ГОСТ 12.1.044-89  Приложение 4

ПРИЛОЖЕНИЕ 4 Обязательное

МЕТОДЫ РАСЧЕТА КОНЦЕНТРАЦИОННЫХ ПРЕДЕЛОВ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ПЛАМЕНИ ПО ГАЗО- И ПАРОВОЗДУШНЫМ СМЕСЯМ

Методы расчета применимы для индивидуальных органических веществ, состоящих из атомов С, И, О, N, C1 (не более одного атома хлора в молекуле) и их смесей. В случаях, оговоренных в пп. 2 и 3, в состав смесей могут входить водород, диоксид углерода, азот, водяной пар. Относительная средняя квадратическая погрешность расчетных значений концентрационных пределов распространения пламени не превышает 20 %.

1. Методы расчета концентрационных пределов распространения пламени индивидуальных веществ для начальной температуры 25 °С

1.1. Нижний предел (j н) в % об. вычисляют по формулам

Image436.gif (43)

или

Image437.gif (44)

где

hf эмпирический параметр теплоты образования вещества, моль· кДж -1;

D Н° f стандартная теплота образования вещества в газообразном состоянии при 25 ° С, кДж· моль-1;

hj, hr, hs — коэффициенты, характеризующие вклад j-х атомов (С, Н, О, N, C1), r и s-x структурных групп, влияющих на нижний предел;

mj, mr, ms — число атомов j-го элемента, r и s-x структурных групп в молекуле вещества;

l, р, q — число химических элементов и типов структурных групп в молекуле вещества.

Значения коэффициентов hf ,hj, hr, приведены в табл. 21.

Таблица 21

hj hr hf,
моль· кДж -1
hC hH hO hN hCl hCєC h... O
       /\
   C— C
9,134 2,612 -0,522 - 0,494 -3,57 7,88 6,50 0,0246

Значения коэффициентов hsприведены в табл. 22.

Таблица 22

Вид структурной группы hs Вид структурной группы hs
С—С 3,75 C—C1 0,71
С=С 11,10 О—Н 0,52
С—Н 4,47 N—H 1,90
С—О 0,90 N—N 13,84
С=О 3,12 CєC 31,05
С—N (трехвалентный) 2,27 Image438.gif 44,13

1.2. Верхний предел распространения пламени (j в ) в % об. вычисляют в зависимости от величины стехиометрического коэффициента кислорода (b ) по формулам:

Image439.gif при b Ј 8 (45)

Image440.gif при b > 8 (46)

где hj, qs коэффициенты, учитывающие химическое строение вещества;

тj — число связей j-го элемента;

mC, mH , mCl, mO — число атомов соответственно углерода, водорода, хлора и кислорода в молекуле вещества.

Значения коэффициентов hj и qs приведены в табл. 23 и 24.

Таблица 23

Вид структурной группы hj Вид структурной группы hj
С—С —0,84 С=О 1,31
СImage428.gifС 0,89 C—N —1,17
С=С 0,24 CєN 2,07
СєС 1,93 C—C1 0,71
С—Н 1,39 N—H 0,69
С—О —1,40 O—H 1,25

Таблица 24

Вид структурной группы qs
Image441.gif —1,47
цикл неароматический 9/mc
Image442.gif 1,11

2. Метод расчета концентрационных пределов распространения пламени для смесей горючих веществ при начальной температуре 25 ° С

Метод предназначен для веществ, не вступающих между собой в химическую реакцию при начальной температуре. В число компонентов смеси может входить молекулярный водород, объемная концентрация которого не должна превышать 75 % от суммы горючих компонентов смеси. Негорючими компонентами смеси являются диоксид углерода, азот и водяной пар. В число компонентов смеси не входит кислород.

Нижний (j н (верхний (j в) предел распространения пламени для смеси горючих веществ в % об. вычисляют по формуле

Image443.gif , (47)

где j k — концентрация k-го горючего компонента смеси, % об.;

j пk — нижний или верхний предел для бинарной смеси k-го горючего компонента с воздухом, % об.;

п — число горючих компонентов смеси.

Если предел (j пk) какого-либо компонента смеси неизвестен, его вычисляют, как указано в п. 1.

3. Методы расчета пределов распространения пламени для смесей горючих веществ с негорючими при выпуске их в воздух для начальной температуры 25 °С

Данные методы расчета применяются в том случае, если компоненты смеси не вступают между собой в химическую реакцию при начальной температуре, негорючими компонентами смеси являются диоксид углерода, азот и водяной пар. В число горючих компонентов смеси может входить молекулярный водород, объемная концентрация которого не должна превышать 75 %. В число компонентов смеси не входит кислород.

3.1. Нижний концентрационный предел распространения пламени для смеси j н) в % об. вычисляют по формуле

j н = 100/(1 + n в) , (48)

тде n в — число молей воздуха, приходящееся на 1 моль исходной смеси, определяют по формуле

Image444.gif, (49)

где j нk— нижний предел распространения пламени k-го горючего компонента, % об.;

j j — концентрация j-го негорючего компонента, % об.;

Сj — коэффициент j-го негорючего компонента;

т — число негорючих компонентов смеси.

Значения коэффициента Сj приведены в табл. 25.

Таблица 25

Негорючий компонент смеси Сj
Азот 0,988
Водяной пар 1,247
Диоксид углерода 1,590

3.2. Верхний предел распространения пламени для смеси (j в) в % об. вычисляют по формуле

Image445.gif (50)

где j вk — верхний предел распространения пламени для бинарной смеси k-го горючего компонента с воздухом, % об.;

j'вj — верхний условный предел распространения пламени j-го негорючего компонента, вычисляемый для каждого негорючего компонента по формуле

Image446.gif (51)

где j ф — минимальная флегматизирующая концентрация негорючего компонента, % об.;

Кф — коэффициент флегматизации.

Минимальную флегматизирующую концентрацию (j ф) каждого негорючего компонента в % об. вычисляют по формуле

Image447.gif (52)

где h'ф — коэффициент теплоты образования смеси горючих компонентов в газообразном состоянии, моль· кДж-1;

h'ф , h"ф— свободные члены;

h'j, h"j — коэффициенты атомов и структурных групп горючих компонентов (их значения приведены в табл. 26);

mj — число атомов j-го вида в смеси горючих компонентов.

Таблица 26

Коэффициенты
h'j, h"j
Значение коэффициента при разбавлении смеси
азотом водяным паром диоксидом водорода
h'f 0,865· 10-2 0,802· 10-2 0,736· 10-2
h'ф 1,256 0,780 0,584
h'С 2,528 1,651 1,292
h'H 0,759 0,527 0,427
h'O 0,197 0,416 0,570
h'N —0,151 —0,147 —0,133
h'CєC 1,500 1,500 1,500
h"ф 2,800 2,236 2,020
h''С 5,946 5,000 4,642
h''Н 1,486 1,250 1,160
h''О —2,973 —2,500 —2,321
h''N 0 0 0
h'' CєC 0 0 0

Для смеси горючих компонентов величины D H° f в кДж· моль-1 и тj вычисляют по формулам

Image448.gif, (53)

Image449.gif , (54)

где D H° fk — стандартная теплота образования k-го горючего компонента в газообразном состоянии, кДж· моль-1;

mjk — число j-х атомов в молекуле k-го горючего компонента. Если среди горючих компонентов смеси отсутствуют молекулярный водород, монооксид углерода и уксусная кислота, то значение коэффициента флегматизации Кф берут из табл. 27. В противном случае Кф, вычисляют по формуле (55) с использованием данных табл. 27

Image450.gif (55)

где Кфk — коэффициент флегматизации k-го горючего компонента данным флегматизатором.

Таблица 27

Флегматизатор Кфпри флегматизации
органических веществ молекулярного водорода монооксида углерода
Азот

Диоксид углерода

Водяной пар

0,100

0,190

0,160

0,003

0,018

0,003

0,020

0,096

4. Метод расчета пределов распространения пламени при повышенных температурах

При температурах (t) в диапазоне от 25 до 150 °С нижний (j нt ) и верхний ) пределы распространения пламени в % об. вычисляют по формулам:

Image451.gif; (56)

Image452.gif. (57)


ОТДЕЛ 1.4  ФГУ ВНИИПО МЧС РОССИИ
мкр. ВНИИПО, д. 12, г. Балашиха, Московская обл., 143903
Тел. (495) 524-82-21, 521-83-70     тел./факс (495) 529-75-19
E-mail: nsis@pojtest.ru

Материалы сборника могут быть использованы только с разрешения ФГУ ВНИИПО МЧС РОССИИ
© ФГУ ВНИИПО МЧС РОССИИ, 2009  Все права защищены

Комментарии (0)

    Введите сумму 7 + 7