2.4.1. Влияние на температуру самовоспламенения объема реакционного сосуда

С уменьшением объема сосуда скорость теплоотвода увеличивается (т.к. увеличивается удельная поверхность теплоотвода и растет число обрывов реакции при ударе о стенку), вследствие чего температура самовоспламенения Т_св увеличивается. Существует такой маленький (для каждого вещества – свой) объем, при котором самовоспламенение вообще произойти не может.

Зависимость температуры самовоспламенения бензина от объема реакционного сосуда приведена в табл. 2.2.

Таблица 2.2

Зависимость температуры самовоспламенения бензина

от объема сосуда

Объем сосуда, л	0,08	0,2	12
Tсв бензина, С	–	521	497

При достижении объема сосуда V = 12 л температура самовоспламенения становится постоянной величиной: T_св = const.

Существование такого объема, в котором не происходит самовоспламенение, применяется при обеспечении пожарной безопасности (например, в огнепреградителях, шахтерских лампах и т.д.). Однако существуют и ограничения. Так рассматриваемую зависимость нельзя применять для веществ с очень невысокой температурой самовоспламенения или высокой теплотой горения (водород H₂, ацетилен C₂H₂, эфиры, спирты).

2.4.2. Влияние на температуру самовоспламенения формы реакционного сосуда

Большую поверхность теплоотвода (которая будет мешать наступлению самовоспламенения, т.е. увеличивать Т_св) можно получить изменением формы сосуда.

Эта зависимость применяется для обеспечения пожаровзрывоопасности, например во взрывозащищенных лампах ВЗГ – 200.

2.4.3. Влияние на температуру самовоспламенения состава горючей смеси, давления и степени измельчения

На температуру самовоспламенения влияет соотношения горючее – окислитель в смеси. Минимальная температура самовоспламенения наблюдается при стехиометрической концентрации. Следовательно, не допуская стехиометрической концентрации, можно увеличивать температуру самовоспламенения, а следовательно, пожаровзрывобезопасность.

Кроме этого, при добавлении в состав смеси горючее – окислитель негорючих газов (флегматизаторов – азота, диоксида углерода СО₂, водяного пара) температура самовоспламенения вещества увеличивается, а пожаровзрывоопасность ‑ снижается. Эта зависимость используется, например, при проведении огневых ремонтных работах на резервуарах горючих жидкостей.

С ростом давления уменьшается расстояние между молекулами, им легче вступить в реакцию, температура самовоспламенения уменьшается, пожаровзрывоопасность растет. Так, при давлении 100 кПа бензин самовоспламеняется при температуре 480 °С, при давлении 500 кПа – при 350 °С.

С ростом степени измельчения у твердых веществ температура самовоспламенения снижается.

2.4.4. Влияние на температуру самовоспламенения катализаторов

Увеличивают химическую активность веществ, снижают температуру самовоспламенения. Иногда в роли катализаторов могут выступать стенки сосудов и примеси. Так, в стеклянном сосуде бензол самовоспламеняется при 853 К, в железном – при 1026 К.

Ингибиторы (отрицательные катализаторы) замедляют течение реакции, поэтому повышают температуру самовоспламенения, снижают пожаровзрывоопасность вещества.

Ингибиторы применяются в качестве огнетушащего вещества в некоторых установках пожаротушения. Концентрация ингибитора в несколько процентов обеспечивает прекращение горения. В то же время для тушения пожаров флегматизаторами необходима концентрация 25 – 50 %.

В качестве ингибиторов в пожарном деле применяют галоидозамещенные углеводороды – хладоны (hallon, или фреоны). Наиболее часто используются хладон 114 В2 (по международной классификации галлон 2402, тетрафтордибромэтан) и хладон 13В1 (трифторбромметан) [9, 17].

Механизм действия – хладоны в зоне пламени разлагаются с образованием галоидных радикалов, нейтрализующих активные центры реакции горения.

Считается, что хладоны отрицательно влияют на озоновый слой. В 1987 г. был принят Монреальский протокол по веществам, разрушающим озоновый слой, к которым были отнесены галоидозамещенные углеводороды. Согласно решениям Венской конференции по защите озонового слоя (1989 г.) с 1994 года прекращен выпуск хладонов. Однако альтернативы со сравнимой огнетушащей эффективностью до настоящего времени разработать не удалось.

Вопросы для самоконтроля

1. Назовите изученный в данном разделе показатель пожаровзрывоопасности.

2. Что понимают под температурой самовоспламенения?

3. Перечислите методы определения температуры самовоспламенения.

4. Что понимают под периодом индукции?

5. Перечислите факторы, влияющие на температуру самовоспламенения.

6. Приведите примеры применения факторов, влияющих на температуру самовоспламенения, для снижения пожарной опасности веществ.

7. Что понимают под флегматизаторами? Приведите примеры флегматизаторов. Как флегматизаторы применяются при обеспечении ПБ?

8. Что понимают под химически активными ингибиторами, как их применяют при обеспечении ПБ?