4.2. Температура вспышки. Воспламенение жидкостей

Для создания НКПРП паров над поверхностью жидкости достаточно нагреть до температуры, равной НТПРП, не всю массу жид­кости, а лишь только ее поверхностный слой.

При наличии ИЗ такая смесь будет способ­на к воспламенению. На практике чаще всего используются понятия температура вспышки и воспламенения.

Под температурой вспышки понимают наименьшую темпера­туру жидкости, при которой над ее поверхностью в условиях спе­циальных испытаний образуется концентрация паров жидкости, способная к воспламенению от ИЗ, но скорость их образования недостаточна для последующего горения. Таким образом, как при температуре вспышки, так и при нижнем тем­пературном пределе воспламенения над поверхностью жидкости образуется нижний концентрационный предел воспламенения, однако в последнем случае HKПРП создается насыщенными пара­ми. Поэтому температура вспышки всегда несколько выше, чем НТПРП. Хотя при температуре вспышки имеет место кратковременное воспламенение паров в воздухе, которое не спо­собно перейти в устойчивое горение жидкости, тем не менее при определенных условиях вспышка паров жидкости способна явить­ся источником возникновения пожара.

Температура вспышки принята за основу классификации жидкостей на легковоспламеняющиеся (ЛВЖ) и горючие жидкости (ГЖ). К ЛВЖ относятся жидкости, имеющие температуру вспыш­ки в закрытом тигле 61 ⁰С или в открытом 65 ⁰С и ниже, к ГЖ – с температурой вспышки в закрытом тигле более 61 ⁰С или в открытом тигле 65 ⁰С.

В соответствии с международными рекомендациями ЛВЖ делятся на три раз­ряда:

I разряд – особо опасные ЛВЖ, к ним относятся легко воспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки от -18 ⁰С и ниже в закрытом тигле или от -13 ⁰С и ниже в открытом тигле;

II разряд – постоянно опасные ЛВЖ, к ним относятся легко воспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки выше -18 ⁰С до 23 ⁰С в закрытом тигле или от -13 до 27 ⁰С в открытом тигле;

III разряд – ЛВЖ, опасные при повышенной темпе­ратуре воздуха, к ним относятся легко воспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки от 23 до 61 ⁰С в закрытом тигле или от 27 до 66 ⁰С в открытом тигле.

В зависимости от температуры вспышки устанавли­вают безопасные способы хранения, транспортирования и применения жидкостей для различных целей. Темпе­ратура вспышки жидкостей, принадлежащих к одному и тому же классу, закономерно изменяется с изменени­ем физических свойств членов гомологического ряда (табл. 4.1).

Таблица 4.1.

Физические свойства спиртов

Спирты	Молекулярная масса	Плот-ность, кг/м3	Температура, К
			кипения	вспышки
Метиловый СН3ОН	32	791	64,7	8
Этиловый С2Н5ОН	46	789	78,4	13
н-Пропиловый С3Н7ОН	60	800	97,8	23
н-Бутиловый С4Н9ОН	74	810	117,4	34
н-Амиловый С5Н11ОН	88	817	138	40

Температура вспышки повышается с увеличением молекулярной массы, темпе­ратуры кипения и плотности. Эти закономерности в го­мологическом ряду говорят о том, что температура вспышки связана с физическими свойствами веществ и сама является физическим параметром. Необходимо от­метить, что закономерность изменения температуры вспышки в гомологических рядах нельзя распространятьна жидкости, принадлежащие к разным классам органических соединений.

При смешении горючих жидкостей с водой или четы-реххлористым углеродом давление горючих паров при той же температуре понижается, что приводит к повышению температуры вспышки. Можно разбавить горючую жидкость до такой степени, что получившаяся смесь не будет иметь температуру вспышки (см. табл. 4.2).

Практика пожаротушения показывает, что горение хорошо растворимых в воде жидкостей прекращается, когда концентрация горючей жидкости достигает 10-25 %.

Таблица 4.2.

Содержание спирта в водном растворе, %	100	70	55	40	10	5	3
Температура вспышки, 0С
метилового спирта	7	18	22	30	60	-	-
этилового спирта	11	22	23	25	50	60	-

Для бинарных смесей горючих жидкостей, хорошо растворимых друг в друге, температура вспышки находится между температурами вспышки чистых жидкостей и приближается к температуре вспышки одной из них в зависимости от состава смеси.

С повышением температуры жидкости скорость испарения увеличивается и при определенной температуре достигает такой величины, что раз подожженная смесь продолжает гореть после удаления источника воспламенения. Такую температуру жидкости принято называть температурой воспламенения. Для ЛВЖ она отличается на 1-5 ⁰С от температуры вспышки, а для ГЖ – на 30-35 ⁰С. При температуре воспламенения жидко­стей устанавливается постоянный (стационарный) про­цесс горения.

Между температурой вспышки в закрытом тигле и нижним тем­пературным пределом воспламенения имеется корреляционная связь, описываемая формулой:

Т_вс – Т_н.п. = 0,125Т_вс + 2. (4.4)

Это соотношение справедливо при Т_вс< 433 К (160 ⁰С).

Существенная зависимость температур вспышки и воспламене­ния от условия эксперимента вызывает определенные трудности при создании расчетного метода оценки их величин. Одним из наиболее распространенных из них является полуэмпирический метод, предложенный В. И. Блиновым:

, (4.5)

где Т_вс – температура вспышки, (воспламенения), К;

р_вс – парциальное давление насыщенного пара жидкости при температуре вспышки (воспламенения), Па;

D₀ – коэффициент диффузии паров жидкости, м²/с;

n – количество молекул кислорода, необходимое для пол­ного окисления одной молекулы горючего;

В – константа метода определения.

Рекомендуется при расчете температуры вспышки в замкнутом сосуде принимать В = 28, в открытом сосуде В = 45, при расчете температуры воспламенения В = 53.