Розрахунок температури спалаху та температури займання
Температура спалаху – найнижча температура речовини, коли він над поверхнею його утворюються пари і гази, здатні спалахувати повітря від джерела запалювання, але швидкість утворення парів ще недостатня виникнення стійкого горіння.
Якщо підвищити температуру рідини і тим самим збільшити швидкість утворення горючих парів над її поверхнею, можна домогтися, що короткочасна дія джерела запалювання викличе не тільки спалах парів, а й подальше стійке горіння.
Найменша температура речовини, при якій вона виділяє горючі пари та гази в такій кількості, що після їх запалення та видалення джерела займання встановлюється стійке полум'яне горіння. називається температурою займання.
Температура спалаху не набагато більша за температуру спалаху. Для ЛЗР ця відмінність становить 1-5 К, для ГР - 30-35 К.
Температури спалаху та займання є основними показниками пожежної небезпеки рідин. Їхні значення для деяких рідин наведені в таблиці V додатку.
Метод розрахунку зазначених показників за формулою В.І. Блінова ґрунтується на припущенні, що концентрації парів рідини та кисню в потоці, спрямованому до поверхні горіння, відповідають стехіометричному складу, пара до полум'я підводиться завдяки молекулярній дифузії, а тиск пари над рідиною пов'язаний з температурою самої рідини.
Формула Блінова має вигляд:
(50)
де А - постійна приладу, яка залежить від умов досвіду;
До - коефіцієнт дифузії, м2/с;
n - число молей кисню, необхідне повного згоряння одного моля пара рідини;
Рнп - тиск насиченої пари рідини приТвсп, Па.
При визначенні Твсп за формулою (50) маємодва невідомі -ТвспіРнп, т.к. остання величина має бути взята саме за Твсп. У такому випадку надходять таким чином:
знаходять твір
Надалі завдання зводиться :до того, щоб за відомою залежності тиску насичених парів від температури рідини знайти таку температуру, при якій добуток буде дорівнювати знайденій величині . Для цього можна скористатися таблицею XV програми або рівнянням Антуана
, (51)
для якого: коефіцієнти А, В, З наведені в таблиці ХV додатка.
Формула В.І. Блінова є універсальною, за нею можна розраховувати температуру спалаху у відкритому та закритому тиглі, а також температуру займання. Для цього у формулі (50) змінюється лише параметр А.
температури спалаху в закритому тиглі А = 28 (К × Па . м 2) / с;
температури спалаху у відкритому тиглі А = 45,3 (К×Па . м 2 )/с;
температури займання А = 53,3 (К×Па . м 2 )/с.
Приклад:Обчислити температуру спалаху метилового спирту за формулою В.І. Млинець для закритого тигля, якщо коефіцієнт дифузії парів спирту 16,2 . 10 -6 м2/с. Результати порівняти з експериментальним значенням температури спалаху, що дорівнює 279 К.
Рішення:
1. Для вирішення задачі за формулою В.І. Блінова необхідно мати значення коефіцієнтаn, для чого записуємо рівняння реакції горіння етилового спирту:
2. Обчислимо твір
При визначенні Твсп у закритому тиглі параметр А = 28 (К×Па . м 2 )/с, тому
3. Знайдемо таку температуру, за якої добуток дорівнюватиме 576 кПа·К. Тоді знайдене значення температури буде відповідати температурі спалаху.
Скористаємося для цього залежністю тиску насиченої пари відтемператури рідини, що наведена в таблиці XI додатка. Для етилового спирту при Т1 = 256,8 К тиск пари становить Р1 = 1,33 кПа, а Р1Т1 = 342 кПа×K. Це менше, ніж РВСПТВСП. При Т2 = 267 К тиск пар Р2 = 2,666 кПа, а Р2Т2 = 711 кПа×К. Це більше, ніжРвсп ×Твсп. Отже, Твсп має значення між Т1 та Т2. Знайдемо його шляхом інтерполяції:
Порівняння отриманого значення з експериментальним (279 К) показує, що похибка розрахунку за формулою В. І. Блінова становить лише 2,7 К.
Відповідь: температура спалаху метилового спирту 276,3 К.