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

(43)

или

(44)

где

h_f — эмпирический параметр теплоты образования вещества, моль· кДж ^-1;

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

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

m_j, m_r, m_s — 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 h_f ,h_j, h_r, приведены в табл. 21.

Таблица 21

Значения коэффициентов h_sприведены 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		44,13

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

при b Ј 8 (45)

при b > 8 (46)

где h_j, q_s— коэффициенты, учитывающие химическое строение вещества;

тj — число связей _j-го элемента;

m_C, m_H , m_Cl, m_O — число атомов соответственно углерода, водорода, хлора и кислорода в молекуле вещества.

Значения коэффициентов h_j и q_s приведены в табл. 23 и 24.

Таблица 23

Вид структурной группы	hj	Вид структурной группы	hj
С—С	—0,84	С=О	1,31
СС	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
	—1,47
цикл неароматический	9/mc
	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

, (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

, (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

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

(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

(51)

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

К_ф — коэффициент флегматизации.

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

(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);

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

Таблица 26

Для смеси горючих компонентов величины D H° _f в кДж· моль^-1 и т_j вычисляют по формулам

, (53)

, (54)

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

m_jk — 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

(55)

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

Таблица 27

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:

; (56)

. (57)