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 (Траб.) выбирать ниже НТПР на 10 ° С или выше ВТПР на 15 ° С.
