2.3. Границя самозаймання
Величина температури самозаймання Т сильно залежить від тиску реагуючих газів. На рис.2.3 наведені межі області самозаймання типових вуглеводнів (суміші горючих газів і парів з повітрям) залежно від тиску середовища. Для сумішей, параметри яких - тиск р і температура Т – лежать вище кривої ABCDEF, відбудеться самозаймання.
Якщо параметри суміші р, Т лежать нижче кривої ABCDEF, то самозаймання не відбувається.
Розглянемо зміну температури самозаймання Т вуглеводневих сумішей при підвищенні та зниженні тиску. При підвищення тиску суміші вище атмосферного (р> 0.1 МПа) величина Т різко знижується, особливо при р> 0,2 МПа (ділянка DЕ). При р>0,3МПа величина температури самозаймання стає постійною, тобто Т = const (ділянка ЕF). При тисках нижче атмосферного величина температури самозаймання Т спочатку різко підвищується, досягаючи максимуму (точка С), а потім знижується, утворюючи впадину АВС.
Рис. 2.3. Область самозаймання вуглеводнів в залежності від тиску суміші
Крім параметрів навколишнього середовища, тобто тиску і температури, величина Т залежить від складу горючої суміші.
На рис. 2.4 приведена залежність температури самозаймання Т від процентного вмісту метану (СН4) в повітрі.
Як видно з графіка, найбільш низьке значення Т відповідає суміші, що містить 6% метану в повітрі, а найбільш високе значення Т - суміші, що містить 14% метану (верхня межа вибуху). Зазначимо, що залежність Т від складу суміші завжди має мінімум, наведений на рис.2.4. При цьому найменшою температурою самозаймання із сумішей горючих парів і газів з повітрям має суміш, близька до стехіометричної.
Рис. 2.4. Залежність Т від вмісту метану в повітрі
2.4. Період індукції
Досліджувана речовина, яку розмістили в ємності, що нагрівається, запалюється не відразу, а через деякий проміжок часу.
Час з моменту введення горючої речовини в нагріту посудину до її самозаймання називається періодом індукції t .
Величина періоду індукції t * залежить від складу горючої суміші, а також змінюється в залежності від кількості речовини, тиску, температури посудини, її розмірів і інших чинників.
На рис. 2.5 приведена залежність t від тиску для суміші диметилового ефіру (СН3ОСН3) з киснем при температурі в посудині Т = 2450С . Як видно з графіка, зі зростанням тиску період індукції різко зменшується.
На рис. 2.6 приведена залежність періоду індукції t суміші метану (СН4) з киснем від тиску для різних значень температури посудини. Як видно з наведеного графіка, період індукції також різко зменшується зі збільшенням тиску.
Для однакових значень тиску суміші, наприклад, для р = р0 (рис. 2.6), величина періоду індукції t тим більше, чим нижче температура судини. Крім термодинамічних параметрів середовища - температури і тиску, величина t залежить і від складу газової суміші. У табл. 2.1 наведено дані по t для метано-повітряної суміші з різним вмістом метану. Як випливає з наведених даних, зі збільшенням вмісту горючого газу в суміші, період індукції зростає. Період індукції відіграє важливу роль не тільки для сумішей горючих газів з повітрям, а й для пилоповітряних сумішей і твердих палив. Цей параметр має практичне значення при оцінці пожежної безпеки деяких виробництв.
Відзначимо, зокрема, лакофарбові цехи, великі гаражі, шахти, рудники, елеватори, в яких знаходяться, випаровуються легкозаймисті рідини (лак, бензин) або аерозолі.
Рис. 2.5. Вплив тиску на величину періоду індукції суміші (СН3ОСН3 + О2) при Т = 2450С
Рис. 2.6. Вплив температури на величину періоду індукції суміші (СН4 + О2): 1- Т = 7300С, 2 -Т = 7500С; 3 - Т =7800С, 4-Т =8000С
Таблиця 2.1
Значення періоду індукції (t, с) в залежності від температури і складу метано-повітряної суміші
Зміст СН4 в суміші,% |
t* при 7750С |
t* при 8250С |
t* при 8750С |
6 |
1.08 |
0.58 |
0.35 |
7 |
1.15 |
0.60 |
0.36 |
8 |
1.23 |
0.62 |
0.37 |
9 |
1.30 |
0.65 |
0.39 |
10 |
1.40 |
0.68 |
0.41 |
12 |
1.64 |
0.74 |
0.44 |