44 |
Раздел 1. Горен ие |
Температура вспышки принята за основу классификации жидко стей на легковоспламеняющиеся (Л ВЖ) и горючие жидкости ( ГЖ).
К Л ВЖ относятся жидкости, имеющие температуру вспышки в за
крытом сосуде 6 1 ·с и ниже, к горючим - с температурой вспышки более 6 1 ·с.
1.9.1. Методы расчета температуры вспышки
Температуру вспышки можно рассчитать. Наиболее распростра ненным и достаточно точным является расчет температур вспышки и воспламенения по формуле В.И. Блинова:
Т всn(в) = Р н. n Drt , |
( 1 .34) |
А |
|
где Тосn(в) - температура вспышки (воспламенения);
Рн . n - давление насыщенного пара при температуре вспышки (воспламенения);
D - коэффициент диффузии паров горючего вещества;
n - стехиометрический коэффициент при кислороде - количе ство молей кислорода, необходимое для полного окисления 1 моля горючего вещества;
А - константа метода определения, приведеиная ниже: |
||
Teмnepal)'pa, К: |
|
Значение nараметра А, м2 · К · Па: |
|
||
Всnышка в закрытом тигле |
|
28 |
|
|
|
Всn ышка в открытом тигле |
|
45,3 |
Восnламенение |
|
53,3 |
|
|
|
Коэффициенты диффузии некоторых газов и паров при нормаль ных условиях (D0) приведены в табл. 10 прил. 1 1 1 . Однако существует и метод расчета коэффициентов диффузии, которые определяют по
формуле |
|
10-4 |
|
D |
|
|
|
|
-;::===-- |
|
|
о |
= |
L dM; J l; |
( 1 .35) |
|
|
где D0 -
Jl; - количество i-го химического элемента в молекуле горючего
вешества;
dM; -
(табл. 1 .7).
|
|
|
1.9. В сп ы ш ка и воспла мене н ия жидкосте й |
45 |
|
Таблица 1. 7. Элементные составляющие rорючеrо вещества |
|
||||
|
|
|
Наименование элемента |
Значен ие fi:.M; |
|
|
Углерод (С)• |
25-50 |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
Водород ( Н ) |
1 |
|
||
|
Кислород (О) |
1 7 |
|
||
|
Азот (N) |
1 6 |
|
||
|
Сера (S) |
48 |
|
||
|
Хлор (CI) |
37 |
|
||
|
Бром (Br) |
79 |
|
||
|
|
|
|
||
|
Йод (J) |
1 04 |
|
||
|
|
|
|
||
|
Фгор ( F) |
1 6 |
|
||
•Примечание. Значение дМ, зависит от числа атомов углерода и и х nоложения
вмолекуле горючего:
1 ) дМ = 25 - для атомов углерода, входя щих в ароматический цик л ;
2) дМ = 2 5 + 3С - для атомов углерода в открытой цеn и , если и х количество
мен ьще ил и равно восьм и (С, 8) ;
3) дМ = 50 для атомов углерода в открытой цеn и nри С > 8;
4) дМ = 25 + 2С - для атомов углерода, входящих в неароматический цикл
nри С < 8; |
- для атомов углерода, входя щих в неароматически й цик л , если |
С > 85. ) дМ = 42 |
П ри температуре, отличающийся от нормальной, коэффициент |
|||
диффузии D может быть рассчитан по соотношению: |
|
||
D= D0 (_I_) |
n |
, |
( 1 .36) |
273 |
|
|
|
где n - показатель, значение которого приведено в табл. 1 0 |
прил. 111 . |
||
Методы расчета температуры вспышки индивидуальных |
|
||
жидкостей в закрытом тигле |
Твсп) в ОС, имеющих нижепе |
||
Температуру вспышки жидкостей ( |
|||
речисленные виды связей (табл. 1 .8), вычисляют по формуле |
|||
|
|
n |
( 1 .37) |
Tucn = 0о + a, tKIIП + "L aj /j , |
|||
|
j=2 |
|
|
где йо - размерный коэффициент, равный -73,14 ос; |
|
||
а 1 - безразмерный коэффициент, равный 0,659;
46 |
Раздел 1. Горен ие |
ajlки-п - температура кипения исследуемой жидкости, ·с;
эмпирические коэффициенты, приведеиные в табл. 1 .8;
- количество связей видаj в молекуле исследуемой жидкости. Средняя квадратическая погрешность расчета (б) по формуле
( 1 .37) составляет 1 3 ·с. |
|
|
|
||
Таблица 1.8. Коэффициенты а;11ЛЯ различных вмов связи в молекуле жидКОСТИ |
|||||
Вид связи |
|
aj, ·с |
|||
|
|||||
С-С аром. |
|
-0,28 |
|
||
С-С |
|
-2,03 |
|
||
|
|
|
|
||
С=С |
|
1 ,72 |
|
||
С- Н |
|
1 , 1 05 |
|
||
С-0 |
|
2,47 |
|
||
С |
= |
О |
|
1 1 ,66 |
|
|
|
|
|||
C- F |
|
3,33 |
|
||
|
|
|
|
||
C-CI |
|
1 5, 1 1 |
|
||
|
|
|
|
||
C- Br |
|
1 9,40 |
|
||
|
|
|
|
||
О- Н |
|
23,90 |
|
||
Для некоторых алканов, галогеналканов, ароматических углево
дородов, перечисленных в табл. |
1 .9, температуру вспышки в |
·с вы |
||||||||
|
числяют по следующей формуле: |
а + btкип • |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
Твсп = |
|
|
|
|
|
||
|
где а, Ь - эмпирические коэффициенты, |
приведеиные в табл. 1 .9 |
||||||||
|
вместе со средними квадратическими поrрешностями расчета |
Б. |
||||||||
|
Таблица 1. 9. Коэффициенты а, Ь мя различных классов соединений |
|
|
|
||||||
|
Класс веществ |
|
а, |
Коэффициенты |
ь |
|
Б, |
·с |
||
|
|
|
||||||||
|
|
·с |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
А л каны |
|
-73,22 |
|
0,693 |
|
1 ,5 |
|||
|
Сп ирты |
|
- 4 1,69 |
|
0,652 |
|
1 , 1 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Ароматические углеводороды |
|
-67,83 |
|
0,665 |
|
3,0 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Бромалканы |
|
-49,56 |
|
0,665 |
|
2,2 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Хлоралканы |
|
-55,70 |
|
0,63 1 |
|
1 ,7 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1.9. Всn ы ш ка и восnламенен ия жидкостей |
47 |
Если для исследуемой жидкости известна зависимость давления насыщенного пара от температуры, то температуру вспышки в ·с вы
числяют по формуле
( 1 .38)
где А Б - константа, равная 280 кПа · см2 · с-1 · К;
Рвсп - парциальное давление пара исследуемой жидкости при
температуре вспышки, кПа;
D0 - коэффициент диффузии пара в воздухе, см2 • с-1 ;
13 - стехиометрический коэффициент кислорода в реакции горе
ния, определяемый по формуле
13 = те + тs + 0,25(тн - тх ) - 0,5т0 + 2 ,5тр , |
( 1 .39) |
где те, тs, тн , тх, т0, т р - число атомов соответственно углерода,
серы, водорода, галоида, кислорода и фосфора в молекуле жидкости.
Средняя квадратическая погрещность расчета по формуле ( 1 .38) составляет 1 3 ·с.
Простым, но менее точным, является расчет температуры вспыш ки в закрытом тигле по форме Элея:
( 1 .40)
где k - коэффициент, определяемый по формуле
где те , т н , тs , тN ,m0 , тСJ , т F , т вr - количество элементов углеро
да, водорода, серы, азота, кислорода, хлора, фтора, брома в молекуле горючего вещества.
Температура вспышки в закрытом тигле может быть определена по нижнему температурному пределу воспламенения fн :
Твсп = f н + 2 .
0,875
Это выражение применимо, если О < Твсп < 1 60 ·с.
48 |
Раздел 1. Горен ие |
Методы расчета температуры вспышки индивидуал ьных жидкостей
в открытом тигле
Температуру вспышки в открытом тигле вычисляют по формуле
( 1 .37), используя величины эмпирических коэффициентов из табл. 1 . 1О.
Таблица /. /0. Коэффициенты ai
Вид связи
-С-аромС .
С С
С=С
С- Н
С-0
С=О
О- Н
д.ля раЗJJичиых видов связи в молекуле жидкости aj, ·с
3,63
6,48
-4, 1 8
0,35
4,62
25,36
44,29
Коэффициенты а0 и а 1 при расчете температуры вспышки в от
ркрьпом тигле равны соответственно -73 ·с и 0,049.
Средняя квадратическая поrрешность расчета составляет 1О ·с. Если для исследуемой жидкости известна зависимость давления
насыщенного пара от температуры, то температуру вспышки в откры том тигле вычисляют по формуле ( 1 .38), где АБ = 427 кПа · см2 • с-1 • К.
Средняя квадратическая поrрешность расчета составляет 13 ·с.
1.9.2. Методы расчета температуры воспламенения
жидкостей
Температуру воспламенения ( Т8) индивидуальных жидкостей в ·с
вычисляют по формуле ( 1 .37), где а0 - размерный коэффициент, равaj
ный -47,78 "С; а1 - безразмерный коэффициент, равный 0,882; эмпирические коэффициенты, приведеиные в табл. 1 . 1 1 .
Средняя квадратическая поrрешность расчета составляет 5 ·с. Если известна зависимость давления насыщенных паров от тем
пературы жидкости, то температуру воспламенения индивидуальных жидкостей, состоящих из атомов С, Н, О, N, вычисляют по формуле
( 1 .4 1 )