Определение температуры вспышки горючих жидкостей по уравнению Элея

 

Анализируемая ситуация

Температура вспышки является одним из наиболее важных показателей пожаровзрывоопасности горючих веществ. Экспериментальные методы достаточно дороги, трудоемки и требуют значительного времени, поэтому все чаще применяются расчетные методы. Одним из наиболее простых методов является расчет температуры вспышки по уравнению Элея. Для того чтобы использовать это уравнение для новых веществ, необходимо оценить его приемлемость на известных веществах. Это и составляет цель настоящей задачи.

 

    Исходные данные

Используя данные табл.3.1 рассчитать температуру вспышки заданных органических жидкостей по уравнению Элея. Вариант задания соответствует № студента в списке по журналу кафедры ПЭ и БТ. Сравнить расчетные и справочные данные (табл.3.1) и сделать вывод об их приемлемости (приемлемыми считаются отклонения не более 10 градусов).

 

Таблица 3.1 – Исходные данные для расчета температуры вспышки по уравнению Элея

№	№ в-ва	Наименование вещества	Брутто-формула	Температура кипения, °С	Температура вспышки, °С
1	1	Акриловая кислота	С3Н4О2	141	48
	2	Акрилонитрил	С3Н3N	77	минус 5
2	1	Аллиламин	С3Н7N	53	минус 29
	2	Аллиловый спирт	С3Н6О	97	21
3	1	Амилацетат	С7Н14О2	149	43
	2	втор-Амилацетат	С7Н14О2	131	26
4	1	Амилбензол	С11Н16	202	66 (о.т.)
	2	н-Амиловый спирт	С5Н12О	138	48
5	1	Амилфениловый эфир	С11Н16О	111	85
	2	Амилформиат	С6Н12О2	130	30
6	1	2-Аминобутан	С4Н11N	78	минус 12
	2	Этаноламин	С2Н7ОN	171	85
7	1	Анилин	С6Н7N	184	73
	2	Ацеталь	С6Н14О2	104	13 (о.т.)
8	1	Ацетоуксусный эфир	С6Н10О3	180	54
	2	Ацетоэтиламид	С4Н9ОN	206	110
9	1	Бензол	С6Н6	80	минус 11
	2	Бензотрихлорид	С7Н5Cl3	221	91
10	1	1-Бромгексан	С6Н13Br	156	52
	2	1-Бромгептан	С7Н15Br	178	65
11	1	1-Бромпентан	С5Н11Br	128	32
	2	1-Бромпропан	С3Н7Br	71	минус 5
12	1	3-Бромпропен	С3Н5Br	71	минус 1
	2	3-Бром-1-пропин	С3Н3Br	89	10
13	1	Бромциклопентан	С5Н9Br	138	42
	2	Бутаналь	С4Н8О	76	минус 7
14	1	Бутанальоксим	С4Н9ОN	152	58
	2	Диметилкетон	С4Н6О2	88	8
15	1	2-Бутанон	С4Н8О	80	минус 6
	2	Бутанонитрил	С4Н7N	117	24 (о.т.)
16	1	Бутилацетат	С6Н12О2	127	29
	2	втор-Бутилацетат	С6Н12О2	112	19
17	1	трет-Бутилацетат	С6Н12О2	97	10
	2	Бутилбензол	С10Н14	183	60
18	1	1-Бромгексан	С6Н13Br	156	52
	2	втор-Бутилбензол	С10Н14	173	52
19	1	Бутилбутират	С8Н16О2	166	54
	2	Бутилгликоль	С6Н14О2	171	61
20	1	Бутилизовалериат	С9Н18О2	176	58
	2	Бутилметакрилат	С8Н14О2	163	50
21	1	Ацетон	С3Н6О	56,5	минус 18
	2	Этиловый спирт	С2Н6О	78,5	13
22	1	Бутилформиат	С5Н10О2	106	15
	2	трет-Бутилциклогексан	С10Н20	172	42
23	1	Валеральдегид	С5Н10О	103	12 (о.т.)
	2	Винилацетат	С4Н6О2	73	минус 8
24	1	Винилбутират	С6Н10О2	117	22
	2	Винилтрихлорсилан	С2Н3Cl3Si	92	15
25	1	Гексаметилдисилоксан	С2Н3OSi2	99	минус 4
	2	Гексан	С6Н14	69	минус 23
26	1	Толуол	С7Н8	110,6	7
	2	Гексилацетат	С8Н16О2	172	57
27	1	Втор-Гексилацетат	С8Н16О2	158	45
	2	Гексилбутират	С10Н20О2	205	84
28	1	Гексилметилкетон	С8Н16О	173	52
	2	Гексиловый спирт	С6Н14О	156	60
29	1	Бутилацетилен	С6Н10	71	минус 22
	2	Гептан	С7Н16	98	минус 4
30	1	3-Гептанол	С7Н16О	157	60
	2	Гептилметилкетон	С9Н18О	196	60

Примечание:указанные в табл.4.1 значения температур вспышки относятся к закрытому тиглю, кроме нескольких значений, определенных в открытом тигле и помеченных скобками (о.т.).

 

Методика расчета

Уравнение Элея для расчета температуры вспышки (t_всп, °С) горючих веществ выглядит следующим образом:

                                                                       (4.1)

где t_кип - температура кипения вещества, °С (табл.4.1);

К - коэффициент пожароопасности, который рассчитывается как алгебраическая сумма произведений числа атомов, входящих в состав молекулы определяемого вещества, на определенные коэффициенты:

К = 4 n _С + 1 n _Н + 4 n_S + 1 n_N – 2 n_Cl – 3 n_F – 5 n_Br – 2 n_O (4.2)

где n_С, n_Н, n_S, n_N, n_Cl, n_F, n_Br, n_O – количество атомов углерода, водорода, серы, азота, хлора, фтора, брома, кислорода соответственно в молекуле вещества.

При этом, если К > 2 - вещество горючее; 0 < К £ 2 - трудно горючее; К £ 0 - негорючее.

Определение возможности распространения пламени(взрыва) в помещении при наличии источника зажигания

 

Анализируемая ситуация: Некто хранил в одном из помещений квартиры стеклянную емкость с органическим растворителем. Ребенок, играя в этом помещении, разбил банку, но взрослым ничего не сказал. Необходимо определить, какая концентрация сформируется в помещении через определенное время и возможно ли распространение пламени в помещении при наличии источника зажигания (случайного (электрическая искра в выключателе) или постоянного, например горящая газовая горелка на кухне).

 

Исходные данные

Данные для расчета представлены в табл.4.1. Вариант задания соответствует № студента по списку в журнале кафедры ПЭ и БТ.

В табл.4.2 приведены некоторые данные органических растворителей, используемые в расчетах.

 

Таблица 4.1 – Исходные данные для решения ситуационной задачи

№	Характеристика помещения			Растворитель
	Назначение и размеры (объем), м (м3)	Температура воздуха, °С	Скорость движения воздуха, м/с	Название	Объем, л	Время испарения, мин
1	Кухня, 4х4х2,75	30	0,1	Ацетон	2,0	40
2	Ванная, 4х3х2,5	30	0,1	Бензол	2,6	45
3	Подсобное, 14	15	0,2	Изопропанол	3,0	50
4	Кухня, 4,5х4х2,8	28	0,2	н-Пропанол	3,4	55
5	Ванная, 4х3,5х2,7	28	0,1	Толуол	4,0	60
6	Подсобное, 15	16	0,2	Этанол	2,0	35
7	Кухня, 4х4,5х2,6	26	0,1	Ацетон	2,6	40
8	Ванная, 4х3,5х2,5	26	0,1	Бензол	3,0	45
9	Подсобное, 16	18	0,2	Изопропанол	3,4	50
10	Кухня,4х4х2,75	26	0,2	н-Пропанол	4,0	55
11	Ванная, 4х3х2,5	26	0,1	Толуол	2,0	60
12	Подсобное, 16	20	0,2	Этанол	2,6	35
13	Кухня, 4,5х4х2,8	24	0,1	Ацетон	3,0	40
14	Ванная, 4х3,5х2,5	25	0,1	Бензол	3,4	40
15	Подсобное, 14	22	0,2	Изопропанол	4,0	45
16	Кухня, 4х4х2,75	25	0,2	н-Пропанол	2,0	50
17	Ванная, 4,5х3х2,5	24	0,1	Толуол	2,6	55
18	Подсобное,14	23	0,2	Этанол	3,0	60
19	Кухня, 4,5х4х2,8	26	0,1	Ацетон	3,4	35
20	Ванная, 4х3х2,5	27	0,1	Бензол	4,0	40
21	Подсобное, 15	22	0,2	Изопропанол	2,0	40
22	Кухня, 4х4х2,75	27	0,2	н-Пропанол	2,6	45
23	Ванная, 4,2х3х2,5	28	0,1	Толуол	3,0	50
24	Подсобное,16	21	0,2	Этанол	3,4	55
25	Кухня, 4,5х4х3	29	0,1	Ацетон	4,0	60
26	Ванная, 4х3х2,5	32	0,1	Бензол	2,0	35
27	Подсобное, 18	20	0,1	Изопропанол	2,6	45
28	Кухня, 4х4х2,75	25	0,2	н-Пропанол	3,0	50
29	Ванная, 4х3х2,5	30	0,2	Толуол	3,4	55
30	Подсобное, 20	19	0,1	Этанол	4,0	60

 

Таблица 4.2 – Некоторые данные по органическим растворителям

№	Наименование вещества	М	rп	НКПРП	ВКПРП	Формула для расчета давления насыщенного пара lg Р =
1.	Ацетон	58,08	1,4	2,7	13	6,37 – [1281,72 / (237,09 + t)]
2.	Бензол	78,11	2,77	1,43	8,0	5,61 – [902,275 / (178,10 + t)]
3.	Изопропанол	60,09	2,1	2,23	12,7	7,51 – [1733,00 / (232,38 + t)]
4.	н-Пропанол	60,09	2,1	2,3	13,6	7,44 – [1751,98 / (225,13 + t)]
5.	Толуол	92,14	3,1	1,27	6,8	6,05 – [1328,17 / (217,71 + t)]
6.	Этанол	46,07	2,06	3,6	17,7	7,81 – [1918,51 / (252,13 + t)]

Примечание: М - молярная масса, кг/кмоль; r_п - плотность газа (пара) по воздуху; плотность воздуха – 1,293 кг/м³;НКПРП и ВКПРП – нижний и верхний концентрационные пределы распространения пламени, % (об.)

Методика расчета

Расчет начинается с определения интенсивности испарения растворителя (W) по формуле:

                                                (4.1)

где h - коэффициент, принимаемый в зависимости от скорости и температуры воздушного потока (табл. 4.1) над поверхностью испаряющейся жидкости (табл.4.3 или рис.4.1);

Р_нас - давление насыщенного пара растворителя при заданной температуре воздуха (t, °С) в помещении (табл.4.1), кПа; рассчитывается по формулам, приведенным в табл.4.2;

М – молярная масса растворителя (табл.4.2).

Таблица 4.3 –Значение коэффициента h в зависимости от скорости воздушного потока и температуры воздуха в помещении

Скорость воздушного потока в помещении V, м/с	Значение коэффициента h при температуре t (°С) воздуха в помещении
	10	15	20	30	35
0,1	3,0	2,6	2,4	1,8	1,6
0,2	4,6	3,8	3,5	2,4	2,3

Рисунок 4.1 – Зависимость коэффициента h от температуры воздуха в помещении при скорости воздушного потока 0,1 м/с (кривая 1) и 0,2 м/с (кривая 2);

 

Масса растворителя в воздухе помещения (m, кг) рассчитывается по формуле:

m = W F _и T                                                                     (6.4)

где W – интенсивность испарения, кг/(с_*м²);

F_и – площадь испарения, м²; при определении площади испарения необходимо учесть, что 1 л чистого растворителя разливается на площади в 1 м² (табл.4.1);

Т – время испарения, с (табл.4.1).

Зная массу растворителя в помещении, определяют занимаемый им объем (V_p), м³ по формуле:

V _р = m / ( r _п *1,293)                                                         (4.3)

 

Для определения концентрации растворителя (С_р, % (об.)) в воздухе помещения, которая сформируется после его разлива, используется выражение:

                                                            (4.4)

где V_р – объем растворителя в воздухе помещения, м³; рассчитывается по формуле (4.3);

V_{п св} - свободный объем помещения, м³; свободный объем помещения соответствует 80% геометрического и определяется по формуле:

V_{п св} = 0,8 V_п                                                                   (4.5)

где 0,8 - коэффициент перехода от геометрического объема помещения к свободному объему помещения, используемому в расчетах;

Полученное значение С_р сравнивают с НКПРП и ВКПРП и делают заключение о возможности взрыва в помещении при наличии источника зажигания.

 

---

Дата добавления: 2021-03-18; просмотров: 314; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!