Сборник примеров и задач к лабораторному практикуму по дисциплине «Безопасность жизнедеятельности», страница 50

5.3. Расчет концентрационных пределов распространения пламени

5.4.1. Расчет концентрационных пределов распространения пламени аппроксимационным методом [24] проводят по формуле:

j²⁵ = 100 / (аЧb + в),                                                                                      (5.6)

где  j²⁵ - нижний или верхний концентрационный предел распространения пламени (об.%) при 25^оС;

b - стехиометрический коэффициент кислорода, равный числу молей кислорода, приходящихся на 1 моль горючего вещества при его полном сгорании (см. формулу 5.5);

а,в – универсальные константы :

для нижнего предела   а = 8,684;   в = 4,679;

для верхнего предела  при b Ј 7,5   а = 1,559;  в = 0,560

                                      при b > 7,5   а = 0,768;  в = 6,554.

Погрешность расчета по аппроксимационному методу составляет: при вычислении  нижнего предела 12 %, при вычислении верхнего предела 12 % при b Ј 7,5 и 40 % при b > 7,5.

          При проведении процесса с горючим веществом при параметрах окружающей среды отличных от стандартных условий (t = 25^оС, Р = 760 мм рт.ст.) нижний и/или верхний пределы (j_н^t, j_в^t) рассчитывают по формулам:

                     j_н^t = j_н²⁵ [ 1 – (t – 25) /1250 ],                                                         (5.7)

                     j_в^t = j_в²⁵ [ 1 + (t – 25) /800 ].                                                           (5.8)

          Изменение давления смеси (Р) относительно стандартного (Р_ст) сказывается в основном на величину верхнего концентрационного предела: 

                                                                    _{3_                                               3_}

                     j_в^Р = (100 j_в Ц Р ) / (100 - j_в + j_вЦ Р),                                              (5.9)

где j_в^Р  и j_в – верхние концентрационные пределы при давлении Р (атм) и при стандартном  давлении соответственно.

5.4.2. Если приходится иметь дело со смесью нескольких горючих газов или паров, то нижний и верхний концентрационные пределы смеси (j_см) рассчитываются по уравнению:

                    _{n                 n}

          j_см = S C_к / (S  C_к / j_к),                                                                             (5.10)

                   ^{k=1             k=1}

где C_к – концентрация  к-го горючего компонента смеси, % об. ;

j_к – нижний (верхний) концентрационный предел распространения пламени горючего компонента смеси, % об.;

n – число горючих компонентов смеси.

5.4. Расчет температурных пределов распространения пламени

          5.4.1. Если известна зависимость давления насыщенных паров жидкости от температуры, то нижний или верхний температурные пределы распространения пламени Т_п (^оС) рассчитывают по соответствующему концентрационному пределу j_п по формуле:

                     Т_п = {B/[A – lg(j_пP_o/100)]} - C_A,                                                    (5.11)

где А,В,С_А – константы уравнения Антуана [9];

Р_о – атмосферное давление, мм рт. ст.,

j_п – нижний или верхний концентрационные пределы воспламенения, об.%.

          5.4.2. Для веществ, которые содержат связи, указанные в табл. 5.10, температурные пределы распространения пламени (Т_п, К) можно вычислить по формуле:                                                _n         

                     Т_п = а_о + а₁Т_кип + S a_j×l_j   ,                                                                 (5.12)

                                                  ^j=2

где а_о, а₁ – коэффициенты, равные при вычислении нижнего температурного предела а_о = 31,73; а₁=0,655;    при    вычислении   верхнего  температурного  предела а_о = 34,19; а₁=0,723;

Т_кип – температура кипения вещества, К;

a_j – выбираем по табл.5.10; l_j – вид связи.

Таблица 5.4

Коэффициенты для расчета температурных пределов по формуле 5.12