korolchenko_1
.pdf
Минимальная флегматизирующая концентрация каждого инертного компонента вы- числяется по формуле:
|
|
|
|
|
|
|
l |
|
|
|
|
|
|
h2 |
H o h2 |
|
|
h2 m |
j |
|
|||||
|
f |
|
f |
ô |
|
|
|
j |
|
|||
ô 100 |
|
|
|
|
|
|
j 1 |
|
|
|
, |
(4.32) |
|
|
|
|
l |
|
|
|
|
|
|||
|
|
h22 |
1 |
|
h22 m |
j |
|
|
|
|||
|
|
ô |
|
|
j |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
j 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
ãäå h2 |
— коэффициент при теплоте образования газа, моль кДж; H o — теплота образо- |
||||
f |
|
|
|
|
j |
вания, кДж моль; h2 |
, h22 |
— свободные члены; h2 |
, h22 |
— коэффициенты атомов и струк- |
|
|
ô |
ô |
j |
j |
|
турных групп (их значения приведены в табл. 4.15); mj — число атомов j-го вида в молекуле горючего.
ТАБЛИЦА 4.15. Значения коэффициентов h2j è h22j в формуле (4.32)
Коэффициенты |
Значения коэффициента при разбавлении смеси |
||
h2j è h22j |
избыточным азотом |
водяным паром |
диоксидом углерода |
h2f |
0,865 ! 10–2 |
0,802 ! 10–2 |
0,736 ! 10–2 |
h2 |
1,256 |
0,780 |
0,584 |
ô |
|
|
|
h2 |
2,528 |
1,651 |
1,292 |
Ñ |
|
|
|
h2 |
0,759 |
0,527 |
0,427 |
Í |
|
|
|
h2 |
0,197 |
0,446 |
0,570 |
Î |
|
|
|
h2 |
–0,151 |
–0,147 |
–0,133 |
N |
|
|
|
h2 |
1,500 |
1,500 |
1,500 |
C0C |
|
|
|
h22 |
2,800 |
2,236 |
2,020 |
ô |
|
|
|
h22 |
5,946 |
5,000 |
4,642 |
Ñ |
|
|
|
h22 |
1,486 |
1,250 |
1,160 |
Í |
|
|
|
h22 |
–2,973 |
–2,500 |
–2,321 |
C |
|
|
|
h22 |
0 |
0 |
0 |
N |
|
|
|
22 |
0 |
0 |
0 |
hC0C |
Величины H o |
(êÄæ ìîëü) è m |
j |
ðассчитываются по формулам: |
|
||||
f |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
H oj |
|
n |
|
|
n |
|
|
|
|
H of k |
! k |
k ; |
(4.33) |
|||
|
|
k 1 |
|
|
k 1 |
|
||
|
|
|
n |
|
|
n |
|
|
|
m j |
|
m jk |
! k |
k , |
(4.34) |
||
|
|
k 1 |
|
|
k 1 |
|
||
of k — стандартная теплота образования k-го горючего компонента в газообразном состоянии, кДж моль; mjk — число атомов j-ãî âèäà â k-ом горючем компоненте.
Если среди горючих компонентов смеси отсутствуют молекулярный водород, оксид углерода и уксусная кислота, то значения коэффициента флегматизации Kô принимаются
81
ТАБЛИЦА 4.16. Значения коэффициента Kô
|
Kô при флегматизации |
|
||
Флегматизатор |
органических |
водорода |
|
оксида |
|
веществ |
|
углерода |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
Àçîò |
0,100 |
0,003 |
|
0,020 |
Диоксид углерода |
0,190 |
0,018 |
|
0,096 |
Водяной пар |
0,160 |
– |
|
– |
|
|
|
|
|
по табл. 4.16. В случае присутствия в смеси перечисленных компонентов Kô вычисляется по формуле (4.35) с использованием данных табл. 4.16:
n |
n |
k |
|
|
|
K ô k |
|
, |
(4.35) |
||
|
|||||
k 1 |
k 1 K ôk |
|
|||
ãäå Kôk — коэффициент флегматизации k-го горючего компонента данным флегматизатором.
Изложенный метод применим для смесей, в число компонентов которых не входит избыточный по отношению к воздуху кислород.
Пример. Рассчитать â смеси, состоящей из 10,9% об. водорода, 10,9% об. метана и 78,2% об. азота.
Исходные данные. Нижний и верхний пределы распространения пламени водорода 4,1 и 72,0% об., метана — 5,3 и 14,0% об. Стандартная теплота образования метана — 74,85 кДж моль.
Решение. Находим H of горючей части смеси по формуле (32):H of (–74,85!10,9 0 !10,9):218, –37,42 êÄæ/ìîëü.
Определяем количество атомов каждого элемента, входящего в состав условной формулы, по соотношению (4.34):
mC = (1 · 10,9 + 0 · 10,9):21,8 = 0,5; mH = (2 · 10,9 + 4 · 10,9):21,8 = 3,0.
Рассчитываем ô по формуле (4.32), используя коэффициенты из табл. 4.15:
ô 100 ![(–0,00865!37,420 1256, 2,528 !0,5
0,759 !3):(2,8 – 1 5,946 !0,5 1,486 !3)] 48% îá.
Коэффициент флегматизации, вычисленный по формуле (4.35), равен
Kô = 21,8:(10,9:0,003 + 10,9:0,1) = 0,006.
Далее вычисляем условный предел распространения пламени для негорючего компонента по формуле (4.31):
2â 48:[(1– (10,9:72 10,914: ):(10,9:4,1 10,9:5,3)]!(1– 0,006) 60% об. Вычисляем по формуле (4.30) â смеси:
â 100:[(10,9:72 10,914: ) 78,2:60] 45% об. Экспериментальное значение â данной смеси составляет 48% об.
82
4.5. Расчет нижнего концентрационного предела распространения пламени аэровзвесей твердых веществ
Величина нижнего концентрационного предела распространения пламени аэровзвесей НКПР (г м3) может быть вычислена по формуле
ÍÊÏÐ |
8 !10 |
5 |
, |
(4.36) |
|
|
H ñão
ãäå H ñãî — стандартная теплота сгорания вещества, кДж кг.
Относительная средняя квадратическая погрешность расчета по формуле (4.36) составляет 15%.
Пример. Рассчитать НКПР аэровзвесей подсолнечного шрота и полистирола. Исходные данные. Теплота сгорания подсолнечного шрота равна –18,4 ! 103 ìÄæ êã,
полистирола –42 ! 103 ìÄæ êã.
Решение. Подставляя данные по теплотам сгорания в формулу (4.36), получаем:
ÍÊÏÐ |
|
|
|
|
|
8 !10 5 |
|
|
|
43,7ã ì3; |
||
подс.шрота |
18,4 !10 |
3 |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||
ÍÊÏÐ |
|
|
|
8 !10 5 |
|
|
19,0 ã ì3. |
|||||
полистиpола |
42 |
!10 |
3 |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Экспериментальные значения пределов соответственно равны 40 и 20 г м3. Ориентировочное значение величины НКПР может быть найдено по соотношению:
ÍÊÏÐ = 0,5í . |
(4.37) |
4.6. Расчет температурных пределов распространения пламени
Температурные пределы распространения пламени индивидуальных жидких веществ
Если известна зависимость давления насыщенных паров жидкости от температуры, то величина нижнего или верхнего температурного предела распространения пламени tï (°С) может быть вычислена с использованием соответствующего значения концентрационного предела распространения пламени ï по формуле:
t ï |
|
 |
|
C A , |
(4.38) |
||
A lg( ï |
!P0 |
100) |
|||||
|
|
|
|
||||
ãäå À, Â, ÑÀ — константы уравнения Антуана, выражающего зависимость давления насыщенных паров жидкостей.
Пример. Рассчитать нижний температурный предел распространения пламени изопропилового спирта.
Исходные данные. Нижний концентрационный предел распространения пламени изопропилового спирта равен 2,23% об.; константы уравнения Антуана À = 7,5106, Â = 1733,0, ÑÀ = 232,38.
83
Решение: |
|
|
|
|
|
|
|
t í |
1733,0 |
|
232,38 9,5 |
°Ñ. |
|
|
|
1013, |
|
|||
|
|
|
|
|
||
|
7,5106 lg 2,23! |
|
|
|
|
|
|
|
|
100 |
|
|
|
Экспериментальное значение нижнего температурного предела изопропилового |
||||||
спирта равно 11 °С. |
|
|
|
|
|
|
Для веществ, молекулы которых включают структурные группы, представленные в |
||||||
табл. 4.17, температурные пределы рассчитываются по формулам: |
|
|||||
|
|
|
|
n |
|
|
|
t í |
62,5 0,655t êèï |
a j l j ; |
|
(4.39) |
|
|
|
|
|
j 2 |
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
t â |
41,4 0,723t êèï |
a j l j , |
|
(4.40) |
|
|
|
|
|
j 2 |
|
|
ãäå lj — число связей и структурных групп вида aj в молекуле. |
|
|
||||
Значения коэффициентов aj приведены в табл. 4.17. |
|
|
||||
ТАБЛИЦА 17. Величины коэффициентов aj в формулах (4.39) и (4.40) |
|
|||||
Связь или струк- |
|
aj |
Связь или струк- |
|
aj |
|
турная группа |
tí |
tâ |
турная группа |
tí |
tâ |
|
|
|
|
||||
C – H |
–0,009 |
0,570 |
|
|
–4,40 |
–4,60 |
C – C |
–0,909 |
–1,158 |
|
C – N |
–2,14 |
0,0967 |
C – O |
0,110 |
1,267 |
|
N – H |
6,53 |
6,152 |
O – H |
19,75 |
17,80 |
|
|
|
|
C = O |
5,57 |
5,86 |
|
C = C |
–2,66 |
–4,64 |
|
|
|
|
|||
Среднее квадратическое отклонение расчетных данных по формулам (4.39) и (4.40) от экспериментальных составляет 8 град.
Более точные результаты расчета температурных пределов достигаются при использовании линейной взаимосвязи этих величин с температурой кипения, которая наблюдает-
|
.) |
|
|
|
|
|
|
A % *N |
|
;:5 |
= N % *N |
|
|||
;55 |
|
||||||
85 |
|
||||||
I N % *N |
|||||||
|
|||||||
5 |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|||
|
|
85 |
;55 |
;:5 |
;65 |
5 |
|
|
|
|
A %$ .) |
|
|||
ÐÈÑ. 4.11. Взаимосвязь температурных пределов распространения пламени спиртов норм- и изостроения с температурой кипения:
— первичные спирты;
— вторичные спирты;
— третичные спирты;
— спирты изостроения
84
A % *N ). |
;:5 |
= N % *N |
||
|
||||
|
;55 |
|||
|
I N % *N |
|||
|
85 |
|||
|
5 |
|
|
|
|
B 5 |
|
|
|
|
|
85 |
;:5 |
5 |
|
|
A %$ .) |
||
ÐÈÑ. 4.12. Взаимосвязь |
температурных |
|||
пределов распространения пламени алкилформиатов с температурой кипения:
— алкилформиаты нормального строения;
— алкилформиаты изостроения
; 5
I N % *N *= &0.) |
65 |
|
|
|
:5 |
|
|
|
|
|
?0 * |
|
|
|
? * |
|
|
|
? / * |
|
5 |
|
? % * |
|
B;:5 |
B 85 |
5 |
I N % *N ?$ .)
ÐÈÑ. 4.13. Взаимосвязь нижних температурных пределов сложных эфиров карбоновых кислот и н-алканов
ся в пределах отдельных классов химических соединений. Подобные зависимости иллюстрируются рис. 4.11 и 4.12.
Эта взаимосвязь выражается формулой:
tï = k ! têèï – l, |
(4.41) |
ãäå têèï — температура кипения, °С; k, l — коэффициенты, постоянные в пределах отдельных классов химических соединений. Значения коэффициентов приведены в табл. 4.18.
Средняя квадратическая погрешность расчета по формуле (4.41) не превышает 6 град. Одинаковый характер изменения температурных пределов в гомологических рядах органических соединений позволяет применить для их вычисления метод сравнительного
расчета, иллюстрируемый рис. 4.13.
ТАБЛИЦА 4.18. Значения коэффициентов k è l в формуле (4.41)
Класс |
Температурный |
k |
l |
Класс |
Температурный |
k |
l |
|
соединений |
предел |
соединений |
предел |
|||||
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Алканы |
нижний |
0,69 |
74 |
Алкилпропионаты |
нижний |
0,71 |
65 |
|
|
верхний |
0,79 |
51 |
|
верхний |
0,86 |
46 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Спирты |
нижний |
0,61 |
38 |
Алкилбутираты |
нижний |
0,72 |
69 |
|
|
верхний |
0,69 |
15 |
|
верхний |
0,86 |
47 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Алкиламины |
нижний |
0,50 |
55 |
Алкилхлориды |
нижний |
0,71 |
64 |
|
(первичные) |
|
верхний |
0,81 |
42 |
||||
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Алкилформиаты |
нижний |
0,62 |
57 |
Алкилбромиды |
нижний |
0,58 |
47 |
|
|
верхний |
0,79 |
38 |
|
верхний |
0,67 |
40 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Алкилацетаты |
нижний |
0,67 |
61 |
Алкилиодиды |
нижний |
0,81 |
78 |
|
|
верхний |
0,84 |
43 |
|||||
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
85
Если принять в качестве ряда для сравнения гомологический ряд н-алканов, то взаимосвязь нижних и верхних пределов описывается линейными соотношениями:
t 2 |
A |
t àëê B |
1 |
; |
(4.42) |
|
í |
|
1 |
í |
|
|
|
t 2 |
A |
2 |
t àëê B |
2 |
, |
(4.43) |
â |
|
â |
|
|
||
ãäå t 2í — нижний температурный предел гомологов в исследуемом ряду; t 2â — верхний предел; t íàëê è t âàëê — нижний и верхний температурные пределы соответствующего алкана; À è Â — постоянные для каждого гомологического ряда. Значения этих постоянных для некоторых гомологических рядов приведены в табл. 4.19.
ТАБЛИЦА 4.19. Значения постоянных в уравнениях (4.42) и (4.43)
Гомологический ряд |
À1 |
Â1 |
À2 |
Â2 |
|
|
|
|
|
н-Спирты |
0,533 |
73,4 |
0,537 |
93,7 |
|
|
|
|
|
н-Алкилформиаты |
0,608 |
56,0 |
0,692 |
83,7 |
|
|
|
|
|
н-Алкилацетаты |
0,596 |
69,7 |
0,694 |
100,7 |
|
|
|
|
|
н-Алкилпропионаты |
0,614 |
84,5 |
0,662 |
114,8 |
|
|
|
|
|
н-Алкилбутираты |
0,626 |
100,0 |
0,664 |
132,5 |
|
|
|
|
|
н-Алкилхлориды |
0,845 |
55,9 |
0,859 |
67,2 |
|
|
|
|
|
н-Алкилбромиды |
0,666 |
63,2 |
0,643 |
62,5 |
|
|
|
|
|
н-Алкилиодиды |
0,825 |
90,5 |
– |
– |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Среднее квадратическое отклонение рассчитанных по соотношениям (4.42) и (4.43) величин от экспериментальных данных составляет 2 град.
Ориентировочно величины нижних температурных пределов могут быть оценены по значениям температуры вспышки. При отсутствии в составе жидкости примесей, влияющих на tí è tâñï , выполняется соотношение:
tí = tâñï – Ñ, |
(4.44) |
ãäå Ñ — константа, равная 2 °С, если для расчета используется значение tâñï в закрытом тигле, и равная 8 °С, если для расчета используется значение tâñï в открытом тигле.
Температурные пределы распространения пламени смесей горючих жидкостей
Если известна зависимость давления насыщенных паров от температуры для каждого компонента смеси, то температурный предел распространения пламени для смеси tï,ñì рассчитывается по формуле:
k |
|
i ! x i !10 ai 1, |
(4.45) |
i 1 |
|
ãäå k — число компонентов смеси; i — коэффициент активности i-го компонента; xi —
мольная доля i-го компонента в жидкой фазе; ai [Bi (Qñ ì i Qi )] Qñì i ; Qi t ï i C A i ; |
|
Qñì |
t ï ñì C A i ; Bi , CA i — константы уравнения Антуана для i-го компонента смеси; |
tï i |
— температурный предел распространения пламени i-го компонента. |
86
Средняя квадратическая погрешность расчета по формуле (4.45) составляет 10 град. Если известна зависимость давления насыщенного пара от температуры хотя бы одного компонента смеси горючих жидкостей, то нижний температурный предел может
быть рассчитан по формуле:
k |
|
H |
èñï i |
|
H èñï i |
|
|
|
x i |
|
|
|
|||||
!exp |
|
|
|
|
|
1, |
(4.46) |
|
|
273) |
R(t í ñì 273) |
||||||
i 1 |
R(t í i |
|
|
|
|
|||
ãäå Íèñï i — мольная теплота испарения i-го компонента смеси, кДж моль; R — универсальная газовая постоянная; tí i — нижний температурный предел распространения пламени i-го компонента смеси, °С.
Величина Hèñï i R может быть вычислена по интерполяционной формуле:
Hèñï i R = –2918,6 + 19,6(têèï i + 273), |
(4.47) |
ãäå têèï i — температура кипения i-го компонента, °С.
Средняя квадратическая погрешность расчета по формуле (4.46) составляет 10 град.
Нижний температурный предел распространения пламени смесей горючих и негорючих жидкостей
Данный метод применим для вычисления нижнего температурного предела взаиморастворимых жидкостей, если известны зависимости давления насыщенных паров каждого компонента от температуры.
Формула для вычисления Òí ñì (°К) имеет вид:
k |
|
|
|
1 |
|
|
1 |
|
k |
|
|
|
1 |
|
|
1 |
|
|
|
|
x i |
!exp |
H èñï i |
|
|
|
|
|
x j |
!exp |
H èñï j |
|
|
|
|
|
1, (4.48) |
||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
Ò í i |
Ò |
|
|
|
|
|
|
|
Ò í j |
Ò |
|
|
|
|
||
i 1 |
|
|
í cì |
j 1 |
|
|
í cì |
|
||||||||||||
ãäå xi è xj — мольные доли i-го горючего и j-го негорючего компонентов в жидкой фазе;Hèñï i è Hèñï j — мольные теплоты испарения i-го горючего и j-го негорючего компонентов, кДж моль; Òí i — нижний температурный предел распространения пламени i-го горючего компонента, К; Òí j — условный нижний температурный предел распространения пламени j-го негорючего компонента, который рассчитывается по формуле:
Tí j |
|
|
B j |
|
C A j , |
(4.49) |
A j |
lg[P0 |
|
||||
|
|
( 1) |
|
|||
в которой Aj , Bj è CA j — константы уравнения Антуана для данного негорючего компонента; P0 — атмосферное давление, кПа; — параметр, характеризующий флегматизирующее или ингибирующее влияние негорючего компонента в паровой фазе. Значения параметра для ряда негорючих веществ приведены в табл. 4.20.
Средняя квадратическая погрешность расчета по формуле (4.48) составляет 10 град.
ТАБЛИЦА 4.20. Значения для некоторых негорючих жидкостей
Жидкость |
|
Жидкость |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Âîäà |
1,23 |
1,1,2-Трифтортрихлорэтан |
5,60 |
|
|
|
|
Тетрахлорметан |
4,80 |
1,2-Дибромтетрафторэтан |
21,30 |
|
|
|
|
|
|
|
|
87
4.7. Расчет минимальной флегматизирующей концентрации инертных разбавителей
Минимальная флегматизирующая концентрация флегматизатора ôñ для горючих веществ, молекулы которых состоят из атомов C, H, O, N, рассчитывается по формуле:
ôñ = ãô 5ô , |
(4.50) |
ãäå ãô — концентрация горючего в экстремальной точке области распространения пламени (в точке флегматизации), % об.; 5ô — число молей флегматизатора, приходящееся на один моль горючего в смеси, соответствующей по составу точке флегматизации:
5 |
ô |
(8,097m |
C |
65,571m |
H |
69,079m |
O |
17,469m |
N |
H o ) (H 2 |
H o |
), |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
f |
ô |
ô |
|
|||||
|
|
|
|
ãô |
|
|
|
|
100 |
|
|
|
. |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
2,42(mC 0,5mH mO ) 5 |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
1 |
ô |
|
|
|
|
||||||||
(4.51)
(4.52)
С учетом запаса надежности предельно допустимая взрывобезопасная концентрация ПДВКô флегматизатора вычисляется по формуле:
|
|
ÏÄÂÊô = k ôñ , |
(4.53) |
12, |
ïðè ôñ & 15%; |
|
|
ãäå k |
|
ôñ 15%. |
|
15, |
ïðè |
|
|
Разность H 2 |
H î для стабильных в условиях пламени флегматизаторов вычисляется |
||
|
ô |
ô |
|
по значениям абсолютных величин энтальпий флегматизатора при температурах 1400 и 298 К, выраженных в кДж моль.
Для разлагающихся при температуре пламени флегматизаторов, а также для ингиби-
торов горения величина H 2 |
H î |
рассчитывается на основе экспериментальных данных |
ô |
ô |
|
по флегматизации какого-либо горючего вещества данным флегматизатором или ингибитором по формуле:
H 2 |
H î [ |
ãô |
(8,097m |
C |
65,571m |
H |
69,079m |
O |
17,469m |
N |
H o )] |
ôñ |
. |
|
(4.54) |
||||||||||
ô |
ô |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
f |
|
|
|
|
||||||||
ТАБЛИЦА 4.21. Значения H2 |
|
H |
î |
для некоторых флегматизаторов |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
ô |
|
|
ô |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
H2 |
H î |
, |
|
|
|
|
|
|
|
H2 |
|
H î |
, |
||
Вещество |
|
|
|
Формула |
ô |
|
ô |
|
Вещество |
|
|
Формула |
|
|
ô |
ô |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
êÄæ ìîëü |
|
|
|
|
|
|
|
êÄæ ìîëü |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
Àçîò |
|
|
|
|
|
N2 |
|
|
34,9 |
|
Дифторхлорбромметан |
CF2ClBr |
|
|
449,0 |
|
|||||||||
Водяной пар |
|
|
|
|
H2O |
|
43,6 |
|
Трифторбромметан |
|
|
CF3Br |
|
|
573,0 |
|
|||||||||
Диоксид углерода |
|
|
|
|
CO2 |
|
55,9 |
|
Фтортрихлорметан |
|
|
CFCl3 |
|
|
142,0 |
|
|||||||||
1,1,2-Трифтортрихлорэтан |
|
C2F3Cl3 |
218,0 |
|
Тетрахлнорметан |
|
|
CÑl4 |
|
|
170,0 |
|
|||||||||||||
Шестифтористая сера |
|
|
|
SF6 |
150,0 |
|
Тетрафтормета |
|
|
CF4 |
|
|
|
90,0 |
|
||||||||||
Дифторхлорметан |
|
|
|
|
CHF2Cl |
110,0 |
|
Трифторхлорпропан |
|
|
C3H4F3Cl |
|
|
208,0 |
|
||||||||||
Дифтордихлорметан |
|
|
|
|
CF2Cl2 |
170,0 |
|
Перфторпропан |
|
|
C3F8 |
|
|
216,0 |
|
||||||||||
1,2-Дибромтетрафторэтан |
|
C2F4Br2 |
830,0 |
|
Пентафторхлорэтан |
|
|
C2F5Cl |
|
|
200,0 |
|
|||||||||||||
Тетрафтордихлорэтан |
|
|
C2F4Cl2 |
200,0 |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
88
Значения H 2ô H ôî для азота, водяного пара, диоксида углерода и ряда других флег-
матизаторов приведены в табл. 4.21.
Относительная средняя квадратическая погрешность расчета по формуле (4.50) составляет 10%.
4.8. Расчет минимального взрывоопасного содержания кислорода
Минимальное взрывоопасное содержание кислорода МВСК в газо- и паровоздушных смесях рассчитывается по формуле:
ÌÂÑÊ = (100 – ôñ – ãô ) ! 0,20642. |
(4.55) |
МВСК для пылевоздушных смесей (в случае их разбавления азотом) может быть вы- числено по формуле:
ÌÂÑÊ 100 3,0. |
(4.56) |
1 C |
|
Величина коэффициента Ñ зависит от теплоты сгорания и элементного состава вещества:
|
H o !10 3 |
M 55,8m |
|
218,m |
|
8,8m |
|
|
|
Ñ |
f |
|
C |
|
H |
|
N |
, |
(4.57) |
|
35 |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ãäå M — молекулярная масса; — стехиометрический коэффициент кислорода в реакции сгорания.
Относительная средняя квадратическая погрешность расчета по формуле (4.56) для пылей органических веществ составляет 10%.
4.9. Расчет максимального давления взрыва
Максимальное давление взрыва Pmax газо- и паровоздушных смесей рассчитывается по формуле:
P |
PíTàä !4m jê |
, |
(4.58) |
|
|
||||
max |
Tí |
!4mií |
|
|
|
|
|
||
ãäå Pí — начальное давление горючей смеси, кПа; Òàä — адиабатическая температура горения при постоянном объеме, К; 4mjê — сумма числа молей конечных продуктов горения; Òí — начальная температура горючей смеси, К; 4mií — сумма числа молей исходных веществ.
Значение 4mjê без учета степени диссоциации продуктов горения вычисляется по формуле:
4m jê mC mS 0,25mP 0,5(mH mx ) mx (3,84 0,5mN ). |
(4.59) |
|
Величина 4mií находится по формуле: |
|
|
4mií = |
1 + 4,84 . |
(4.60) |
89
Результаты вычислений Pmax для веществ различного химического строения при на- чальном давлении 101 кПа приведены в табл. 4.22.
ТАБЛИЦА 4.22. Расчетные значения Pmax для стехиометрических смесей органических веществ с воздухом
Вещество |
Формула |
Ðmax, êÏà |
Вещество |
Формула |
Ðmax, êÏà |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ацетон |
C3H6O |
934 |
Этилен |
C2H4 |
933 |
|
Гексан |
C6H14 |
944 |
Толуол |
C7H8 |
939 |
|
Ýòàí |
C2H6 |
914 |
Изопропанол |
C3H8O |
939 |
|
Этанол |
C2H6O |
954 |
Диизопропиловый эфир |
C6H14O |
952 |
|
Циклогексан |
C6H12 |
939 |
Акрилонитрил |
C3H3N |
963 |
|
Бутан |
C4H10 |
935 |
Ацетальдегид |
C2H4O |
933 |
|
Ацетилен |
C2H2 |
960 |
Метанол |
CH4O |
924 |
|
Бутанол |
C4H10O |
947 |
Диэтиловый эфир |
C4H10O |
954 |
|
Бензол |
C6H6 |
934 |
||||
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
Расчет Pmax по формуле (4.58) производится без учета диссоциации продуктов горения в пламени. На протекание процесса диссоциации затрачивается определенная энергия, поэтому рассчитанные значения Pmax превышают экспериментально определяемые величины.
4.10. Расчет максимальной скорости нарастания давления при взрыве
Максимальная скорость нарастания давления при взрыве (dP d )max газо- и паровоздушных смесей рассчитывается по формуле:
dP |
|
84Pí S u |
|
|
|
|
, |
(4.61) |
|
|
||||
d max |
|
V 1/3 |
|
|
ãäå Su — максимальное значение нормальной скорости распространения пламени, м с;
V — объем взрывной камеры, для которой рассчитывается величина (dP d )max; Pí — на- чальное давление, кПа.
Формула (4.61) применима при начальных температурах горючей смеси не выше 70 °С.
Относительная средняя квадратическая погрешность расчета по формуле (4.61) составляет 30%.
В табл. 4.23 приведены экспериментальные и вычисленные величины максимальной скорости нарастания давления при взрыве некоторых горючих смесей.
90