5.5. Расчет концентрационных пределов распространения пламени

1. Расчет концентрационных пределов распространения пламени аппроксимационным методом [25] проводят по формуле:

• = 100 / (аb + в), (5.6)

где j - нижний или верхний концентрационный предел распространения пламени, об.%;

b - стехиометрический коэффициент кислорода, равный числу молей кислорода, приходящихся на 1 моль горючего вещества при его полном сгорании;

а,в – универсальные константы :

для нижнего предела а = 8,684; в = 4,679;

для верхнего предела при b £ 7,5 а = 1,559; в = 0,560

при b > 7,5 а = 0,768; в = 6,554.

Величину b определяют по уравнению реакции или по формуле:

b = m_c + m_s + 0,25 (m_H – m_x) + 0,5 m_o + 2,5 m_p , (5.7)

где m_c, m_s, m_H, m_x, m_o, m_p – число атомов соответственно углерода, серы, водорода, галогена, кислорода и фосфора в молекуле горючего вещества.

Погрешность расчета по аппроксимационному методу составляет: при вычислении нижнего предела 12 %, при вычислении верхнего предела 12 % при b £ 7,5 и 40 % при b > 7,5.

При проведении процесса с горючим веществом при параметрах окружающей среды, отличных от стандартных условий (t = 25^оС, Р = 760 мм рт.ст.), нижний (верхний) пределы рассчитывают по формулам:

j_н^t = j_н²⁵ [1 – (t – 25) /1250], (5.8)

j_в^t = j_в²⁵ [1 + (t – 25) /800]. (5.9)

Повышение давления (Р) по отношению к атмосферному сказывается в основном на величине верхнего концентрационного предела, который рассчитывается по формуле:

_{3  3}

j_в^Р = (100 j_в^атм Ö Р ) / (100 - j_в^атм + j_в^атм Ö Р), (5.10)

где j_в^Р и j_в^атм – верхние концентрационные пределы при давлении Р и нормальном атмосферном, соответственно, атм.

2. Расчет концентрационных пределов распространения пламени методом, принятым ГОСТом 12.1.044-89 [21].

2.1. Расчет нижнего предела распространения пламени индивидуальных веществ в объемных процентах при температуре 25^оС:

_н = 1100/h_sm_s , (5.11)

где h_s – коэффициент s группы, влияющей на нижний предел распространения пламени, значения которых приведены в табл. 5.8;

m_s – число s-х структурных групп в молекуле вещества.

Таблица 5.8

Коэффициенты для расчета н по уравнению (5.11)

Вид структурной группы	hs	Вид структурной группы	hs
СН	49,2	СС	341,5
СС	41,2	СN	25,0
С=С	122,1	NH	20,9
СО	10,9	CCl	7,8
С=О	34,3	NN	152,2
ОН	5,7	Бензольное кольцо	485,4

2.2. Расчет верхнего предела распространения пламени индивидуальных веществ в объемных процентах при температуре 25^оС:

_в = 100[1-К{1-(1/4,84b +1)}] при b  8; (5.12)

_в = 100/(0,768b + 6,554) при b  8, (5.13)

где b - стехиометрический коэффициент кислорода [см. формулу (5.7)],

К – коэффициент, рассчитываемый по уравнению:

_q

К = 0,937 + 0,002m_C +  [(a_j/m_С) – (0,05n_kck_cв)/(m_С – 0,6 k_cв)], (5.14)

^j=1

где q – число различных структурных групп в молекуле вещества;

a_j – коэффициент структурной группы (см. табл.5.9);

n_kc – общее число полуторных, двойных и тройных связей углерод-углерод в молекуле вещества;

k_cв – средняя кратность связей углерод-углерод в молекуле вещества.

Относительное среднее квадратичное отклонение расчета по формулам (5.12 и 5.13) составляет 13-16 %.

Таблица 5.9