Концентрационные пределы распространения пламени

В технологических процессах производств используются или образовываются смеси горючего газа, пара или пыли с воздухом.

 Концентрация горючего вещества в смеси с воздухом может изменяться от десятых долей процента до 100 %. Однако смесь горючего с воздухом не во всех случаях является пожаровзрывоопасной, а только при определенных концентрациях.

Диапазон концентраций, в котором происходит горение, имеет границы в виде нижнего и верхнего концентрационных пределов – НКПР и ВКПР.

Под концентрационными пределами распространения пламени понимается область концентраций пара, газа или взвеси вещества в воздухе, при которой смесь способна воспламеняться от источника зажигания с последующим распространением пламени по смеси.

Концентрационные пределы распространения пламени являются одним из важнейших показателей пожарной опасности для газов, жидкостей и пылей.

Нижним (верхним) концентрационным пределом распространения пламени называется — минимальное (максимальное) содержание горючего вещества в однородной смеси с окислительной средой, при котором возможно распространение пламени по смеси на любое расстояние от источника зажигания (ГОСТ 12.1. 044 – 89* Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения).

Чем ниже нижний концентрационный предел распространения пламени и шире область воспламенения газов, тем большую пожарную опасность они представляют.

Факторы, влияющие на концентрационные пределы распространения пламени

1) химическая природа вещества;

2) турбулентность;

3) примеси негорючих паров и газов;

4) температура смеси;

5) давление смеси;

6) объем сосуда;

7) диаметр сосуда.

 

5.5 Расчёт концентрационных пределов распространения пламени

1. Составляем уравнение реакции горения вещества в воздухе и определяем стехиометрический коэффициент (b).

2. Рассчитываем нижний и верхний концентрационный пределы распространения пламени вещества при стандартных условиях по формуле:

, об. %

где

 и – нижний и верхний концентрационные пределы распространения пламени, % об.;

b – число молекул кислорода, необходимое для полного окисления молекулы горючего (стехиометрический коэффициент при О₂);

a и b – константы определяемые по табл. 5.1.

Таблица 5.1

Константы a и b для расчета концентрационных пределов распространения пламени

Область применения	a	b
Для расчета	8,684	4,679
Для расчета при b £ 7,5 при b > 7,5	1,550 0,768	0,560 6,554

Методика расчета концентрационных пределов распространения пламени смеси газов

1. Находим концентрационные пределы распространения пламени для веществ, входящих в состав смеси, при стандартных условиях.

2. Расчет нижнего и верхнего концентрационных пределов распространения пламени смеси нескольких паров или газов ведут по формуле Ле-Шателье

% (об.)

 

Горение жидкостей

Горение жидкости происходит в паровоздушной фазе, следовательно, на процесс горения исключительное влияние оказывает испарение жидкости.

Испарение – переход жидкости в пар со свободной поверхности при температуре ниже точки кипения жидкости.

Насыщенным называется пар, находящийся в динамическом равновесии с жидкостью.

Горение жидкости складывается из двух процессов:

1) испарение и 2) горение паровоздушной смеси.

Испарение является эндотермическим процессом, следовательно, в процессе испарения жидкость охлаждается.

Факторы, влияющие на скорость испарения

1) Природа (состав) вещества: молярная масса, вязкость.  

2) Давление над поверхностью жидкости.

3) Температура среды.

4) Количество тепла, выделяющегося при горении жидкости.

5) Скорость движения среды.

Температурные пределы распространения пламени – такие температуры вещества, при которых его насыщенный пар образует в окислительной среде концентрации, между нижним (НТПР) и верхним (ВТПР) концентрационным пределам распространения пламени (ГОСТ 12.1.044-89*).

Для обеспечения пожарной безопасности технологического процесса, необходимо температуру (Т_раб.) выбирать ниже НТПР на 10 ° С или выше ВТПР на 15 ° С.