2. Определение пожароопасности жидкости

Температура вспышки – наименьшая температура конденсированного вещества, при которой в условиях специальных испытаний над его поверхностью образуются пары, способные вспыхивать в воздухе от источника зажигания; устойчивое горение при этом не возникает.

Значения температуры вспышки применяют при классификации жидкостей по степени пожароопасности, при определении категорий помещений и зданий по взрыво – и пожарной опасности, а также классов взрывоопасных и пожароопасных зон и при разработке мероприятий для обеспечения взрыво – и пожарной безопасности.

В соответствии с ГОСТ 12.1.004-89 все сгораемые жидкости по степени пожарной опасности в зависимости от температуры вспышки жидкости подразделяют на легковоспламеняющиеся (ЛВЖ) и горючие (ГЖ) жидкости.

ЛВЖ – жидкость, способная самостоятельно гореть после удаления источника зажигания и имеющая температуру вспышки не выше 61 ºС в закрытом тигле и не выше 66 ºС в открытом тигле.

Горючая жидкость – жидкость, способная самостоятельно гореть после удаления источника зажигания и имеющая температуру вспышки выше 61 ºС в закрытом тигле и выше 66ºС в открытом тигле.

Для определения экспериментальными путем температуры вспышки исследуемой жидкости необходимо знать ее приближенную величину.

2.1. Расчетный метод определения температуры вспышки жидкости.

Существуют несколько формул для приближенного определения температуры вспышки. Одной из наиболее простых является формула:

Т_в = 0,736  Т_к , (1)

где Т_в – температура вспышки, К; Т_к – температура кипения, К.

Рекомендуемая ГОСТ 12.1.044-89 формула Блинова является более точной:

или (2)

где А_б – константа метода определения (рекомендуется при расчете температуры вспышки в закрытом тигле А_б = 280 кПа  см²  с^–1, К), Р_в – парциальное давление паров горючего вещества при температуре вспышки, кПа; Д₀ – коэффициент диффузии пара в воздухе, см²  с^–1; β – стехиометрический коэффициент кислорода в реакции горения (количество молей кислорода), определяемый по формуле

β = n_с + n_s + 0,25(n_н – n_х) – 0,5n_о + 2,5 n_р, (3)

где n_с, n_s, n_н, n_х, n_о, n_р – число атомов соответственно углерода, серы, водорода, галоидов, кислорода и фосфора в молекуле соединения.

Расчет по формуле (2) ведут следующим образом:

1) в нее подставляют известные для исследуемого вещества величины А_б , Д_о, β, и вычисляют произведение Т_в  Р_в.

2) находят зависимость давления пара Р_в от температуры в аналитической форме – формуле Антуана

, (4)

где Р – парциальное давление пара горючего вещества при температуре t , кПа; А, В, С_а – эмпирические константы; t – подбираемая температура вспышки, найденная по формуле (1), ºС.

3) произведение данной температуры и соответствующего ей парциального давления, определенного по формуле (4), подставить в формулу (2);

В случае неравенства левой и правой частей формулы (2) необходимо подбирать температуру вспышки до тех пор, пока значение произведения Т_в  Р_в не приблизится к . Только в этом случае можно считать полученную температуру температурой вспышки t _в. Она может использоваться в качестве предполагаемой t_в при проведении эксперимента. Наиболее объективное значение температуры определяется экспериментальным путем.

ПРИМЕР РАСЧЕТА

Определить температуру вспышки ацетона С₃Н₆О.

Исходные данные:

АЦЕТОН С₃Н₆О, Т_к = 329К; Д_о = 0,109 см²  с^–1.

Константы уравнения Антуана: А = 6,37551, В= 1281,721, С_а = 237,088.

Решение:

1. Вычислим температуру вспышки по формуле

Т_в = 0,736  Т_к – 273 = 0,736  329 – 273 = 242,144 – 273 = –30,856 ºС.

2. Найдем парциальное давление пара при температуре вспышки

Р_в = 1,4590 кПа.

3. Вычислим произведение Т_в  Р_в:

Т_в  Р_в = 242,144  1,459 = 353,3 кПа  К.

4. Определим . Для этого найдем стехиометрический коэффициент кислорода в реакции горения ацетона

β = n_с + n_s + 0,25(n_н – n_х) – 0,5n_o + 2,5n_р = 3 + 0,25  6 – 0,5  1 = 4;

Тогда ;

Исходя из Т_в  Р_в = имеем, что 353,3 ≠ 642,2.

5. Возьмем t _в= –22 ºС, тогда Т_в = 251 К;

lg Р_в = ;

Р_в = 2,664 кПа;

Т_в  Р_в = 251  2,664 = 668,6.

Получаем, что 668,6  642,2.

Ответ: t _в = –22 ºС; Т_в = 251 К.

В прил. 2 (табл. П 2.1 и табл. П 2.1а) приведены варианты задач по определению пожароопасности легковоспламеняющихся и горючих жидкостей. Соответствующий номер варианта присваивается порядковому номеру в списке группового журнала. Необходимо рассчитать температуру вспышки жидкости.