Расчет температурных пределов распространения пламени индивидуальных жидких веществ

а) Если известна зависимость давления насыщенных паров жидкости от температуры, то величина нижнего или верхнего температурного предела распространения пламени t_n (°С) может быть вычислена с использованием соответствующего значения концентраци­онного предела распространения пламени φ_n по формуле:

где А, В, С_А — константы уравнения Антуана, выражающего зависимость давления насыщенных паров жидкостей.

Пример. Рассчитать нижний температурный предел распространения пламени стирол,винилбензола.

Исходные данные.

Нижний концентрационный предел распространения пламени стирол,винилбензола равен 1,1% об.;

константы уравнения Антуана А = 7,06542; В=2123,057,0; С_А=272,988.

 

Решение:

 

Экспериментальное значение нижнего температурного предела изопропилового спирта равно 1,1°С.

б) Для веществ, молекулы которых включают структурные группы, представленные в табл. 1 Приложения 4, температурные пределы рассчитываются по формулам:

(1)

(2)

где l_j — число связей и структурных групп вида а _j в молекуле. Значения коэффициентов а _j приведены в табл.1 Приложения 4.

Среднее квадратическое отклонение расчетных данных по формулам (1) и (2) от экспериментальных составляет 8 град.

Пример. Рассчитать нижний и верхний температурные пределы распространения пламени стирол,винилбензола спирта С₈Н₈..

Исходные данные.

t_кип = 145 ºC.

Решение:

l _C-H = 8 a _C-H = -0,009 ºC

l _C-с = 1 a _C-с =-0,909 ºC

l _с=с = 1 a _с=с = -4,64 ºC

l = 1 a = -4,60ºC

t_н = -62,5 + 0,665∙145+8(-0,09)+1(-0,909)*1(-2,66)+1(-4,40)= 23,8 ºC.

Экспериментальное значение нижнего температурного предела стирол,винилбензола равно -7 °С.

t_в = -41,4 + 0,723 ∙ t_кип +

l _C-H = 8 a _C-H = 0,57 ºC

l _C-с = 1 a _C-с = -1,158 ºC

l _с=с = 1 a _с=с = -4,64 ºC

l = 1 a = -4,60 ºC

t_в = -41,4 + 0,723*145+8*0,570+1(-1,158)+1(-4,64)+1(-4,60)=57,6 ºC

Экспериментальное значение верхнего температурного предела стирол,винилбензола равно 146°С.

 

 

Контрольные вопросы для проверки знаний

 

1. Назовите, по крайней мере, два определения понятия «горение».

2. Что такое «треугольник горения» или «треугольник пожара»?

3. Дайте определение температуры вспышки.

4. Классификация жидкостей по температуре вспышки.

5. Дайте определение температуры воспламенения.

6. Что такое нижний концентрационный предел распространения пламени?

7. Что такое верхний концентрационный предел распространения пламени?

8. Дайте определение температурных пределов распространения пламени.

9. Что такое область воспламенения?

10. Назовите газы с широкой областью воспламенения.

 

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

К расчету температуры вспышки и воспламенения

 

Таблица 1 - Значения эмпирических коэффициентов (для различных видов структурных групп)

 

Структурная группа	aj, °C	Структурная группа	aj, °С
С—С	-2,03	С=О	11,66
С --- С	-0,28	CºN	12,13
с—н	1,105	N—H	5,83
С—О	2,47	О—Н	23,90
С=С	1,72	C—F	3,33
C—N	14,15	C—S	2,09
C—Cl	15,11	C=S	-11,91
C—Br	19,40	H—S	5,64
Si—H	11,00	P—O	3,27
Si—C	-4,84	P=O	9,64
Si—Cl	10,07

 

 

Таблица 2 - Значения эмпирических констант С₀, С₁, С₂ (для различных классов соединений)

 

Класс соединений	С0	C1	С2
Соединения, состоящие из
атомов С, Н, О, N	-45,5	0,83	-0,0082
атомов С, Н, О, N, Cl	-39,6	0,79	-0,0114
Соединения, содержащие атомы F, Вr	-57,4	0,79	-0,0147
Элементоорганические соединения, содержащие атомы S, Si, Р, Сl	-45,5	0,83	-0,0082

 

Таблица 3 - Значения эмпирических коэффициентов а и b (для разных классов веществ)

 

Класс веществ	а, °С	b
Алканы	-73,22	0,693
Спирты	-41,69	0,652
Алкиланилины	-21,94	0,533
Карбоновые кислоты	-43,57	0,708
Алкилфенолы	-38,42	0,623
Ароматические углеводороды	-67,83	0,665
Альдегиды	-74,76	0,813
Бромалканы	-49,56	0,665
Кетоны	-52,69	0,643
Хлоралканы	-55,70	0,631

 

 

Таблица 4 - Значения эмпирических коэффициентов a_j к расчету температуры воспламенения

 

Структурная группа	aj, ° С	Структурная группа	aj, ° С
С—С	0,027	С=О	—0,826
С --- С	— 2,069	C—N	—5,876
С=С	— 8,980	O—Н	8,216
С—Н	— 2,118	N—Н	—0,261
С—О	— 0,111

 

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

к расчету НКПР

 

Таблица 1 - Значение коэффициентов h_j формулы (1)

 

 

hj	Значение	hJ	Значение
hС	3,929	hSi	34,352
hН	4,476	hP	27,944
hО	-0,522	hF	5,283
hN	-0,494	hCl	-1,767
hS	10,602	hобр	0,0399

 

Таблица 2 - Значения коэффициентов h_обр и h_j для различных классов химических соединений

Класс соединений	hобр	hС	hН	hО	hN	hCL
Алканы	0,0399	3,919	4,483	-	-	-
Алифатические спирты	0,0432	4,287	4,889	-0,522	-	-
Алкены	0,0419	4,141	4,727	-	-	-
Ароматические углеводороды	0,0489	4,904	5,569	-	-	-
Алкилхлориды	0,0399	3,919	4,483	-	-	-0,586
Алкиламины	0,0360	3,501	4,006	-	-0,494
Кетоны	0,0453	4,534	5,142	-0,522
Альдегиды	0,0490	4,936	5,583	-0,522
Карбоновые кислоты	0,0594	6,087	6,847	-0,522
Эфиры карболовых кислот	0,0510	5,161	5,830	-0,522
Простые эфиры	0,0415	4,113	4,679	-0,522

 

Таблица 3 - Значения коэффициентов h_s в формуле (2)

 

Вид связи	hs	Вид связи	hs
С - С	41,2	О - Н	5,7
С = С	122,1	C - N	25,0
С = С	341,5	N - H	20,9
С - Н	49,2	С - С1	7,8
С - О	10,9	N - N	152,2
С = О	34,3		485,4
Углеродный скелет бензольного кольца

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

к расчету ВКПР

 

 

Таблица 1 - Значения коэффициента h_j в формуле (1)

 

Связь	hj	Связь	hj
С - Н	1,39	С - С1	0,71
С - С	-0,84	C - N	-1,77
С = С	0,24	N - H	0,69
С - О	-1,40	N º C	2,07
С = О	1,31	С º С	1,93
О - Н	1,25	C --- C	0,89

 

Таблица 2 - Значения коэффициента q_s в формуле (1)

 

Структурная группа	qs
	-1,47
Неароматический цикл	9/ т с
	1,11

 

 

ПРИЛОЖЕНИЕ 4

к расчету температурных пределов распространения пламени

 

Таблица 1 - Величины коэффициентов а _j в формулах (1) и (2)

 

Связь или струк­турная группа	а j	Связь или струк­турная группа	а j
	tн	tв		tн	tв
С - Н	-0,009	0,570		-4,40	-4,60
С - С	-0,909	-1,158	C - N	-2,14	0,0967
С - О	0,110	1,267	N - H	6,53	6,152
О - Н	19,75	17,80	С = С	-2,66	-4,64
С = О	5,57	5,86

 

 

Список литературы

 

1. Корольченко А.Я. Процессы горения и взрыва. - М.: Изд-во «Пожнаука», 2007.

2. Корольченко А.Я., Корольченко Д.А. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения. - М.: Ассоциация «Пожнаука», ч. 1 и 2, 2004.

3. Справочник инженера пожарной охраны. Учебно-практическое пособие. - М.: «Инфра-инженерия», 2005.

4. Собурь С.В. Пожарная безопасность предприятия. Курс пожарно-технического минимума: Справочник. – М.: Спецтехника, 2001.

5. Теребнев В.В., Теребнев А.В. Управление силами и средствами на пожаре. Учебное пособие. - М.: Академия ГПС МЧС России, 2003.

 

СОДЕРЖАНИЕ

	Задание на курсовую работу
	Порядок оформления курсовой работы
	Расчет показателей пожаровзрывоопасности веществ и материалов
3.1	Расчет температуры вспышки индивидуальных жидких веществ в закрытом тигле (з.т.)
3.2	Расчет температуры воспламенения индивидуальных жидкостей
3.3	Расчет нижнего концентрационного предела распространения пламени индивидуальных веществ
3.4	Расчет верхнего концентрационного предела распространения пламени индивидуальных веществ
3.5	Расчет температурных пределов распространения пламени индивидуальных жидких веществ
	Контрольные вопросы для проверки знаний
	Приложения
	Список литературы