Порядок выполнения работы




Исследование закономерностей изменения

Температуры вспышки горючей жидкости

От концентрации ее водных растворов

 

 

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

к лабораторной работе № 4

 

 

Ростов-на-Дону


УДК 614.841

 

Исследование закономерностей изменения температуры вспышки горючей жидкости от концентрации ее водных растворов: Методические рекомендации к лабораторной работе № 4. - Ростов Н/Д: Рост. гос.строит. ун-т, 2008. - 8 с.

Содержатся экспериментальные и расчетные методы определения температуры вспышки горючей жидкости в зависимости от разбавления ее водой.

Предназначены для студентов специальностей "Пожарная безопасность", "Безопасность технологических процессов и производств" и "Защита в чрезвычайных ситуациях".

 

Составители: доцент кафедры Е.А.Чикалова

 

 

Редактор Н.Е. Гладких

Темплан 2008 г. поз.240

-----------------------------------------------------------------------------------------------

Подписано в печать 6.06.08. Формат 60х84/16.

Бумага писчая. Ризограф. Уч.-изд. л. 0,5. Тираж 100 экз. Заказ

───────────────────────────────────────────────

Редакционно-издательский центр

Ростовского государственного строительного университета

344022, Ростов-на-Дону, ул. Социалистическая, 162

 

© Ростовский государственный

строительный университет, 2008

 


Цель работы. Экспериментально изучить изменение температуры вспышки горючей жидкости при разбавлении ее водой.

 

Теоретическая часть

 

В результате теплового движения часть молекул горючего, имея избыточную энергию, преодолевает силы поверхностного натяжения, переходит в газовую зону. Чем выше температура жидкости, тем интенсивнее ее испарение и больше парциальное давление паров. При постоянной температуре жидкости устанавливается термодинамическое равновесие между жидкой и газовой фазами: количество испарившейся жидкости равно количеству конденсирующихся газов. В этом случае речь идет о насыщенных парах. Давленые насыщенных паров жидкости зависит от температуры и описывается уравнением Клайперона-Клаузиуса

 

рН.П. = р е -Q/RT, (1)

 

где рН.П. – давление насыщенного пара, Па; р – коэффициент, зависящий от природы жидкости, Па; Q – теплота испарения, кДж/моль; Т – температура жидкости, К.

Концентрация паров над поверхностью жидкости определяется из соотношения:

j П. = (рН.П. / р0 )100, (2)

 

где j П. – концентрация паров, %; р0 – общее (атмосферное) давление, Па.

Таким образом, существует область температур, при которой над поверхностью жидкости образуются горючие концентрации ее паров в воздухе. К таким граничным температурам, отделяющим горючее состояние паровоздушной смеси от негорючего, относятся температура вспышки и температурные пределы воспламенения.

Температура вспышки является одним из важнейших показателей пожарной опасности веществ и материалов, который характеризует способность вещества воспламеняться от высокотемпературного источника зажигания небольшой мощности – пламя спички, электрическая искра и т.п. Под температурой вспышки понимают минимальную температуру горючего, при которой происходит воспламенение паровоздушной смеси от источника зажигания без перехода в устойчивое горение конденсированной фазы.

Температура вспышки является показателем, по которому жидкости классифицируются на легковоспламеняющиеся (ЛВЖ) и горючие (ГЖ). Если температура вспышки жидкости меньше или равна 61°С в закрытом сосуде

(66°С в открытом сосуде), то жидкость относят к группе легковоспламеняющихся. Горючие жидкости имеют ТВС>61°С в закрытом сосуде (ТВС>66°С в открытом).

Кроме температуры вспышки к температурным показателям относится еще ряд параметров, характеризующих температурное состояние конденсированной и парогазовой фаз: нижний и верхний температурные пределы воспламенения (ТН и ТВ), температура воспламенения (ТВП), температура самовоспламенения (ТСВ), температура зажигания (Т­З), температура горения (Т­Г). Для подавляющего большинства веществ в порядке возрастания они могут быть расположены в виде ряда: ТН, ТВС, ТВП, ТВ, ТСВ, Т­З, Т­Г. Первые четыре показателя характеризуют состояние конденсированной (жидкой) фазы, последние три – состояние парогазовой смеси.

Для расчета температуры вспышки наиболее часто используется формула, предложенная В.И. Блиновым

 

ТВС = А / D n0 pн.п., (3)

 

где ТВС – температура вспышки, К; D – коэффициент диффузии паров жидкости в воздухе, м2/с; n0 количество молей кислорода, необходимое для окисления одно моля горючего; pн.п. давление насыщенных паров жидкости при температуре вспышки, Па; А – постоянная прибора, (м2×К×ГПа)/с.

При расчете температуры вспышки в закрытом сосуде значение А принимают равным 0,280 (м2×К×ГПа)/с, в открытом – 0,453 (м2×К×ГПа)/с.

 

Содержание работы

1. Экспериментально определить значение температуры вспышки водных растворов жидкости заданной концентрации.

2. Расчетным методом оценить значение температуры вспышки жидкости, не содержащей влаги.

3. По экспериментальным и расчетным результатам построить график зависимости ТВС жидкости от ее концентрации в воде. По результатам исследования сделать выводы.

 

Экспериментальная установка (см.рисунок) состоит из обогреваемого корпуса 2, в который помещается тигель 1 с испытуемой жидкостью. Сверху тигель закрывается крышкой 3 с термометром и запальным фитилем. Крышка снабжена устройством для перемешивания жидкости в тигле и пружинным рычагом. С помощью лабораторного трансформатора на клеммы корпуса подается напряжение от сети.

Экспериментальное определение ТВС заключается в определении минимальной температуры жидкости, при которой происходит вспышка от запального фитиля.

 

Порядок выполнения работы

 

1. Заполняется таблица исходных данных (табл.1).

Таблица 1

 

№ п/п Параметры Значение параметров
  Жидкость Концентрация жидкости, % вес. Коэффициент диффузии паров в воздухе, см2/с    

 

Наименование испытуемой жидкости, содержание в ней воды и коэффициент диффузии задаются преподавателем.

2. По формуле (3) рассчитывают значение температуры вспышки; результат заносят в табл.3.2.

3. Экспериментальное определение температуры вспышки производят по следующей схеме:

3.1. Испытуемая жидкость заливается в тигель 2 до уровня кольцевой риски, нанесенной на внутренней его стороне. Тигель устанавливается в корпусе и закрывается крышкой с термометром.

3.2. Прибор через автотрансформатор подключается к электрической сети, напряжение подбирается из расчета получения скорости нагрева 5°С в минуту (~ 75 В).

3.3. Поджигается запальный фитиль и через каждые 5 градусов повышения температуры проводится испытание на вспышку. Для этого поворотом пружинного рычага открывают заслонку на крышке и опускают пламя внутрь тигеля на 1-2 с. Наименьшая температура, при которой произошла вспышка паров, принимается за ориентировочное значение температуры вспышки.

3.4. Для определения точного значения температуры вспышки охлаждают испытуемую жидкость на 10°С ниже ориентировочной и устанавливают скорость нагрева 1°С в минуту. Испытание на вспышку проводят при повышении температуры на каждый градус.

За температуру вспышки исследуемой жидкости принимают показание термометра, при котором появляется пламя над поверхностью жидкости.

Результаты заносят в табл.2.

Таблица 2

№ п/п Концентрация горючей жидкости, % вес. Температура вспышки, °С

 

4. По данным табл.2 строят график зависимости температуры вспышки от концентрации горючей жидкости. По результатам исследования делают выводы.

 

4. Контрольные вопросы

 

1. Что называется температурой вспышки, температурой воспламенения? Их физический смысл.

2. В чем различие между температурой вспышки и нижним температурным пределом воспламенения?

3. Укажите ориентировочное значение температурных показателей для предложенной жидкости.

4. Какие факторы влияют на величину температуры вспышки? Поясните графически.

5. Как влияет на температуру вспышки скорость ее нагрева при испытании?

6. Влияет ли на нижний и верхний температурные пределы воспламенения скорость нагрева жидкости при их определении?

7. В открытом или закрытом сосуде будет выше температура вспышки; поясните природу явления.

8. Рассчитайте температуру вспышки в открытом тигле вещества А, если известен коэффициент диффузии его паров в воздухе.

9. Расчетным методом (по значению коэффициента диффузии паров в воздухе) определите будет ли жидкость А относиться к ЛВЖ или ГЖ?

10. С позиций молекулярно-кинетической теории объясните влияние содержания влаги в жидкости на ее температуру вспышки.

11. По известным значениям концентрационных пределов воспламенения паров вещества А определите значения температурных пределов при нормальном атмосферном давлении.

12. Расчетным методом покажите, будет ли пожароопасна открытая емкость с веществом А на воздухе при температуре Т, если кратковременно воздействовать источником зажигания малой мощности?

13. Изменится ли температура вспышки при изменении концентрации кислорода в окружающей среде? Объясните природу явления.

14. Рассчитайте коэффициент избытка воздуха в паровоздушной смеси вещества А на нижнем и верхнем температурных пределах воспламенения.

15. Рассчитайте температуру заданной жидкости, при которой над поверхностью создается наиболее пожароопасная концентрация насыщенных паров.

 



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2017-11-19 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: