Расчет температур вспышки и воспламенения

 

Температура вспышки – наименьшая температура горючего вещества, при которой пары над поверхностью горючего вещества способны вспыхивать при контакте с открытым источником огня; устойчивое горение при этом не возникает. Вспышка – быстрое сгорание газопаровоздушной смеси над поверхностью горючего вещества, сопровождающееся кратковременным видимым свечением. Как правило, при отсутствии указания на метод измерения используется метод Пенски-Мартенса.

По температуре вспышки из группы горючих жидкостей выделяют легковоспламеняющиеся. Легковоспламеняющимися называются горючие жидкости с температурой вспышки не более 61 °C в закрытом тигле (з.т.) или 66 °C в открытом тигле (о.т.).

Механизм.Для каждой горючей жидкости можно определить давление насыщенных паров. С повышением температуры оно растёт, таким образом, количество горючего вещества на единицу объёма воздуха над жидкостью также растет с ростом температуры. При достижении температуры вспышки содержание горючего вещества в воздухе становится достаточным для поддержания горения. Достижение равновесия между паром и жидкостью требует, однако, некоторого времени, определяемого скоростью образования паров. При температуре вспышки скорость образования паров ниже, чем скорость их горения, поэтому устойчивое горение возможно лишь при достижении температуры воспламенения.

Измерение. Температура зависит от условий тепломассообмена как внутри реакционного сосуда, так и самого сосуда с окружающей средой, объёма смеси, а также каталитической активности стенки сосуда и ряда других параметров.

Показатель применяется для определения допустимой температуры нагревания горючих веществ при различных условиях хранения и перевозки. Наиболее известным способом измерения температура вспышки является определение в закрытом тигле по Пенски-Мартенсу ASTM D93, ГОСТ 6356. Для температур ниже 20-50 градусов Цельсия используют другие методы.

Также существуют методы экспериментального определения температуры вспышки жидкостей в открытом тигле.

Наиболее распространенным и достаточно точным является расчет температур вспышки и воспламенения по формуле В. И. Блинова:

 

Т_вс(вп)=А/ Р_нп∙D₀∙n                                                (4.3)

 

где Т_вс(вп)-температура вспышки( воспламенения)

Р_нп- давление насыщенного пара при температуре вспышки

D_0-коэффициент диффузии паров горючего в воздухе

n- стехиометрический коэффициент при кислороде- количество молей кислорода, необходимое для полного окисления(до СО₂, Н₂О,SO₂)одного моля горючего вещества

А- константа метода определения (табл4.1)

Таблица 4.1

 

Температура вспышки или воспламенения, К	Значение параметра А, м2∙К ∙ГПа/с∙10-2
Температура вспышки в закрытом тигле	28,0
Температура вспышки в открытом тигле	45,3
Температура воспламенения	53,3

 

При отсутствии данных по коэффициенту диффузии, последней определяют по формуле

 

D₀=10^-4:                                                  (4.4)

D_0-коэффициент диффузии, м²/с

- количество -того элемента в молекуле горючего вещества

атомные(элементные) составляющие(табл.4.2) 

 

Таблица 4.2

 

Название - того элемента	Значение
Углерод	25-50
Водород	1
Кислород	17
Азот	16
Сера	48
Хлор	37
Бром	79
Йод	104
Фтор	16

 

Простым, но менее точным является расчет температуры вспышки в закрытом тигле по формуле Элея:

 

t_вс = t_кип -18                                                              (4.5)

 

где t_вс-–температура вспышки

t_кип– температура кипения

К– коэффициент, определяемый по формуле

К=4м_с+м_н+4м_s+м_N +2м₀+2м_CB+3м_F+5м_{Br ,}                                      (4.6)

 

где – м_с, м_н, м_s,м_N ,м₀,м_C,м_F,м_{Br -}количество элементов углерода, водорода, серы, азота, брома в молекуле горючего вещества.

Температура вспышки в закрытом тигле может быть определена по нижнему температурному пределу воспламенения: 

 

t_вс =                                                          (4.7)

 

Эта формула применима ,если 0≤ t_вс 160⁰С.

 

Примеры решения задач

 

 По формуле Блинова определить температуру воспламенения

Бутилового спирта

Решение:

1. Определим значение стехиометрического коэффициента С₄Н₉ОН+6О₂=4СО₂+5Н₂О. следовательно, n=6

 

2. Определим значение коэффициента диффузии по формуле(4.4). Для этого по табл.4.2. устанавливаем, что ∆М=25+3∙4=37, тогда

 

D₀=10^-4: =75,8∙10^-7м²/с

 

3. По табл.4.1. выберем значение А=53,3∙10^-3 и по формуле(4.3) определим произведение:

 

Т_впР_нп=53,3∙10^-2/75,8∙10^-7∙6=11,72∙10³К∙ГПа.

 

4. По табл. приложения задаемся температурой326,4К, давление насыщенного пара, при которой равно 53,33 ГПа, и определим: ТР=326,4∙53,33=17,4∙10³К∙ГПа. Сравнивая, полученное значение с вычисленным в п.3. устанавливаем, что

 

Т_впР_нп<ТР.

 

5. Задаемся по табл.7 приложения задаемся температурой 314,5К. Давление насыщенного пара при этом равно 26,66ГПа.

 

ТР=314,5∙26,66=8,4∙10³К∙ГПа.

 

6. Так как ТР>Т_впР_нп, линейной интерполяцией находим значение температуры воспламенения:

 

                             Т_вп=314,5+10³(11,72-8,4)(326,4-314,5)=319К

i. 10³(17,4-8,4)

Справочное значение температуры воспламенения составляет 314К. Погрешность расчета

∆= ∙100=1,6%.

---

Дата добавления: 2018-08-06; просмотров: 2909; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

⇐ Предыдущая13141516171819202122Следующая ⇒

---

Мы поможем в написании ваших работ!