2.4.2 Расчёт кпрп по аппроксимационной формуле

По аппроксимационной формуле можно рассчитывать значении и нижнего, и верхнего концентрационных пределов распространения пламени для стандартных условий, т.е. при температуре 25 ^оС или 298 К:

, (36)

где  - стехиометрический коэффициент при кислороде (число молей кислорода, необходимое для полного сгорания 1 моля горючего вещества, определяемое по уравнению реакции горения);

a, b – константы, имеющие определённы значения для НКПРП и ВКПРП в зависимости от значения , приведённые в таблице 19.

Таблица 19.

Предел распространения пламени	a	b
Нижний	8,684	4,679
Верхний
  7,5	1,550	0,560
 > 7,5	0,768	6,554

При температурах, отличных от 298 К (25 ^оС), КПРП рассчитываются по формулам:

(37)

(38)

Для перевода значения КПРП из объёмных единиц в весовые, можно воспользоваться формулой:

, (39)

где М – молярная масса вещества, кг/кмоль;

V – объём парогазовоздушной смеси при заданных условиях (для нормальных условий V = 22,4 м³/кмоль).

Пример: Рассчитать КПРП метана в воздухе (в % и кг/м³) при температуре 17 ^оС и давлении 100 кПа., пользуясь аппроксимационной формулой.

Решение:

1. Для того, чтобы определить число молей кислорода, идущее на полное сгорание 1м³ метана, записывается уравнение горения метана в воздухе:

СН₄ + 2 (О₂ + 3,76 N₂) = СО₂ + 2Н₂О + 2 * 3,76 N₂

Из уравнения видно, что  = 2

2. По аппроксимационной формуле рассчитываются значения _н и _в, воспользовавшись значениями a и b, взятыми из табл.19. При расчете ВКПРП учитываем, что  = 2 < 7,5:

3. По формулам пересчитываем значения КПРП при температуре 17+273 = 290 К:

3. Рассчитывается молярная масса вещества:

М = 12 + 41 = 16 кг/кмоль

5. Согласно объединённому газовому закону рассчитывается молярный объём при температуре 17 ^оС или 290 К:

6. Рассчитываются КПРП по формуле:

Ответ: КПРП природного газа при 17^оС составляют 4,63 – 27,03 % или 0,03 – 0,18 кг/м³.

2.4.3 Расчёт кпрп для смеси горючих веществ

В том случае, если горючее вещество представляет из себя смесь веществ с известными КПРП, то пределы распространения пламени для такой смеси при 25 ^оС можно установить, пользуясь Формулой Ле-Шателье:

(40)

где _I – мольная доля i – го вещества в смеси;

_iн(в) – значение НКПРП или ВКПРП i – го вещества.

Данная формула справедлива для большинства горючих смесей, хотя в некоторых случаях могут наблюдаться отклонения, связанные с химическим взаимодействием веществ. Пересчёт КПРП для температуры, отличной от 298 К, также осуществляется по формулам (37, 38).

Пример: Определить КПРП смеси, состоящей из 45 об. % метана и 55 об. % бутана при температуре 37 ^оС.

Решение:

1. Значения КПРП индивидуальных веществ – метана и бутана находим в табл. IV приложения:

для метана _н = 5 %; _в = 15 %.

для бутана _н = 1,86 %; _в = 8,41 %.

Рассчитываем КПРП по формуле Ле-Шателье:

2. По формулам пересчитываем значения КПРП при температуре 37+273 = 310 К:

Ответ: КПРП газовой смеси при 37^оС составляют 2,53 – 10,67 %.