Механизм горения жидкостей
Горение жидкости происходит в паровоздушной фазе, следовательно, на процесс горения исключительное влияние оказывает испарение жидкости.
Испарение – переход жидкости в пар со свободной поверхности при температуре ниже точки кипения жидкости.
Насыщенным называется пар, находящийся в динамическом равновесии с жидкостью.
Горение жидкости складывается из двух процессов:
1) испарение и 2) горение паровоздушной смеси.
Испарение является эндотермическим процессом, следовательно, в процессе испарения жидкость охлаждается.
Факторы, влияющие на скорость испарения
1) Природа (состав) вещества: молярная масса, вязкость.
2) Давление над поверхностью жидкости.
3) Температура среды.
4) Количество тепла, выделяющегося при горении жидкости.
5) Скорость движения среды.
Процесс образования паровоздушной смеси над поверхностью жидкости можно представить в виде схемы:
Нагрев
¯
Испарение
¯
Смешение паров с кислородом воздуха
¯
Воспламенение
¯
Горение
Температурные пределы распространения пламени – такие температуры вещества, при которых его насыщенный пар образует в окислительной среде концентрации, равные соответственно нижнему (НТПР) и верхнему (ВТПР) концентрационным пределам распространения пламени (ГОСТ 12.1.044-89*).
Для обеспечения пожарной безопасности технологического процесса, необходимо температуру (Траб.) выбирать ниже НТПР на 10°С или выше ВТПР на 15°С.
Факторы, влияющие на ТПР:
1. Природа жидкости.
2. Мощность источника зажигания.
3. Давление.
4. Примеси негорючих газов.
Расчет температурных пределов распространения пламени
Расчетный метод применяют для ориентировочного нахождения предполагаемых ТПР перед началом их экспериментального определения, а так же для расчета безопасных режимов работы технологического оборудования на стадии проектирования.
А) Расчет ТПР основывается на нахождении таких температур жидкости, при которых давление насыщенных паров соответствует НКПР и ВКПР.
Давление насыщенного пара на Н/ВТПР определяют по формуле:
(Па)
где:
Ptн/в – давление насыщенного пара на Н/ВТПР, Па
Робщ – атмосферное давление при нормальных условиях, Па
φн/в – Н/В КПР
Б) Расчет температурных пределов распространения пламени по уравнению Антуана:
, °С
где
tН(В) – нижний (верхний) температурные пределы распространения пламени;
– давление насыщенного пара на нижнем (верхнем) температурном пределе распространения пламени, мм.рт.ст.;
А, В, С – константы, определяемые по таблице 12 Приложения 2.
В) Для классов веществ, перечисленных в табл. 6.1, температурные пределы распространения пламени рассчитываются по формуле
tп = k × tкип - l, °С
где
tкип — температура кипения, °С;
k, l — коэффициенты, постоянные в пределах гомологического ряда, величины которых приведены в табл. 6.1.
Таблица 6.1
Значения коэффициентов k и l
| Гомологический ряд | Температурный предел | k | l, °С |
| Углеводороды алифатические | Нижний Верхний | 0,69 | |
| 0,79 | |||
| Спирты алифатические | Нижний Верхний | 0,61 | |
| 0,69 | |||
| Эфиры сложные | Нижний Верхний | 0,61 | |
| 0,75 | |||
| Алкиламины первичные | Нижний | 0,50 |
Г) В случаях, не предусмотренных в вышеназванных пунктах, величина нижнего температурного предела распространения пламени tн (°С) рассчитывается по формуле:
tн = tвсп - C, °С
где
С – константа, равная 2°С, если для расчета используется значение tвсп в закрытом тигле, и равная 8°С, если для расчета используется значение tвсп в открытом тигле.
Температуры вспышки и воспламенения
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.
Температура воспламенения — наименьшая температура вещества, при которой в условиях специальных испытаний вещество выделяет горючие пары или газы с такой скоростью, что при воздействии на них источника зажигания наблюдается воспламенение