Расчет показателей пожаровзрывоопасности

 

2. a _с-с = 0,027°С  1_с-с= 5

a _с-н = -2,118°С  1_с-н= 10

a _с=с = -8,98°С  1_с=с= 3

t_восп = -47,79 + 0,882 138,3 + 0,027 5 - 2,118 10 -8,98 3 =

=26,2°С≈ 26°С

°С

 

3.  Расчет нижнего концентрационного предела распространения пламени индивидуальных веществ

 

а) Нижний концентрационный предел распространения пламени φ_н веществ, молекулы которых состоят из атомов С, Н, О, N, S, Si, P, F и С1, может быть вычислен по формуле:

φ_н           (1)

где h_обр =0,0489, моль/кДж;

— стандартная теплота образования вещества в газообразном состоянии при 25°С равна -24,4 кДж/моль;

Относительная средняя  квадратичная погрешность расчета  по формуле (1) составляет 8%.

Решение.

Экспериментальное значение нижнего концентрационного предела  распространения пламени п-ксилола равно 1,1% об.

т_С = 8; т_Н = 10;

Принимая значения коэффициентов h_С =3,929,  h_Н=4,476

φ_н = 100/(1+0,0399·(-24,4)+3,929·8+10·4,476)=1,2 %об.

%

б) Точность расчета по формуле (1) повышается при использовании  коэффициентов h_обр и h_j для отдельных классов химических соединений. Значения этих коэффициентов приведены в таблице 2 Приложения 2.

Погрешность расчета  φ_н по формуле (1) с использованием коэффициентов табл. 2 Приложения 2 составляет 5%.

Решение.

h_обр =0,0489; hc=4,904; hH=5,569

φ_н = 100/(1+0,0489·(-24,4)+4,904·8+10·5,569)=1,05 %об.

%

 

в) Величину φ_н можно вычислить по формуле:

      (2)

в которой h_s - коэффициенты связей элементов, входящих в состав молекулы;

m_s — количество связей.

Значения коэффициентов  связей приведены в таблице 3 Приложения 2.

 

 

Решение. Структурная  формула п-ксилола имеет вид:

    

Поэтому

1. m_с-с= 5       h_c-c =41,2

m_с-н= 10 h_C-H =49,2

m_с=с= 3                h_c=c =122,1

% об.

 

2. 2. m_с-с= 2       h_c-c =41,2

m_с-н= 10 h_C-H =49,2

m = 1               h =485,4

 

% об.

 

3.4 Расчет верхнего  концентрационного предела распространения  пламени индивидуальных веществ

 

Верхний концентрационный предел распространения пламени  φ_в для индивидуальных органических веществ, молекулы которых состоят из атомов С, Н, О, N, C1, рассчитывается в зависимости от величины стехиометрического коэффициента кислорода в реакции горения по формулам:

         (1)

или

                                                  (2)

 

Величина  вычисляется по соотношению:

                                      (3)

В формулах (1) - (3) h_j и g_s - постоянные коэффициенты, характеризующие структурные особенности вещества (их значения принимаются по табл.1 и табл.2 Приложения 3);

m_j -  количество связей j -го типа в молекуле соединения;

т_С, т_Н, т_О , m_Cl - число атомов углерода, водорода, хлора и кислорода в молекуле.

Относительная средняя  погрешность расчета φ_в по формулам (1) и (2) не превышает 15%.

Решение. Экспериментальное значение верхнего концентрационного предела распространения пламени п-ксилола равно 6,5% об.

 

т_С=8 , т_Н=10

По формуле (3) вычисляем  величину :

=8+0,25 10=10,5

Поскольку > 8, то величину φ_в рассчитываем по формуле (2).

% об.

3.5 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.

 

Исходные данные.

Нижний концентрационный предел распространения пламени 

п-ксилола равен 1,1% об.;

константы уравнения  Антуана  А = 6,25485; В=1537,082,0; С_А=223,608.

 

Решение:

Экспериментальное значение нижнего температурного предела п-ксилола равно 24 °С.

Экспериментальное значение верхнего температурного предела п-ксилола  равно 58 °С.

 

°С.

°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.

Решение:

1. l _C-С = 5   a _C-С = -0,909 ºC

l _C=С = 3   a _C=С = -2,66 ºC

l _С-H = 10   a _С-Н = -0,009 ºC

t_н = -62,5 + 0,665∙138,3 + 5∙(-0,909) + 3∙(-2,66) + 10∙(-0,009) =16,2 ºC.

=24-16,2=7,8 ºC

2. l _C-С = 2   a _C-С = -0,909 ºC

l = 1   a = -4,40 ºC

l _С-H = 10   a _С-Н = -0,009 ºC

t_н = -62,5 + 0,665∙138,3 + 2∙(-0,909) + 1∙(-4,40) + 10∙(-0,009) =21,8   ºC.

=24-21,8=2,2 ºC

 

t_в = -41,4 + 0,723 ∙ t_кип +

 

1. l _C-С = 5   a _C-С = -1,158 ºC

l _C=С = 3   a _C=С = -4,64 ºC

l _С-H = 10   a _С-Н = 0,570 ºC

t_в = -41,4 + 0,723∙208 + 5∙(-1,158) + 3∙(-4,64) + 10∙0,570 = 44,6ºC

=58-44,6=13,4 ºC

2. l _C-С = 2   a _C-С = -1,158 ºC

l = 1   a = -4,60 ºC

l _С-H = 10   a _С-Н = 0,570 ºC

         t_в = -41,4 + 0,723∙208 + 2∙(-1,158) + 1∙(-4,60) + 10∙0,570 = 57,4ºC

=58-57,4=0,6 ºC

 

 

 

                          

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                          Список использованной литературы

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

2. Справочник инженера  пожарной охраны: учеб.-практ. пособие. – М.: «Инфра-инженерия», 2005.

3. «Процессы горения  и взрыва.- М.: Изд-во «Пожнаука», 2007.

4. http://www.km.ru/referats/10E60A78CD1841C092E52A95D1FC15D3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложения

 

 

 

 

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)