные пределы
· бутана С4Н10 1,8--9%;
· бутена С4Н8 1,6--10%;
· винилацетилена С4Н4 1,8--53,2%.
Наиболее пожароопасным из них является винилацетилен, поскольку в более широком диапазоне концентраций образует взрывоопасные смеси.
2. Для оценки пожарной опасности фактической концентрации парогазовых систем. Например, для того чтобы определить степень пожарной опасности паровоздушной смеси бензола с концентрацией 4%, необходимо сравнить данную фактическую концентрацию с КПРП бензола. У бензола КПРП составляют 1,4-7,1%, следовательно фактическая концентрация является взрывоопасной.
3. Для определения взрывобезопасной концентрации паров и газов внутри технологического оборудования (ниже цнб и выше цвб).
4. Для расчета предельно допустимых концентраций газов при разработке мероприятий по обеспечению пожарной безопасности вентиляционных систем.
Для практического определения концентрации паров и газов в воздухе служат различные газоанализаторы и сигнализаторы предельнодопустимых концентраций периодического и постоянного действия типа СТХ-5, СТХ-6, ЭТХ-1 и др.
3.1 Концентрационные пределы воспламенения
Расчетные формулы для решения задач.
Нижний концентрационный предел воспламенения цн определяют по предельной теплоте сгорание. Установлено, что 1м3 газо-воздушной смеси на НКПВ выделяет при горении приблизительно постоянно количество тепла-1830кДж, называемое предельной теплотой горения. Следовательно,
цн = (3.1)
где Qпr-предельная теплота сгорания 1830кДж/м3;
Qн- низшая теплота сгорания горючего вещества, кДж/м3.
Нижний и верхний КПВ могут быть определены по аппроксимационной формуле:
цн (в)= (3.2.)
где - стехиометрический коэффициент при кислороде в уравнении химической реакции;
- эмпирические константы, значение которых приведены в табл.3.1.
Таблица 3.1.
Концентрационные пределы воспламенения |
Значение коэффициентов |
||
а |
в |
||
Нижний предел |
8,684 |
4,679 |
|
Верхний предел |
|||
1,550 |
0,560 |
||
0,765 |
6,554 |
Концентрационные пределы воспламенения паров жидких и твердых веществ могут быть рассчитаны, если известны температурные пределы:
цн (в)=; (3.3.)
гдедавление насыщенного пара вещества при температуре, соответствующей нижнему пределу воспламенения, Па (табл.4 приложения);
Ро- давление окружающей среды, Па.
Для расчета концентрационных пределов воспламенения смесей горючих газов используют правило Ле-Шателье:
ц смн (в)=1/; (3.4)
где ц смн (в)- нижний (верхний) КПВ смеси газов, % об;
ц смн (в)- нижний (верхний) предел воспламененияi-го горючего газа.
- мольная доля i-го горючего газа в смеси.
Следует иметь при этом в виду, что =1,т.е. концентрация горючих компонентов газовой смеси принимается за 100%.
Если известны концентрационные пределы воспламенения при температуре Т1, то при температуре Т2они вычисляются по формуле:
цНТ2=нТ1(3.5)
цВТ2=вТ1(3.6.)
где цНТ2;нТ1- нижний концентр. предел воспламенения соответственно при температруреТ1 и Т2;
цВТ2=вТ1- верхний концентрационный предел воспламенения соответственно при температуре Т1 и Т2;
Тr -температура горения смеси. Приближенно при определении НКПВ Тr принимают 1550К, при определении НКПВ -1100К.
При разбавлении газо-воздушной смеси инертными газами (N2,CO2, H2O) область воспламенения сужается: верхний предел уменьшается, а нижний - возрастает. Концентрация инертного газа(флегматизатора), при которой нижний и верхний пределы воспламенения смыкаются, называется минимальной флегматизирующей концентрацией цф. Содержание кислорода в такой системе называют минимальным взрывоопасным содержанием кислорода цО2 МВСК. Некоторое содержание кислорода ниже МВСК называют безопасным цО2без. Расчет указанных параметров проводят по формулам:
цф= h1f?H0f+hф+1i•mi (3.7)
h2ф-1+2i•mi
цO2=100-цФ/4,844 (3.8)
цO2без=1,2 цO2-4,2 (3.9)
где ?Н0f- стандартная теплота образования горючего, кДж/моль;
h1f; h1фh2ф-константы, зависящие от элемента в молекуле горючего и вида флегматизатора (Табл. 2 приложение);
mi- количество i-го элемента (структурной группы) в молекуле горючего.
Примеры решения задач
По предельной теплоте сгорания определить нижний концентрационный предел воспламенения бутана в воздухе.
Решение: Для расчета по формуле(3.1.)в табл.3 приложения находим низшую теплоту сгорания вещества -2882,3кДж/моль. Эту величину надо перевести в другую размерность- кДж/м3:
=128,7•103 кДж/м3
По формуле (3.1) определим НКПВ:
цН=3=1,42%
По таблице 4 приложения находим, что экспериментальное значение цН=1,9%. Относительная ошибка расчета, следовательно, составила:
?н=
Определить концентрационные пределы воспламенения этилена в воздухе
Решение: Расчет КПВ проводим по апроксимационной формуле. Определяем значение стехиометрического коэффициента при кислороде:
С2Н2+3О2=2СО2+2Н2О
Таким образом, n=3,тогда:
цн= 100/8,684•3+4,679=3,25%;
цн=100/1,55•3+0,56=19,23%.
Определим относительную ошибку расчета. По табл.4 приложения экспериментальные значения пределов равны 3,0+32,0:
?н=3,25-3,0/3,0?8%
?в=19,23-32,0/32?-40%
Следовательно, при расчете НКПВ этилена результат завышен на 8%, а при расчете ВКПВ - занижен на 40%.
Определить концентрационные пределы воспламенения насыщенных паров метанола в воздухе, если известно, что его температурные пределы равны280+312К. Атмосферное давление - нормальное
Решение: Для расчета по формуле (3.3)необходимо определить давление насыщенных паров, соответствующих нижнему(280К) и верхнему (312К) пределам воспламенения.
По табл. 7 приложения находим, что давление насыщенного пара на нижнем температурном пределе воспламенения находится между 53,3 и 79,99 ГПа. Так как ближайшие НТПВ по таблице равны 273 и 285,1 К, линейной интерполяцией находим давление, соответствующее нижнему температурному пределу (280К):
Рн=53,33+
Давление насыщенного пара метанола, соответствующее верхнему пределу, находится между 266,64 и 533,29ГПа:
Рв=266,64+
По формуле(3.3) определим НКПВ:
цн=
цв =
Экспериментальное значение КПВметанола-6,0+34,7% (табл. Приложения 5). Относительная ошибка расчета:
? н =
?в =
Следовательно, результаты расчета ВКПВ по известным значениям ТПВ занижены на 3 %. Это связано с ошибкой в определении давления насыщенного пара линейной интерполяцией.
Определить концентрационные пределы воспламенения газовой смеси, состоящей из 40% пропана,50% бутана,10% пропилена
Решение: Для расчета КПВ смеси газов по правилу Ле-Шателье (3.4) необходимо определить КПВ индивидуальных горючих веществ, методы расчета которых рассмотрены выше:
С3Н8-2,1+9,5%; С3Н6-2,2+10,3%; С4Н10-1,9+9,1%
цСМН=;
цСМВ=
Каково минимальное количество диэтилового эфира, кг, способное при испарении в емкости объемом 350 м2.создать взрывоопасную концентрацию
Решение: Концентрация будет взрывоопасной, если цпr=цн;цпr-концентрация паров горючего вещества.
Расчетом (см. пример 1+3) или по табл. 5 приложения находим НКПВ диэтилового эфира, необходимой для создания в объеме 350м3 этой концентрации:
Vпr=3
Таким образом, для создания НКПВ диэтилового эфира в объеме 350м3необходимо ввести 5,953 его паров. Принимая во внимание, что 1 кмоль(74кг) газа, пара, приведенный к нормальным условиям, занимает объем, равный 22,4 3, находим количество диэтилового эфира:
Рr=
Определить возможно ли образование взрывоопасной концентрации в объеме 50м3при испарении 35кг гексана, если температура окружающей среды 300К.
Решение: Очевидно, паровоздушная смесь будет взрывоопасной, если цн цпr цв. При 300К объем паров гексана, образующийся в результате испарения5 кг вещества, найдем объем, принимая во внимание, что при испарении 1 кмоля (86кг) гексана при 273К объем паровой фазы будет равен 22,4 м3:
Vпr=3
Следовательно, концентрация паров гексана в помещении объемом 50м3, будет равна:
цпr=
Определив концентрационные пределы воспламенения гексана в воздухе (1.2+7,5%), по таблицам или расчетом устанавливаем, что образующаяся смесь является взрывоопасной.
Определить, образуется ли взрывоопасная концентрация насыщенных паров над поверхностью резервуара, содержащего 60% диэтилового эфира и 40% этилового спирта, при температуре 245К?
Решение: концентрация паров будет взрывоопасной, если
цнсм? цнпсм? цвсм.
(цвсм-концентрация насыщенных паров смеси жидкостей). Очевидно, что в результате различной летучести веществ состав газовой фазы будет отличаться от конденсированной. Содержание компонентов в газовой фазе по известному составу жидкой определим по закону Рауля для идеальных растворов жидкостей.
1. Определим мольный состав жидкой фазы:
мi=;
где мi-мольная доля -того вещества,весовая доля ??-того вещества,молекулярная масса ??-того вещества (Мдэ=70, Мэс=46)
мД.З(Ж)= =0,496
мЭ.С.(Ж) =1-0,496=0,504
2. По табл. 7 приложения определим давление насыщенного пара при 245К над индивидуальными жидкостями:
Рнп(дэ) =53,34ГПа
Рнп(дэ) =1,33+ =15,00 Гпа
3. .По закону Рауля, парциальное давление насыщенных паров -той жидкости над смесью равно произведению насыщенного пара над чистой жидкостью на ее мольную долю в жидкой фазе, т.е.
Р пар(дэ)=53,34•0,496=26,46ГПа;
Р пар(ас)=15.00•0,504=7,56ГПа.
4. Приняв сумму давлений насыщенных паров диэтилового эфира и этилового спирта (26,46+7,56),равной 100%, определим:
концентрацию паров в воздухе:
цнпсм=
мольный состав газовой фазы(закон Рауля- Дуэртье)
мд.э(r)=
мэ.с(п)=1,00-0,781=0,222
5. Определив расчетом или по справочным данным (табл.5 приложения)КПВ индивидуальных веществ (диэтиловый эфир 1,7+49%,этиловый спирт 3,6+19%),по правилу Ле-Шателье рассчитаем КПВ паровой фазы:
цнсм==1,93%;
цвсм==36,28%
6. Сравнивая полученные в п.4а концентрацию паровоздушной смеси с КПВ, делаем заключение, что при 245К над данной жидкой фазой образуется взрывоопасная концентрация насыщенных паров в воздухе.
Рассчитать безопасную концентрацию кислорода при разбавлении углекислым газом смеси паров ацетона в воздухе
Решение: По табл.3 приложения находим теплоту образования ацетона 248,1•103Дж/моль. Из химической формулы ацетона (С3Н6О)следует, что mс=3, mn=6, m0=1.Значение остальных параметров выбираем из табл.2 для двуокиси углерода:
цф=100•0,735•105•248,1•103+0,584+1,292•3+0,427•6+0,570•1 =48,1%
2,020-1+4,642•3+1,160•6-2,321•1
цО2==10,7; цО2 без=1,2•10,7-4,2=8,6%.
Следовательно, при снижении концентрации кислорода в четырехкомпонентной системе, состоящей из паров ацетона, двуокиси углерода, азота и кислорода, до 8,6% смесь является взрывобезопасной. При содержании же кислорода, равном 10,7% эта смесь будет предельной по взрываемости.
Согласно справочным данным, МВСК ацетоно-оздушной смеси при разбавлении ее двуокисью углерода составляет14,9%. Определим относительную ошибку расчета: ?==-28%
Таким образом, результаты расчета МВСК занижены на 28%
Контрольные задачи
1. По предельной теплоте сгорания определить, как изменяется нижний концентрационный предел воспламенения в воздухе от положения предельных углеводородов(этан, пропан, бутан, пентан, пропан, гексан) в гомологическом ряду. Построить график зависимости НКПВ от молекулярной массы горючего.
2. По аппроксимационной формуле рассчитать, как изменяются концентрационные пределы жирных спиртов (метиловый, этиловый, гексиловый, октиловый) в гомологическом ряду. Построить график зависимости нижнего и верхнего пределов воспламенения от молекулярной массы горючего.
3. Определить концентрационные пределы воспламенения сероуглерода при атмосферном давлении, равном 990ГПа, если его температурные пределы составляют 223+299К
4. Рассчитать концентрационные пределы воспламенения бензола, если температурные пределы равны 259+283К. Определить ошибку.
5. Определить концентрационные пределы воспламенения парогазовой смеси, состоящей из 20% этана, 60% этилена и 20% паров этилового спирта.
6. Определить концентрационные пределы воспламенения в воздухе смеси паров, состоящей из 50%бензола,35% толуола и 15% фенола, при увеличении температуры с 298 до 373К.
7. Определить, образуется ли взрывоопасная концентрация при испарении в помещении объемом 220м3 15кг деканола, если температура 310К, давление 1105 ГПа?
8. Определить возможно ли образование взрывоопасной концентрации при температуре 298 К над поверхностью жидкой фазы, состоящей из 25% уксуснометилового эфира,40% уксусного ангидрида, 35% амилового спирта?
9. Определить состав двухкомпонентной газовой смеси, состоящей из паров аммиака и сероводорода, если известно, что ее нижний концентрационный предел воспламенения в воздухе составляет 5,8%.
10. Определить безопасную концентрацию кислорода при разбавлении паров уксуснопропилового эфира (?Н0??=513,7•103Дж/моль)в воздухе двуокисью углерода, водяным паром и азотом. Объяснить причину различной флегматизирующей эффективности инертных газов.
Домашнее задание 4
Рассчитать концентрационные пределы воспламенения паров i-го вещества в воздухе. Результаты расчета сравнить с имеющимися справочными данными и определить относительную ошибку (табл. 3.2)
Таблица 3.2
№ Вари- анта |
Горючее вещество |
Химическая формула |
Условия задачи (расчет КПВ по известным значениям ТПВ производить для атмосферного давления, равного 1013.25ГПа) |
|
1 |
Гептан |
С7Н16 |
По предельной теплоте сгорания |
|
2 |
С8Н18 -40%, С6Н14-60% |
---- |
По формуле Ле-Шателье |
|
3 |
Ацетилен |
С2Н2 |
По аппроксимальной формуле |
|
4 |
Уксусный альдегид |
С2Н4О |
По предельной теплоте сгорания |
|
5 |
Бензол |
С6Н6 |
По температурным пределам воспламенения |
|
6 |
Ацетон |
С3Н6О |
По температурным пределам воспламенения |
|
7 |
СН4-40%,СО-50%, С3Н8-10% |
----- |
По формуле Ле-Шателье |
|
8 |
Амиловый спирт |
С5Н12О |
По температурным пределам воспламенения |
|
9 |
Этан |
С2Н6 |
По предельной теплоте сгорания |
|
10 |
Толуол |
С7Н8 |
По температурным пределам воспламенения |
|
11 |
СО-70%, СН4-25, С2Н6-5%. |
---- |
По формуле Ле-Шателье |
|
12 |
Уксусная кислота |
С2Н4О2 |
По аппроксимальной формуле |
|
13 |
Уксусно-этиловый эфир |
С4Н8О2 |
По температурным пределам воспламенения |
|
14 |
Глицерин |
С3Н8О3 |
По аппроксимальной формуле |
|
15 |
Ацетон |
С3Н6О |
По аппроксимальной формуле |
|
16 |
С3Н8-80%, СН4-30% |
____ |
По формуле Ле-Шателье |
|
17 |
Метиловый спирт |
СН4О |
По температурным пределам воспламенения |
|
18 |
Стирол |
С8Н8 |
По температурным пределам воспламенения |
|
19 |
Фенол |
С6Н6О |
По предельной теплоте сгорания |
|
20 |
Гексиловый спирт |
С6Н14О |
По аппроксимальной формуле |
|
21 |
СО-12%, С2Н2-78%, СН4-10% |
---- |
По формуле Ле-Шателье |
|
22 |
Диэтиловый эфир |
(С2Н5)2О |
По температурным пределам воспламенения |
4. Температурные параметры пожарной опасности веществ
Температурные пределы распространения пламени (ТПРП)
Давление насыщенного пара определяется его концентрацией и зависит от температуры жидкости. При определенных температурах концентрация насыщенного пара жидкости становится равной нижнему или верхнему концентрационному пределу распространения пламени. Таким образом, пожарную опасность горючих жидкостей можно оценивать не по концентрации ее пара, а по температуре самой жидкости. Таким образом, вместо концентрационного предела можно указать температуру жидкости, при которой эта концентрация образуется.
Такие температуры называются температурными пределами распространения пламени. Как и для концентрационных пределов можно определить нижний и верхний температурный предел распространения пламени.
Температурными пределами распространения пламени (нижним -НТПРП или верхним - ВТПРП) называют такие температуры жидкости, при которых над ее поверхностью образуется насыщенный пар в концентрации, равной (соответственно нижнему или верхнему) концентрационному пределу распространения пламени.
При температурах ниже нижнего температурного предела концентрация насыщенного пара имеет величину ниже нижнего концентрационного предела распространения пламени, то есть является безопасной.
При температуре выше верхнего температурного предела жидкость образует насыщенный пар, концентрация которого выше верхнего концентрационного предела, и горения такого пара не будет. Однако, такая смесь насыщенных паров является пожароопасной, так как при выходе из емкости в воздух она может гореть в диффузионном режиме.
Для обеспечения пожаровзрывобезопасности процессов производства, переработки, хранения и транспортировки жидкостей определяют безопасную нижнюю tнб и безопасную верхнюю tвб рабочую температуру.
Для упрощенных расчетов безопасные температуры можно определить по формулам:
tнб< 0,9 (tн - Кбез)
tвб ? 1,1(tв - Кбез)
где Кбез - коэффициент безопасности, равный:
для индивидуальных веществ и нефтепродуктов 10,5°С,
для технических и реакционных смесей 14°С.
Температурные пределы, равно как и концентрационные, не являются постоянными величинами и зависят от ряда факторов внешней среды. Характерные области температур жидкости и концентраций ее паров схематически изображены на рисунке:
Использование ТПРП, как показателя пожарной опасности жидкостей, значительно упрощает работу по определению степени пожарной опасности горючих жидкостей, поскольку в отличие от концентрационных пределов не требует применения сложных приборов.
С помощью ТПРП можно:
1) провести сравнительную оценку степени пожарной опасности двух жидкостей.
Например, из трех жидкостей: гексанол (ТПРП составляет 57ч92°С), метанол (5ч39°С), ацетон (-20ч6°С) наиболее безопасным является гексанол, так как он образует опасные концентрации насыщенного пара лишь при повышенных температурах.
Подобные документы
Расчет материального баланса процесса горения, коэффициента избытка воздуха, низшей теплоты сгорания и температуры горения, плотности теплового потока. Определение приведенной массовой скорости выгорания, количества дыма, выделяемого в помещении.
курсовая работа [2,4 M], добавлен 21.02.2016Анализ физико-химических свойств дипропилового эфира. Определение теоретического количества воздуха, необходимого для сгорания дипропилового эфира и смеси газов. Расчет концентрационных пределов воспламенения веществ. Динамика развития внутреннего пожара.
курсовая работа [1005,1 K], добавлен 12.10.2010Процесс горения и условия его перехода в стадию пожара. Особенности горения различных веществ и выбор метода борьбы. Классификация материалов и помещений по пожарной опасности. Причины возникновения и способы тушения пожара. Расход воды на пожаротушение.
лабораторная работа [18,3 K], добавлен 10.11.2009Характеристика, область применения, механизм прекращения горения и интенсивность подачи огнетушащих средств ингибирующего действия (химического торможения реакции горения). Расчет необходимого количества автоцистерн для подвоза воды на тушение пожара.
контрольная работа [108,6 K], добавлен 19.09.2012Определение и сущность процесса горения. Виды иточников зажигания, классификация веществ по горючести. Фазы горения твердых, жидких и газообразных веществ. Условия огнетушения, огнетушащие вещества и материалы. Их целевое назначение и классификация.
контрольная работа [15,6 K], добавлен 13.12.2009Определение границ локальных зон теплового воздействия факела газового фонтана. Расчет теплосодержания теоретического объема продуктов горения. Мощность фонтана, теплота горения, интенсивность лучистого теплового потока в зависимости от расстояния.
курсовая работа [535,8 K], добавлен 16.01.2016Оперативно-тактическая характеристика здания торговой оптовой базы. Прогнозирование возможной обстановки, определение формы и площади пожара. Расчет материального баланса процесса горения. Тепловой баланс и температура горения. Параметры развития пожара.
курсовая работа [88,6 K], добавлен 18.10.2011Классификация инициаторов горения, используемых для поджогов. Полевые методы обнаружения инициаторов горения на местах пожаров. Нетрадиционные инициаторы горения. Лабораторные инструментальные методы обнаружения легковоспламеняющихся жидкостей.
презентация [458,4 K], добавлен 26.09.2014Общие закономерности кинетического режима горения газов. Особенности горения газовых струй. Условия стабилизации пламени. Использование импульсных струй жидкости высокой скорости для тушения газовых факелов. Оценка дебита горящих газовых фонтанов.
курсовая работа [358,8 K], добавлен 10.07.2012Оперативно-тактическая характеристика офисного центра, определение формы и площади пожара. Материальный и тепловой балансы процесса горения; параметры развития и тушения пожара. Количество огнетушащего средства и технических приборов для защиты объекта.
курсовая работа [121,9 K], добавлен 29.03.2013