Веществ и материалов
3.1. Расчётные методы определения
Концентрационных пределов распространения пламени (КПР)
Расчет КПР индивидуальных химических соединений
При температуре близкой к стандартной концентрационные пределы распространения пламени рассчитывают по формуле:
, % об. (3.1.1)
где: jон(в) – верхний/нижний концентрационные пределы распространения пламени;
b - число молекул кислорода, необходимое для полного окисления молекулы горючего (стехиометрический коэффициент реакции горения), которое определяется либо по уравнению реакции, либо по формуле (1.1.2);
a и b – постоянные величины, которые выбираются по справочным данным (приведены ниже).
| а | b | |
| Для расчета jо(н) | 8,64 | 4,679 |
| Для расчета jо(в) при b £ 7,5 при b > 7,5 | 1,550 0,768 | 0,560 6,554 |
Концентрационные пределы распространения пламени при заданной температуре (отличной от стандартной Тст.у. = 298,15 К) рассчитываются по формулам:
(3.1.2)
(3.1.3)
где: jон и jов - концентрационные пределы распространения пламени, рассчитанные или определенные экспериментально при стандартной температуре Тст.у.;
jнt и jвt - концентрационные пределы распространения пламени при заданной температуре;
1550 К и 1110 К - температуры горения соответственно на нижнем и верхнем концентрационных пределах распространения пламени.
Чтобы рассчитать КПР в граммах на кубометр (j/н или j/в), можно воспользоваться переводной формулой:
, [г/м3] (3.1.4)
где: Vt – объем (м3/кмоль), занимаемый 1 кмоль газа при заданной температуре и давлении (при стандартных условиях Vt = 24.5 м3/кмоль);
М – масса (кг/кмоль) 1 кмоль газа или пара.
Расчет КПР для газовых смесей
Для вычисления нижнего и верхнего концентрационных пределов распространения пламени смеси нескольких паров или газов применима формула Ле-Шателье, выражающая правило смешения (3.1.5). В основу формулы положено предположение, что несколько газов, находящихся на НКПРП (ВКПРП), при смешении образуют смесь, также находящуюся на нижнем (верхнем) пределе воспламенения. Формула Ле-Шателье справедлива для подавляющего большинства смесей веществ, не вступающих в химическую реакцию.
(3.1.5)
где: ji - концентрации горючих компонентов в смеси, % об.;
jн(в),i - НКПР или ВКПР каждого компонента в смеси, % об.
При наличии в смеси негорючих компонентов (флегматизирующих добавок) расчет ведут по формулам:
(3.1.6)
(3.1.7)
где:jн,ф и jв,ф - НКПР и ВКПР, пересчитанные с учетом примеси негорючих газов, об. %;
jн,см и jв,см – НКПР и ВКПР, рассчитанные по формуле Ле-Шателье, % об.;
jнг - концентрация негорючих газов в смеси.
Добавки флегматизаторов увеличивают НКПР и уменьшают ВКПР.
