11. Как изменяется температура вспышки горючих растворов при изменении концентрации горючего компонента?

Все горючие жидкости способны испаряться, и горение их происходит только в паровой фазе, находящейся над поверхностью жидкости. Количество паров зависит от состава и температуры жидкости. Горение паров в воздухе возможно лишь при определенной их концентрации.

Наименьшая температура жидкости, при которой концентрация ее паров в смеси с воздухом обеспечивает воспламенение смеси от открытого источника зажигания без последующего устойчивого горения, называется температурой вспышки. При температуре вспышки не возникает стабильного горения, поскольку при этой температуре концентрация смеси паров жидкости с воздухом не является устойчивой, что необходимо для такого горения. Количество тепла, выделенного при вспышке, недостаточно для продолжения горения, а вещество еще недостаточно нагрето. Для того чтобы воспламенить жидкость, нужен не кратковременный, а длительно действующий источник зажигания, температура которого была бы выше температуры самовоспламенения смеси паров этой жидкости с воздухом.

В соответствии с ГОСТ 12.1.004-76 под горючей жидкостью (ГЖ) понимают жидкость, способную самостоятельно гореть после удаления источника зажигания и имеющую температуру вспышки выше +61° С (в закрытом тигле) или +66° С (в открытом тигле).

Легковоспламеняющаяся жидкость (ЛВЖ) - это жидкость, способная самостоятельно гореть после удаления источника зажигания и имеющая температуру вспышки не выше +61° С (в закрытом тигле) или +66° С (в открытом тигле).

Температура вспышки является низшей температурой, при которой жидкость становится особо опасной в пожарном отношении, поэтому ее величина принята в основу классификации горючих жидкостей по степени их пожарной опасности. Пожаровзрывоопасность жидкостей может характеризоваться также температурными пределами воспламенения ее паров.

Температура вспышки и нижний температурный предел воспламенения (НТПР) сходны. Отличие состоит лишь в методике их определения.

Температурные пределы воспламенения - температуры, при которых насыщенные пары вещества образуют в данной окислительной среде концентрации, равные, соответственно, нижнему и верхнему концентрационным пределам воспламенения жидкостей.

При концентрациях горючего ниже НКПР и выше ВКПР его смеси с воздухом негорючи.

Скорость распространения пламени и его температура, а, следовательно, и температура вспышки минимальны в предельных смесях, т.е. при концентрациях горючего, равных НКПР и ВКПР.

12. Методы определения концентрации насыщенного пара в аппаратах и резервуарах, и оценка их опасности

Аппараты, резервуары и емкости с горючими жидкостями обычно не бывают заполнены до предела, т. е. имеют определенный свободный объем. Так как жидкости обладают свойством испаряться при любой температуре, то свободное пространство закрытых аппаратов постепенно насыщается парами. При наличии в этом пространстве воздуха (или другого окислителя) пары жидкости, смешиваясь с ним, могут образовать горючие смеси.

Концентрация в паровоздушном пространстве аппаратов с горючими однородными и неоднородными жидкостями близка к концентрации насыщенного пара.

Концентрация насыщенного пара при рабочей температуре жидкости φs определяется величиной давления насыщенного пара Ps и общего давления Робщ  в объеме паровоздушного пространства аппарата по формуле:

Величину   можно определить по уравнению Антуана:

где А, В и   - константы, зависящие от свойств жидкости;

- рабочее давление паровоздушной смеси в аппарату (абсолютное давление в герметичном аппарате или барометрическое давление   в «дышащем» аппарате), Па.

Следовательно, концентрация насыщенных паров является функцией температуры φs=f(T), но не при любой температуре жидкости смесь ее паров с воздухом способна к воспламенению.

В некоторых случаях температура жидкости будет слишком мала для того, чтобы возникла пожароопасная концентрация паров, т. е. концентрация паровоздушной смеси в аппарате будет ниже нижнего предела воспламенения. В других случаях температура жидкости настолько повысится, что концентрация паровоздушной смеси в аппарате будет слишком богатой, т. е. выше верхнего предела воспламенения.

Отсюда вытекает, что обязательными условиями для образования взрывоопасных (горючих) концентраций паров в закрытых аппаратах и емкостях с жидкостями являются:

• наличие паровоздушного пространства в аппарате;

• наличие в аппарате горючей жидкости, рабочая температура которой находится в интервале между нижним и верхним температурными пределами воспламенения с учетом запаса надежности и при условии, что концентрация паров в свободном пространстве аппарата с пожароопасной жидкостью является насыщенной и остается неизменной во время его эксплуатации  условие образования ВОК определяют следующим образом:

(8)

где t_раб —рабочая температура жидкости в аппарате, град;

t_нпв, t_впв — соответственно нижний и верхний температурные пределы воспламенения жидкости, град.

В производственных условиях получают нлн используют в технологическом процессе разнообразные горючие газы при различных температурах и давлении.

Наличие горючей смеси газа с воздухом внутри аппаратов и трубопроводов может быть выражено следующим образом:

(9)

Запас надежности для нижнего концентрационного предела воспламенения принимают равным 50% от его значения

где К — коэффициент, зависящий от численной величины верхнего предела воспламенения.

Для веществ с невысоким значением верхнего концентрационного предела распространения пламени К = 1.04 -1.1

Для веществ с высоким значением верхнего концентрационного предела распространения пламени (например, ацетилен, водород, метиловый спирт и тому подобные вещества) К =1.31-2.52

В производственных условиях тонко измельченные твердые горючие вещества могут являться конечным продуктом (пылевидное топливо, древесная мука, сахарная пудра и т.д.) или отходами и побочными продуктами производства (мучная, табачная, древесная пыль и т. д.).

Наиболее важное значение имеет нижний предел воспламенения пыли, так как величина верхнего предела очень высока и практически редко достижима. Таким образом, условием наличия взрывоопасной концентрации пыли внутри аппаратов будет Сд>Снпв.