Горіння рідин

В результаті вивчення теми слухачі повинні

Знати:

· основні положення теорії горіння та детонації газів;

· концентраційні межі поширення полум’я, вплив чинників на зону спалахування;

· практичне значення концентраційних меж поширення полум’я.

Вміти:

· визначати розрахунковими методами концентраційні межі поширення полум’я для індивідуальних речовин і газових сумішей;

· визначати за допомогою формул тиск вибуху, стехіометричну концентрацію, гранично допустиму вибухонебезпечну концентрацію.

Література:

4 С. 86 – 107.

5 Частина С. 116 – 140.

Запалювання та горіння рідин пов’язане з температурою і концентрацією парів над її поверхнею.

Температура горючої речовини, при якій вона виділяє горючі гази і пари з такою швидкістю, що після спалахування їх від джерела запалювання виникає стійке горіння, називається температурою спалахування.

При будь-яких температурах, якщо ємність не закрита, над її поверхнею буде утворюватись ненасичена пара. Це пояснюється тим, що молекули рідини під час випаровування, виходять у навколишнє середовище.

Якщо ємність (резервуар, апарат і т.д.) закрита, тоді рідина також буде випаровуватись і утворювати повні концентрації.

Якщо процес випаровування в закритій ємності перебігає при постійній температурі, то між рідиною і парою встановлюється динамічна рівновага. Пара, яка знаходиться в рухомій рівновазі з рідиною, буде називатися насиченою парою.

Ця пара буде чинити на стінки закритої ємності тиск. Тоді тиск пари при даній температурі, з яким він чинить дію на стінки ємності, називається тиском насиченої пари.

Тому вивчення теми «Горіння рідин» необхідно почати з основи процесу випаровування. Знати, що випаровування є ендотермічний процес, і пов’язаний з витратами енергії. Кінетична енергія, молекул, які вириваються від поверхні рідини, приблизно в 10 раз більша середньої кінетичної енергії молекул речовини. Випаровування може відбуватися в нерухомому і рухомому середовищі, тобто бути стаціонарним і динамічним. Під час розливу рідин найчастіше відбувається динамічне випаровування. Необхідно показати, яка пожежна небезпека кожного виду випаровування.

Слід дати визначення насиченої пари і описати її властивості. Розкрити основні відмінності між насиченою і ненасиченою парою. Який вплив на тиск (пружність) насиченої пари має теплота випаровування Q_вип. і температура рідини. Потрібно розглянути методи визначення пружності насиченої пари розрахунком, за таблицями і номограмою,

Зі зміною температури змінюється і концентрація пари. Необхідно визначити дану залежність, її закономірності. Розглянути і вивчити методику визначення будь-якого параметру (пружності насиченої пари, концентрації і температури) за формулами:

, %, г/м³

Показати можливість визначення концентрації пари в ємностях і апаратах при будь-якій температурі, використовуючи вище приведену формулу, методику визначення тиску насиченої пари. Зробити висновок про можливість визначення пожежної небезпеки парів рідин в закритих апаратах. Цей матеріал можна підготувати, вивчивши відповідні розділи літератури.

Усвідомивши зв’язок між температурою рідини і концентрацією пари, необхідно охарактеризувати пожежну небезпеку рідини через температурні межі поширення полум’я і температуру спалаху. Необхідно дати визначення температурним межам поширення полум’я (ТМПП). Порядок розрахунку ТМПП аналогічний порядку визначення фактичної концентрації за таблицями тиску парів або номограмою.

В процесі збереження і перевезення рідин над їх поверхнею завжди знаходиться пара, концентрація якої залежить від температури рідини.

Так як кожному значенню температури рідини завжди відповідає визначена концентрація насиченої пари її в повітрі, то концентрація пари, яка відповідає нижнім і верхнім концентраційним межам поширення полум’я, також утворюється при визначених температурах рідини. Ці температури називаються температурними межами поширення полум’я.

Температурні межі поширення парів в повітрі використовуються для оцінки пожежної небезпеки речовин, а також під час розрахунку небезпечного температурного режиму роботи закритих технологічних апаратів, які працюють при атмосферному тиску, а також складських ємкостей з рідинами і летючими твердими речовинами.

Необхідно визначити умови небезпечної по відношенню можливості утворення вибухонебезпечних сумішей температури. Сформулювати дану умову і зробити висновок.

Є два способи визначення температурних меж поширення полум’я: а) розрахунковий або аналітичний; б) практичний.

Суть розрахункового способу визначення температурних меж поширення полум’я полягає в наступному, температурні межі поширення полум’я відповідають концентраційним межам поширення полум’я. А концентрація насиченої пари пропорційна тиску пари, тобто:

За цією формулою можна визначити тиск насиченої пари для нижньої і верхньої меж поширення полум’я. Так як тиск насиченої пари над поверхнею рідини залежить від її температури, визначивши Р_t номограмою або таблицею, можна знайти температуру, яка відповідає цьому тиску.

Показником, за яким визначається клас рідин, розряд, категорія виробництва, є температура спалаху.

Температурою спалаху називається найнижча (в умовах спеціального випробовування) температура горючої речовини, при якій над її поверхнею утворюються пари і гази, які здатні спалахувати на повітрі від джерела запалювання, але швидкість їх утворення ще недостатня для стійкого горіння. Необхідно вивчити практичне значення температури спалаху для класифікації рідин за їх пожежною небезпекою. Необхідно дати визначення, що називається легкозаймистими рідинами (ЛЗР) і показати, на які розряди вони поділяються. Дати визначення горючим рідинам (ГР).

Показати, як спираючись на температуру спалаху рідини, класифікуються виробництва за пожежною небезпекою відповідно до ДБН В. 1.1-7-2002 «Захист від пожежі. Пожежна безпека об'єктів будівництва»

Вимагається вивчити методику визначення температури спалаху розрахунковим шляхом. Найбільш просто вона визначається за формулою Елея:

t_спл = t_кип. - 18√ К, де

t_кип – температура кипіння рідин в⁰ С; К - коефіцієнт горючості для речовин.

К = 4 “С”+ 4“S” + “H” + “N” – 2 “О” – 2 “Cl” – 3 “F” – 5 “Br”

де: “С”, “S”, “Н”, “N”, “О”, “Cl”, “F”, “Br” – відповідне число атомів карбону, сульфуру, гідрогену, нітрогену, оксигену, флуору, брому в молекулі даної речовини.

Якщо коефіцієнт горючості (К) менший одиниці (К<1), тоді речовина негорюча. Якщо коефіцієнт горючості більший одиниці (К>1), тоді речовина є горючою.

Температура спалаху є експрес-параметром, орієнтовно показує температурні умови, при яких горюча речовина стає небезпечною у відкритій ємності або під час розливу.

Температуру спалаху горючих речовин враховують в класифікації виробництв, приміщень і будівель за степенем пожежної небезпеки у відповідності з діючими протипожежними нормами.

При розгляді механізму поширення полум’я по поверхні рідини необхідно звернути увагу на те, що полум’я поширюється з певною швидкістю, яка залежить від природи рідини і її початкової температури. Чим більш летюча рідина, чим меншу температуру спалаху і теплоту випаровування вона має і чим ближча початкова температура рідини або суміші до тієї, що забезпечує стехіометричність, тим із більшою швидкістю поширюється полум’я по поверхні цієї рідини або суміші рідин.

Розглядаючи горіння рідин, слід звернути увагу на питання вигорання рідини, відмінність масової і лінійної швидкості вигорання, а також вивчити фактори, які впливають на швидкість вигорання,

Слід вияснити температурний режим рідини під час її горіння, до якої температури нагрівається поверхневий шар і як розподіляється температура в глибину. Показати особливість температурного режиму для складних рідин.

Важливо розрізняти особливості прогрівання для рідин з низькою і високою температурою кипіння. Докладно розглянути питання прогрівання важких фракцій нафтопродуктів і нафти, які мають температуру кипіння більше 100⁰С з підвищеним вмістом вологи або з водою. Звернути особливу увагу на умови, які сприяють скипанню нафти, нафтопродукту або їх викидів в умовах затяжної пожежі. Показати небезпеку явища скипання і викиду, основні заходи профілактики і прогнозування цих явищ.

Теоретичний матеріал необхідно пов’язати з практикою профілактичної роботи і роботи по гасінню пожежі.

З метою поглиблення знань теоретичного матеріалу з питань визначення температурних меж поширення і температури спалаху, а також для підготовки до проведення лабораторних робіт рекомендується ознайомитись з положеннями ГОСТУ 12.1.044-89. «Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения».

Відповіді на питання № 42, 43, 45 необхідно починати з визначення параметру, який розглядається. У відповідях на 44, 45, 46, 47 необхідно привести конкретний приклад розрахунку.

Поняття:

Випаровування – це перехід рідини в пару з вільної поверхні при температурах нижче точки кипіння рідини.

Пара, яка перебуває в стані динамічної рівноваги називається насиченою.

Температура рідини, при якій над її поверхнею утворюється концентрація насиченої пари, яка дорівнює нижній концентраційній межі поширення полум’я, називається нижньою температурною межею поширення полум’я (НТМПП).

Температура рідини, при якій над її поверхнею утворюється концентрація насиченої пари, яка дорівнює верхній концентраційній межі поширення полум’я, називається верхньою температурною межею поширення полум’я (ВТМПП).

Температурою спалаху називається найнижча температура (в умовах спеціальних досліджень) речовини при якій над її поверхнею утворюються пари і гази, які здатні викликати спалах у повітрі від джерела запалення, але швидкість утворення їх ще недостатня для стійкого горіння.

До легкозаймистих відносяться рідини, що мають температуру спалаху в закритій посудині (закритому тиглі) 61ºС і нижче.

До горючих – рідини з температурою в закритому тиглі більше 61ºС.

Масовою швидкістю G називається маса рідини, що вигорає в одиницю часу з одиниці поверхні. Отже, ця швидкість вимірюється у кг/м²с.

G = m/s·t

Лінійною швидкістю вигорання рідини u називається товщина її шару, який вигорає в одиницю часу. Розмірність цієї швидкості – м/с, u= h/τ

Дата добавления: 2014-11-29