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:

 

(10)

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

Задача. Рассчитать нижний и верхний температурные пределы распространения пламени 1,3,5 триметилбензола (мезитилен).

Исходные данные.

Нижний концентрационный предел распространения пламени 1,3,5 триметилбензола (мезитилен) равен 0,9 % об.; верхний концентрационный предел распространения пламени 1,3,5 триметилбензола (мезитилен) равен 5,4 % об.

константы уравнения Антуана А = 6,35844; В=1691,49; С_А=224,177.

Решение:

.

Для сравнения отсутствуют справочные данные.

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

(11)

(12)

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 (11) и (12) от экспериментальных составляет 8 град.

Задача. Рассчитать нижний и верхний температурные пределы распространения пламени 1,3,5 триметилбензола (мезитилен)С₉Н₁₂.

Исходные данные.

t_кип = 164,7 ºC.

Решение:

l _C-H = 12 a _C-H = -0,009 ºC

l = 1 a = -4,40 ºC

l _C-C = 3 a _C-C = -0,909 ºC

 

t_н = -62,5 + 0,665∙164,7 + 12∙(-0,009) + 1∙(-4,40) + 3∙(-0,909) = 39,7 ºC.

Для сравнения отсутствуют справочные данные.

t_в = -41,4 + 0,723 ∙ t_кип +

l _C-H = 12 a _C-H = 0,570 ºC

l = 1 a = -4,60 ºC

l _C-C = 3 a _C-C = -1,158 ºC

t_в = -41,4 + 0,723∙164,7 + 12∙0,570 + 3∙(-1,158)+ 1∙(-4,60) = 76,43 ºC

Для сравнения отсутствуют справочные данные.

 

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	CN	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  C	2,07
С = О	1,31	С  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

Список использованной 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.

6. Свод правил 9.13130.2009 «Огнетушители»