Температурные пределы распространения пламени

Нижним (НТПР) или верхним (ВТПР) температурным пределом распространения пламени называется температура жидкости, при которой концентрация паров над ее поверхностью равна соответствующему концентрационному пределу.

Расчет температурных пределов распространения пламени основывается на нахождении таких температур жидкости, при которых концентрация насыщенных паров соответствует НКПР и ВКПР. Методика расчета регламентируется приложением 6 [3.6].

Расчет температурных пределов распространения пламени индивидуальных жидкостей

Если известна зависимость давления насыщенного пара от температуры, то значение нижнего или верхнего температурного предела распространения пламени (t_п) в °С вычисляют по соответствующему значению концентрационного предела распространения пламени (j_КПР ) по формуле

(8)

где:

А, В, С_А — константы уравнения Антуана;

р₀ — атмосферное давление, кПа.

Пример:

Условие: Вычислить температурные пределы распространения пламени 2-метилнонана, если известны следующие данные: НКПР 0,71 %; ВКПР 5,4 %; уравнение Антуана lg р = 6,12003 – 1521,3/(202,75 + t);

Р₀ = 101,3 кПа.

Решение:

Расчет НТПР:

t_н = = 40,1⁰С

Расчет ВТПР:

t_в = = 79,9⁰С.

По справочным данным НТПР 2-метилнонана составляет 43⁰С.

Ответ: температурные пределы распространения пламени 2-метилнонана составляют: НТПР=40,1°С, ВТПР=79,9°С.

Если неизвестна зависимость давления насыщенного пара от температуры, то для веществ, состоящих из атомов С, Н, О, N значение нижнего или верхнего температурного предела (t_п) вычисляют по формуле

t_п = а₀ + а₁t_кип + (9)

где:

а₀ — размерный коэффициент, равный минус 62,46°С для нижнего и минус 41,43°С для верхнего пределов;

а₁ — безразмерный коэффициент, равный 0,655 для нижнего и 0,723 для верхнего пределов;

a_j — эмпирические коэффициенты, характеризующие вклад j-х структурных групп, приведены в табл. 4.

Таблица 4

Вид структурной группы	aj, °C	Вид структурной группы	aj, °C
tн	tв	tн	tв
С—С	—0,909	—1,158	C—N	—2,14	0,096
С=С	—2,66	—4,64	N—H	6,53	6,152
С—Н	—0,009	0,570	О—Н	19,75	17,80
С—О	0,110	1,267		—4,40	—4,60
С=O	5,57	5,86

Среднее квадратическое отклонение расчета составляет 9 °С.

Пример:

Рассчитать температурные пределы распространения пламени этиламина С₂Н₅NH₂.

Решение:

Н Н Н ½ ½ ½ Н ¾ С ¾ С ¾ N ¾Н ½ ½ Н Н

Данные для расчета:   tкип = 16,60C   Число связей:   С – С 1 С – Н 5 С – N 1 N – Н 2

Расчет НТПР:

t_н = - 62,46 + 0,655×16,6 + 1×(-0,909) + 5×(– 0,009) +1×(– 2,14) + 2×(6,53) = – 41,6⁰С.

Расчет ВТПР:

t_в = - 41,43 + 0,723×16,6 + 1×(-1,158) + 5×(0,570) +1×(0,0967) + 2×(6,152) = – 15,3⁰С.

По справочным данным НТПР этиламина составляет – 39⁰С, ВТПР этиламина составляет – 22⁰С.