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 tn (°С) может быть вычислена с использованием соответствующего значения концентрационного предела распространения пламени φn по формуле:
где А, В, СА — 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; СА=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 lj — число связей и структурных групп вида аj в молекуле. Значения коэффициентов аj 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.
tкип = 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
tн = -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.
tв = -41,4 + 0,723 ∙ tкип + 
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
tв = -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 aj 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 hj 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 hобр и hj 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 hs 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 hj 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 qs в формуле (1)
| Структурная группа | qs |
| -1,47 | |
| Неароматический цикл | 9/тс |
| 1,11 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 4
к расчету температурных пределов распространения пламени
Таблица 1 - Величины коэффициентов аj в формулах (1) и (2)
| Связь или структурная группа | аj | Связь или структурная группа | аj | ||
| 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 | ||