- •Предисловие
- •Раздел 1. ГОРЕНИЕ
- •1.1. Условия для возникновения горения
- •1.1.1. Горючее вещество
- •1.1.2. Окислители
- •1.1.3. Источники воспламенения (зажигания)
- •1.2. Полное и неполное горение
- •1.2.1. Расход воздуха при горении
- •1.2.2. Объем продуктов сгорания
- •1.3. Виды и режимы горения
- •1.3.1. Распространение зоны химической реакции
- •1.3.2. Гомогенное и гетерогенное горение
- •1.3.3. Кинетические параметры процесса горения
- •1.3.4. Газодинамические параметры режима горения
- •1.5. Теплота горения
- •1.6. Температура горения
- •1.7.1. Методы определения температуры воспламенения
- •1.8. Самовоспламенение
- •1.9.1. Методы расчета температуры вспышки
- •1.9.3. Методы определения температуры вспышки
- •1.10.2. Температурные пределы воспламенения
- •1.12.1. Механизм самоокисления масел и жиров
- •1.12.2. Определение йодного числа
- •1.13. Горение твердых веществ и материалов
- •2.1. Разновидности взрывов
- •2.1.1. Химические взрывы
- •2.1.2. Физические взрывы
- •2.1.4. Взрывы в средах
- •2.2.2. Взрывы сосудов с газом под давлением
- •2.2.3. Взрывы емкостей с перегретой жидкостью
- •2.2.5. Физические (паровые) взрывы
- •2.3. Характеристика ударных волн
- •2.3.2. Параметры ударной волны
- •2.4. Параметры взрыва в замкнутом объеме
- •2.5. Тепловое действие взрыва
- •3.3.1. Расчет масс горючих веществ
- •Соотношение между единицами измерения
1 . 1 2 . Са мо возгора н ие масел и жи ров |
75 |
2) глицерина с непредельными кислотами, содержащими двой ные связи (CnH2n_1COOH - общая формула непредельных карбоно ных кислот):
С17Н33СООН - олеиновая кислота (содержит однй двойную связь);
С17Н31СООН - линалевая кислота (содержит две двойные связи);
С17Н29СООН - линоленовая кислота (содержиттри двойные связи).
Глицериды кислот, соответственно:
С3Н5(0СО С17Нзз)з;
С3Н5(0СО С17Нз1)з;
С3Н5(0СО С11Н29>з·
Масла с высоким содержанием глицеридов предельных кислот незначительно подвержены самонагреванию и самовозгоранию, с малым содержанием глицеридов предельных кислот не склонны к нему. Масла с высоким содержанием глицеридов непредельных кар бановых кислот имеют склонность к самонагреванию и самовозго ранию.
1.12.1. Механизм самоокисления масел и жиров
Процесс самонагревания и самовозгорания масел, содержащих большое количество глицеридов непредельных кислот, протекает за счет процессов их самоокисления под действием кислорода воздуха.
У многих органических веществ способность самоокисляться связана с наличием в их структуре двойных связей. Электроны этой связи подвижны и легко поляризуемы. При взаимодействии с кисло родом воздуха они легко раскрываются, присоединяя кислород и об
разуя пероксиды (первичные продукты окисления) по схеме:
R!_HC=CHR2 + О2 - R!_HC1 -CH1 - R2 + Q
Пероксид0-0
Пероксиды разлагаются с выделением атомарного кислорода (0*), который вызывает реакцию окисления органических соедине
ний и процесс приобретает цепной характер. |
|
о · |
R!_HC'-1CH- R2 |
+ |
|
о |
|
|
76 Раздел 1. Горен ие
Органические пероксиды также инициируют реакции полимери зации:
|
+ RL_НС=СН-R4 |
|
|
1 |
|
|
R!....HC-CH1 -R2 |
|
|
о |
|
+ Q |
|
|
|
1 |
|
|||
- R3-HC-CH-R4 |
||||||
1 |
|
|
1 |
|
|
|
0-0 |
|
1 |
о |
|
|
|
|
|
1 |
|
-R2 |
|
|
|
|
R-HC-CH1 |
|
|||
|
|
|
|
о |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
Радикал о· |
взаимодействует даже с трудно ОКИСЛЯЮЩИМИСЯ ком |
понентами масел (глицеридами предельных кислот). Процесс носит экзотермический характер.
Чем больше двойных связей содержится в глицериде, тем боль ше 02 присоединяется к его молекуле и больше тепла выделяется при окислении (так как процесс экзотермический) и тем больше способ ность глицеридов (соответственно и масел) к самовозгоранию.
1.12.2. Определение йодного числа
О способности масла к самовозгоранию можно судить по величи не йодного числа (т1).
Йодное чило т1 - масса йода (г), которую присоединят 1 00 г масла.
Чем выше т1, тем более склонно масло к самовозгоранию. Ниже
приведсны т1 некоторых растительных масел и животных жиров:
Жиры |
|
|
|
Масла |
|
|
||
Бараний |
|
3 1 -46 |
Касторовое |
|
82 |
-86 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Свиной |
|
42 |
-66 |
Хлоnковое |
|
1 00 |
- 1 20 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Тюлений |
|
1 22 |
- 1 62 |
Подсолнечное |
|
1 27 |
- 1 36 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Моржовый |
|
1 68 |
Коноnля ное |
|
1 45 |
- 1 67 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Оленновая кислота |
|
80- 1 1 5 |
Л ьняное |
|
1 75 |
- 1 92 |
|
|
техническая |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Соевое |
|
1 1 4 |
- 1 39 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Самое большое йоднос число имеет льняное масло. Волокнистые материалы, пропитанные льняным маслом , при всех прочих равных условиях самовозгораются быстрее, чем материалы, пропитанные
1 . 1 2. Сам овозгора н ие масел и жиров |
7 7 |
другими маслами. Олифа, приготовленная из льняного масла, спо
собна самовозгораться, хотя ее йодное число меньше, чем льняного
масла. Объясняется это тем , что в олифу добавляют сиккатив, уско ряющий ее высыхание, т. е. окисление и полимеризацию. Полунату ральные олифы, представляющие собой смеси окисленного льняного
масел с растворителями, имеют небольшие йодные числа и мало спо собны к самовозгоранию. Искусственные олифы совершенно не спо собны самовозгораться.
Жиры рыб и морских животных имеют высокое йодное число, но обладают незначительной способностью к самовозгоранию, что обу
словлено присутствием в них продуктов, замедляющих окисление. Масла, жиры или олифы, хранящиеся в бочке, бутыли или резер
вуаре, самовозгораться не могут, так как поверхность соприкоснове ния их с воздухом (поверхность окисления) очень мала. Для того, что бы создать условия самовозгорания, необходимо увеличить поверх ность окисления, например, смочить маслом, жиром или олифой волокнистые или мелко раздробленные и пористые вещества (вату, обтирочные концы, тряпки, паклю, стружки, опилки и т. п.).
Для самовозгорания необходимо также, чтобы поверхность окис ления была значительно больше поверхности теплоотдачи. Такие ус ловия создаются в том случае, когда промаеленные материалы сложе ны в кучи, штабеля, пакеты и прилегают близко один к другому. При этом , если в вате или ткани содержится большое количество масла,
оно не способно к самовозгоранию, так как масло закрывает поры ткани и склеивает волокна, в результате чего поверхность окисления уменьшается. Соотношение материалов при самовозгорании опреде ляется как свойствами пропитанного материала, так и свойствами ма сел и жиров. Например, самовозгорание хлопковой ваты, смоченной олифой, наиболее вероятно при соотношении 2 : 1 , т. е. две части олифы (по массе) на одну часть ваты. Для других веществ это соотно шение может быть иным, его можно определить экспериментально на приборе Маккея.
Способность масел и жиров к самовозгоранию тем выше, чем больше уплотнен промаеленный материал. Но если материал слиш ком уплотнен, способность nромаеленного материала к самовозгора нию уменьшается, так как nри сжатии поверхность окисления умень
шается и подвод кислорода к маслу сокращается.
Сnособность nромаеленных материалов к самовозгоранию увели чивается в случае nрисутствия в них катализаторов, ускоряющих окисление и nолимеризацию масел, а также nри nовышении темnера-
78 |
Раздел 1 . Горен ие |
туры воздуха. Катализаторами для самовозгорания масел являются соли различных металлов - марганца, свинца, кобальта, так называе мьiх сиккативов. Наиболее низкая температура, при которой на прак тике наблюдали самовозгорание масел и жиров, составляла 1 0- 1 5 ·с.
И ндукционный период самовозгорания промаеленных материа лов может составлять от нескольких часов до нескольких дней. Это зависит от объема промаеленного материала, вида масла или жира, их количества, температуры воздуха и других факторов.
Познакомимся с расчетом йодного числа.
Пример 1. Рассчитайте йодное число глицерида олеинавой ки слоты.
Решение
1 . Записываем химическую· реакцию взаимодействия глицерида олеинавой кислоты (триолеат ) с йодом:
2. Рассчитываем молекулярную массу глицерида - она равна
М= 884 г/моль.
3.Составляем пропорцию по реакции:
с884 г глицерида взаимодействует 1 27 · 2 · 3 г J2; со 1 00 г масла взаимодействует Хг J2;
Х = т; = 86,2 г.
4. Определяем склонность к самовозгоранию. Масла, у которых:
т; > 1 00 - склонны к самовозгоранию;
т; < 1 00 - мало склонны к самовозгоранию;
т; < 50 - не склонны к самовозгоранию.
Сделаем вывод о склонности к самовозгоранию.
Пример 2. Рассчитайте йодное число подсолнечного масла, имеющего состав:
тристеарата - 9 %; триолеата (глицерид олеинавой кислоты·) - 38 %; трилинолеата - 53 %.
• Разн ые названия одного ве щества.