Температурные пределы воспламенения. Температура вспышки

Температурные пределы воспламенения. Температура жидкости, при которой над поверхностью создается концентрация насыщенного пара, равная нижнему концентрационному пределу воспламенения, называется нижним
температурным пределом воспламенения (НТПВ).

Температура жидкости, при которой над поверхностью создается концентрация насыщенного пара, равная верхнему концентрационному пределу воспламенения, называется верхним температурным пределом воспламенения (ВТПВ).

Например, для ацетона температурные пределы равны: НТПВ 253 К, ВТПВ 279 К. При этих температурах образуются концентрации паров соответственно 2,6 и 12,6% (об.).

Температурные пределы воспламенения используют для оценки пожарной опасности жидкостей, при расчете безопасных режимов работы закрытых технологических аппаратов и складских емкостей с жидкостями и летучими твердыми веществами. Для пожаробезопасносги технологического процесса, связанного с применением жидкостей, последний ведут при температурах ниже НТПВ на 10 К или выше ВТПВ на 15 К. Для многих жидкостей температурные пределы определены и результаты сведены в справочные таблицы.

Температурные пределы воспламенения определяют на стандартном приборе (ТП), разработанном во ВНИИПО. Сущность метода заключается в определении минимальной и максимальной температур жидкости, при которых образуются концентрации насыщенных паров, равные нижнему и верхнему концентрационным пределам. Прибор ТП (рис. 34) состоит из стеклянного цилиндрического реакционного сосуда 1 диаметром 65±2 мм, высотой 125±5 мм, электродов спирального 5 и искрового 4 зажигания, двухзонной термопары 2 в стеклянном чехле (расстояние между зонами измерения 60±2 мм), термостата или криостата (на рис. 14 не показан), в который помещают сосуд. Они обеспечивают поддержание постоянной температуры в реакционном сосуде в течение 15 мин с точностью ± 1 °С. Количество наливаемой жидкости составляет 10% от всей емкости реакционного сосуда.

Рис. 14. Прибор (ТП)для определения температурных пределов воспламенения:

1— реакционный сосуд; 2 — двухзонная термопара; 3 —пробка;

4 — электроды искрового зажигания; 5 — электрод спирального зажигания.

Жидкость в реакционном сосуде нагревают или охлаждают до предполагаемого температурного предела и выдерживают при этой температуре 15 мин для установления равновесия между паровой и конденсированной фазами. Причем разность температур между фазами не должна превышать 1 °С. После окончания термостатирования паро-воздушную смесь воспламеняют. Распространение пламени по всему объему паро-воздушного пространства или вертикально вверх до горловины сосуда считают «воспламенением». Горение и вспышка, происходящие на спирали, появление факела пламени около электродов или выброс пробки без видимого пламени считают «отказом».

Температурное пределы могут быть рассчитаны. Расчетный метод применяют для ориентировочного определения температурных пределов воспламенения в целях нахождения предполагаемых температурных пределов перед началом экспериментального определения их, а также для ориентировочного расчета безопасных режимов работы технологической аппаратуры на стадии предпроектной проработки технологического процесса в отсутствие экспериментальных данных. Температурные пределы воспламенения можно вычислить, используя данные о давлении насыщенного пара при различных температурах, по формуле

Т_п=

где Р₁, Р₂ — ближайшие к Р_п меньшее и большее табличные значениядавления пара, соответствующие температурам Т₁ и Т₂.

Температурные пределы воспламенения можно рассчитать по экспериментально определенным концентрационным пределам. Если вычисленная величина не совпадает с экспериментальной, то в качестве действительной принимают более низкое значение для НТПВ и более высокое для ВТПВ. Вычисляют температурные пределы следующим образом,

Определяют давление паров Р_н и Р_в вещества, соответствующего нижнему и верхнему концентрационным пределам паров в воздухе

Если Р_общ=101080 Па,то Р_в=1010 С_в и Р_н = 1010 С_{н ,}где Р_н и Р_в — экспериментальные значения нижнего и верхнего концентрационных пределов воспламенения паров в воздухе, % (об.).

По найденным значениям Р_н и Р_в вычисляют температурные пределы воспламенения, используя приведенные выше формулы и табличные данные зависимости давления пара от температуры.

Температура вспышки. Температура вспышки — самая низкая температура (в условиях специальных испытаний) вещества, при которой над поверхностью его образуются пары и газы, способные вспыхивать в воздухе от источника зажигания для последующего горения.

Жидкости, способные гореть, делятся на легко воспламеняющиеся ЛВЖ и горючие ГЖ- ЛВЖ —это жидкости, имеющие температуру вспышки не выше 61 °С (в закрытом тигле) или 65°С (в открытом тигле). ГЖ — это жидкости, имеющие температуру вспышки выше 61 °С (в закрытом тигле) или 66 °С (в открытом тигле).

В соответствии с международными рекомендациями легко воспламеняющиеся жидкости делятся па три разряда:

I разряд — особо опасные ЛВЖ, к ним относятся легко воспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки от —18°С и ниже в закрытом тигле или от —13°С и ниже в открытом тигле;

II разряд—постоянно опасные ЛВЖ, к ним относятся легко воспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки выше —18 °С до 23 °С в закрытом тигле или выше —13 до 27 °С в открытом тигле;

III разряд — ЛВЖ опасные при повышенной температуре воздуха, к ним относятся легко воспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки выше 23 до 61 °С в закрытом тигле или выше 27 до 66 °С в открытом
тигле.

В зависимости от температуры вспышки устанавливают безопасные способы хранения, транспортирования и применения жидкостей для различных целей. Tемпература вспышки повышается с увеличением молекулярной массы, температуры кипения и плотности. Эти закономерности в гомологическом ряду говорят о том, что температура
вспышки связана с физическими свойствами веществ и сама является физическим параметром.

Можно разбавить горючую жидкость до такой степени, что получившаяся смесь не будет иметь температуру вспышки.

Горение хорошо растворимых в воде жидкостей прекращается, когда концентрация горючей жидкости достигает 10—25 %.

С повышением температуры жидкости скорость испарения увеличивается и при определенной температуре достигает такой величины, что раз подожженная смесь продолжает гореть после удаления источника воспламенения. Такую температуру жидкости принято называть температурой воспламенения. Для ЛВЖ она отличается на 1—5°С от температуры вспышки, а для ГЖ — 30-35 °С. При температуре воспламенения жидкостей устанавливается постоянный (стационарный) процесс горения.