6 Моль, 3 моля, 26,32 моля, ,

2. Определим низшую теплоту сгорания фенола (формула 2.1):

По условию задачи 25 % тепла теряется.

Определим количество тепла, пошедшее на нагрев продуктов горения (теплосодержание продуктов горения при температуре горения) (формула 2.11):

Q_ПГ = Q_Н (1 – η) = 3103,8 (1 – 0,25) = 2327,85 кДж/моль.

3. Находим

4. Ориентируясь на азот, по табл. 1 выбираем и находим теплосодержание при этой температуре:

5. Так как < , выбираем и находим :

=6 · 49,4 + 3 · 38,6 + 26,32 · 31,3 + 39,98 · 31,6 = 2499,4 кДж/моль.

6. Так как < < , находим температуру горения:

3. Концентрационные пределы воспламенения

Нижний концентрационный предел воспламенения определяют по предельной теплоте сгорания. Установлено, что 1 м³ любой газовоздушной смеси на НКПВ выделяет при горении приблизительно постоянное количество тепла, равное 1830 кДж и называемое предельной теплотой горения.

Следовательно

, (3.1)

где - предельная теплота сгорания (1830 кДж/м³);

- низшая теплота сгорания горючего вещества, кДж/м³.

Нижний и верхний КПВ для химических соединений могут быть определены по аппроксимационной формуле:

(3.2)

где n – стехиометрический коэффициент при кислороде в уравнении химической реакции горения. n определяется из уравнения реакции горения по формуле:

где - количество атомов углерода, серы, водорода, галогенов и кислорода в молекуле горючего;

а и b – эмпирические константы, значения которых приведены в табл. 3.1.

Таблица 3.1

Значения констант а и b для определения КПВ по аппроксимационной

формуле

Концентрационные пределы воспламенения	Значения коэффициентов
	а	b
Нижний предел	8,684	4,679
Верхний предел	1,550	0,560
n>7,5	0,768	6,554

Концентрационные пределы воспламенения паров жидких и твердых веществ могут быть рассчитаны, если известны температурные пределы:

(3.3)

где давление насыщенного пара вещества при температуре, соответствующей нижнему (верхнему) пределу воспламенения, Па (табл. 7 приложения);

давление окружающей среды, Па.

Для расчета концентрационных пределов воспламенения смесей горючих газов используют формулу Ле-Шателье:

(3.4)

где нижний (верхний) КПВ смеси газов, % об.;

нижний (верхний) предел воспламенения i-го горючего газа;

мольная доля i-го горючего газа в смеси.

Следует иметь при этом в виду, что

Формула Ле-Шателье не может быть использована в том случае, если в состав горючей смеси входит водород, окись углерода, метан, пары диэтилового эфира, ацетона, сероуглерода. Тогда можно определить концентрационные пределы воспламенения по аппроксимационной формуле:

(3.5)

где а стехиометрический коэффициент перед кислородом у i-го компонента смеси.

Если в состав горючей смеси входят негорючие газы, такие как СО₂, N₂ и т.д., то концентрационные пределы воспламенения определяются по формуле:

(3.6)

где соответственно нижний и верхний концентрационный предел воспламенения смеси газов без учета негорючих компонентов смеси, %;

суммарная концентрация негорючих компонентов в смеси газов.

определяется по формуле:

(3.7)

где мольные доли i-го горючего газа в расчете на 100 % содержание горючих компонентов.

(3.8)

где концентрация i-го горючего газа в смеси, %.

Стехиометрическая концентрация (в %) горючего газа в газо-, паровоздушной среде определяется по формуле:

(3.9)

Если необходимо определить стехиометрическую концентрацию газа или пара в кислороде, то формула будет иметь вид:

(3.10)

Для расчета концентраций в кг/м³ применяется формула:

, (3.11)

или в чистом кислороде:

, (3.12)

где М – молекулярная масса горючего (кг/кмоль);

V_t – объем киломоля газа при заданных температуре и давлении.

Если известны концентрационные пределы воспламенения при температуре Т₁, то при температуре Т₂ они вычисляются по формулам:

, (3.13)

, (3.14)

где нижний концентрационный предел воспламенения, соответственно, при температурах Т₁ и Т₂;

верхний концентрационный предел воспламенения, соответственно, при температурах Т₁ и Т₂;

Т_Г – температура горения смеси. Приближенно при определении НКПВ Т_Г принимают равной 1550 К, при определении ВКПВ - равной 1100 К.

При разбавлении газовоздушной смеси инертными газами (N₂, H₂O_(пары) и т. п.) область воспламенения сужается: верхний предел уменьшается, а нижний – возрастает. Концентрация инертного газа (флегматизатора), при которой нижний и верхний пределы воспламенения смыкаются, называется минимальной флегматизирующей концентрацией Содержание кислорода в такой системе называется минимальным взрывоопасным содержанием кислорода (МВСК). Некоторое содержание кислорода ниже МВСК называют безопасным . Расчет указанных параметров проводят по формулам:

(3.15)

(3,16)

(3.17)

где стандартная теплота образования горючего, Дж/моль;

константы, зависящие от природы элемента в молекуле горючего и вида флегматизатора (табл. 11 приложения);

m_i – количество атомов i-го элемента (структурных групп) в молекуле горючего.