Расчет температуры вспышки

Температура вспышки характеризует пожароопасные свойства жидкостей, но не является физико-химической константой вещества и существенно зависит от условий, при которых она определяется. Метод расчета Т_всп по формуле В.И. Блинова построен на предположении, что концентрация пара и кислорода в потоке, направленном к поверхности горения, отвечает стехиометрическому составу, пар к пламени подводится благодаря молекулярной диффузии, а давление пара над жидкостью связано с температурой самой жидкости. Формула имеет вид:

,

где Д₀ – коэффициент диффузии, м²/с;

β – число молей кислорода, необходимое для полного сгорания одного моля пара жидкости;

Т_всп – температура вспышки жидкости, К;

А – постоянная прибора, зависящая только от условий опыта;

Р – давление насыщенного пара жидкости Т_всп, Па.

Зная постоянную прибора, величины Д₀, Р, β, можно по формуле найти Т_всп.

Методика расчета состоит в вычислении произведения Р_всп·Т_всп. Далее, задаваясь некоторой температурой, находят при ней давление насыщенного пара по таблице, номограмме или формуле

lgР = а + б·lgТ – с/Т,

где а, б, с – константы уравнения, приведенные в табл.5 прил.

Методом последовательных приближений рассчитывают искомую Т_всп, для чего при различных температурах находят произведение между Р·Т, добиваясь минимального расхождения между Р·Т и Р_всп·Т_всп.

Необходимо обращать особое внимание на выбор постоянной прибора в соответствующем измерении. При этом следует выбирать определенные единицы измерения коэффициента диффузии Д₀, давление пара жидкости Р, температуры. Для удобства расчетов приводим связь единиц соответствующих параметров с постоянной прибора А (табл.2).

Таблица 2

Связь единиц параметров с постоянной прибора а

Определяемый параметр	Численное значение постоянной А	Коэффициент диффузии	Давление	Температура
		Единица измерения
Твсп	40 К·Па·м2/с	м2/с	Па	К
Твоспл	45 К·Па·м2/с	м2/с	Па	К
Твсп	3000 К·мм рт. ст.·см2/с	см2/с	мм рт. ст.	К
Твоспл	3400 К·мм рт. ст.·см2/с	см2/с	мм рт. ст.	К

При решении задач рекомендуется вычисления выполнять в системе СИ.

Задача 6. Вычислить температуру вспышки этилового спирта по формуле В.И. Блинова, если постоянная прибора А=40, коэффициент диффузии паров спирта 10,2·10^-6 м²/с. Результаты сравнить с экспериментальными значениями температуры вспышки, найденной в приборе закрытого типа, 286 К.

Решение. Для решения задачи по формуле В.И. Блинова необходимо иметь значение коэффициента β, для чего записываем уравнение реакции горения этилового спирта: С₂Н₅ОН + 3О₂ + 3·3,76N₂ = 2СО₂ +3Н₂О + 3·3,76N₂, откуда β=3.

2. Вычислим произведение ,

р_впс·Т_всп = 40/(10,2·10^-6·3) = 1307190 Па·К.

3. Принимаем Т=281К, находим, что давление пара при этой температуре составляет 2666,44 Па (табл.4 прил.). Тогда (р·Т)_281К = 2666,44·281 = 636869,6 Па·К, что меньше, чем произведения р·Т при Т_всп.

4. Принимаем Т=292К, находим, что давление пара 5332,9 Па. (р·Т)_292К = =292·5332,9 = 1557206,9 Па·К, что уже больше произведения р_всп·Т_всп.

5. Поскольку р_всп·Т_всп находится между найденными значениями произведений р·Т при 281 и 292 К интерполяцией находим искомую Т_всп:

Экспериментальное значение Т_всп по справочнику И.В. Рябова 286 К.