Понятие о нкпр, вкпр и пдвк, их численные значения для паров нефти. Расчет концентрационных пределов распространения пламени 10 от нкпв
Расчет концентрационных пределов распространения пламени1. Расчет концентрационных пределов распространения пламени аппроксимационным методом проводят по формуле: 100 / (аb + в), (5.6) где j - нижний или верхний концентрационный предел распространения пламени, об.%; b - стехиометрический коэффициент кислорода, равный числу молей кислорода, приходящихся на 1 моль горючего вещества при его полном сгорании; 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. Величину b определяют по уравнению реакции или по формуле: b = m c + m s + 0,25 (m H - m x) + 0,5 m o + 2,5 m p , (5.7) где m c , m s , m H , m x , m o , m p - число атомов соответственно углерода, серы, водорода, галогена, кислорода и фосфора в молекуле горючего вещества. 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 о С, Р = 760 мм рт.ст.), нижний (верхний) пределы рассчитывают по формулам: j н t = j н 25 , (5.8) j в t = j в 25 . (5.9) Повышение давления (Р) по отношению к атмосферному сказывается в основном на величине верхнего концентрационного предела, который рассчитывается по формуле: j в Р = (100 j в атм Ц Р) / (100 - j в атм + j в атм Ц Р), (5.10) где j в Р и j в атм - верхние концентрационные пределы при давлении Р и нормальном атмосферном, соответственно, атм.
н = 1100/h s m s , (5.11) где h s - коэффициент s группы, влияющей на нижний предел распространения пламени, значения которых привед... Вещества и материалы, способные взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом в таком количестве, что расчетное избыточное давление взрыва в помещении превышает 5 кПа |
||
Б- взрывопожаро-опасная |
Пыли и волокна, ЛВЖ с температурой вспышки более 28 о С, горючие жидкости (ГЖ) в таком количестве, что могут образовывать взрывоопасные паровоздушные или пылевоздушные смеси, при воспламенении которых развивается избыточное давление взрыва в помещении, превышающее 5 кПа |
|
пожароопас-ные |
Горючие и трудногорючие жидкости, твердые горючие и трудногорючие вещества и материалы (в том числе пыли и волокна), вещества материалы, способные при взаимодействии с водой, кислородом воздуха и друг с другом только гореть, при условии, что помещения, в которых они имеются в наличии или обращаются, не относятся к категориям А или Б |
|
невзрывопо-жароопасная |
Негорючие вещества и материалы в горячем, раскаленном или расплавленном состоянии, процесс обработки которых сопровождается выделением лучистого тепла, искр и пламени; горючие газы, жидкости и твердые вещества, которые сжигаются или утилизируются в качестве топлива |
|
непожаро-опасная |
Негорючие вещества и материалы в холодном состоянии |
Пожар легче предупредить, чем его тушить. На этом принципе базируется пожарная профилактика, где заранее предусматриваются мероприятия направленные:
на устранение источников зажигания, окислителя и т.д.;
предупреждение возможности возникновения очага пожара (замена горючих веществ на негорючие, понижение степени горючести веществ, работа с безопасными концентрациями, температурами и т.п.);
предупреждение распространения пожара при его возникновении внутри оборудования и по трубопроводам, по конструктивным элементам зданий, между зданиями и т.д. (огнепреградители, отсекающие клапаны, резервные емкости, противопожарные стены, зоны, обваловки и т.п.);
безопасная эвакуация людей при пожаре;
первичные и стационарные средства тушения пожара.
Задания и порядок выполнения работы
Задание № 1. Определение нижнего (н) и верхнего (в) концентрационных пределов распространения пламени.
Определить степень взрывопожароопасности смеси горючих газов (по заданию преподавателя) на экспериментальной установке по величине нижнего (н) и/или верхнего (в) пределов распространения пламени. Полученные результаты сравнить с расчетными и найти погрешность определения. Определить безопасные концентрации. Установить, к какому классу по ПУЭ относится зона вокруг экспериментальной установки, где установлен баллон с заданной смесью газов, и к какой категории по взрывопожароопасности относится помещение, в котором эта смесь используется: 1) как сырье; 2) как топливо.
Порядок выполнения работы
- 1. Познакомиться с экспериментальной установкой и порядком выполнения работы на ней (см. описание к установке).
- 2. Провести предварительные расчеты нижнего (верхнего) концентрационных пределов распространения пламени сначала для индивидуальных веществ [см. уравнения (5.6) или (5.115.13)] , а затем для смеси газов [см. уравнение (5.15)], указанного в задании состава.
- 3. Рассчитать объем газовой смеси, необходимой для создания концентрации, соответствующей нижнему (верхнему) пределу по формуле (5.16).
- 4. Приготовить газовоздушную смесь путем смешения воздуха с рассчитанным объемом газовой смеси в смесительной системе установки.
- 5. Отобрать часть приготовленной смеси во взрывной цилиндр и поджечь ее искровым разрядом.
- 6. При наличии взрыва при определении нижнего предела (н) уменьшить объем, а при определении верхнего (в) наоборот увеличить объем отбираемого газа на 1 мл.
- 7. Удалить из смесительной системы и взрывного цилиндра установки продукты сгорания и повторить эксперимент с меньшим (большим) объемом отобранного газа. Эксперимент проводить до тех пор, пока при следующем уменьшении (увеличении) объема газа взрыва не будет.
- 8. Рассчитать экспериментальную величину нижнего (верхнего) пределов распространения пламени и найти погрешность между рассчитанным и экспериментальным значением. Объяснить различия экспериментальной и расчетной величины.
- 9. При оценке степени опасности смеси газов с воздухом учитывают, что все газовоздушные смеси, имеющие область воспламенения, ограниченную нижним и верхним концентрационными пределами, взрывопожароопасны, но смеси с н 10 об.% - особовзрывоопасные, а с н 10 об.% - взрывоопасные.
- 10. Установить класс зоны по ПУЭ вокруг баллона с газовой смесью заданного состава.
- 11. Обосновать категорию помещения, в котором эта газовая смесь используется в качестве: а) сырья; б) топлива.
- 12. Экспериментальные результаты можно представить в виде табл.5.11:
Таблица 5.11.
Задание № 2. Определение температуры вспышки и воспламенения.
Оценить степень взрывопожароопасности жидкости (по заданию преподавателя) по температурам вспышки и воспламенения. Экспериментально установленные температуры сравнить с расчетными и справочными величинами, определить погрешности и в случае расхождения объяснить различия.
Установить класс зоны по ПУЭ и категорию помещения по НПБ105-95, где используется исследуемая жидкость. Предложить методы обеспечения пожарной безопасности.
Порядок выполнения работы
- 1. Ознакомиться с установкой закрытого (открытого) типа для определения температуры вспышки (t всп.) и воспламенения (t восп.).
- 2. Рассчитать и/или найти в справочнике температуру вспышки для исследуемой жидкости.
- 3. Заполнить тигель в установке на 2/3 исследуемой жидкостью, установить термометр необходимого диапазона и включить нагревательное устройство.
- 4. Зажечь и отрегулировать запальный фитилек с помощью зажима на шланге с газом от газового баллона.
- 5. За 1015 о С до расчетной величины t всп. (или взятой из справочника) через каждые 12 градуса подносить запальный фитилек к поверхности жидкости и зафиксировать температуру, при которой впервые пары над жидкостью вспыхнут. Это будет экспериментальная температура вспышки - t всп э.
- 6. Продолжить нагрев жидкости и поднесение запального фитилька через каждые 12 градуса нагрева к поверхности жидкости. Зафиксировать температуру, при которой пары загорелись и горение продолжалось не менее 1530 с. Это будет экспериментальная температура воспламенения - t восп э.
- 7. Закрыть емкость с горящей жидкостью крышкой, если измерения проводятся на установке открытого типа, или закрыть задвижку на приборе закрытого типа, чтобы горение прекратилось.
- 8. Экспериментальные показатели сравнить с расчетными (справочными) и объяснить расхождения в значениях температур.
- 9. По найденной температуре установить степень опасности жидкости. Наиболее опасными являются ЛВЖ, к которым относятся жидкости с t всп. 61 о С (на приборе закрытого типа) и 66 о С (на приборе открытого типа). Все ЛВЖ взрывопожароопасны. Если t всп. 61(66) о С - это пожароопасная горючая жидкость (ГЖ).
- 10. По разности между t восп - t всп = t установить опасность жидкости при эксплуатации в условиях возможного наличия источника зажигания. Чем меньше t, тем опаснее жидкость.
- 11. Установить класс зоны по ПУЭ вокруг оборудования, в котором используется исследуемая жидкость.
- 12. Установить категорию помещения по НПБ105-95 , в котором используется оборудование с жидкостью.
- 13. Предложить методы обеспечения пожарной безопасности при использовании исследуемой жидкости.
Экспериментальные результаты можно представить в виде табл.5.12.
Таблица 5.12
Задание № 3. Определение температуры самовоспламенения методом капли.
Оценить степень взрывопожароопасности жидкости (по заданию преподавателя) по температуре самовоспламенения (t св.). Полученные результаты сравнить с расчетными и справочными данными. Найти погрешность и объяснить возможные расхождения в величинах t св.
Установить группу взрывоопасной смеси и температурный класс взрывозащищенного электрооборудования. Найти безопасную температуру нагрева исследуемой жидкости. Предложить мероприятия по обеспечению пожарной безопасности при работе с исследуемой жидкостью.
Порядок выполнения работы
- 1. Ознакомиться с установкой по определению температуры самовоспламенения методом капли.
- 2. Рассчитать объем исследуемой жидкости, соответствующей стехиометрическому составу смеси по формуле (5.21).
- 3. Рассчитать и/или взять из справочника температуру исследуемой жидкости.
- 4. Включить муфельную печь, отрегулировать потенциометр, показывающий температуру нагрева сосуда и проверить наличие зеркальца над сосудом.
- 5. Нагреть сосуд до температуры на 3040 о С выше расчетной (справочной) температуры самовоспламенения исследуемой жидкости и отключить печь.
- 6. За 1015 о С до расчетной (справочной) t св. через каждые 23 градуса падения температуры вводить в сосуд рассчитанный объем жидкости и через зеркальце фиксировать загорание паров жидкости.
- 7. С помощью секундомера фиксировать время с момента внесения жидкости в сосуд до воспламенения паров жидкости. Это время по мере остывания сосуда увеличивается.
- 8. После каждого опыта продукты сгорания удалять из сосуда с помощью специального приспособления.
- 9. Опыты повторять до тех пор, пока пары внесенной жидкости не будут воспламеняться в течение 35 мин.
- 10. За экспериментальную температуру самовоспламенения исследуемой жидкости принимается температура, при которой в последний раз было зафиксировано воспламенение паров вносимой в установку жидкости.
- 11. Сравнить полученную t св. э с расчетной (t св. р) и справочной (t св. сп), объяснить наблюдаемые расхождения и установить погрешность определения.
- 12. Степень опасности жидкости устанавливают путем нахождения по t св. группы взрывоопасной смеси. Самой опасной будет жидкость, относящаяся к группе Т6, а наименее опасной к группе Т1. Группы взрывоопасных смесей и температурные классы взрывозащищеного электрооборудования приведены в литературе и в разделе 5.1 (табл. 5.1 и 5.2).
- 13. Найти безопасную температуру нагрева жидкости, определяемую по формуле (5.2).
- 15. Экспериментальные результаты могут быть представлены в виде табл. 5.13.
Таблица 5.13.
Задание № 4. Определение безопасного экспериментального максимального зазора (БЭМЗ).
Оценить степень взрывопожароопасности паро-воздушной смеси (по заданию преподавателя) по величине БЭМЗ, определенном на модельной установке. Полученные результаты сравнить с расчетными и/или справочными и объяснить наблюдаемые расхождения. Рассчитать погрешность определения относительно расчетной величины. Предложить меры пожарной безопасности при использовании исследуемой жидкости.
Порядок выполнения работы
- 1. Ознакомиться с модельной установкой по определению БЭМЗ.
- 2. Рассчитать объем жидкости, необходимый для создания паровоздушной смеси стехиометрического состава по формуле (5.20).
- 3. Рассчитать величину БЭМЗ по формуле (5.16) и установить с помощью шкалы этот зазор на установке. Точность установки зазора 0,05 мм.
- 4. Включить установку и открыть защитный кожух.
- 5. Внести в левую и правую камеры рассчитанный объем исследуемой жидкости и закрыть отверстие, через которое вводилась жидкость (калькой).
- 6. Закрыть кожух и выждать время, необходимое для испарения введенной жидкости и образования паровоздушной смеси стехиометрического состава (время зависит от летучести жидкости и указывается преподавателем).
- 7. Путем нажатия кнопок на передней панели установки поджечь паро-воздушную смесь с помощью электрической искры сначала в левой камере, а затем в правой.
- 8. При фиксировании взрывов в обеих камерах отметить отсутствие передачи взрыва из одной камеры в другую.
- 9. После этого установить зазор на 0,05 мм больше предыдущего.
- 10. Удалить продукты сгорания с помощью вентиляционной системы, вмонтированной в установку, путем нажатия педали на передней панели установки. Полнота удаления фиксируется отсутствием запаха исследуемой жидкости из отверстий, через которые происходит удаление загрязненного воздуха.
- 11. Опыты повторять, меняя зазор, до тех пор, пока при подаче искры в одну из камер будет фиксироваться взрыв, а при подаче искры в другую камеру взрыва не будет. Это указывает на то, что зазор между камерами больше БЭМЗ и при взрыве смеси в одной камере через этот зазор происходит одновременно взрыв в другой камере, следовательно, наблюдается передача взрыва. За экспериментальную величину БЭМЗ принять то значение зазора, при котором в последний раз фиксировали отсутствие передачи взрыва из одной камеры в другую.
- 12. Сравнить полученную величину БЭМЗ с расчетной и справочной. Рассчитать погрешность определения по отношению к расчетной (справочной) величине. Объяснить возможные расхождения в показателях.
- 13. Оценка степени взрывопожароопасности жидкости по величине БЭМЗ проводится путем нахождения категории взрывоопасной смеси по ПУЭ. Самая опасная будет смесь, относящаяся к категории IIС и наименее опасная - к категории IIА (см. табл.5.3).
- 14. Предложить мероприятия по обеспечению пожарной безопасности при работе с исследуемой жидкостью.
- 15. Экспериментальные результаты могут быть представлены в виде табл. 5.14.
Таблица 5.14.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
- 1. Общие сведения о пожаре и горении. Механизмы процесса горения.
- 2. Основные показатели взрывопожароопасности веществ и материалов (температура вспышки-t всп. , температура воспламенения-t восп. , температура самовоспламенения-t св. , нижний (н) и верхний (в) концентрационные пределы распространения пламени, безопасный экспериментальный максимальный зазор - БЭМЗ и др.).
- 3. Оценка степени взрывопожароопасности веществ и материалов на основе t всп. , t восп. , t св. , н, в, БЭМЗ и других показателей.
- 4. Оценка степени взрывопожароопасности зон вокруг оборудования, где используются горючие вещества.
- 5. Оценка степени взрывопожароопасности помещений по НПБ 105-95.
- 6. Порядок назначений взрывопожароопасных категорий помещений (категорий А и Б).
- 7. Порядок назначения пожароопасной категории (В1-В4) и оценка степени пожарной опасности помещений.
- 8. Мероприятия по предупреждению возникновения очага пожара (снижения степени горючести веществ, устранения окислителя и источника зажигания).
- 9. Мероприятия по предупреждению распространения очага пожара при его возникновении внутри технологического оборудования (огнепреградители, вентили, мембраны и др.).
- 10. Мероприятия по предупреждению распространения пожара по конструктивным элементам здания и против разрушения здания при взрыве (противопожарные стены, перекрытия, обваловки, легкосбрасываемые конструкции и др.).
- 11. Мероприятия по обеспечению безопасности эвакуации людей при пожаре.
- 12. Мероприятия, направленные на тушение пожара: специализированные службы, средства сигнализации о пожаре, стационарные и первичные средства пожаротушения.
Нижний (верхний) концентрационный предел распространения пламени – минимальная (максимальная) концентрация горючего в окислителе, способная воспламениться от высокоэнергетического источника с последующим распространением горения на всю смесь.
Расчетные формулы
Нижний концентрационный предел распространения пламени φ н определяют по предельной теплоте сгорания. Установлено, что 1 м 3 различных газовоздушных смесей на НКПР выделяет при горении постоянное среднее количество тепла - 1830 кДж, называемое предельной теплотой горения. Следовательно,
если принять среднее значение Q пр. равным 1830 кДж/м 3 , то φ н 6удет равно
(2.1.2)
где Q н - низшая теплота сгорания горючего вещества, кДж/м 3 .
Нижний и верхний КПР пламени могут быть определены по аппроксимационной формуле
(2.1.3)
где n - стехиометрический коэффициент при кислороде в уравнении химической реакции; а и b эмпирические константы, значение которых приведены в табл. 2.1.1
Таблица 2.1.1.
Концентрационные пределы распространения пламени паров жидких и твердых веществ могут быть рассчитаны, если известны температурные пределы
(2.1.4)
где р н(е) - давление насыщенного пара вещества при температуре, соответствующей
нижнему (верхнему) пределу распространения пламени, Па;
p о -давление окружающей среды, Па.
Давление насыщенного пара может быть определено по уравнению Антуана или по табл. 13 приложения
(2.1.5)
где А, В, С - константы Антуана (табл. 7 приложения);
t - температура, 0 С, (температурные пределы)
Для расчета концентрационных пределов распространения пламени смесей горючих газов используют правило Ле-Шателье
(2.1.6)
где
нижний
(верхний) КПР пламени смеси газов, % об.;
- нижний (верхний) предел распространения пламени i-ro горючего газа %, об.;
- мольная доля i-ro горючего газа в смеси.
Следует иметь при этом в виду, что ∑μ i =1, т.е. концентрация горючих компонентов газовой смеси принимается за 100%.
Если известны концентрационные пределы распространения пламени при температуре Т 1 , то при температуре Т 2 . они вычисляются по формулам
, (2.1.7)
,
(2.1.8)
где
,
-
нижний
концентрационный
предел распространения пламени
соответственно при температурах
Т
2
.
и Т
1
;
и
- верхний концентрационный
предел распространения
пламени соответственно
при температурах
Т
1
и Т
2
;
Т Г - температура горении смеси.
Приближенно при определении НКПР пламени Т г принимают 1550 К, при определении ВКПР пламени -1100К.
При
разбавлении газовоздушной смеси
инертными газами (N 2 ,
СО 2
Н 2 О
пары и т.п.) область воспламенения
сужается: верхний предел снижается,
а нижний - возрастает. Концентрация
инертного газа (флегматизатора),
при которой нижний и верхний пределы
распространения
пламени смыкаются, называется минимальной
флегматизирующей концентрацией φ
ф
.
Содержание
кислорода
такой
системе называют минимальным взрывоопасным
содержанием кислорода МВСК. Некоторое
содержание кислорода ниже МВСК называют
безопасным
.
Расчет указанных параметров проводят по формулам
(2.1.9)
(2.1.10)
(2.1.11)
где
-
стандартная теплота образования
горючего, Дж/моль;
, ,- константы, зависящие от вида химического элемента в молекуле горючего и вида флегматизатора, табл. 14 приложения;
- количество атомов i-го элемента (структурной группы) в молекуле горючего.
Пример 1. По предельной теплоте сгорания определись нижний концентрационный предел воспламенения бутана в воздухе.
Решение. Для расчета по формуле (2.1.1) в табл. 15 приложения находим низшую теплоту сгорания вещества 2882,3 кДж/моль. Эту величину надо перевести в другую размерность - кДж/м 3:
кДж/м 3
По формуле (2.1.1) определим нижний концентрационный предел распространения пламени (НКПР)
По
табл. 13 приложения находим, что
экспериментальное значение
-
1,9%. Относительная ошибка расчета,
следовательно, составила
.
Пример 2. Определить концентрационные пределы распространения пламени этилена в воздухе.
Расчёт КПР пламени проводим по аппроксимационной формуле. Определяем значение стехиометрического коэффициента при кислороде
С 3 Н 4 +3О 2 = 2СО 2 +2Н 2 О
Таким образом, n = 3, тогда
Определим относительную ошибку расчета. По табл. 13 приложения экспериментальные значения пределов составляют 3,0-32,0:
Следовательно, при расчете НКПР этилена результат завышен на 8%, а при расчете НКПР - занижен на 40%.
Пример 3. Определим, концентрационные пределы распространения пламени насыщенных паров метанола в воздухе, если известно, что его температурные пределы составляют 280 - 312 К. Атмосферное давление нормальное.
Для расчета по формуле (2.1.4) необходимо определить давление насыщенных паров, соответствующее нижнему (7°С) и верхнему (39 о С) пределам распространения пламени.
По уравнению Антуана (2.1.5) находим давление насыщенного пара, воспользовавшись данными табл.7 приложения.
Р Н =45,7 мм.рт.ст=45,7·133,2=6092,8 Па
Р Н =250 мм.рт.ст=250·133,2=33300 Па
По формуле (2.1.3) определим НКПР
Пример 4. Определить концентрационные пределы распространения пламени газовой смеси, состоящей 40% пропана, 50% бутана и 10% пропилена.
Для расчета КПР пламени смеси газов но правилу Ле-Шателье (2.1.6) необходимо определить КПР пламени индивидуальных горючих веществ, методы расчета которых рассмотрены выше.
С 3 Н 8 -2,1÷9,5%; С 3 Н 6 -2,2÷10,3%; С 4 Н 10 -1,9÷9,1%
Пример 5. Каково минимальное количество диэтилового эфира, кг, способное при испарении в ёмкости объёмом 350 м 3 сосдать взрывоопасную концетрацию.
Концентрация будет взрывоопасной, если φ н =φ пг где (φ пг - концентрация паров горючего вещества). Расчетом (см. примеры 1-3 данного раздела) пли по табл. 5 приложения находим НКПР пламени диэтилового эфира. Он равен 1,7%.
Определим объем паров диэтилового эфира, необходимый для создания в объеме 350 м 3 этой концентрации
м 3
Таким образом, для создания НКПР диэтилового эфира о объеме 350 м 3 необходимо ввести 5,95 м 3 его паров. Принимая во внимание, что 1 кмоль (74 kг) пара, приведенный к нормальным условиям, занимает объем, равный 22,4 м 1 , находим количество диэтилового эфира
кг
Пример 6. Определить, возможно ли образование взрывоопасной концентрации в объеме 50 м 3 при испарении 1 кг гексана, если температура окружающей среды 300 К.
Очевидно, паровоздушная смесь будет взрывоопасной, если φ н ≤φ пг ≤φ в - При 300 К объем паров гексана, образующийся в результате испарения 5 кг вещества, найдем, принимая во внимание, что при испарении 1 кмоля (86 кг) гексана при 273 К объем паровой фазы будет равен 22,4 м 3
м 3
Концентрация паров гексана в помещении объёмом 50м 3 , следовательно, будет равна
Определив концентрационные пределы распространения пламени гексана в воздухе (1,2-7,5%), по таблицам или расчетом устанавливаем, что образующаяся смесь является взрывоопасной.
Пример 7. Определить, образуется ли взрывоопасная концентрация насыщенных паров над поверхностью резервуара, содержащего 60% диэтилового эфира (ДЭ) и 40% этилового спирта (ЭС), при температуре 245 К?
Концентрация паров будет взрывоопасной, если φ см н ≤φ см нп ≤φ см в (φ см нп - концентрации насыщенных паров смеси жидкостей).
Очевидно, что в результате различной летучести веществ состав газовой фазы будет отличаться от состава конденсированной фазы. Содержание компонентов в газовой фазе по известному составу жидкой определим по закону Рауля для идеальных растворов жидкостей.
1. Определим мольный состав жидкой фазы
,
где
- мольная доляi-го
вещества;
- весовая доля i-го вещества;
- молекулярная масса i-го вещества; (М ДЭ =74, М ЭС =46)
2. По уравнению (2.1.5), используя значения табл.12 приложения. Находим давление насыщенного эфира и этилового спирта при температуре 19°С (245 К)
Р ДЭ =70,39 мм.рт.ст=382,6 Па
Р ЭС =2,87 мм.рт.ст=382,6 Па
3.Согласно закону Рауля, парциальное давление насыщенных паров i-й жидкости над смесью равно произведению давления насыщенного пара над чистой жидкостью на ее мольную долю в жидкой фазе, т.е.
Р ДЭ(пар ) =9384,4·0,479=4495,1 Па;
Р ЭС(пар) =382,6·0,521=199,3 Па.
4.Приняв сумму парциальных давлений насыщенных паров диэтилового эфира и этилового спирта равной 100%, определим
а) концентрацию паров в воздухе
б) мольный состав газовой фазы (закон Рауля-Дуартье)
5. Определив расчетом или по справочным данным (табл.16 приложения) КПР пламени индивидуальных веществ (диэтиловый эфир 1,7÷59%, этиловый спирт 3,6÷19%). по правилу Ле-Шагелье рассчитаем КПР пламени паровой фазы
6. Сравнивая полученные в п.4,а концентрацию паровоздушной смеси с концентрационными пределами распространения пламени (1,7-46,1%), делаем заключение, что при 245 К над данной жидкой фазой образуется взрывоопасная концентрация насыщенных паров в воздухе.
По табл.15 приложения находим теплоту образования ацетона 248,1·10 3 Дж/моль. Из химической формулы ацетона (С3Н 6 О) следует, что т с = 3, т н = 6, т о = 1. Значения остальных параметров, необходимые для расчета по формуле (2.8), выбираем из табл. 11 для двуокиси углерода
Следовательно, при снижении концентрации кислорода в четырехкомпонентной системе, состоящей из паров ацетона, двуокиси углерода, азота и кислорода, до 8,6% смесь становится взрывобезопасной. При содержании же кислорода, равном 10,7% эта смесь будет предельной по взрываемости. Согласно справочным данным (справочник "Пожарная опасность веществ и материалов, применяемых в химической промышленности". - М, Химия, 1979), МВСК ацетоновоздушной смеси при разбавлении ее двуокисью углерода составляет 14,9%. Определим относительную ошибку расчета
Таким образом, результаты расчета МВСК занижены на 28%.
Задание на самостоятельную работу
Вещество жидкость |
Вещество газ |
|
Амилбензол |
Ацетилен |
|
Н-Амиловый спирт | ||
Окись углерода |
||
Бутилацетат | ||
Бутиловый спирт | ||
Сероводород |
||
Диэтиловый эфир | ||
Ацетилен |
||
Уайт-спирит | ||
Этиленгликоль |
Окись углерода |
|
Трет-Амиловый спирт | ||
Метиловый спирт | ||
Сероводород |
||
Амилметилкетон | ||
Бутилбензол | ||
Бутилвиниловый эфир |
Окись углерода |
|
Ацетилен |
||
Этиловый спирт | ||
Ацетилен |
||
Бутиловый спирт |
Окись углерода |
|
При анализе смесей различных газов
с целью определения их качественного и количественного состава пользуются следующими основными единицами измерения
:
- «мг/м 3 »;
- «ppm» или «млн -1 »;
- «% об. д.»;
- «% НКПР».
Массовая концентрация токсичных веществ и предельно допустимая концентрация (ПДК) горючих газов измеряется в «мг/м 3 »
.
Единица измерения «мг/м 3 » (англ. «mass concentration») применяется при обозначении концентрации измеряемого вещества в воздухе рабочей зоны, атмосфере, а также в отходящих газах, выраженная в миллиграммах на кубический метр.
При выполнении газового анализа, как правило, конечные пользователи часто переводят значения концентраций газов из «ppm» в «мг/м 3 » и наоборот. Это можно сделать с помощью нашего калькулятора значений единиц измерения газов.
Миллионная доля газов и различных веществ является относительной величиной и обозначается в «ppm» или «млн -1 »
.
«ppm» (англ. «parts per million» - «частей на миллион») - единица измерения концентрации газов и других относительных величин, аналогична по смыслу промилле и проценту.
Единицу «ppm» (млн -1) удобно применять для оценки малых концентраций. Одна миллионная доля представляет собой одну часть на 1000000 частей и имеет значение 1×10 -6 от базового показателя.
Наиболее распространённой единицей измерения концентраций горючих веществ в воздухе рабочей зоны, а также кислорода и углекислого газа является объёмная доля, которая обозначается сокращением «% об. д.»
.
«% об. д.» - является величиной, равной отношению объёма какого-либо вещества в газовой смеси к объёму всей пробы газа. Объёмную долю газа принято выражать в процентах (%).
«% НКПР» (LEL - англ. Low Explosion Level) - нижний концентрационный предел распределения пламени , минимальная концентрация горючего взрывоопасного вещества в однородной смеси с окислительной средой, при которой возможен взрыв.
В настоящее время действует НПА в части НКПР:
Приказ Ростехнадзора от 26.12.2012 N 777 "Об утверждении Руководства по безопасности для нефтебаз и складов нефтепродуктов"
ДВК - датчики сигнализаторов довзрывных концентраций
НКПР - нижний концентрационный предел распространения пламени
.10.26. Резервуарные парки хранения нефти и светлых нефтепродуктов оснащаются ДВК,
срабатывающими при достижении концентрации паров нефтепродукта 20% от НКПР.
Число и порядок размещения датчиков сигнализаторов ДВК определяются в проектной документации,
в зависимости от вида хранящихся продуктов, условий их хранения, объема единичных емкостей
резервуаров и порядка их размещения в составе склада (парка).
(парков) с внутренней стороны на высоте 1,0 - 1,5 м от планировочной отметки поверхности земли.
10.28. Расстояние между датчиками сигнализаторов выбирается меньше 2-х радиусов действия
датчика. При смежном расположении групп емкостей и резервуаров или отдельных резервуаров в
собственном обваловании (ограждении) установка датчиков сигнализаторов по смежному (общему для двух
групп) обвалованию (ограждению) не требуется.
склада (парка), расположенного за пределами обвалования. Количество датчиков сигнализаторов
выбирается в зависимости от площади, занимаемой узлом, с учетом допустимого расстояния между
датчиками не более 20 м, но не менее двух датчиков. Датчики сигнализаторов НКПР рекомендуется
располагать противоположно по периметру площадки узла на высоте 0,5 - 1,0 м от планировочной отметки
ВВОДИТСЯ новый НПА:
Приказ Ростехнадзора от 07.11.2016 N 461 "Об утверждении Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности "Правила промышленной безопасности складов нефти и нефтепродуктов"
Начало действия документа - 03.06.2017 .
Изменено 14 Февраля 2017 пользователем KIP IPP2.2.27. На сливоналивных железнодорожных эстакадах, предназначенных для слива-налива нефти и светлых нефтепродуктов, должны быть установлены датчики загазованности согласно требованиям нормативных правовых актов в области промышленной безопасности.
Слив и налив должен автоматически прекращаться при достижении загазованности воздушной среды выше 50% объемных от нижнего концентрационного предела распространения пламени (далее - НКПРП ).
Установка датчиков загазованности обосновывается в проектной документации в соответствии с техническими характеристиками приборов, указанных в паспортах организации-изготовителя.
2.3.15. При превышении концентрации паров нефтепродуктов на площадках сливоналивных станций и пунктов слива-налива более 20% объемных от НКПРП должны быть установлены блокировки по прекращению операций слива-налива и сигнализация, оповещающая о запрете запуска двигателей автомобилей.
2.8.15. В помещениях насосных станций следует устанавливать средства автоматического контроля загазованности по НКПРП с подачей сигнала (светового и звукового) у входа в помещение насосной и в операторную при достижении концентрации горючих газов и паров нефтепродуктов 20% объемных от НКПРП.
Расстояние от датчика загазованности до наиболее удаленной точки возможных утечек в группе насосов не должно превышать 4 м (по горизонтали). В помещении насосной следует устанавливать не менее двух датчиков загазованности.
Места установки и количество датчиков загазованности определяются проектной документацией.
Включение аварийной вентиляции осуществляется при достижении горючих газов и паров нефтепродуктов 50% объемных от НКПРП.
3.5.8. Для вентиляционных систем следует предусматривать:
автоматическое включение аварийной вентиляции при достижении в помещении концентрации горючих газов и паров нефтепродуктов 50% объемных от НКПРП;
3.6.3. Насосные станции производственной канализации, заглубленные более чем на 0,5 м, должны оснащаться датчиками загазованности с выводом сигнала на пульт помещения управления. В случае достижения загазованности насосной станции 50% объемных от НКПРП должна включаться аварийная вентиляция.
3.1.10. Все средства измерений подлежат поверке.
Область значений графика зависимости КПРП в системе "горючий газ - окислитель", соответствующая способности смеси к воспламенению образует область воспламенения .
На значения НКПРП и ВКПРП оказывают влияние следующие факторы:
- Свойства реагирующих веществ;
- Давление (обычно повышение давления не сказывается на НКПРП, но ВКПРП может сильно возрастать);
- Температура (повышение температуры расширяет КПРП за счет увеличения энергии активации);
- Негорючие добавки - флегматизаторы;
Размерность КПРП может выражаться в объемных процентах или в г/м³.
Внесение в смесь флегматизатора понижает значение ВКПРП практически пропорционально его концентрации вплоть до точки флегматизации, где верхний и нижний пределы совпадают. НКПРП при этом повышается незначительно. Для оценки способности к воспламенению системы "Горючее+Окислитель+Флегматизатор" строят т.н. пожарный треугольник - диаграмму, где каждой вершине треугольника соответствует стопроцентное содержание одного из веществ, убывающее к противолежащей стороне. Внутри треугольника выделяют область воспламенения системы. В пожарном треугольнике отмечают линию минимальной концентрации кислорода (МКК), соответствующей такому значению содержания окислителя в системе, ниже которого смесь не воспламеняется. Оценка и контроль МКК важна для систем, работающих под вакуумом , где возможен подсос через неплотности технологического оборудования атмосферного воздуха.
В отношении жидких сред применимы также температурные пределы распространения пламени (ТПРП) - такие температуры жидкости и ее паров в среде окислителя, при которых ее насыщенные пары образуют концентрации, соответствующие КПРП.
КПРП определяют расчетным путем или находят экспериментально.
Применяется при категорировании помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности, для анализа риска аварии и оценки возможного ущерба, при разработке мер по предотвращению пожаров и взрывов в технологическом оборудовании.
См. также
Ссылки
Wikimedia Foundation . 2010 .
Смотреть что такое "" в других словарях:
нижний концентрационный предел распространения пламени - НКПР Концентрация горючего газа или пара в воздухе, ниже которой взрывоопасная газовая среда не образуется. [ГОСТ Р МЭК 60050 426 2006] Тематики взрывозащита Синонимы НКПР EN LELlower explosive limit …
нижний концентрационный предел распространения пламени - 3.1.6 нижний концентрационный предел распространения пламени (воспламенения) (lower explosive limit, LEL); НКПР, %: Объемная доля горючего газа или пара в воздухе, ниже которой не образуется взрывоопасная газовая среда. Источник …
нижний концентрационный предел распространения пламени (воспламенения) (НКПР) - 2.10.1 нижний концентрационный предел распространения пламени (воспламенения) (НКПР): Минимальное содержание горючего газа или пара в воздухе, при котором возможно распространение пламени по смеси на любое расстояние от источника. Источник: ГОСТ… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
нижний концентрационный предел распространения пламени (НКПР) - 2.1.6 нижний концентрационный предел распространения пламени (НКПР): По ГОСТ 12.1.044. Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
нижний концентрационный предел распространения пламени, НКПР - 3.12 нижний концентрационный предел распространения пламени, НКПР (lower explosive limit, LEL): Концентрация горючего газа или пара в воздухе, ниже которой взрывоопасная газовая среда не образуется, выражается в процентах (см. МЭК 60079 20 1 ) … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
нижний концентрационный предел распространения пламени НКПР Электротехнический словарь
НКПР (нижний концентрационный предел распространения пламени) - 3.37 НКПР (нижний концентрационный предел распространения пламени) : По ГОСТ 12.1.044. Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
НКПР нижний концентрационный предел распространения пламени - lower explosive limit, LEL Концентрация горючего газа или пара в воздухе, ниже которой взрывоопасная газовая среда не образуется … Электротехнический словарь
нижний (верхний) концентрационный предел распространения пламени - 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] Тематики пожарная безопасность … Справочник технического переводчика
нижний концентрационный предел распространения (НКПР) пламени (воспламенения) - 3.5 нижний концентрационный предел распространения (НКПР) пламени (воспламенения): Минимальное содержание горючего вещества в однородной смеси с окислительной средой (НКПР, % об.), при котором возможно распространение пламени по смеси на любое… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации