Определение температуры вспышки и температуры воспламенения горючих жидкостей

Цель работы

1) Определить температуру вспышки индивидуальных органических веществ.

2) Определить температуру воспламенения индивидуальных органических веществ.

Введение

Температура вспышки ориентировочно характеризует температурные условия, при которых жидкость становится огнеопасной в условиях аварийного разлива или в открытых ёмкостях.

Температура вспышки – наименьшая температура конденсированного вещества, при которой в условиях специальных испытаний над ее поверхностью образуются пары, способные вспыхивать в воздухе от источника зажигания; устойчивое горение при этом не возникает.

Температуру вспышки определяют в открытом тигле и в закрытом тигле на специально предназначенных для этих целей приборах.

Экспериментальный метод определения температуры вспышки основан на нагревании определенной массы вещества с заданной скоростью: периодически зажигая выделяющиеся пары, устанавливают наличие или отсутствие воспламенения при фиксируемой температуре.

Значения температур вспышки используют при оценке качества нефтепродуктов, классификации жидкостей по степени пожаровзрывоопасности, а также при категорировании производственных помещений по взрывопожарной и пожарной опасности.

По температуре вспышки (t_всп) жидкости делятся на легковоспламеняющиеся (ЛВЖ) и горючие (ГЖ). К ЛВЖ относятся жидкости с t_всп в закрытом тигле не выше 61°С или в открытом тигле не выше 66°С. В свою очередь, ЛВЖ подразделяются по температуре вспышки на три разряда (табл.5.1). Горючая жидкость (ГЖ) – жидкость, способная самостоятельно гореть после удаления источника зажигания и имеющая t_всп выше 61 (в закрытом тигле) или 66°С (в открытом тигле).

Таблица 5.1 – Классификация легковоспламеняющихся жидкостей

Разряд ЛВЖ	Наименование разряда ЛВЖ	Температура вспышки, °С
в закрытом тигле (з.т.)	в открытом тигле (о.т.)
I	Особо опасные	не выше –18	не выше –13
II	Постоянно опасные	от –18 до 23	от –13 до 27
III	Опасные при повышенной температуре	от 23 до 61 включительно	от 27 до 66 включительно

 

Типичными представителями особо опасных ЛВЖ (I разряд) являются: диэтиловый эфир, ацетон, бензины и др. Эти вещества обладают высоким давлением насыщенного пара при обычных температурах хранения. В жаркую погоду они создают довольно высокое давление внутри сосудов, что увеличивает опасность.

Постоянно опасные ЛВЖ (II разряд) – это бензол, этиловый спирт и др. Жидкости II разряда опаснее жидкостей I разряда, так как они при комнатной температуре способны создавать взрывоопасные смеси в закрытых сосудах.

К жидкостям III разряда – опасным при повышенной температуре воздуха ЛВЖ – относятся: скипидар, керосин, уайт-спирит и др.

Температура воспламенения - наименьшая температура вещества, при которой в условиях специальных испытаний вещество выделяет горючие пары и газы с такой скоростью, что при воздействии на них источника зажигания наблюдается воспламенение; при этом образуется устойчивое горение.

Сущность экспериментального метода определения температуры воспламенения заключаетя в нагревании определенной массы с заданной скоростью: периодически зажигая выделяющиеся пары, устанавливают наличие или отсутствие воспламенения при определенной температуре. При температуре воспламенения устанавливается постоянный (стационарный) процесс горения.

Значение температуры воспламенения применяют: при определении группы горючести вещества; при оценке пожарной опасности оборудования и технологических процессов, связанных с переработкой горючих веществ; при разработке мероприятий по обеспечению пожарной безопасности. Его необходимо также включать в стандарты и технические условия на жидкости.

Справочные данные используемых в работе веществ приведены в приложении Д.

Определение температуры вспышки

Описание прибора

 

 

1 – корпус; 2 – тигель; 3 – нагревательная ванна; 4 – мешалка; 5 – гибкий привод; 6 – фитиль (газовая микрогорелка); 7 – рычаг поворота; 8 – термометр

Рисунок 5.1 – Схема прибора ПВНЭ для определения температуры вспышки

Прибор ПВНЭ (рис.5.1) состоит из корпуса (1), в который устанавливается тигель (2) с исследуемой жидкостью. Тигель имеет сверху фланец с двумя крючками для извлечения его из электрической нагревательной ванны (3). На внутренней стороне тигля имеется кольцевая риска, являющаяся указателем уровня исследуемого продукта. Жидкость в тигле перемешивается лопастями мешалки (4), которая приводится в действие гибким приводом (5).

В крышке тигля три трапециевидных отверстия, которые при нагревании жидкости закрыты. На крышке тигля расположено зажигательное приспособление (6), которое в момент определения температуры вспышки вводят через одно из трапециевидных отверстий с помощью рычага поворота (7) в паровоздушное пространство тигля. Температуру исследуемой жидкости контролируют термометром (8). Крышку тигля перемещают пружиной, находящейся в колонке механизма для перемещения заслонки.

Нагревательная печь состоит из корпуса треножника (закрытого крышкой), в центре которого расположен стакан с нагревателем из нихромовой проволоки. Внутри корпус заполнен теплоизоляционным материалом.

Скорость нагрева тигля (2) с определяемым веществом регулируется лабораторным трансформатором (ЛАТР) (интенсивность нагрева 2°С/мин), к которому присоединена печь, а периодическое перемешивание жидкости мешалкой (4) обеспечивает равномерность ее нагрева.

Порядок выполнения работы

Студент приступает к работе на приборе ПВНЭ, полностью подготовленном для определения температуры вспышки исследуемого вещества.

1) Получите у преподавателя наименование исследуемой жидкости (бутиловый или изобутиловый спирты).

2) Для расчета температуры вспышки (t_{всп расч}, °С) индивидуальных жидких веществ в закрытом тигле используется формула[6]:

t_{всп расч} = – a + b t_кип (5.1)

где t_кип – температура кипения вещества, °С (приложение Д);

a, b – эмпирические коэффициенты; для спиртов, исследуемых в настоящей работе:

а = 53,37; b = 0,693.

Средняя квадратичная погрешность расчета

d = 1,4°С.

3) Рассчитайте ориентировочную величину температуры вспышки (t_{всп зап}, °С) для проведения эксперимента в закрытом тигле по формуле:

t_{всп зап} = t_{всп расч} – С (5.2)

где С – константа запаса, °С; С = 5°С.

4) Включите прибор в электросеть.

5) Установите скорость нагрева жидкости с помощью ЛАТРа.

6) Откройте газовый баллон и подожгите газ, поступающий из фитиля микрогорелки. При необходимости отрегулируйте величину пламени (должен быть «синий шарик» диаметром 3-5 мм).

7) Перемешивайте жидкость с помощью гибкого привода мешалки.

8) При достижении ориентировочной температуры вспышки t_{всп зап} начинайте проверять наличие вспышки паров жидкости. Для этого поворотом головки пружинного рычага введите фитиль (газовую микрогорелку) с пламенем в открывшееся отверстие в крышке прибора. Отверстие должно открываться не более чем на 1 секунду. В момент проверки на вспышку перемешивание жидкости прекратите.

9) При отсутствии вспышки продолжайте нагревание, повторяя проверку на вспышку через 1-2 градус повышения температуры. Периодическую проверку на вспышку ведите до того момента, пока в отверстии не вспыхнет синее пламя.

Температура, при которой визуально наблюдается синее пламя над поверхностью жидкости, принимается за температуру вспышки.

10) Результаты работы внесите в протокол 5.1.

11) Сравните экспериментальные и справочные данные температуры вспышки (приложение Д). Приемлемыми считаются отклонения на 2-3°С.

12) Установите разряд исследуемой ЛВЖ по экспериментальным данным с помощью табл.5.1.

 

Протокол 5.1

Наименование исследуемой жидкости ……………………….

Справочная температура вспышки t_{всп спр}, °С (прил.Д)………..

Расчетная температура вспышки t_{всп расч}, °С…………………….

Атмосферное давление Р_атм, мм рт. Ст………………………….

Параметры	Опыты
Температура жидкости, °С
Проверка на вспышку (да/нет)

 

Экспериментальная температура вспышки t_{всп эксп}, °С...................