Что такое верхний концентрационный предел распространения пламени в кпр

НИЖНИЙ (ВЕРХНИЙ) КОНЦЕНТРАЦИОННЫЙ ПРЕДЕЛ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ПЛАМЕНИ

НИЖНИЙ (ВЕРХНИЙ) КОНЦЕНТРАЦИОННЫЙ ПРЕДЕЛ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ПЛАМЕНИ

НИЖНИЙ (ВЕРХНИЙ) КОНЦЕНТРАЦИОННЫЙ ПРЕДЕЛ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ПЛАМЕНИ (НКПР, ВКПР) — минимальное (максимальное) содержание горючего вещества (см. ГОРЮЧИЕ ВЕЩЕСТВА И МАТЕРИАЛЫ) в смеси с воздухом, при котором возможно распространение пламени по газо-, паро- или пылевоздушной смеси на любое расстояние от источника зажигания (см. ИСТОЧНИК ЗАЖИГАНИЯ ) [1].

Концентрационные пределы распространения пламени (КПРП) являются едва ли не основной характеристикой пожароопасных свойств веществ и материалов. Мощность зажигающей искры, температура самовоспламенения, температура горения имеют смысл только внутри концентрационной области распространения пламени.

Область концентрации горючего вещества, которая лежит между нижним и верхним КПРП, характеризуется возможностью загорания и устойчивого горения смеси и называется областью взрывоопасных концентраций.

Если концентрация горючего вещества выходит за концентрационные пределы, горючая смесь становится взрывобезопасной. Если концентрация горючего вещества меньше нижнего КПРП, то горение невозможно. Если концентрация горючего вещества больше ВКПРП, то возможно диффузионное горение такой газовой смеси при выходе ее в окружающее пространство и наличии источника зажигания.

Пределы распространения пламени веществ и материалов определяют расчетными и экспериментальными методами.

Наряду с принятой системой определения пределов по концентрации горючего в смеси, в последние годы для твердых горючих материалов стал довольно широко применяться предел распространения пламени по кислороду, который находится экспериментально и носит название кислородного индекса (КИ).

Этот параметр также зависит от давления, температуры. Кислородный индекс характеризует то минимальное содержание кислорода в смеси с азотом, при котором возможно воспламенение горючего материала с его последующим горением.

Пределы распространения пламени применяются в практике для классификации производств по степени их пожарной опасности, при расчете предельно допустимых концентраций горючих паров и газов в помещениях при производстве огневых работ, для расчета взрывоопасных режимов работ в среде, содержащей горючие газы и пары.

Максимальная скорость реакции и распространения фронта пламени наблюдается при стехиометрическом соотношении компонентов (концентрации горючего, равной стехиометрической φ_гв = φ_смк).

При отклонении от стехиометрического соотношения скорость горения, а следовательно, и скорость тепловыделения будут снижаться.

При φ_гв φ_смк снижение тепловыделения происходит в результате нехватки окислителя и затратам на нагревание избытка топлива, не принимающего участия в химической реакции.

Таким образом, для парогазовых смесей можно выделить как минимальную (нижнюю) φ_н, так и максимальную (верхнюю) φн концентрацию горючего, при которой наступают критические условия распространения фронта пламени.

Рис. 1 Расположение областей возможных концентраций горючего

Концентрационные пределы распространения пламени могут сильно изменяться при изменении внешних условий. Изменения КПРП объясняются с точки зрения баланса тепловыделения и теплоотдачи в системе.

Все факторы, изменение которых приведет к увеличению тепловыделения, будут расширять КПРП (снижать нижний КПРП и повышать верхний КПРП). Факторы, увеличивающие теплоотдачу, будут суживать КПРП (увеличивать нижний КПРП и уменьшать верхний КПРП).

Наибольшее влияние на КПРП оказывают:

— концентрация окислителя в окислительной среде (содержание кислорода в воздухе);

— концентрация инертных газов (флегматизаторов);

Источник

Концентрационные пределы распространения пламени

На область воспламенения взрывоопасных смесей оказывают влияние температура, давление, естественная конвекция, окислительная среда, содержание инертного газа. С повышением температуры область воспламенения расширяется. Естественная конвекция оказывает гасящий эффект на предельные по составу горючего в воздухе смеси. Повышение в горючей смеси окислителя (напр., кислорода) приводит к расширению области воспламенения, особенно со стороны ВКПР. С повышением давления наблюдается тенденция к росту значения ВКПР. При этом НКПР, как правило, не изменяется. С понижением давления (ниже атмосферного) область воспламенения сужается вплоть до достижения предела по давлению. Для разреженных смесей характерным является зависимость пределов от состава смеси, источника зажигания, объема сосуда и состояния его стенок.

Значения КПР могут быть определены экспериментально или расчетным путем. Используются при определении категории помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности, при разработке мер по предотвращению пожаров и взрывов в технологическом оборудовании.

КПР паров испаряющихся жидкостей образуются при достижении жидкостью определенной температуры. Температуры жидкости и находящихся над ней паров, при которых образуются НКПР и ВКПР, называются соответственно нижним и верхним температурными пределами распространения пламени (ТПР).

См. также док.: ГОСТ 12.1.044—89 ССБТ «Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения».

Полезное

Смотреть что такое «Концентрационные пределы распространения пламени» в других словарях:

Концентрационные пределы распространения пламени — Нижний (верхний) концентрационный предел распространения пламени (НКПРП и ВКПРП) минимальная (максимальная) концентрация горючего вещества (газа, паров горючей жидкости) в однородной смеси с окислителем (воздух, кислород и др.) при… … Википедия

Концентрационные пределы распространения пламени (воспламенения) — нижний (верхний) концентрационный предел распространения пламени (НКПВ (ВКПВ)) минимальное (максимальное) содержание горючего вещества в однородной смеси с окислительной средой, при котором возможно распространение пламени по смеси на любое… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

КОНЦЕНТРАЦИОННЫЕ ПРЕДЕЛЫ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ПЛАМЕНИ (ВОСПЛАМЕНЕНИЯ) — 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… … Комплексное обеспечение безопасности и антитеррористической защищенности зданий и сооружений

нижний (НКПР) и верхний (ВКПР) концентрационные пределы распространения пламени (воспламенения) — 1.3.20 нижний (НКПР) и верхний (ВКПР) концентрационные пределы распространения пламени (воспламенения): Минимальное и максимальное содержание горючего в смеси «горючее вещество окисляемая среда», при которой возможно распространение пламени на… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Температурные пределы распространения пламени — см. Концентрационные пределы распространения пламени … Российская энциклопедия по охране труда

СО 02-04-АКТНП-007-2006: Правила технической эксплуатации, диагностирования и ремонта стальных вертикальных резервуаров ОАО «АК «Транснефтепродукт» — Терминология СО 02 04 АКТНП 007 2006: Правила технической эксплуатации, диагностирования и ремонта стальных вертикальных резервуаров ОАО «АК «Транснефтепродукт»: «с подключенными резервуарами» при которой резервуары служат для… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

РД 03-26-2007: Методические указания по оценке последствий аварийных выбросов опасных веществ — Терминология РД 03 26 2007: Методические указания по оценке последствий аварийных выбросов опасных веществ: «Тяжелый» газ смесь воздуха, газовой фазы и капель опасного вещества, плотность которой выше плотности окружающего воздуха. Определения… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Показатели пожаровзрывоопасности — Пожаровзрывоопасность веществ и материалов совокупность свойств, характеризующих их способность к образованию горючей (пожароопасной или взрывоопасной) среды, характеризуемая их физико химическими свойствами и (или) поведением в условиях пожара.… … Википедия

ПОКАЗАТЕЛИ ПОЖАРОВЗРЫВООПАСНОСТИ ВЕЩЕСТВ И МАТЕРИАЛОВ — совокупность свойств веществ (материалов), характеризующих их способность к возникновению и распространению горения. Различают по агрегатному состоянию: газы вещества, давление насыщенных паров которых при температуре 25°C и давлении 101,3 кПа… … Российская энциклопедия по охране труда

Этанол — Этанол … Википедия

Источник

Концентрационные пределы распространения пламени

КПР применяют при расчете взрывобезопасных концентраций газов, паров, пылей в воздухе рабочей зоны, внутри технологического оборудования, трубопроводов, при проектировании вентиляционных систем.

Область концентраций горючего, заключенная между КПР, называется областью распространения пламени или областью воспламенения.

Горючие смеси, в которых концентрация горючего вещества находится вне области воспламенения, не могут быть зажжены даже от самого мощного источника зажигания. Если смесь не имеет КПР, то она вообще негорюча.

КПР для реальных горючих веществ определяется экспериментально по ГОСТу 12.1.044-89. Там же приведены инженерные методы расчета КПР в воздухе.

Концентрационные пределы распространения пламени (область воспламенения) для газо- и паровоздушных смесей могут быть рассчитаны по следующей формуле

, %, где

Для расчета массовой концентрации можно воспользоваться формулой:

j_н масс = , кг/м 3 или г/л.

Значения коэффициентов “а” и “b” для расчета концентрационных

Источник

Концентрационные пределы распространения пламени

Согласно мнению ученых о дефлаграционном горении, скорость распространения огня можно уменьшить. При испытаниях воспламеняемости различных смесей экспертам удалось выяснить, что сама величина показателя не может быть ниже критического значения. Возгорание на поверхности определенного размера зависит от материала, применяемого окислителя. Если состав превышает границы диапазона, устойчивое протекание реакции исключено.

Концентрационные пределы распространения пламени

С помощью исследовательских опытов в специальных лабораториях определяют характерные особенности риска взрыва некоторых газов, паров. Другими словами, выясняют концентрационные пределы распространения пламени. Они бывают верхние, нижние.

Если виды преодолевают предусмотренные границы, смесь можно считать взрывобезопасной. При реакции больше верхнего уровня существует вероятность, что возникнет диффузионное горение. Если смесь попадает в окружающее пространство, есть источник зажигания.

Нижний

Если концентрация в воздухе горючего вещества минимальная, но при этом возникает стойкий огонь, незатухающий самостоятельно, можно утверждать, что край не перейден. Тогда говорится про нижний концентрационный предел распространения пламени (НКПРП).

Верхний

При попадании в воздух большой кумуляции горючего вещества речь идет про иной уровень. Тогда применяется термин «верхний концентрационный предел распространения пламени» (ВКПРП). Граница отмечается в период самостоятельного затухания огня.

Область воспламенения

При испытаниях показателей различных уровней документируются, на их основании составляется график. Предельные значения считаются областью воспламенения. Горючее вещество с концентрацией в диапазоне от НКПР до ВКПР может вспыхнуть от одной только искры, образованной даже статическим электричеством. Следовательно, чем больше область возгорания, тем более взрывоопасным считается вещество.

Факторы влияния

На показатели верхнего, нижнего предела влияют следующие параметры:

Значения для компонентов газовых смесей

Закономерности поведения каждой составляющей помогают определить возможную реакцию вещества. В ТС применяются не только идеальные газы, в которых молекулы равны, но и различные топливные вещества, в том числе дизельные, состоящие из нескольких компонентов. Даже воздух является смесью таких природных элементов, как кислород, водород и др.

Чтобы определить категорию взрывоопасности смеси, проводят эксперименты. Для воспламенения потребуется источник зажигания. Самостоятельное возгорание происходит только при температуре, влияющей на внешнюю среду или оказывающей действие при нагревании тары, где содержится горючая смесь.

*показатели учитываются как средний уровень для воспламенения в различной среде.

Как рассчитать КПРП

Если жар увеличивается, область возникновения огня расширяется. При сокращении давления она уменьшается. Влияние на динамику поведения огня оказывают ингибиторы, флегматизаторы либо регулировка мощности источника зажигания.

КПР является одной из главных характеристик при выявлении пожарных свойств различных материалов, веществ. Источники воздействия на пламя имеют значение лишь в области распространения.

Формулы

Чтобы вычислить пределы, используют соответствующие расчетные методы, эксперименты.

Находить КПР можно по аппроксимационной формуле.

Обычно наиболее высокая температура огня, скорость распределения по поверхности образуется у смесей стехиометрического состава. Следовательно, их справедливо считают самыми пожаровзрывоопасными. Кумуляцию вычисляют с помощью уравнения.

Стехиометрическая смесь метана с воздухом будет составлять 1 моль основного вещества, 2 моля кислорода и 2×3,76 молей азота. Кумуляция горючего определяется следующим образом:

CH4 + 2O2 + 2×3,76N2 = CO2 + 2H2O + 2×3,76N2

Следовательно, φстех = (nCH4 × 100)/(nCH4 + nO2 + nN2) = (1 × 100)/(1 + 2 + 2×3,76) = 9,5

КПР веществ, данные которых можно увидеть в различных источниках, определены через эксперименты. Для многих видов сырья, газов, смесей приблизительное значение вычисляется с помощью формулы, причем как для нижнего, так верхнего предела.

φн(в) = 100 / (an + b), где n – количество молей кислорода, которое понадобится для полного сгорания одного моля вещества, определенного с помощью уравнения; a и b – постоянные переменные, которые зависят от значения n, указанных в таблице.

Также применяют формулу Ле-Шателье.

Она выражает правило смешения. Заключается оно в том, что несколько видов смесей, показатель которых на нижнем пределе воспламенения, можно соединить и получить материал, находящийся на том же уровне пожароопасности.

Эта формула подходит для вычисления КПР многих видов смесей, не подвергающихся воздействию внешней среды.

Примеры

Задача 1: рассчитать КПР бутана в воздухе.

В данном случае расчет проводится с помощью аппроксимационной формулы. Чтобы вычислить КПР, нужно узнать число молей кислорода, при котором сгорает 1 моль бутана.

С4H10 + 6,5O2 = 4CO2 + 5H2O.

С помощью этих данных следует рассчитать НКПР.

φн(в) = 100 / (an + b) = 100 / (8,684×6,5 + 4,679) = 1,64%

Согласно экспериментальным значениям КПРП (1,86 % и 8,41 %), полученным с помощью справочных источников, по итогам расчета можно понять, что расхождения в них небольшие.

Задача 2: вычислить концентрационные пределы воспламенения смеси, если пропана 80 % об., бутана 20 % об.

Расчет производится с помощью формулы Ле-Шателье.

С помощью специальной таблицы необходимо найти НКПВ и ВКПВ пропана и бутана:

Если невозможно найти табличные сведения, вычисление происходит расчетным способом с помощью формулы, приведенной выше.

Далее подставляют найденные значения:

φсмн = 100 / [(80/2,1) + (20/1,8)] = 2%

φсмв = 100 / [(80/9,5) + (20/9,1)] = 9,4%

Получается, что НКПРП смеси пропана с бутаном составляет 2 % об., а ВКПРП – 9,4 % об.

Когда применяется расчет КПРП

Результаты вычислений необходимы при классификации производств по ПБ. Определяется допустимость концентрации смесей горючих паров, газов, в помещениях, где проходят огневые работы, с целью расчета взрывоопасности. Согласно ГОСТ, показатели необходимо применять для определения ПВБ следующих категорий:

Методы выявления в окружающей среде повышенной концентрации горючих смесей крайне важны для создания безопасных условий деятельности человека. Для этого разработаны специальные устройства, называемые газоанализаторами. Они должны быть на каждом промышленном предприятии. С их помощью можно определить НКПРП и ВКПРП, значит, вычислить вероятную площадь воспламенения и риски, связанные с ним.

Также, степень опасности зависит от группы распространения пламени.

Источник

Концентрационные пределы распространения пламени

Смеси горючих газов и паров с воздухом способны воспламеняться и распространять пламя только тогда, когда концентрация горючего в них находится в определенных ограниченных пределах, которые называются нижним (НКПР) и верхним (ВКПР) пределами распространения пламени.

Концепции предельных температур и теплоты сгорания использованы при создании методик расчета нижнего концентрационного предела распространения пламени.

С увеличением температуры, как и следует из сущности предельных явлений, область распространения пламени расширяется, а с уменьшением давления сужается. Концентрационные пределы распространения пламени изменяются и от ряда других причин: присутствия в смеси флегматизатора или ингибитора, мощности источника зажигания.

Концентрационные пределы распространения пламени (КПР) являются едва ли не основной характеристикой пожароопасных свойств веществ и материалов. Мощность зажигающей искры, температура самовоспламенения, температура горения имеют смысл только внутри концентрационной области распространения пламени.

Пределы распространения пламени веществ и материалов определяют расчетными и экспериментальными методами.

Наряду с принятой системой определения пределов по концентрации горючего в смеси, в последние годы для твердых горючих материалов стал довольно широко применяться предел распространения пламени по кислороду, который находится экспериментально и носит название кислородного индекса (КИ). Этот параметр также зависит от давления, температуры. Кислородный индекс характеризует то минимальное содержание кислорода в смеси с азотом, при котором возможно воспламенение горючего материала с его последующим горением.

Пределы распространения пламени применяются в практике для классификации производств по степени их пожарной опасности, при расчете предельно допустимых концентраций горючих паров и газов в помещениях при производстве огневых работ, для расчета взрывоопасных режимов работ в среде, содержащей горючие газы и пары.

Исходя из важности КПР, в данных методических указаниях приведены примеры расчета концентрационных и температурных пределов распространения пламени.

4.2.1. Расчет КПР по аппроксимационной формуле

Например, из уравнения горения видно, что стехиометрическая смесь метана с воздухом содержит 1 моль метана, 2 моля кислорода и 2×3,76 молей азота. Концентрация горючего в такой смеси

%.

Значения концентрационных пределов распространения пламени, приведенные в справочной литературе, установлены экспериментально. Для большинства веществ они могут быть приближенно рассчитаны по формулам. По аппроксимационной формуле можно рассчитывать значения как нижнего, так и верхнего концентрационных пределов распространения пламени

,(21)

Таблица 5

Пример 1. Рассчитать КПР бутана в воздухе. Расчет провести по аппроксимационной формуле.

Решение. Для расчета необходимо знать число молей кислорода, необходимое для полного сгорания 1 моля бутана. Запишем уравнение горения бутана

Из уравнения видно, что n = 6,5.

Рассчитываем нижний концентрационный предел распространения пламени по аппроксимационной формуле, воспользовавшись значениями a и b из табл. 5,

(22)

Пример 1. Найти НКПР бутилена, если его низшая теплота сгорания равна 2545 кДж/моль.

Экспериментально найденное значение предела составляет также 1,6%.

В табл.6 приведены значения низшей теплоты сгорания некоторых горючих веществ

Значение теплоты сгорания других органических соединений можно найти в справочной литературе или рассчитать по закону Гесса.

4.2.3. Расчет концентрационных пределов распространения пламени для смеси горючих веществ

Если горючее представляет собой смесь индивидуальных веществ с известными концентрационными пределами распространения пламени, то для такой смеси можно установить значения нижнего и верхнего предела по формуле Ле-Шателье

(23)

Эта формула справедлива для большинства смесей веществ, хотя в некоторых случаях могут наблюдаться значительные отклонения, связанные с химическим взаимодействием веществ.

Пример 1. Определить концентрационные пределы распространения пламени пропано-бутановой смеси, содержащей 60 об. % пропана и 40 об. % бутана.

Решение. Экспериментальные значения концентрационных пределов распространения пламени для компонентов смеси находим в справочной литературе [5].

Тогда нижний концентрационный предел распространения пламени для смеси будет равен:

а верхний концентрационный предел

4.3. Расчет температурных пределов распространения пламени

Допустим, известен нижний концентрационный предел распространения пламени паров горючей жидкости. Необходимо найти НТПР, т.е. температуру, при которой концентрация насыщенных паров над поверхностью этой жидкости будет равна НКПР. По концентрации паров j_н (значение нижнего концентрационного предела распространения пламени) можно найти парциальное давление насыщенных паров:

(24)

По давлению насыщенного пара нетрудно установить соответствующую температуру жидкости, которая и будет значением НТПР. Зависимость давления насыщенного пара от температуры для большинства жидкостей известна и приведена в справочной литературе в виде таблиц (см. приложение), графиков или задана уравнением Антуана lgP = f(T) (приложение 7).

Температурные пределы воспламенения можно определить также по эмпирической формуле, связывающей их с температурой кипения индивидуальных жидкостей и константами K и l, характерными для данного гомологического ряда

где: Т_н(в)— нижний или верхний температурный предел воспламенения;

Т_к— температура кипения, о С.

Значение K и lприведены в приложении 10.

Пример 1. Рассчитать НТПР по нижнему концентрационному пределу распространения пламени этилового спирта. По справочнику или расчетом находим, что НКПР этилового спирта равен 3,6 %.

Решение. 1. Определяем, какому давлению насыщенного пара соответствует значение нижнего концентрационного предела:

2. Для нахождения соответствующей температуры можно воспользоваться приложением. По зависимости давления насыщенного пара от температуры находим, что при Т₁ = 281 К P₁ = 2,67 кПа, а при Т₂ = =292 К P₂ = 5,33 кПа. Следовательно, искомая температура, отвечающая нижнему температурному пределу, находится между 281 и 292 К. Методом линейной интерполяцией находим НТПР:

3. Проще и точнее установить значение Т_нтпр по известной величине Р_н можно, воспользовавшись уравнением Антуана, выражающим зависимость давления насыщенного пара от температуры жидкости

где: P, [Па]; Т, [К] (см. приложение 7).

Решая уравнение относительно Т, получим:

Для этилового спиртаА= 10,81, В = 1918, С = 21,1. Подставляя численные значения, получим:

Пример 2. Рассчитать температурные пределы воспламенения н-гексана, если его температура кипения равна 341,7 К или 68,5 o С.

Решение. По приложению 10 находим константы K и l для нижнего и верхнего пределов, подставляем в формулы и рассчитываем:

Экспериментальные значения составляют 247 К и 277 К соответственно для нижнего и верхнего пределов.

4.4. Расчет температуры вспышки

Напомним, что температурой вспышки Т_вс, [К], называется минимальная температура жидкости, при которой кратковременное воздействие источника зажигания у ее поверхности приводит к вспышке паров без последующего горения жидкости. При этой температуре скорость образования паров над поверхностью жидкости недостаточна для возникновения устойчивого горения.

Температура вспышки является основным показателяем пожарной опасности жидкостей. Ее значение для некоторых жидкостей приведены в приложении.

Метод расчета этого показателя по формуле В.И. Блинова построен на предположении, что концентрации пара и кислорода в потоке, направленном к поверхности горения, отвечают стехиометрическому составу, пар к пламени подводится благодаря молекулярной диффузии, а давление пара над жидкостью связано с температурой самой жидкости. Формула имеет вид:

(26)

P_нп— давление насыщенного пара жидкости при Т_вс, [Па].

(27)

В дальнейшем задача сводится к тому, чтобы по известной зависимости давления насыщенных паров от температуры жидкости найти такую температуру, при которой произведение ТРбудет равняться найденной величине Т_вс P_нп.

Для этого можно воспользоваться таблицей X приложения или уравнением Антуана:

(28)

для которого коэффициенты A, B, C приведены в приложении 7.

Формула В.И. Блинова является универсальной, по ней можно рассчитывать температуру вспышки в открытом и закрытом тигле, а также температуру воспламенения. Для этого в формуле (26) меняется только параметр A.

температуры вспышки в закрытом тигле A = 28[];

температуры вспышки в открытом тигле A = 45,3[];

температуры воспламенения A = 53,3[].

Решение. 1. Для решения задачи по формуле В.И. Блинова необходимо иметь значение коэффициента n, для чего записываем уравнение реакции горения этилового спирта:

2. Вычислим произведение

При определении Т_всв закрытом тигле параметр A = 28 , поэтому:

3. Найдем такую температуру, при которой произведение РТбудет равно 915 [кПа×К]. Тогда найденное значение температуры будет соответствовать температуре вспышки.

Воспользуемся для этого зависимостью давления насыщенного пара от температуры жидкости, приведенной в приложение. Для этилового спирта при Т₁ = 281 К давление паров составляет Р₁=2,666 кПа, а Р₁Т₁= =749 кПа×К. Это меньше, чем Р_всТ_вс. При Т₂ = 292 К давление паров Р₂ = =5,333 кПа, аР₂Т₂ = 1557 кПа×К. Это уже больше, чем Р_всТ_вс. Это означает, что Т_вс имеет значение:

°С

Сравнивая полученное значение с экспериментальным (286 К), видим, что погрешность расчета по формуле В. И. Блинова составляет всего 2,7 К.

Необходимо определить погрешности следующих значений, сравнивая получившиеся теоретически со справочными данными E_Q, E_p, E_Cн, E_CВ, E_Тbс, E_Тb, E_tn. Из получившихся данных составить сравнительную таблицу, после чего дать аналитическую оценку пожарной опасности вещества по предлагаемому алгоритму:

— Анализ показателей пожарной опасности

— Получение и применение

4.5. Основные параметры вещества

Согласно этому показателю, все материалы (вещества) можно разделить на три группы: негорючие, горючие, трудногорючие. Этот показатель характеризуется качественно и количественно. Качественная классификация основывается на способности веществ и материалов к горению при воздействии источника зажигания и после его удаления.

а) Окислители: перманганат калия (КMnО₄), хлор (Сl₂), перекись водорода (Н₂О₂), кислород (О₂), азотная кислота (НNО₃) и др.

б) Вещества, выделяющие горючие продукты при взаимодействии друг с другом или с водой. Так, например, при взаимодействии карбида кальция (СаС₂) с водой, выделяется ацетилен (С₂Н₂).

г) Вещества, нагрев которых в герметичной емкости сопровождается значительным повышением давления и возможностью разрушения емкости. Например, сжатые или сжиженные газы, термически нестойкие соединения.

д) Вещества, способные к взрывчатым превращениям без участия кислорода воздуха. Пример – взрывчатые вещества.

Трудногорючие вещества могут гореть в зоне пожара, увеличивая пожарную нагрузку помещений.

Горючие жидкости с температурой вспышки не более 61 о С в закрытом сосуде (тигле) или 66 о С в открытом тигле, зафлегматизированных смесей, не имеющих вспышку в закрытом тигле, относят к легковоспламеняющимся (ЛВЖ). Особо опасными называют ЛВЖ с температурой вспышки не более 28 о С.

Группа горючести является важнейшим параметром пожарной опасности и применяется при классификации веществ и материалов по степени пожарной опасности в соответствии с действующими противопожарными нормами.

Группу горючести веществ и материалов можно определить экспериментально или расчетным путем. Но об этом мы с вами будем говорить во втором вопросе нашей лекции. А сейчас я хочу сказать о том, что если нет возможности таких экспериментальных исследований или расчетов, то группу горючести газов и жидкостей можно определить косвенно по другим экспериментально определенным показателям пожаровзрывоопасности.

1. Горючий – наличие КПР.

2. Трудногорючий – отсутствие КПР и наличие температуры самовоспламенения.

3. Негорючий – отсутствие КПР и температуры самовоспламенения.

1. Горючая – наличие температуры воспламенения.

Такую классификацию веществ и материалов по группам горючести дает нам ГОСТ 12.1.044-89. Данная классификация распространяется абсолютно на все вещества, находящиеся в природе и которые нас окружают. Почему многие на этом заостряют внимание? Потому что СНиП 21-01-97 * «Пожарная безопасность зданий и сооружений» дает нам несколько иную классификацию строительных материалов по горючести. Более подробно этот вопрос изучают на дисциплине «Здания, сооружения и их поведение в условиях пожара».

Пожарная опасность строительных материалов определяется следующими пожарно-техническими характеристиками: горючестью, воспламеняемостью, распространением пламени по поверхности, дымообразующей способностью и токсичностью (СНиП 21-01-97 * ).

Строительные материалы подразделяются на негорючие (НГ) и горючие (Г). Горючие строительные материалы подразделяются на четыре группы:

Горючесть и группы строительных материалов по горючести устанавливают по ГОСТ 30244-94 «Материалы строительные. Методы испытания на горючесть».

Для негорючих строительных материалов другие показатели пожарной опасности не определяются и не нормируются.

Для определения динамики развития пожара и проведения расчетов необходимо учитывать следующие характеристики:

· Температура вспышки (ГОСТ 12.1.004-76);

· Температура самовоспламенения. По температуре самовоспламенения необходимо рассчитать безопасно допустимую температуру нагрева стенки технологического оборудования по следующей формуле (ГОСТ 12.1.044-89):

· НКПР (ВКПР) и НТПР (ВТПР). Находим безопасные и пожароопасные области (см. ниже).

Например, если j_н = 1,14%об. j_ß = 7,22, то

где: БО = Безопасная область

ВПО = Взрывоопасная область

ПВПО = Потенциально взрывопожароопасная область;

· Нормальная скорость распространения пламени;

· Минимальная энергия зажигания;

· Скорость выгорания. Значение V_n показывает сколько выгорает горючего вещества с площади 1 м 2 за 1 сек. По V_n и плотности ρ можно определить линейную скорость выгорания V_λ:

· Минимальное взрывоопасное содержание кислорода и минимальная флегматизирующая концентрация флегматизатора. МВСК показывает минимальную концентрацию кислорода, при которой еще возможно горение

· Максимальное давление взрыва Р_взр

4.6. Огнетушащие вещества

Огнетушащие вещества принято разделять по преобладающему механизму огнетушащего действия на четыре группы: разбавляющие, химически активные ингибиторы, изолирующие, охлаждающие. Следует иметь в виду, что каждое огнетушащее вещество обладает комплексом механизмов воздействия на процесс горения и горючий материал. В зависимости от вида горючего, способа применения и ряда других факторов одно и то же огнетушащее вещество может оказаться в разных группах данной классификации.

А). Негорючие газы. Попадая в зону горения, они разбавляют горючую смесь, т.е. уменьшают концентрацию горючего и окислителя j_г и j_ок. В результате уменьшения числа эффективных соударений это приводит к снижению интенсивности тепловыделения. Поэтому негорючие газы составляют группу разбавляющих огнетушащих веществ. Вместе с тем, поступая в зону горения, они имеют начальную температуру, равную температуре окружающей среды. Следовательно, при их подаче в зону горения неизбежно возрастает интенсивность теплоотвода за счет увеличения коэффициента теплопередачи.

Б). Химически активные ингибиторы (ХАИ). С их помощью происходит повышение энергии активации и уменьшение константы скорости химической реакции. В результате этого снижается интенсивность тепловыделения. Вместе с тем ХАИ обладают большой теплоемкостью и при их подаче в зону горения происходит также охлаждение пламени, значительно более интенсивное, чем при тушении негорючими газами. Причем, по некоторым данным, эффект охлаждения может быть соизмерим с эффектом ингибирования. В результате такого комплексного воздействия ХАИ во всех случаях более эффективны, чем негорючие газы.

В). Пены. Они применяются главным образом для тушения пожаров жидкостей. В этом случае преобладающий механизм тушения заключается в том, что пена, постепенно закрывая поверхность жидкости, уменьшает количество паров, поступающих в зону горения. В результате уменьшаются их концентрация j_г,интенсивность тепловыделения q + ,снижается температура пламени и соответственно лучистый тепловой поток, который определяет интенсивность испарения жидкости. Когда слой пены достигает определенной толщины (зависящей от вида пенообразователя и горящей жидкости) интенсивность тепловыделения в зоне горения уменьшается настолько, что температура пламени снижается до температуры потухания.

Г). Вода. С помощью воды прекращения горения достигают, охлаждая как зону горения, так и горящий материал. При тушении пожаров горючих газов водой тепло отводят только от зоны горения, так как газы воспламеняются при любой собственной температуре и охлаждать их перед зоной горения бесполезно.

Д). Порошки. При их использовании в той или иной мере реализуются все перечисленные выше механизмы (разбавление, ингибирование, изолирование, охлаждение и экранирование) одновременно. Кроме того, частицы порошка разбивают объем зоны горения на множество ячеек. В результате площадь теплоотвода становится равной суммарной площади поверхности частиц, что само по себе уже приводит к резкому увеличению q. С увеличением объемной концентрации порошка расстояние между частицами уменьшается и становится равным критическому размеру, в котором пламя существовать не может, так как q >>q . В этом заключается так называемый эффект объемной сетки.

Источник