Примеры

Пример 1. По формуле Блинова определить температуру воспламенения бутилового спирта.

Решение.

Определим значение стехиометрического коэффициента:

C₄H₉OH + 6O₂ = 4CO₂ + 5H₂O. Следовательно, n=6.

Определим значение коэффициента диффузии по формуле (4.6). Для этого с помощью табл. 4.2 находим

Тогда

м²/с.

По табл. 4.1 выбираем значение А=53,3^.10^-2 и по формуле (4.5) определим произведение:

К·гПа.

По табл. 7 приложения задаемся температурой 326,4 К, давление насыщенного пара при которой равно 53,3 гПа, и определим:

ТР= 326,4^.53,3= 17,4^.10³ К^.гПа.

Сравниваем полученные значения с вычисленным. Находим, что

Задаемся по табл. 7 приложения меньшей температурой 314,5 К. Давление насыщенного пара при этом равно 26,7 гПа. Произведение К^.гПа. Так как

> Т·Р,

линейной интерполяцией находим значение температуры воспламенения:

Справочное значение температуры воспламенения составляет 314 К. Погрешность расчета

Пример 2. Определить температуру вспышки этилбензола С₈Н₁₀.

Решение.

Из справочной литературы находим значения D₀ и постоянных Антуана:

D_о = 0,067 см²/с; А=6,96; В= 1426,5; С_А= 213,3.

Составляем уравнение реакции горения и определяем n:

C₈H₁₀ + 10,5O₂ + 10,5^.3,76N₂ = 8CO₂ + 5H₂O+ 10,5^.3,76N₂;

n = 10,5.

Определяем

К·Па.

Задаемся Т₁ и определяем Р₁ по уравнению Антуана:

t₁ = 25 ^оС;

мм. рт. ст. = 1255 Па.

Вычисляем произведение и сравниваем с :

К·Па, что меньше чем К·Па).

Задаемся t₂= 27 ^оС и определяем Р₂:

Т₂=27 ^оС: мм. рт. ст. = 1408 Па.

Вычисляем произведение Т₂·Р₂ и сравниваем его с :

К· Па, что больше .

Так как выполняется условие , методом интерполяции определяем Т_всп:

4.3. Расчет температуры самовоспламенения

Расчет температуры самовоспламенения производят в следующей последовательности.

Определяют количество углеродных цепей по формуле:

, (4.12)

где m – общее число цепей;

количество концевых функциональных групп в молекуле горючего вещества (– СН₃, - ОН), фенил. Фенильная (точнее фениленовая и т.д.) группа может быть как концевой, так и находиться в середине цепи.

Определяют длину каждой цепи (количество атомов углерода) и среднюю длину цепи в молекуле:

, (4.13)

где С_i – количество атомов углерода i-той цепи.

При определении С_i следует иметь в виду, что группа ОН удлиняет цепь, а фенильная (фениленовая) группа уменьшает ее на один атом углерода.

По табл. 8-10 приложения по средней длине цепи определяют температуру самовоспламенения.

Температуру самовоспламенения можно также рассчитать по формулам:

при ; (4.14)

при > 5. (4.15)

Пример 1. Рассчитать температуру самовоспламенения 2,2–диметилгексана.

Решение.

Запишем структурную формулу горючего вещества и определим количество цепей:

⁷СН₃

|

¹СН₃ ― ²С ― ³СН₂ ― ⁴СН₂ ― ⁵СН₂ ― ⁶СН₃

|

⁸СН₃

М_р = 4, так как в молекуле содержится четыре группы СН₃.

.

Находим длину каждой из 6 цепей и среднюю длину:

mi	1-6	7-6	8-6	1-7	1-8	7-8
ci	6	6	6	3	3	3

По табл. 8 приложения определяем, что температура самовоспламенения равна 643 К; по формуле (4.14):

или 655 К.

Пример 2. Рассчитать температуру самовоспламенения изопропилового спирта.

Решение.

Исходя из структурной формулы вещества, определим количество цепей:

¹CН₃ ― ²СН ― ³ОН.

|

⁴СН₃

М_р = 3, так как в молекуле содержится две группы СН₃ и одна группа ОН.

Находим длину каждой цепи и среднюю длину:

mi	1-3	3-4	1-4
Сi	2+1	2+1	3

В цепях 1-3 и 3-4 содержатся два атома углерода и одна группа ОН, которая удлиняет цепь на один атом углерода:

По табл. 10 приложения находим, что температура самовоспламенения изопропилового спирта равна 706 К; по формуле (4.14)

или 737 К.

Согласно справочным данным (табл. 5 приложения) температура самовоспламенения изопропилового спирта равна 693 К.

Относительная ошибка расчета составляет:

.

Если расчет вести по формуле (4.14), она возрастает до

Пример 3. Определить температуру самовоспламенения 1-метил-4-этилбензола.

Решение.

Структурная формула вещества:

²

¹ СН₃ ― ― ³ СН₂ ― ⁴СН₃.

М_р= 3, так как в молекуле две метильные и одна фениленовая группы.

Определим длину цепей:

mi	1-4	1-2	2-4
Сi	3-1	1-1	2-1

Длина цепи уменьшается на один атом углерода, так как в нее входит фениленовая группа:

По табл. 9 приложения определяем, что температура самовоспламенения равна 712 К.