Розрахункові методи визначення кмпп

Концентраційні межі можуть виражатися як в об’ємних відсотках (%) - об’ємна концентрація, так і в грамах на кубічний метр (гм^–3) - масова концентрація.

НКМПП можна визначити з урахуванням мінімальної енергії, необхідної для підтримки процесу горіння.

Q_н ‑ 100%

Q _{кр ‑} j^о_н, %

Встановлено, що кількість тепла, що виділяється при горінні бідних сумішей, для більшості вуглеводневих горючих речовин приблизно дорівнює 1830 кДж·м^-3.

З пропорції можна визначити НКМПП як:

%, (39)

За наступною формулою можна визначити НКМПП виходячи із складу горючої речовини:

(40)

де h_f - параметр теплоти утворення газу, моль·кДж^-1;

H^o_f - стандартна теплота утворення речовини, кДж·моль^-1;

h_j - параметр j-го елемента в молекулі горючої речовини, моль·кДж^-1;

m_j - число атомів j-го елемента в молекулі горючої речовини.

Параметри h_f і h_j розраховуються для речовин даного класу в даному окислювальному середовищі з припущення, що адіабатична температура горіння бідних граничних сумішей є для речовин одного класу величиною приблизно однаковою, і дорівнює 1500К. Значення цих параметрів наведені в таблиці 4 додатків та в довіднику [3].

Більш простим методом розрахунку концентраційних меж є емпіричний метод за формулою:

, (41)

де  - стехіометричний коефіцієнт реакції горіння;

а, b - константи, що визначаються для нижньої і верхньої КМПП із таблиці 5 додатків.

Для більш точного визначення концентраційних меж поширення полум’я необхідно враховувати вплив хімічної будови горючої речовини на схильність її до окислення. Для розрахунку концентраційних меж виходячи із структури речовини можна використовувати наступну формулу:

, (42)

де ⁰_м – концентраційна межа поширення полум’я (нижня або верхня),

h_s - вклад s-тої структурної групи, таблиці 6 додатків

l_s - число s-х структурних груп у хімічній формулі речовини.

Для перерахування обємної концентрації у масову та назад можна користуватися формулою:

гм^–3, (43)

де μ - молярна маса горючої речовини, кг·кмоль^-1;

V_μ – молярний об’єм газу за даних умов, м³·кмоль^-1.

При зміні зовнішніх умов концентраційні межі поширення полум'я можуть змінюватися. Для забезпечення пожежної безпеки при поводженні з горючими речовинами визначають не тільки самі концентраційні межі, але і безпечні концентрації, нижче або вище яких суміш гарантовано не буде запалюватися. Безпечні концентрації можна розрахувати по формулах:

j^о_нб = 0,9(j^о_н – 0,21), % (44)

j^о_вб = 1,1(j^о_в + 0,42), % (45)

де j^о_н , j^о_в - НКМПП та ВКМПП, %;

Всі наведені вище методи розрахунку концентраційних меж використовуються за нормальних значень атмосферного тиску і температури та за умови, що окислювачем є повітря. Однак на практиці зустрічаються випадки, коли вибухонебезпечні суміші можуть утворюватися при підвищених температурах і тиску, а також в середовищі, збагаченому киснем або негорючими газами. Існують методи перерахунку КМПП, в яких використовуються значеннях КМПП, отриманих для стандартних умов.