Метод расчета максимального давления взрыва газо- и паровоздушных смесей



Метод расчета максимального давления взрыва газо- и паровоздушных смесей распространяется на вещества, состоящие из атомов , , , , , , , , , .

П.7.1 Максимальное давление взрыва без учета степени диссоциации продуктов горения, кПа, вычисляют по формуле

, (П.7.1)

где - начальное давление, при котором находится исходная смесь, кПа;

- адиабатическая температура горения стехиометрической смеси горючего с воздухом при постоянном объеме, К;

- сумма числа молей конечных продуктов горения;

- температура исходной смеси, К;

- сумма числа молей газообразных исходных веществ.

П.7.2 Если для горючего вещества неизвестна адиабатическая температура горения стехиометрической смеси, то ее вычисляют по формуле

, (П.7.2)

где - абсолютная энтальпия горючего, кДж/моль. Вычисляют по формуле

, (П.7.3)

где - стандартная теплота образования горючего вещества, кДж/моль;

, , , , , , - абсолютная энтальпия простых веществ и продуктов их горения, значения которых приведены в таблицах П.7.1-П.7.3;

- абсолютная энтальпия галогена, кДж/моль. Если в молекуле горючего вещества несколько галогенов, то выражение заменяют на ( );

- универсальная газовая постоянная, Дж/(моль·К);

, - соответственно начальная температура исходной горючей смеси и температура горения, К;

- абсолютные энтальпии продуктов горения, значения которых приведены в таблицах П.7.2 и П.7.3.

Задача вычисления адиабатической температуры горения сводится к нахождению такой температуры ( ), при которой наблюдается равенство внутренних энергий исходных веществ и продуктов их горения.

Таблица П.7.1

   
Вещество Абсолютная энтальпия при 298,15 К, кДж/моль
(жидкость)   -21,159  
(газ)   1108,235  
(жидкость)   -34,071  
(тв., белый)   719,625  
(ромб.)   298,460  
(газ)   725,954  
906,514

 

П.7.3 Значение без учета степени диссоциации продуктов горения вычисляют по формуле

, (П.7.4)

где , , , , , - число атомов углерода, серы, галоида, водорода, азота, фосфора в молекуле горючего вещества.

Значение вычисляют по формуле

, (П.7.5)

где - стехиометрический коэффициент кислорода, вычисляемый по формуле (П.7.4).

Относительная средняя квадратическая погрешность расчета по формуле (П.7.1) составляет 30%.

Таблица П.7.2

                           
, К

Абсолютные энтальпии простых веществ и продуктов их горения, кДж/моль

  Воздух (графит)
0   0   0   279,07   0   246,55   0   158,04   238,94   335,17   0   89,78   0   393,21  
298,15   8,66   9,35   287,74   8,67   253,27   9,91   166,86   247,39   341,36   8,67   98,95   6,19   394,19  
400   11,64   13,36   290,71   11,69   255,48   13,36   169,88   250,37   343,47   11,64   101,99   8,30   395,21  
600   17,62   22,25   296,67   17,91   259,73   20,41   175,78   256,22   347,63   17,56   108,09   12,46   398,14  
800   23,86   32,14   302,90   24,49   263,93   27,93   181,72   262,11   351,79   23,71   114,48   16,61   401,87  
1000   30,36   42,72   309,40   31,36   268,12   35,94   187,76   268,09   355,94   30,13   121,15   20,77   406,02  
1200   37,09   53,77   316,14   38,41   272,29   44,48   193,98   274,21   360,09   36,78   128,02   24,92   410,45  
1400   44,00   65,19   323,04   45,60   276,46   53,51   200,39   280,49   364,24   43,61   135,04   29,08   415,09  
1600   51,05   76,87   330,08   52,91   280,63   62,97   206,99   286,95   368,40   50,58   142,17   33,23   419,90  
1800   58,20   88,70   337,21   60,31   284,79   72,82   213,72   293,57   372,55   57,65   149,39   37,38   424,83  
2000   65,44   100,71   344,42   67,81   288,96   83,02   220,60   300,36   376,70   64,81   156,66   41,54   429,85  
2200   72,76   112,82   351,69   75,41   293,11   93,41   227,60   306,99   380,86   71,97   163,98   45,69   434,53  
2400   80,14   125,04   359,01   83,10   297,28   104,14   234,71   314,03   385,01   79,26   171,35   49,85   439,69  
2600   86,58   137,32   366,37   90,88   301,44   115,08   241,91   321,19   389,16   86,57   178,75   54,00   444,92  
2800   95,06   149,69   373,77   98,74   305,61   126,22   249,22   328,46   393,32   93,91   186,17   58,15   450,20  
3000   102,60   162,10   381,18   106,69   309,79   137,56   256,56   335,82   397,47   101,30   193,62   62,307   455,54  
3200   110,17   174,55   388,64   114,72   313,98   149,05   263,99   343,27   401,62   108,71   201,08   66,46   460,93  
3400   117,77   187,06   396,10   122,82   318,18   160,69   271,49   350,81   405,77   116,14   208,57   70,60   466,37  
3600   125,41   199,61   403,60   130,98   322,39   172,47   279,04   358,44   409,93   123,61   216,08   74,77   471,86  
3800   133,08   212,19   411,10   139,22   326,62   184,37   286,65   366,13   414,08   131,08   223,60   78,92   477,41  
4000 140,78 224,81 418,63 147,51 330,87 196,42 294,30 373,90 418,23 138,58 231,13 83,08 483,00

 

Таблица П.7.3

                             
, К

Абсолютные энтальпии простых веществ и продуктов их горения, кДж/моль

  (газ)
0   0   75,04   298,14   226,25   27,35   0   119,33   67,90   0   94,93   0   1030,60   64,06   0  
298,15   8,60   87,77   306,97   232,76   35,99   9,18   125,59   76,55   9,73   101,14   30,17   1036,80   44,61   6,93  
400   11,56   94,60   310,25   235,06   38,96   12,71   127,85   79,53   13,43   103,25   51,69   1038,90   78,86   11,97  
600   17,40   110,70   317,11   239,48   44,83   19,92   132,38   85,42   20,84   107,41   102,52   1043,10   88,15   23,85  
800   23,28   128,93   324,29   243,80   50,82   27,30   136,92   91,52   28,33   111,59   159,64   1047,20   98,33   37,57  
1000   29,25   148,32   331,67   248,07   57,04   34,78   141,39   97,86   35,86   115,82   220,03   1051,40   109,04   52,61  
1200   35,36   168,37   339,18   252,30   63,48   42,32   145,80   104,45   43,43   120,13   282,27   1055,50   120,08   66,97  
1400   41,63   188,84   346,82   256,52   70,12   49,91   150,17   111,23   51,02   124,51   345,66   1059,70   131,35   81,26  
1600   48,08   209,58   354,54   260,72   76,94   57,54   154,49   118,19   58,65   128,96   409,78   1063,90   142,77   95,99  
1800   54,70   230,49   362,38   264,91   83,90   65,21   158,79   125,27   66,30   133,45   474,42   1068,00   154,31   111,29  
2000   61,45   251,56   370,35   269,10   90,99   72,93   163,06   132,48   73,98   137,98   539,42   1072,30   165,95   126,59  
2200   68,27   272,46   378,05   273,27   98,08   80,62   167,32   139,64   81,61   142,52   604,11   1076,49   177,55   154,34  
2400   75,26   293,67   386,25   277,45   105,34   88,43   171,56   147,00   89,37   147,08   669,52   1080,81   189,27   174,42  
2600   82,32   314,95   394,55   281,62   112,67   96,30   175,78   154,45   97,16   151,63   735,08   1085,23   201,21   194,50  
2800   89,48   336,25   402,92   285,79   120,09   104,21   180,01   161,74   105,02   156,16   800,76   1089,75   213,16   214,59  
3000   96,74   357,59   411,38   289,96   127,64   112,21   184,22   169,49   112,96   160,71   866,57   1094,38   225,15   234,67  
3200   104,04   378,99   419,91   294,12   135,06   120,26   188,42   177,08   121,00   165,23   932,45   1099,14   237,24   254,75  
3400   111,40   400,39   428,44   298,28   142,62   128,37   192,62   184,75   129,16   169,74   998,40   1104,04   249,36   274,83  
3600   118,84   421,81   436,93   302,44   150,24   136,59   196,82   192,44   137,44   174,23   1064,38   1109,06   261,59   294,92  
3800   126,33   445,00   445,46   306,61   157,90   144,81   201,01   200,20   145,88   178,71   1130,42   1114,21   273,89   315,00  
4000 133,85 464,73 453,91 310,77 165,60 153,14 205,20 207,99 154,46 183,17 1196,50 1119,50 286,20 335,00

 

Приложение 8

(рекомендуемое)

(к разделу 37 настоящего стандарта)

Методы расчета скорости нарастания давления взрыва газо- и паровоздушных смесей

П.8.1 Метод заключается в определении верхних границ для максимальной и средней скорости нарастания давления взрыва газо- и паровоздушных смесей в сферическом реакционном сосуде постоянного объема.

 

Верхнюю границу для максимальной скорости нарастания давления, кПа/с, вычисляют по формуле

, (П.8.1)

где - начальное давление, кПа;

- нормальная скорость распространения пламени при начальных давлении и температуре, м/с;

- радиус сферического реакционного сосуда, м;

- безразмерное максимальное давление взрыва;

- максимальное абсолютное давление взрыва, кПа;

- показатель адиабаты для исследуемой смеси;

- термокинетический показатель степени в зависимости нормальной скорости распространения пламени от давления и температуры. Если значение неизвестно, его принимают равным 0,4.

Верхнюю границу для средней скорости нарастания давления, кПа/с, вычисляют по формуле

, (П.8.2)

где - функция от параметров , , , значения которой находят с помощью номограмм, показанных на рисунке П.8.1.

Значения и находят термодинамическим расчетом или в случае невозможности расчета принимают равными соответственно 9,0 и 1,4.

Относительная средняя квадратическая погрешность расчета по формулам (П.8.1) и (П.8.2) не превышает 20%.

П.8.2 Максимальную скорость нарастания давления взрыва газо- и паровоздушных смесей для веществ, состоящих из атомов , , , , , , , вычисляют по формуле

, (П.8.3)

где - объем реакционного сосуда, м .

Относительная средняя квадратическая погрешность расчета по формуле (П.8.3) не превышает 30%.

 

 

Рисунок П.8.1, лист 1 - Номограммы зависимости функции от параметров , ,

 

 

Рисунок П.8.1, лист 2

Приложение 9

(рекомендуемое)

(к разделу 38 настоящего стандарта)

Методы расчета концентрационных пределов распространения пламени, минимальной флегматизирующей концентрации и минимального взрывоопасного содержания кислорода для газо- и паровоздушных смесей

П.9.1 Общие положения

П.9.1.1 Методы распространяются, если не оговорено особо, на органические соединения.

П.9.1.2 Предполагается, если не оговорено особо, что исходная температура горючей смеси составляет 298 К, а исходное давление равно атмосферному.

П.9.1.3 Предполагается, если не оговорено особо, что окислительная среда представляет собой воздух.

П.9.1.4 Методы распространяются на вещества, не вступающие между собой и окислительной средой в химическую реакцию при начальных температуре и давлении.

П.9.1.5 Сложные парогазовые смеси в общем случае могут быть представлены в качестве трехкомпонентных составов горючее - окислительная среда - флегматизатор. Типичная концентрационная область распространения пламени имеет вид полуострова, ограниченного кривой флегматизации (см. рисунок П.9.1).

Линии 5 и 6 делят плоскость на несколько областей:

I - область горючих смесей (концентрационная область распространения пламени);

II, III - области негорючих смесей, смешение которых с воздухом не приведет к образованию горючих составов;

IV - область негорючих смесей, которые могут стать горючими при разбавлении воздухом.

Парогазовая смесь любого состава отображается на плоскости точкой, расположение которой характеризует ее пожарную опасность (например, является ли смесь горючей при нахождении ее в области I или может ли она стать горючей при нахождении ее в области IV).

 

 

, - концентрации горючего и флегматизатора в тройной смеси горючее - окислительная среда - флегматизатор; , - нижний концентрационный предел распространения пламени (НКПР) и верхний концентрационный предел распространения пламени (ВКПР) в рассматриваемой окислительной среде (например, воздухе); 1, 2 - точки, соответствующие НКПР и ВКПР; 3 - точка флегматизации; 4 - точка, отвечающая смеси, предельной по горючести; 5 - кривая флегматизации; 6 - касательная к кривой флегматизации; 7 - прямая, отвечающая заданному соотношению концентраций горючего и флегматизатора в рассматриваемой смеси; 8 - горючая смесь; 9, 10 - негорючие смеси, которые могут быть безопасно (без образования горючих составов) выпущены в воздух; 11 - негорючая смесь, которая может стать горючей при разбавлении воздухом; 12 - точка, отвечающая НКПР смеси с заданным отношением горючих и негорючих компонентов ; 13 - точка, отвечающая ВКПР смеси с заданным соотношением горючих и негорючих компонентов

Рисунок П.9.1 - Типичная концентрационная область распространения пламени


Дата добавления: 2019-09-13; просмотров: 140;