1. Основи процесів горіння.
розрахунки параметріВ процесу горіння
1.1. ВИЗНАЧЕННЯ КОЛЬОРУ ДиФУЗІйНОГО ПОЛУМ’Я
Розглядаючи структуру полум’я умовно можна виділити декілька зон –
підготовчу, зону горіння, зону продуктів горіння.
У підготовчій зоні відбувається процес термічного розкладу речовин на
складові хімічні елементи, радикали та функціональні групи. Наприклад,
при горінні ацетилену С2Н2 він розкладається за наступною схемою:
С2Н2 =2С+2Н.
Якщо в підготовчій зоні є кисень, то відбувається попереднє окислення
карбону, і в зону горіння вже потрапляють не атоми карбону, а молекули
СО.
В зоні горіння відбуваються швидкі реакції згоряння продуктів
попереднього окислення, карбону та гідрогену до кінцевих продуктів:
СО + О = СО2
С + 2О = СО2
2Н + О = Н2О.
Спектри випромінювання двохатомних (СО) та трьохатомних газів (СО2, Н2О)
лежать за межами людського сприйняття світла, тому їх внеском в колір
полум’я можна нехтувати. Якщо в зону горіння потрапляє карбон, то він
розжарюється, і це обумовлює світіння зони горіння. Якщо в складі
горючої речовини багато карбону, то він не встигає окислитися в зоні
горіння і потрапляє в зону продуктів горіння у вигляді сажі.
В залежності від способу утворення суміші горючої речовини та окислювача
розрізняють кінетичне та дифузійне полум’я.
При кінетичному горінні в підготовчу зону надходить вже готова суміш в
концентрації близькій до стехіометричної, в цій же зоні відбувається
розкладання компонентів суміші і попереднє окислення. В зоні горіння
утворюються кінцеві продукти реакції – діоксид карбону, азот та вода,
які світла практично не випромінюють. Отже зона горіння має
слабко-блакитний колір не залежно від його температури. Якщо в суміші,
яка надходить для горіння, недостатньо окислювача, то в підготовчій зоні
не встигають утворюватися продукти попереднього окислення, тому в зону
горіння потрапляють частки карбону, полум’я набуває жовтого або
жовтогарячого кольору.
При дифузійному горінні горюча суміш утворюється в зоні горіння за
рахунок дифузії горючої речовини з підготовчої зони, а окислювача – із
навколишнього середовища. Колір дифузійного полум’я залежить від
хімічного складу горючої речовини.
Якщо в складі горючої речовини є достатньо оксигену, то карбон, який
утворюється при термічному розкладі, в підготовчій зоні весь встигає
попередньо окислитися до СО, а потім оксид карбону в зоні горіння згоряє
і утворює вуглекислий газ. Отже, така речовина горить безбарвним або
блакитним полум’ям.
Наприклад, горіння метанової (мурашиної) кислоти СН2О2 можна представити
як процес послідовних реакцій:
СН2О2 = СО+ ОН+ Н ;
СО +0,5 О2 = СО2 ;
Н + 0,5 О2 = Н2О.
З наведених реакцій видно, що дифузійне полум’я метанової кислоти
повинно бути безбарвним.
При термічному розкладанні ацетону окрім оксиду карбону та водню буде
виділятися і карбон.
С3Н6О = СО +2С + 6Н
Частки вуглецю, знаходячись у полум’ї, розжарюються і світяться, тому,
полум’я набуває яскравості. Але карбон, що утворився, при нормальному
доступі повітря встигає окислитися до діоксиду карбону і сажа при цьому
не виділяється. Полум’я буде яскравим, але не кіптявим.
При горінні октану С8Н18 за рахунок його розкладання в підготовчій зоні
за реакцією
С8Н18 = 8С + 18Н
утвориться настільки багато карбону, що кисню, який шляхом дифузії
надходить в зону горіння, не вистачає для окислення всього карбону до
діоксиду карбону. Тому карбон, який не прореагував в полум’ї,
виділяється у вигляді сажі. Полум’я при горінні октану буде яскравим та
кіптявим.
Про характер світіння дифузійного полум’я можна приблизно судити по
процентному вмісту оксигену та карбону в горючій речовині. Дані про
характер світіння полум’я від процентного вмісту компонентів наведені в
таблиці №1.
Таблиця № 1 Залежність кольору полум’я від вмісту компонентів.
Характер світіння полум’я Вміст компонентів в горючій речовині, %
оксиген карбон
безбарвне більше 50 до 50
яскраве, без кіптяви від 25 до 50 від 50 до 75
яскраве, із кіптявою менше 25 більше 75
Приклад розв’язування задачі
Визначити колір дифузійного полум’я пропіонового ангідриду C6H10O3.
Рішення.
1. Розраховуємо молярну масу горючої речовини (:
( = 6(12 +10 + 16(3 = 130 кг(кмоль–1.
2. Розраховуємо відсоток оксигену та карбону в складі горючої речовини:
.
.
3. Згідно таблиці 1 визначаємо колір дифузійного полум’я:
вміст О від 25 до 50%, вміст C від 50 до 60%, отже полум’я яскраве, без
кіптяви.
1.2. складання рівняння реакції горіння
Для визначення основних параметрів процесу горіння та параметрів
пожежної небезпеки речовин та матеріалів (визначення об’єму повітря,
необхідного для повного згоряння речовини, визначення об’єму продуктів
згоряння, температури горіння, максимального тиску при вибуху,
температурного режиму пожежі і т.п.) необхідно вміти складати рівняння
реакції горіння, на основі якого вирішуються задачі матеріального та
енергетичного балансу.
На пожежі окислювачем виступає кисень повітря, який і бере безпосередню
участь у процесі окислювання горючих матеріалів. Але кисень до зони
горіння надходить не в чистому виді, а разом з іншими компонентами
повітря, найголовнішим з яких є азот. Враховуючи, що всі інші інертні
гази містяться у повітрі в незначній кількості (не більше 1%), їх
кількість об’єднують із азотом, і склад повітря умовно приймають таким:
азот – 79% об’єму або 0,77 масові частки; кисень – 21% та 0,23
відповідно. Таким чином, при горінні на один моль кисню, що бере участь
у реакції горіння, припадає 79:21 = 3,76 молів азоту.
Методика складання рівнянь реакції горіння дещо відрізняється від
методики складання рівнянь хімічних реакцій. При складанні рівнянь
реакції горіння необхідно враховувати наступні особливості:
Методика складання рівнянь реакції горіння
1. Рівняння складається на 1 моль горючої речовини. На відміну від
рівнянь хімічних реакцій у рівнянні реакції горіння можуть бути присутні
і дробні стехіометричні коефіцієнти.
2. Горіння на пожежі протікає в середовищі повітря. Склад повітря
записується в молях як (О2 + 3,76 N2).
3. Вважається, що утворюються тільки продукти повного згоряння, при
цьому повітря надходить в стехіометричному співвідношенні. Кількість
молів повітря, необхідного для повного згоряння горючої речовини,
визначається стехіометричним коефіцієнтом (.
В загальному виді рівняння реакції горіння можна записати як:
Горюча речовина + ( (О2 + 3,76 N2) = Продукти горіння
де ( – стехіометричний коефіцієнт в рівнянні реакції.
4. Виходячи з елементного складу горючої речовини, визначають якісний
склад продуктів горіння.
У разі присутності у горючій речовині:
карбону С утвориться діоксид карбону СО2;
гідрогену Н утвориться вода Н2О;
сульфуру S утвориться діоксид сульфуру SO2;
фосфору Р утвориться фосфорний ангідрид Р2О5;
силіцію Si утвориться діоксид силіцію SiO2;
металу утвориться оксид металу;
нітрогену N утвориться молекулярний азот N2;
галогенів (F, Cl, Br, J) утворяться галогеноводні (HF, HCl, HBr, HJ)
Галогеноводні утворяться внаслідок взаємодії галогенів з атомами водню,
які входять до складу горючої речовини.
C2H4Cl2 + 2,5 (O2 + 3,76 N2) = 2CO2 + H2O + 2HCl + 2,5(3,76N2.
5. Присутній в горючій речовині оксиген також вступає до реакції
окислення подібно кисню повітря, при цьому кількість повітря, що
надходить з навколишнього середовища, відповідно, зменшується. Зразком
може служити горіння вибухових та піротехнічних речовин, зокрема
нітрогліцерину:
С3Н5(NО3)3 = 3СО2 + 2,5Н2О + 0,25О2 + 1,5N2
6. Для правильного складання рівняння реакції горіння варто спочатку
урівняти кількість атомів карбону , потім сульфуру, фосфору і силіцію,
потім урівнюється кількість галогенів, після цього – кількість
гідрогену. Останніми урівнюють кількості атомів оксигену й нітрогену в
правій і лівій частині рівняння.
Кількість молів повітря, необхідного для повного згоряння 1 молю горючої
речовини, визначається стехіометричним коефіцієнтом ?, який можна
розрахувати за формулою:
де – C, S, H, Halogen, O, P – число атомів відповідно карбону, сульфуру,
гідрогену, галогену, оксигену та фосфору в молекулі горючої речовини.
Приклад розв’язування задачі
Скласти рівняння реакції горіння основних класів органічних речовин у
повітрі.
Вуглеводні: горіння пропану у повітрі:
C3H8 + 5(O2 + 3.76N2) ( 3CO2 + 4H2O + 5·3,76N2 ;
Оксигенвмісні речовини: горіння ацетону в повітрі:
C3H6O + 4(O2 + 3,76N2) ( 3CO2 + 3H2O + 4·3,76N2;
Нітрогенвмісні речовини: горіння діетиламіну в повітрі:
C4H11N + 6,75(O2 + 3,76N2) ( 4CO2 + 5,5H2O + 0,5N2 +6,75·3,76N2 ;
Сульфурвмісні речовини: горіння тіофену в повітрі:
C4H4S + 6(O2 + 3,76N2) ( 4CO2 + 2H2O + SO2 + 6·3,76N2;
Фосфорвмісні речовини: горіння фосфористого водню в повітрі:
РН3 + 2(О2 + 3,76N2) ( 0,5Р2О5 + 1,5Н2О + 2·3,76N2;
Галогенвмісні речовини: горіння дихлоретану в повітрі:
C2H4Cl2 + 2.5(O2 + 3.76N2) ( 2CO2 + H2O + 2HCl + 2,5·3,76N2;
горіння трихлоретану в повітрі:
C2H3Cl3 + 2(O2 + 3,76N2) ( 2CO2 + 3HCl + 2·3,76N2;
горіння хлорброметану в повітрі:
C2H4ClBr + 2,5(O2 +3,76N2) ( 2CO2 + HCl + HBr + H2O + 2,5·3,76N2;
Елементоорганічні речовини: горіння триетилтіофосфату в повітрі:
С6Н15О3РS + 10,5(О2 + 3,76N2) (
6CO2 + 7,5H2O + 0,5P2O5 + SO2 +10,5·3,76N2;
горіння фосфаміду в повітрі:
С5Н12О2РS2N + 10,25(О2 + 3,76N2) (
5CO2 + 6H2O + 0,5P2O5 +2SO2 + 0,5N2 + +10,25·3,76N2.
1.3. Матеріальний баланс процесу горіння
При розгляді різних аспектів процесу горіння важливу роль відіграє
матеріальний баланс між вихідними речовинами реакції горіння та
продуктами, що утворюються внаслідок цієї реакції. Це дозволяє
розрахунковим шляхом визначити кількість повітря, необхідного для
горіння, об’єм і склад продуктів повного горіння, температуру горіння і
інші параметри, які будуть визначати характер розвитку пожежі в тих або
інших умовах.
Горюча суміш, склад якої відповідає рівнянню реакції горіння,
називається сумішшю стехіометричного складу. Такі суміші є найбільш
реакційноздатними, а тому й найбільш пожежонебезпечними, бо вони легше
займаються, в них швидше поширюється процес горіння та виділяється
максимальна кількість тепла. Тому в практичній діяльності необхідно
вміти передбачати та розраховувати умови, при яких дана горюча речовини
буде утворювати з повітрям найбільш небезпечні в пожежному відношенні
системи. Концентрація горючої речовини, яка відповідає стехіометричній
суміші, називається стехіометричною.
Визначення стехіометричної концентрації горючої речовини в суміші з
окислювачем
Для визначення об’ємної стехіометричної концентрації горючої речовини
використовують розрахункові формули:
,% (1)
, % (2)
Масову концентрацію речовини можна отримати знаючи об’ємну концентрацію,
використовуючи формулу перерахунку:
, г(м–3 (3)
де ? – молярна маса речовини, кг(кмоль-1;
V? – молярний об’єм газу за даної температури м3?кмоль-1.
Приклад розв’язування задачі
Визначити об’ємну та масову стехіометричну концентрацію діоксану в
суміші з повітрям при температурі навколишнього середовища 30oC, тиску
повітря 105,0 кПа.
Рішення.
1. Складаємо рівняння реакції горіння.
C4H8O2+ 5 (O2+3,76 N2) = 4CO2 + 4H2O + 5 ( 3,76 N2
( = 5
2. Розраховуємо об’ємну стехіометричну концентрацію горючої речовини в
суміші з повітрям:
%
3. Розраховуємо молярну масу горючої речовини ( та молярний об’єм газу
за даних умов V(
( = 4(12 + 8 + 16(2 = 88 кг(кмоль–1.
м3(кмоль–1.
4. Розраховуємо масову стехіометричну концентрацію горючої речовини в
суміші з повітрям:
, г(м–3
Висновок: найбільш пожежонебезпечною концентрацією діоксану в суміші з
повітрям є 4,03% або 140,8 г(м–3.
Розрахунок матеріального балансу процесу горіння.
Розрахунок матеріального балансу процесу горіння полягає у визначенні
об’єму повітря, необхідного для повного згоряння горючої речовини, і
об’єму продуктів горіння, які утворюються при цьому.
Розрізняють питому та повну, теоретичну та дійсну кількість повітря, яка
витрачається на згоряння горючої речовини.
Питома кількість повітря – кількість повітря, яка необхідна для згоряння
одиниці кількості горючої речовини (1моль, 1 м3, 1 кг).
Повна кількість повітря – кількість повітря, яка необхідна для згоряння
певної кількості горючої речовини.
Теоретична кількість повітря – мінімальна кількість повітря, яка
необхідна для повного згоряння горючої речовини.
Дійсна кількість повітря – кількість повітря, яка надходить на згоряння
горючої речовини за даних умов.
Мінімальний об’єм повітря, який необхідний для повного згоряння одиниці
кількості горючої речовини(1 моль, 1 м3, 1 кг), називається питомим
теоретичним об’ємом повітря і позначається v0п. В дійсності об’єм
повітря, що надходить в зону горіння, відрізняється від теоретичного
об’єму. Такий об’єм повітря, що приходиться на одиницю кількості горючої
речовини, називається питомим дійсним об’ємом і позначається vп. Різниця
між кількістю повітря, що іде на горіння і теоретично необхідною,
називається надлишком повітря. Для характеристики ступеню забезпеченості
повітрям використовують поняття коефіцієнта надлишку повітря ((п), який
показує, у скільки разів кількість повітря, що дійсно надходить до зони
горіння, відрізняється від теоретично необхідної кількості повітря для
повного згоряння горючої речовини.
де vоп – питомий теоретичний об’єм повітря, необхідний для повного
згоряння горючої речовини, м3(кг-1;
vп – питомий дійсний об’єм повітря, що надходить до зони реакції і при
згорянні горючої речовини, м3(кг-1.
Отже, дійсний питомий об’єм повітря дорівнює:
Частина повітря, що не витрачається на горіння – надлишок повітря,
переходить у продукти горіння:
(vп = vп – vоп = vоп((п -1)
Продукти горіння – це газоподібні, тверді та рідкі речовини, що
утворюються при взаємодії окислювача з горючою речовиною у процесі
горіння. Склад продуктів горіння залежить від складу горючої речовини та
умов протікання реакції горіння. До продуктів горіння переходять і
нейтральні домішки, що знаходились у вихідній суміші, і частина горючої
речовини або окислювача, яка не брала участі в реакції. В цілому
продукти згоряння утворюють систему, що зветься димом.
Димом називається дисперсна система, що складається з твердих і рідких
часток (дисперсної фази), завислих у газовому дисперсійному середовищі.
Розрахунок матеріального балансу процесу горіння залежить від складу та
агрегатного стану горючої речовини.
Теоретичне число молів повітря та продуктів горіння при згоряння одного
молю горючої речовини індивідуального складу можна визначити з рівняння
реакції горіння.
Для індивідуальних речовин рівняння реакції горіння має вид:
1 ГР + ( (О2 + 3,76 N2) = (niПГi
Питоме теоретичне число молів повітря, що необхідно для повного згоряння
1 моля речовини, можна визначити як:
nоп = (1 + 3,76)( = 4,76(, моль(моль-1. (4)
Питоме теоретичне число молів продуктів горіння дорівнює сумі молів всіх
продуктів горіння у рівнянні реакції горіння:
nопг = (n ПГi, моль(моль-1. (5)
При горінні речовини з надлишком повітря визначають питоме дійсне число
молів повітря та продуктів горіння:
nп = nоп ((п , моль(моль-1. (6)
nпг = nопг + ((п – 1) nоп , моль(моль-1. (7)
Процентний склад продуктів горіння можна визначити за формулою:
% (8)
В тому разі, коли горіння протікає з надлишком повітря, в продуктах
горіння буде присутній кисень, а при розрахунку вмісту азоту необхідно
врахувати і азот, який перейшов з надлишком повітря.
;
.
Однак, на практиці кількість речовини вимірюють не в молях, а в м3, якщо
це газ, або в кг, якщо речовина знаходиться в конденсованому стані
(рідина чи твердий матеріал). Отже в попередні формули потрібно буде
підставити не кількість молів, а об’єм, який займає моль газу, або масу,
яка еквівалентна молю речовини. В такому випадку вид формули для
розрахунку кількості повітря та продуктів горіння буде залежати від
того, в якому агрегатному стані знаходиться горюча речовина.
Треба пам’ятати, що 1 кіломоль газу при заданих температурі Т та тиску Р
займає об’єм V( м3, який можна розрахувати за формулою:
, м3. (9)
Якщо горить газ, то на 1 кмоль (V(ГР м3) горючої речовини витрачається
теоретичний об’єм (nоп (V(п) м3 або дійсний об’єм (nп (V(п) м3 повітря.
1 кмоль ГР — nоп = 4,76((, кмолів повітря
V(ГР м3 ГР — nоп (V(п = 4,76(((V(п, м3 повітря
1 м3 ГР — vоп м3 повітря
З цієї пропорції можна визначити питомий теоретичний об’єм повітря, що
необхідний для згоряння одного метру кубічного горючого газу:
, м3
Якщо горюча речовина знаходиться за тих же умов, що і повітря, то V(ГР =
V(п. Отже на згоряння 1 м3 ГР буде витрачатися:
питомий теоретичний об’єм повітря: vоп = 4,76(, м3(м–3 ;
питомий дійсний об’єм повітря: vп = 4,76((п, м3(м–3.
Так само можна отримати і об’єми продуктів горіння, що утворюються при
згорянні горючої речовини в газоподібному стані. Якщо продукти згоряння
знаходяться за однакових температур і тиску, що і горючий газ, то V(гр =
V(пг то:
питомий теоретичний об’єм ПГ: vопг = (n ПГi, м3(м–3;
питомий дійсний об’єм ПГ: vпг = vопг + ((п – 1)4,76(, м3(м–3.
При горінні заданої кількості газу можна визначити повні об’єми повітря
та продуктів горіння:
Vп = vпVг.г , м3,
Vпг = vпгVг.г , м3,
де Vг.г. – заданий об’єм горючого газу, м3.
Проте під час горіння продукти горіння мають високу температуру
(температуру горіння), при цьому відбувається їх температурне
розширення. Об’єм продуктів горіння за даних умов можна визначити з
універсального газового закону:
, м3.
де То, Ро – початкові температура та тиск;
Тгор , Рпг – температура та тиск продуктів горіння;
– об’єм продуктів горіння при То.
Для горючих речовин у рідкому або твердому агрегатному стані необхідно
враховувати, що 1 кмоль важить ( кг (( – молярна маса горючої речовини,
кг(кмоль–1). Тоді питомі об’єми (на 1кг горючої речовини) повітря та
продуктів горіння визначаються:
, м3(кг-1. (10)
, м3(кг-1 (11)
, м3(кг-1. (12)
, м3(кг-1 .(13)
При горінні будь-якої кількості горючої речовини:
повний теоретичний об’єм повітря Vоп = vоп mг.р.., м3;
повний дійсний об’єм повітря Vп = vп mг.р., м3
повний теоретичний об’єм ПГ Vопг = vопг mг.р.., м3;
повний дійсний об’єм ПГ Vпг = vпг mг.р., м3,
де mг.р. – маса горючої речовини, кг.
Методика розрахунку матеріального балансу процесу горіння речовини
індивідуального хімічного складу
1. Складаємо рівняння реакції горіння.
2. Визначаємо питоме теоретичне число молів повітря та продуктів горіння
за формулами (4) і (5).
3. Визначаємо питоме дійсне число молів повітря та продуктів горіння з
урахуванням надлишку повітря за формулами (6) і (7).
4. Визначаємо склад продуктів горіння за формулою (8).
5. Розраховуємо молярна маса горючої речовини ( та молярний об’єм газу
за даних умов V( за формулою (9).
6. Визначаємо теоретичні об’єми повітря та продуктів горіння за
формулами (10) і (12).
7. Визначаємо дійсні об’єми повітря та продуктів горіння за даних умов
за формулами (11) і (13).
Приклад розв’язування задачі
Провести розрахунок матеріального балансу процесу горіння етиленгліколю
(C2H6O2), якщо горіння проходило при температурі навколишнього
середовища 10oC, тиску повітря 100,0 кПа, з коефіцієнтом надлишку
повітря ( п =1,8.
Рішення.
1. Складаємо рівняння реакції горіння.
C2H6O2 + 2,5 (O2 + 3,76 N2) = 2CO2 + 3H2O + 2,5(3,76 N2
(=2, 5
2. Визначаємо питоме теоретичне число молів повітря та продуктів
горіння:
nоп = 4,76 ( 2,5 = 11,9 моль(моль-1.
nопг = 2 + 3+ 2,5 ( 3,76 = 14,4 моль(моль-1.
3. Визначаємо питоме дійсне число молів повітря та продуктів горіння з
урахуванням надлишку повітря:
nп = 11,9(1,8 = 21,4, моль(моль-1.
nпг = 14,4 + (1,8-1) 11,9 = 23,9, моль(моль-1.
4. Визначаємо склад продуктів горіння:
.
.
5. Розраховуємо молярну масу горючої речовини ( та молярний об’єм газу
за даних умов V?:
( = 2(12 + 6(1 + 2(16 = 62 кг(кмоль–1.
м3(кмоль–1.
6. Визначаємо питомий теоретичний об’єм повітря vоп, та питомий
теоретичний об’єм продуктів горіння vопг;
, м3(кг–1.
, м3(кг–1,
7. Визначаємо питомі дійсний об’єм повітря vп, і продуктів горіння vпг
за даних умов:
vп = 4,52 (1,8=8,14, м3(кг–1.
vпг = 5,47+(1,8-1) ( 4,52 = 9,09, м3(кг–1.
Висновок: для повного згоряння одного кілограма етиленгліколю потрібно
vоп = 4,52 м3(кг–1 повітря, об’єм продуктів горіння складе vопг = 5,47
м3(кг–1. При згорянні в заданих умовах буде використано vп = 8,14
м3(кг–1 повітря, при цому утвориться vпг =9,09 м3(кг–1 продуктів
горіння. Вміст в продуктах горіння CO2 – 8,4 %, Н2О – 12,5 %, О2 – 8,3
%, N2 – 70,8 %.
1.4 Енергетичний баланс процесів горіння
1.4.1 Визначення теплоти згоряння речовин
Хімічні реакції можуть проходити з поглинанням або виділенням енергії.
Реакції, що протікають при поглинанні енергії, називаються
ендотермічними.
Реакції горіння є екзотермічними, а тепловий ефект, що супроводжує
реакції горіння, називають теплотою згоряння.
Теплотою згоряння називається кількість тепла, що виділяється при
згорянні одиниці кількості речовини з утворенням продуктів повного
згоряння.
Залежно від способу вираження кількості речовини розрізняють молярну Q
кДж·моль–1, масову Q/ кДж·кг–1 та об’ємну Q// кДж·м–3 теплоту згоряння
речовини.
Розрізняють вищу та нижчу теплоту згоряння речовини. Вища теплота
згоряння Qв визначається за умов, що вода в продуктах згоряння
знаходиться в рідкому стані (з урахуванням теплоти пароутворення).
Нижча теплота згоряння Qн визначається за умов, що вода у продуктах
горіння залишилася у вигляді пари.
Молярну теплоту згоряння розраховують згідно з законом Гесса. Тепловий
ефект реакції визначається як різниця між теплотою утворення кінцевих
продуктів горіння та теплотою утворення вихідних компонентів системи.
Враховуючи, що теплота утворення простих речовин (азоту та кисню)
дорівнює нулю, математичне вираження закону Гесса для реакції горіння
можна записати в наступному виді:
, кДж·моль–1,
де (Ноrор – стандартна теплота реакції згоряння, кДж·моль–1;
(Ноf ГР – стандартна теплота утворення горючої речовини в газоподібному
стані, кДж·моль–1;
(Ноf ПГi – стандартна теплота утворення i-го компоненту продуктів
горіння, кДж·моль–1;
ni – число молів i-го продукту горіння в рівнянні реакції горіння.
Реакції горіння ідуть з виділенням тепла, тому знак ” -” опускається, і
формула для визначення молярної теплоти згоряння має вид:
, кДж·моль–1,
, кДж·моль–1 . (14)
Для перерахування молярної теплоти згоряння Qг у масову Qг/ можна
використати формулу:
, кДж·кг–1. (15)
Для речовин у газоподібному стані при перерахуванні молярної теплоти
згоряння Qг у об’ємну Qг// використовують формулу:
, кДж·м–3. (16)
Теплоти утворення горючих речовини та деяких речовин, що можуть бути
присутні в продуктах горіння, наведені у таблиці № 3 та 11 додатків.
Приклад розв’язування задачі
Визначити вищу та нижчу молярну, масову та об’ємну теплоту згоряння
етилформіату C3H6O2, якщо стандартна теплота його утворення становить
(Нof = – 371,2 кДж·моль–1.
Рішення.
1. Складаємо рівняння реакції горіння етилформіату
C3H6O2 + 6,5O2 = 3CO2 + 3H2O – (Нorор
2. За законом Гесса визначаємо молярну вищу на нижчу теплоту згоряння
етилформіату (за формулою (14)). Значення теплоти утворення продуктів
горіння (СО2 та Н2О в стані «рідина» та «пар») приймаємо по таблиці 3
додатків.
Qв=(3((-393,8) +3( (-285,8) – (-371,2) ( = 1667,7, кДж·моль–1.
Qн=(3( (-393,8) +3( (-241,8) – (-371,2) ( = 1535,7, кДж·моль–1
3. Визначаємо молярну масу етилформіату
( = 3·12 + 6·1 + 2·16 = 74 кг·кмоль–1.
4. Перераховуємо молярну теплоту згоряння в масову за формулою (15):
, кДж·кг–1.
, кДж·кг–1.
5. Перераховуємо молярну теплоту згоряння в об’ємну за формулою (16):
, м3(кмоль–1.
, кДж(м–3.
, кДж(м–3.
Висновок: етилформіат має такі теплоти згоряння:
молярні Qв = 1667,7 кДж·моль–1, Qн = 1535,7 кДж·моль–1,
масові Q/в = 22536,3 кДж·кг–1, Q/н = 20752,6 кДж(кг–1,
об’ємні Q//в = 67486,8 кДж·м–3, Q//н = 63987,1 кДж(м–3.
1.4.2 Визначення температури горіння речовин
Енергія, що виділяється у зоні горіння витрачається на підготовку
горючої речовини, на нагрівання продуктів горіння та на теплові втрати
із зони горіння в навколишнє середовище за рахунок теплового
випромінювання.
Температура, до якої нагріваються продукти горіння, називається
температурою горіння.
На розігрів продуктів горіння витрачається тепло Qпг., яке можна
представити як:
Qпг.= vпг Ср (Тгор – То),
де vпг – об’єм продуктів горіння;
Ср – середньооб’ємна теплоємність продуктів горіння;
То – початкова температура системи;
Тгор – температура горіння.
В загальному вигляді температуру горіння можна визначити як:
В залежності від умов, в яких протікає процес горіння, розрізняють
калориметричну, теоретичну, адіабатичну і дійсну температури горіння.
Під калориметричною температурою горіння розуміють температуру, до якої
нагріваються продукти горіння, якщо додержано наступних умов:
1) все тепло, що виділилося у процесі реакції, іде на нагрівання
продуктів горіння (Qпг = Qн);
2) відбувається повне згоряння горючої суміші стехіометричного складу
((п=1);
3) в процесі утворення продуктів горіння не відбувається їх термічної
дисоціації;
4) горюча суміш знаходиться при початковій температурі 273К і тиску
101,3 кПа.
Якщо температура горіння достатньо висока, то продукти горіння, що
утворюються в процесі реакції, можуть розкладатися на елементи, з яких
вони утворені. Наприклад:
2СО2 = 2СО + О2 – 566 кДж
2Н2О = 2Н2 + О2 – 478 кДж
Дисоціацію продуктів горіння слід враховувати за температур більше за
1700оС. Якщо тепловтрат в навколишнє середовище немає та з урахуванням
частки тепла, яка витрачається на процес розкладання продуктів горіння,
то ступінь нагріву продуктів горіння буде представляти собою теоретичну
температуру горіння.
Теоретична температура горіння відрізняється від калориметричної тим, що
у розрахунках враховуються тепловтрати на дисоціацію продуктів горіння.
При визначенні адіабатичної температури горіння необхідно враховувати
склад горючої суміші, тобто горіння може проходити з надлишком або
недоліком повітря. Але тепловтрат в навколишнє середовище немає, отже на
нагрівання продуктів горіння (з урахуванням надлишку повітря)
витрачається вся теплота згоряння. Початкові температура та тиск горючої
суміші є нормальними (273 К, 101,3 кПа).
Дійсна температура горіння це температура, до якої нагріваються продукти
горіння в реальних умовах, при цьому враховується, що горіння може
проходити з надлишком або нестачею повітря, тобто з недопалом горючої
речовини, значними тепловтратами у навколишнє середовище, а початкові
умови, в яких знаходиться горюча суміш, можуть відрізнятись від
нормальних.
Дійсна температура горіння завжди нижча за адіабатичну, але вона завжди
визначається калориметричною температурою горіння.
Калориметрична температура горіння, Ткал Теоретична температура горіння,
Ттеор Адіабатична температура горіння,
Тад Дійсна температура горіння,
де Qдис. – кількість тепла, що витрачається на дисоціацію продуктів
горіння;
Qтвт – кількість тепла, що втрачається в навколишнє середовище;
Qнедоп. – кількість тепла, що втрачається із-зі недопалу горючої
речовини;
( – будь-яке значення.
Експериментально визначити температуру горіння більшості речовин досить
складно, що обумовлено необхідністю проведення досліду при підвищених
температурах, до того ж треба вимірювати температуру газу, який
знаходиться в стані хімічного перетворення. Однак, теорія дозволяє із
достатньою точністю розрахувати адіабатичну температуру горіння,
виходячи із закону збереження енергії та хімічного складу речовини.
Використовують два розрахункових методи визначення адіабатичної
температури горіння: по ентальпії продуктів горіння та з використанням
залежності теплоємності продуктів горіння від їх температури.
Методика визначення адіабатичної температури горіння з використанням
ентальпіі продуктів горіння.
1. Скласти рівняння реакції горіння
2. Визначити питоме дійсне число молів продуктів горіння nпг з
урахуванням надлишку повітря за формулою (7):
nпг = (n ПГi + ((п – 1) 4,76(· (, моль·моль–1;
3. Визначити нижчу теплоту згоряння речовини Qн, кДж·моль–1 за законом
Гесса за формулою (14) або за довідниковими даними;
4. Визначити середню ентальпію продуктів згоряння ( сер
, кДж·моль–1; (17)
4. Орієнтуючись на ентальпію азоту, визначити температуру горіння у
першому наближенні Т1 (таблиця № 1 додатків);
5. Визначити тепловміст продуктів горіння QпгТ1 при температурі горіння
Т1 з використанням даних тепловмісту продуктів горіння при різних
температурах (таблиця № 1 додатків);
QпгТ1 = (((ПГiТ1 nпгi ), кДж·моль–1; (18)
6. Визначити температуру горіння в другому наближенні Т2, виходячи з
того, що
Т2 > T1, якщо QпгТ1 Qн.
7. Визначити тепловміст продуктів горіння QпгТ2 при температурі горіння
Т2
QпгТ2 = (((ПГiТ2 nпгi ), кДж·моль–1; (19)
8. Визначити температуру горіння методом лінійної інтерполяції
, К ; (20)
Приклад розв’язування задачі
Визначити адіабатичну температуру горіння етиленгліколю (C2H6O2), якщо
теплота його утворення рівна (Нof = – 453,8 кДж·моль–1, а горіння
здійснювалось з надлишком повітря ( п = 1,8.
Рішення.
1. Складаємо рівняння реакції горіння:
C2H6O2 + 2,5 (O2 + 3,76 N2) = 2 CO2 + 3 H2O + 2,5 ( 3,76 N2 ;
2. Визначаємо питому дійсну кількість молів продуктів горіння:
nпг = 2 + 3 + 2,5 ( 3,76 + (1,8-1) ( 4,76 ( 2,5 = 23,9 ,
моль·моль–1.
3. Визначаємо нижчу молярну теплоту згоряння речовини за законом Гесса:
Qн=(2 ( (-393,79) +3 ( (-241,84) – (- 453,8) ( = 1059.3 , кДж·моль–1
4. Визначаємо середню ентальпію продуктів згоряння за формулою (17):
, кДж·моль–1;
4. Орієнтуючись на ентальпію азоту, визначаємо температуру горіння у
першому наближенні: Т1 = 1400 К.
5. Визначаємо тепловміст продуктів горіння при температурі горіння Т1 за
формулою (18)
QпгТ1 = 2·65,19+3·53,77+2,5·3,76·43,61+ (1,8-1)·2,5·4,76·44,00 =
858,704, кДж·моль–1;
6. Визначаємо температура горіння у другому наближенні. Виходячи з того,
що тепловміст продуктів горіння при температурі Т1 = 1400 К виявився
нижче нижчої теплоти згоряння, приймаємо Т2 = 1600 К.
7. Визначаємо тепловміст продуктів горіння при температурі горіння Т2 за
формулою (19):
QпгТ2 = 2·76,87 + 3·62,97 + 2,5·3,76·50,58 + (1,8-1)·2,5·4,76·51,05 =
1000,35, кДж·моль–1;
8. Визначаємо температуру горіння за формулою (20):
, К.
Отже, адіабатична температура горіння етиленгліколю за даних умов
становить 1683,3 К.
1.4.3 Визначення температури та максимального тиску вибуху.
Кінетичне горіння газоповітряної або пароповітряної суміші протікає з
такою швидкістю, що горюча суміші встигає згоріти ще до теплового
розширення продуктів реакції. Процес горіння при вибуху протікає при
постійному об’ємі. Продукти горіння нагріваються у дві стадії: внаслідок
хімічної реакції і адіабатичного стиснення.
Максимальний тиск вибуху визначається за формулою:
(21)
де Рвиб – максимальний тиск при вибуху, кПа;
Ро – початковий тиск горючої суміші, кПа;
Твиб – максимальна температура вибуху горючої суміші, К;
То – початкова температура вихідної суміші, К;
nпг – число молів продуктів горіння, моль·моль–1;
nгс – число молів вихідної суміші, моль·моль–1;
При розрахунку максимальної температури вибуху приймаються наступні
припущення:
– горіння протікає при стехіометричному співвідношенні горючої речовини
та окислювача ((п = 1);
– відбувається адіабатичне горіння суміші при постійному об’ємі;
– відбувається повне згоряння речовини без температурної дисоціації
продуктів горіння.
Методика визначення температури та максимального тиску вибуху
1. Скласти рівняння реакції горіння
2. Визначити теоретичне число молів продуктів горіння nпг;
3. Визначити теоретичне число молів початкової суміші nвих;
4. Визначити нижчу теплоту згоряння речовини за законом Гесса або за
довідниковим даними.
5. Визначити енергію вибуху суміші:
кДж·моль–1, (22)
де R – універсальна газова стала, R = 8,314(10-3 кДж·моль–1·К–1;
То – початкова температура вихідної суміші, К;
(n – різниця між числом молів продуктів горіння та початкової суміші.
6. Визначити середню енергію продуктів вибуху:
, кДж·моль–1; (23)
7. Орієнтуючись на внутрішню енергію азоту, визначити температура вибуху
Т1 у першому наближенні з використанням даних внутрішньої енергії
продуктів горіння при постійному об’ємі за таблицею № 2 додатків.
8. Визначити енергію продуктів вибуху QпгТ1 при температурі Т1:
QпгТ1 =((Q пг iТ1 nпгi ), кДж·моль–1. (24)
9. Визначити температура вибуху у другому наближенні виходячи з того, що
Т2 Qвиб або Т2 > Т1, якщо QпгТ1 2. Визначення параметрів пожежної небезпеки
речовин та матеріалів
2.1. Розрахунок концентраційних меж поширення полум’я.
У багатьох технологічних процесах обертаються горючі речовини та
матеріали, які при певних умовах можуть утворювати різноманітні суміші з
окислювачем (повітрям). Концентрація горючого компоненту в цих сумішах
може бути в межах від частки процента до 100%. Однак не всі з цих
концентрацій становлять небезпеку виникнення горіння.
Горючим є середовище, яке здатне самостійно горіти після усунення
джерела запалення.
Найважливішим принципом, який лежить в основі радикального рішення
задачі забезпечення вибухонебезпеки, є виключення можливості утворення
горючих систем за рахунок регулювання складу газоповітряної суміші.
Досвід показує, що виникнення та поширення горіння в сумішах горючої
речовини і окислювача можливе тільки в обмеженому діапазоні їх
концентрацій. При спробі підпалити суміші, склад яких виходить за ці
межі, стійке горіння не утворюється, і реакція, яка викликана
нагріванням в локальній зоні, або не виникає, або затухає на деякій
відстані. Отже, для газових сумішей можна виділити як мінімальну, так і
максимальну концентрацію горючої речовини, при якій наступають критичні
умови виникнення та поширення полум'я. Тобто, для сумішей, які містять
горючу речовину і окислювач, розрізнюють нижню і верхню концентраційну
межу поширення полум'я
Нижня кмпп ((н)- найменша концентрація горючої речовини в суміші з
повітрям, при якій вже можливе виникнення та поширення горіння.
Верхня ВКМПП ((в)- найбільша концентрація горючої речовини в суміші з
повітрям, при якій ще можливе виникнення та поширення горіння.
Область концентрації горючої речовини, яка лежить між нижньою і верхньою
КМПП, характеризується можливістю запалення і стійкістю горіння суміші і
називається областю вибухонебезпечних концентрацій. За концентраційними
межами суміші стають вибухобезпечними. Але якщо при концентраціях
горючої речовини менше нижньої КМПП не можливо виникнення ніякого
горіння, то при концентраціях горючої речовини більше верхньої КМПП
можливе виникнення дифузійного горіння при виході струменю газу в
навколишній простір і наявності джерела запалювання (сумішоутворення до
потрібних горючих концентрацій буде відбуватися в зоні горіння за
рахунок дифузії окисника із навколишнього середовища).
Враховуючи, що концентраційні межі поширення полум’я можуть змінюватися
при зміні зовнішніх умов, для забезпечення пожежної безпеки при роботі з
горючими речовинами визначають не тільки самі концентраційні межі, але і
безпечні концентрації, нижче або вище яких суміш гарантовано не буде
запалюватися.
БК – область безпечних концентрацій;
НК – область небезпечних концентрацій;
ВНК – область вибухонебезпечних концентрацій;
ПНК – область пожежонебезпечних концентрацій.
Концентраційні межі є найважливішим показником пожежної небезпеки
речовин в будь-якому агрегатному стані. Навіть, якщо речовина
знаходиться в конденсованому стані, перше ніж виникне горіння в
більшості випадків відбувається перехід цих речовин в газоподібний стан
за рахунок випаровування або розкладання. КМПП застосовуються:
1 Для порівняльної оцінки пожежної небезпеки декількох речовин.
2. Для оцінки пожежної небезпеки фактичної концентрації парогазових
систем.
3. Для визначення вибухобезпечних концентрацій парів і газів всередині
технологічного обладнання ((о факт (овб).
4. При розробці заходів щодо забезпечення пожежної небезпеки
вентиляційних систем, для розрахунку гранично допустимих вибухобезпечних
концентрацій газів ((обезПриклади розв'язування задач
а) з використанням нижчої об’ємної теплоти згоряння
Визначити нижню концентраційну межу поширення полум’я етиленгліколю
(C2H6O2), якщо нижча молярна теплота згоряння становить
1059,3 кДж·моль–1
Рішення
1. Визначаємо нижчу об’ємну теплоту згоряння етиленгліколю за
стандартних умов за формулою (16):
, кДж(м–3.
2. Визначаємо нижню концентраційну межу поширення полум’я за формулою
(26):
.
б) в залежності від хімічного складу горючої речовини
Визначити область безпечних концентрацій оцтової кислоти (C2H4O2), якщо
теплота її утворення становить (Нof = - 437,3 кДж·моль–1.
Рішення.
1. Визначаємо тип та число атомів в хімічній будові речовини. Виписуємо
значення hj із таблиці 6 додатків. Для полегшення роботи складаємо
таблицю:
Тип j–го атому Число атомів, mj hj
С 2 9,134
Н 4 2,612
О 2 – 0,522
2. Розраховуємо нижню концентраційну межу поширення полум’я для C2H4O2
за формулою (27):
3. Визначаємо нижню безпечну КМПП за формулою (31):
SYMBOL 106 \f "Symbol" \s 16 j онб = 0,9(5,6 – 0,21) = 4,8 %
Таким чином область безпечних концентрацій оцтової кислоти лежить в
межах SYMBOL 106 \f "Symbol" \s 16 j оф
Вид структурної групи Число
груп, mS hs
НКМПП ВКМПП
C-C 1 3.75 -0,84
C-H 6 4.47 1,39
C-O 2 0.90 -1,40
C=O 1 3.12 1,31
3. Визначаємо нижню та верхню концентраційну межу поширення полум’я:
Висновок: вибухонебезпечне середовище пара етилформіату утворює в межах
від 2,82 до 16,64%.
2.2. Визначення ТИСКу НАСИЧЕНОЇ ПАРИИ ТА ступеню
ПОЖЕЖОВИБУХОНЕБЕЗПЕКІ РІДИНИ за ВИЗНАЧЕНИХ УМОВ
Для механізму горіння рідин найважливішою обставиною є те, що
температура їх кипіння завжди нижче за температуру самоспалахування,
отже, горіння рідин можливе тільки в паровій фазі. Горіння рідин можливе
лише за умов утворення над її поверхнею пари в концентрації не менше за
нижню КМПП. Концентрація пари над поверхнею рідини залежить від її
температури. При збільшенні температури рідини зростає інтенсивність
випаровування, що обумовлює зростання концентрації пари і її тиску.
Рідина може випаровуватися у відкритий або закритий простір. При
випаровуванні в закритому просторі встановлюється динамічна рівновага -
стан системи, при якому кількість рідини, що випаровується, дорівнює
кількості сконденсованої пари. Відбувається насичення газової фази, а
пара, що утворилася при динамічній рівновазі в системі, називається
насиченою парою.
Якщо рідина знаходиться в незакритому об'ємі, то частина пари весь час
дифундує в навколишній простір. При цьому кількість речовини, що
випарувалася, буде більшою, ніж сконденсованої, динамічна рівновага не
встановиться, пара буде ненасиченою, а випаровування буде тривати доки
вся рідина не випарується.
Залежність між тиском і концентрацією насиченої пари можна знайти з
співвідношення:
100 % парогазової суміші — Рзаг.
(нп % пари рідини — Рнп
Звідси можна виразити взаємозв’язок між концентрацією і тиском насиченої
пари:
або (33а)
, (33б)
де Рнп – тиск насиченої пари, кПа;
Рзаг – загальний тиск горючої суміші, кПа.
Розрахункові методи визначення тиску насиченої пари
Тиск насиченої пари рідини або їх сумішей можна визначити,
використовуючи рівняння Антуана:
або
, (34)
де Рнп - тиск пари, кПа;
tрід – температура рідини, ос;
А, В, Ca - константи, що визначаються для кожної рідини по таблицях.
Для багатьох поширених горючих рідин тиск насиченої пари визначений для
ряду температур і зведений в довідниках у вигляді таблиць. Для таких
речовин можна розрахувати тиск насиченої пари при будь-якій температурі
за методом лінійної інтерполяції:
визначаються за таблицею № 12 додатків.
Розрахунок тиску насиченої пари за даної температури проводиться за
формулою:
(35)
Приклад розв'язування задачі
а) з використанням констант Антуану
Визначити тиск насиченої пари та фактичну концентрацію насиченої пари
етилацетату C4H8O2 при температурі 20оС та тиску 101 кПа.
Рішення
1. За таблицею № 11 додатків визначаємо константи Антуана:
A = 6,2267; B = 1244,95; Ca = 217,88.
2. Визначаємо тиск насиченої пари за даної температури за формулою (34):
3. Визначаємо фактичну концентрацію насиченої пари етилацетату за
формулою (33б):
Висновок: за даних умов тиск насиченої пари етилацетату становитиме
Рнп = 9,84 кПа, а концентрація, відповідно, (офакт = 9,74%.
а) з використанням методу лінійної інтерполяції
Визначити тиск насиченої пари, концентрацію пари та ступінь
пожежовибухонебезпеки етилформіату C3H6O2 при температурі 5оС та
загальному тиску 105 кПа, якщо концентраційні межи поширення полум'я для
етилформіату становлять 2,85 – 16,71%.
Рішення
1. За таблицею № 12 додатків визначаємо два значення температури t1 і
t2, що будуть найближчими до заданої tфакт., та відповідні їм тиски
насиченої пари:
3. Розраховуємо тиск насиченої пари за даної температури за формулою
(35):
4. Визначаємо фактичну концентрацію насиченої пари за даних умов за
формулою (33б):
5. Визначаємо ступінь пожежовибухонебезпеки насиченої пари етилформіату:
(он = 2,85% tвб
3) визначити ступінь пожежної небезпеки парів в ємностях і закритих
технологічних апаратах за фактичної температури.
Розрахункові методи визначення ТМПП
Для розрахункового визначення ТМПП можна використовувати залежність
тиску насиченої пари від температури рідини, яка виражається рівнянням
Антуана:
,
оС (36)
де А, В, Са – константи рівняння Антуана, які вибираються за таблицею №
11 додатків.
Рзаг – атмосферний тиск, кПа;
(н(в) – концентраційні межі поширення полум’я, %.
Якщо для даної рідини відома залежність тиску насиченої пари від
температури, температурні межі поширення полум’я можна визначити методом
лінійної інтерполяції за формулою:
(37)
де tн(в) – нижня або верхня температурна межа поширення полум’я;
Рнп(н(в)) – тиск насиченої пари, що відповідає нижній або верхній КМПП;
t1, t2 – температури, що відповідають тиску насиченої пари Р1, Р2.
Для цього необхідно розрахувати тиск насиченої пари за формулою (33а),
виходячи із значення нижньої або верхньої КМПП:
.
Значення Р1, Р2 , t1, t2 обирають для речовини за таблицею №12 додатків.
У тих випадках, коли залежність тиску насиченої пари від температури
невідома, для речовин, що складаються з С, Н, О, N, значення нижньої і
верхньої температурної межі обчислюється з урахуванням структури горючої
речовини за формулою:
tн(в) = а0 + а1tкип + (аjlj, 0С , (38)
де tн(в) – нижня або верхня температурна межа поширення полум’я;
а0, а1 – коефіцієнти, які становлять:
для НТМПП а0 = -62,40оС ; а1 = 0,655
для ВТМПП а0 = -41,43оС ; а1 = 0,723
lj – число структурних груп j-го типу;
aj – емпіричний коефіцієнт, що характеризує вклад j-х структурних груп,
наведений у таблиці №. 8 додатків.
ТМПП легко можна розрахувати з використанням констант гомологічного ряду
за емпіричною формулою:
t н(в) = k(tкип – l, оС; (39)
де k і l – емпіричні коефіцієнти гомологічних рядів горючих рідин
із таблиці №7 додатків.
Безпечні температурні межі, які можна розрахувати за формулами:
t н без = 0,9 (tн – Кб) (40)
t в без = 1,1 (tв + Кб) (41)
де Кб – коефіцієнт безпеки, який для індивідуальних речовин і
нафтопродуктів становить 10,5оС, для сумішей 14 оС.
Приклади розв’язування задач
а) з використанням констант Антуана
Визначити температурні межі поширення полум’я етилацетату C4H8O2 за
стандартних умов.
Рішення
1. Визначаємо концентраційні межи поширення полум’я для етилацетату
розрахунком
1.1. Складаємо рівняння реакції горіння:
C4H8O2 + 5(О2 + 3,76N2) = 4CO2 + 4H2O + 5(3,76 N2
1.2. Визначаємо нижню та верхню об’ємну концентраційну межу поширення
полум’я
,
,
2. Знаходимо константи Антуана за таблицею 11 додатків:
А = 6,2267 В = 1244,95 Са = 217,88
3. Визначаємо температурні межи поширення полум’я етилацетату
Висновок: За температур від –6,9 до 24,2оС насичена пара етилацетату
утворює вибухонебезпечні концентрації.
б) з використанням методу лінійної інтерполяції.
Визначити за яких температур насичена пара етилацетату C4H8O2 утворює
вибухонебезпечну концентрацію, якщо загальний тиск складає 101,3 кПа.
Рішення
1. Визначаємо концентраційні межи поширення полум’я для етилацетату
розрахунком
1.1. Складаємо рівняння реакції горіння
C4H8O2 + 5(О2 + 3,76N2) = 4CO2 + 4H2O + 5(3.76 N2
1.2. Визначаємо нижню та верхню об’ємну концентраційну межу поширення
полум’я
,
,
2. Визначаємо тиск насиченої пари на нижній та верхній концентраційній
межі поширення полум’я:
3. За таблицею №12 додатків визначаємо значення тиску насиченої пари
найближчі до розрахованих, Р1 (ліворуч, менше від розрахованого
значення) та Р2 (праворуч, більше від розрахованого значення), а також
відповідні їм температури t1 и t2 для нижньої та верхньої КМПП:
4. Визначаємо температурні межі поширення полум’я за формулою (37):
оС,
оС.
Висновок: насичена пара етилацетату C4H8O2 утворює вибухонебезпечну
концентрацію в температурних межах від –9,1оС до 24,5оС.
в) з використанням констант гомологічного ряду
Визначити температурні межі поширення полум’я етилформіату C3H6O2 за
стандартних умов.
Рішення
Визначаємо температуру кипіння етилформіату tкип = 54,3оС
Етилформіат відноситься до складних ефірів мурашиної кислоти. Із таблиці
№7 додатків виписуємо: kн =0,5359 , lн = 47,6; kв =0,6050, lв = 25,0.
Визначаємо температурні межи поширення полум’я.
tн = 0.5359 ( 54,3 – 47,6 = -18,5 оС
tв = 0,6050 ( 54,3 – 25,0 = 7,8 оС
Висновок: температурні межи поширення полум’я етилформіату дорівнюють tн
= -18,5оС, tв = 7,8оС.
г) з використанням хімічної структури горючої речовини
Визначити температурні межи поширення полум’я етиленгліколю C2H6O2 за
стандартних умов.
Рішення
Визначаємо температуру кипіння етиленгліколю tкип = 197,8оС ;
2. Записуємо структурну формулу етиленгліколю
3. Визначаємо число структурних груп lj , та коефіцієнт aj структурної
групи із таблиці №8 додатків:
l С – С = 1 ajн = -0,909 ajв = 0,570
l С –Н = 4 ajн = -0,009 ajв = -1,158
l С –О = 2 ajн = 0,110 ajв = 1,267
l О – Н = 2 ajн = 19,80 ajв = 17,80
4. Визначаємо температурні межи поширення полум’я за формулою (38):
tн = -62,46 + 0,655(197,8 + (-0,009) (4 + (-0,909)(1+ 0,11(2 + 19,75(2 =
105,9оС
tв = -41,43 + 0,723(197,8 + 0,570(4 + (-1,158) (1 + 1,267(2 + 17,80(2 =
140,8оС
Висновок: температурні межи поширення полум’я етиленгліколю становлять
tн = 105,9оС, tв =140,8оС.
2.4. Визначення ТЕМПЕРАТУРи СПАЛАХУ
Виникнення горіння пари рідини від джерела запалювання може статися
тільки тоді, коли концентрація пари досягне значення нижньої
концентраційної межі поширення полум’я. Якщо рідина знаходиться у
відкритій посудині частина пари весь час буде дифундувати у відкритий
простір і при одній і тій же температурі концентрація ненасиченої пари
буде завжди меншою, ніж насиченої.
Температура спалаху (tcп) – це найменша температура рідини, за якої над
її поверхнею в умовах спеціальних випробувань утворюється концентрація
пари, яка здатна спалахувати від джерела запалювання, але швидкість її
утворення недостатня для встановлення стійкого горіння.
Температура спалаху прийнята за основу класифікації рідин по ступеню їх
пожежної небезпеки. Розрізняють горючі і легкозаймисті рідини. До
горючих (ГР) відносять рідини з температурою спалаху в закритому тиглі
більше за 61оС. Горючі рідини можуть спалахнути від джерела запалювання
тільки при підвищеній температурі. Рідини з температурою спалаху в
закритому тиглі 61оС і нижче відносять до класу легкозаймистих рідин
(ЛЗР). Легкозаймисті рідини з температурою спалаху 28оС і нижче
відносять до особливо небезпечних рідин.
Розрахункові методи визначення температури спалаху
Розрахунок температури спалаху за формулою Еллея:
, оС, (42)
де Кг – коефіцієнт горючості речовини, який визначається за формулою.
Кг = 4C + 4S + H + N –2O – 2Cl –3F – 5Br;
де C, S, H, N, O, Cl, F,Br – число відповідних атомів в молекулі
речовини.
Температуру спалаху можна розрахувати за структурою речовини за
формулою:
,0С , (43)
де а0 = – 73,14 оС;
а1 = 0,659,
аj – емпіричний коефіцієнт, відповідної структурної групи молекули
(таблиця № 9 додатків);
lj – число структурних груп даного виду в молекулі.
У межах одного гомологічного ряду значення температури спалаху рідин
монотонно зростає із збільшенням молекулярної маси. Внаслідок обробки
чисельних емпіричних даних була отримана емпірична формула, що враховує
лінійну залежність температури спалаху від температури кипіння для
певних класів хімічних сполук:
tсп = а + b( tкип , оС (44)
де а, b – емпіричні константи для деяких гомологічних рядів (таблиця
№ 10 додатків).
Приклад розв’язування задачі
а) за формулою Еллея
Визначити температуру спалаху етилформіату C3H6O2 та групу горючості
рідини.
Рішення
1. Визначаємо температуру кипіння етилформіату tкип = 54,3оС
2. Визначаємо коефіцієнт горючості:
Кг = 4 ( 3 + 6 – 2( 2 = 14
3. Визначаємо температуру спалаху етилформіату:
Висновок: етилформіат має температуру спалаху –13,05оС, і відноситься до
постійно небезпечних легко займаних рідин.
б) за структурою речовини
Визначити температуру спалаху етиленгліколю C2H6O2 за стандартних умов.
Рішення
1. Визначаємо температура кипіння рідини tкип = 197,8оС
2. Записуємо структурну формулу етиленгліколю:
3. Визначаємо кількість структурних груп lj , та коефіцієнт aj
структурної групи із таблиці №9 додатків.
l С – С = 1 ajн = -2,03
l С –Н = 4 ajн = 1,105
l С –О = 2 ajн = 2,47
l О – Н = 2 ajн = 23,90
4. Визначаємо температуру спалаху етиленгліколю.
tсп = – 73,14 + 0,659(197,8 + 1,105(4 + (-2,03)(1 + 2,47(2 + 23,90(2 =
112,3оС.
Висновок: Тем таким чином можна зробити висновок, що етиленгліколь має
температуру спалаху 112,3оС, і відноситься до горючих рідин.
в) за константами гомологічних рядів
Визначити температуру спалаху і клас дихлоретану С2Н4Сl2.
Рішення
1. По довідковій літературі знаходимо температуру кипіння дихлоретану
(tкип = 57,3оС).
2. За таблицею № 10 додатків знаходимо емпіричні константи а та b
а = -55,70; b = 0,643.
3. Визначаємо температуру спалаху за формулою:
tсп = а + b( tкип = -55,7 + 0,046 ( 57,3 = -18,3 оС
Висновок: дихлоретан є особливо небезпечною легкозаймистою рідиною.
Додатки
Таблиця №1. Ентальпія (тепловміст) газів при постійному тиску,
кДж(моль–1
Температура, K Ентальпія (тепловміст), кДж(моль–1
Повітря CO2 H2O N2 HF HCl HBr SO2
298.15 8.66 9.35 9.91 8.67 8,60 35.99 76.50 44.61
400 11.64 13.36 13.36 11.64 11.56 38.96 79.50 78.86
600 17.62 22.25 20.41 17.56 17.40 44.83 85.40 88.15
800 23.86 32.14 27.93 23.71 23.28 50.82 91.50 98.33
1000 30.36 42.72 35.94 30.13 29.25 57.04 97.80 109.04
1200 37.09 53.77 44.48 36.78 35.36 63.48 104.40 120.08
1400 44.00 65.19 53.51 43.61 41.63 70.12 111.20 131.35
1600 51.05 76.87 62.97 50.58 48.08 76.94 118.10 142.77
1800 58.20 88.70 72.82 57.65 54.70 83.90 125.20 154.31
2000 65.44 100.71 83.02 64.81 61.45 90.99 132.40 165.95
2200 72.76 112.82 93.41 71.97 68.27 98.08 139.60 177.55
2400 80.14 125.04 104.14 79.26 75.26 105.34 147,00 189.27
2600 86.58 137.32 115.08 86.57 82.32 112.67 154.40 201.21
2800 95.06 149.69 126.22 93.91 89.48 120.09 161.70 213.16
3000 102.60 162.10 137.56 101.30 96.74 127.64 169.40 225.15
3200 110.17 174.55 149.05 108.71 104.04 135.06 177.00 237.24
3400 117.77 187.06 160.69 116.14 111.40 142.62 184.70 249.36
3600 125.41 199.61 172.47 123.61 118.84 150.24 192.40 261.59
3800 133.08 212.19 184.37 131.08 126.33 157.90 200.00 273.89
4000 140.77 224.81 196.42 138.58 133.85 165.60 207.90 286.20
Таблиця №2. Внутрішня енергія продуктів горіння при постійному об’ємі,
кДж·моль–1.
Температура, K Внутрішня енергія продуктів горіння, кДж·моль–1.
Повітря CO2 H2O N2 HF HCl HBr SO2
298.15 6.24 6.93 7.49 6.25 6.18 33.57 74.10 42.19
400 8.39 10.11 10. 11 8.39 8.31 35.71 76.20 75.61
600 12.74 17.37 15.53 12.68 12.52 39.96 80.50 83.28
800 17.36 25.64 21.43 17.21 16.78 44.32 85.00 91.83
1000 22.23 34.59 27.81 22.00 21.12 48.91 89.70 100.92
1200 27.34 44.02 34.73 27.03 25.61 53.73 94.70 110.33
1400 32.62 53.81 42.13 32.23 30.25 58.74 99.80 119.98
1600 38.05 63.87 49.97 37.58 35.08 63.94 105.10 129.77
1800 43.57 74.07 58.19 43.02 40.07 69.27 110.60 139.69
2000 49.18 84.46 66.77 48.55 45.19 74.74 116.20 149.70
2200 54.88 94.94 75.53 54.09 50.39 80.20 121.70 159.68
2400 60.63 105.54 84.64 59.75 55.75 85.84 127.50 169.77
2600 65.45 116.19 93.95 65.44 61.19 91.54 133.30 180.09
2800 72.30 126.94 103.46 71.15 66.72 97.33 138.90 190.41
3000 78.22 137.72 113.18 76.92 72.36 103.26 145.10 200.78
3200 84.16 148.55 123.04 82.70 78.03 109.05 151.00 211.24
3400 90.14 159.43 133.06 88.51 83.77 114.99 157.10 221.74
3600 96.15 170.36 143.21 94.35 89.58 120.98 163.10 232.34
3800 102.20 181.31 153.49 100.20 95.44 127.02 169.30 243.02
4000 108.26 192.31 163.91 106.07 101.34 133.09 175.40 253.70
Таблиця №3. Тепловміст та теплота утворення простих речовин і продуктів
горіння.
Речовина Теплоємність молярна,
Сор=а + вТ, Дж(моль–1(К–1 Теплоємність об’ємна,
Сор=а + вТ, Дж(м–3(К–1 Теплота утворення,
(Н оf i кДж(моль–1
а в(10-3 а в
Повітря 29.830 2.030 1331.718 0.090625 0.00
N2 29.143 2.135 1301.031 0.095312 0.00
O2 32.471 1.695 1449.586 0.075669 0.00
CO 29.632 2.050 1322.876 0.091517 -110.50
HF 28.574 1.465 1275.606 0.065401 -268.61
HCl 27.901 2.300 1245.602 0.102678 -92.30
HBr 27.891 2.930 1245.409 0.130803 -35.98
HJ 29.689 5.650 1325.406 0.25223 25.94
NO 30.728 1.925 1371.780 0.085937 90.37
CO2 46.835 4.520 2090.861 0.201785 -393.78
H2O (газ) 33.193 5.355 1481.839 0.239062 -241.84
HCN 42.739 5.650 1907.991 0.252232 130.54
SO2 46.292 6.275 2066.597 0.280133 -296.90
H2O (рідина)
-285.84
H2S 33.962 7.700 1516.139 0.343753 -20.15
SO3 69.332 6.715 3095.179 0.299782 -395.20
NH3 37.397 12.740 1669.503 0.568754 -46.19
Таблиця №4. Значення коефіцієнтів hj, hs для визначення концентраційних
меж поширення полум’я за хімічним складом горючої речовини
hf hj hs
hC hH hO hN hCl hC(C h-C \C
0.0246 9.134 2.612 -0.522 -0.494 -3.57 7.88 6.50
Таблиця №5. Коефіцієнти a, b для визначення концентраційних меж
поширення полум’я за апроксимаційною формулою
Область застосування Константи
a b
Для НКМПП 8.684 4.769
Для ВКМПП при ( (7.5 1.55 0.56
при ( ( 7.5 0.768 6.554
Таблиця №6. Коефіцієнти hs для визначення концентраційних меж поширення
полум’я за хімічною будовою горючої речовини
Вид структурної групи hs
НКМПП ВКМПП
C —C 3,75 -0,84
C = C 11,10 0,24
C (C 31,05 1,93
C — H 4,47 1,39
C — O 0,90 -1,40
C = O 3,12 1,31
C — N3 2,27 -1,17
C — Cl 0,71 0,71
O — H 0,52 1,25
N — H 1,90 0,69
N — N 13,84 13,84
C ( C
(ароматичний зв’язок ) 7,36 0,89
Таблиця №7. Константи k і l гомологічних рядів для визначення
температурних меж поширення полумя .
t н(в) = k(tкип – l, оС
Гомологічний ряд Формула Константи НТМПП Константи ВТМПП
k l k l
Нормальні алкани СН3-(СН2)n-СН3 0,6957 73,8 0,7874 50,3
2-Метилалкани (СН3)2СН-(СН2)n-CH3 0,6885 74,9 0,7900 52,2
Нормальні алкени-1 СН2=СН-(СН2)n-СН3 0,6867 74,5 0,7976 49,5
1-Фенiлалкани С6Н5-(СН2)n-CH3 0,6751 70,2
Нормальні жирні спирти СH3-(СН2)n-OH 0,5746 33,7 0,6928 15,0
Iзоалкiлкарбiноли (СН3)2СН-(СН2)n-OH 0,6582 44,1 0,7278 21,5
Складні ефіри мурашиної кислоти НСОО-(СН2)n-CH3 0,5359 47,6 0,6050
25,0
Складні ефіри оцтової кислоти СН3СОО-(СН2)n-CH3 0,5940 50,9 0,7761
40,8
Первинні нормальні алкiламiни СН3-(СН2)n-NH2 0,5004 54,6
Таблиця №8. Константи aj, oC структурних груп для визначення
температурних меж поширення полум’я.
tн(в) = а0 + а1tкип + (аjlj, 0С
НТМПП a0 =-62,40; а1 = 0,655; ВТІПП a0 =-41,43; а1 = 0,723
структурна група aj, oC структурна група aj, oC
tн tв
tн tв
C -C -0,909 -1,158 C – N -2,14 0,096
C = C -2,66 -4,64 N – H 6,53 6,152
C -H -0,009 0,57 O – H 19,75 17,8
C -O 0,11 1,267 C = O 5,570 5,58
C ( C
(ароматичний зв’язок ) -0,733 -0,767
Таблиця №9. Константи aj, oC структурних груп для визначення
температури спалаху
,0С
а0 = – 73,14 С а1 = 0,659
Вид структурної групи aj, oC Вид структурної групи aj, oC
C-C -2,03 C –Cl 15,11
C= C 1,72 C- Br 19,40
C – H 1,105 C – Si -4,84
C -O 2,47 Si – H 11,00
C = O 11,66 Si – Cl 10,07
C – N 14,15 N -H 5,83
C ( N 12,13 S – H 5,64
C – S 2,09 P – O 3,27
C = S -11,91 P = O 9,64
O – H 23,90 C – F 3,33
C ( C
(ароматичний зв’язок ) -0,28
Таблиця №10. Емпіричні константи a і b для визначення
температури спалаху.
tсп = а + b( tкип , оС
Клас речовин Коефіцієнти
a, oС b
Алкани -73,22 0,693
Алкананіліни -21,94 0,553
Алканфеноли -38,42 0,623
Альдегіди -74,76 0,813
Ароматичні речовини -67,83 0,665
Бромалкани -49,56 0,665
Карбонові кислоти -43,57 0,708
Кетони -52,69 0,643
Спирти -41,69 0,652
Хлоралкани -55,70 0,631
Таблиця № 11 Властивості речовин
Речовина Формула (Hof
кДж·моль–1 Константи Антуана
A B Ca
Акрилова кислота С3Н4О2 -336 7,0931 1913 236,0
Акролеїн С3Н4О -58,5 6,190 1156,947 230,60
Аліловий спирт С3Н6О -131,8 7,6594 1944,765 247,60
Амілбензол С11Н16 -34,4 6,6832 2069,486 210,43
Амілметилкетон С7Н14О -291 9,2537 3336,004 310,07
Аміловий спирт С5Н12О -302,5 6,307 1287,625 161,33
Амілциклогексан С11Н22 -233,8 6,33628 1808,242 213,89
Анілін С6Н7N 109 6,04162 1457,02 176,19
Ацетон С3Н6О -217,57 6,3755 1281,721 237,09
Ацетонітрил С2Н3N -25,62 7,27 1838 273,00
Бензилбензоат С14Н12О2 -372,84 9,2 4057 273,00
Бензиловий спирт С7Н8О -220,86 8,7223 2664,684 279,64
Бензол С6H6 82,9 5,6139 902,275 187,10
Бутаналь C4H8O -205 7,0839 1768,4 273,00
Бутандіол-2,3 C4H10O2 -445,5 8,67 3024 273,00
Бутанова кислота C4H8O2 -486,3 7,4394 2158,56 233,66
Бутанон C4H8O -238,3 6,1494 1292,791 232,34
Ізобутилацетат C6H12O2 -535,5 6,24133 1332,3 205,57
Бутилбензол C10H14 -13,7 6,5495 1882,488 230,94
Бутілметілкетон C6H12O -272 6,6317 1613,425 221,67
Бутанол C4H10O -274,6 8,7223 2664,684 279,64
Бутилфенол C10H14O -285,12 6,4777 1928,57 207,18
Бутилформіат C5H10O2 -437,6 6,8194 1711,66 249,58
Валеріанова кислота C5H10O2 -490,4 8,0456 2661,49 256,17
Валеріановий альдегид C5H10O -227,8 6,4554 1460,272 225,18
Валеролактон C5H8O2 -421,14 5,325 2540,4 273,00
Гексадекан C16H34 -373,3 5,9124 1656,405 136,87
Гексадиєн C6H10 -94,1 6,132 1184,99 227,70
Гексан C6H14 167,2 5,9951 1166,274 223,66
Гексилметилкетон C8H16O -311,7 6,9090 1980,4 230,92
Гексиловий спирт C6H14O -319,8 6,1789 1293,831 152,63
Гептан C7H14 -187,7 6,0764 1295,405 219,82
Декан C10H22 -249,6 6,5202 1809,975 227,70
Диацетоновий спирт C6H12O2 -425 7,216 2188 253,00
Дибутиловий ефір C8H18O -333,9 6,4403 1648,4 230,00
Диізопропілкетон C7H14O -291 7,31 2159,5 273,00
Диоксан C4H8O2 -434,16 6,989 1866,7 273,00
Дипропіловий ефір C6H14O -293,4 6,240 1397,34 240,20
Диетиламін C4H11N -137,34 7,22 1709 273,00
Диетиленгліколь C4H10O3 -642,84 7,2767 2727,3 273,00
Диетилізопропілметан C8H18 -211,2 5,9885 1318,12 215,30
Диетилкетон C5H10O -252 6,3555 1477,021 237,52
Диетиловий ефір C4H10O -252,2 6,1228 1098,945 232,37
Додекан C12H26 -290,9 7,2957 2463,739 253,88
Ізопропенілбензол C9H10 -112,9 6,3696 1680,13 219,6
Крезол C7H8O -158 6,6329 1856,356 199,07
Ксилідин C8H11N -85,26 6,7578 2035,4 216,00
Кумол C9H12 -21,5 6,0675 1461,643 207,56
Мезитилен C9H12 -15,9 6,3584 1691,49 224,20
Метиламінол C6H14O -344,2 7,5919 2174,869 257,78
Метилацетат C3H6O2 -409,1 6,1901 1157,63 219,73
Метилбутират C5H10O2 -485 6,2263 1338 214,34
Метилгексан-2 C7H16 -194,9 5,9981 1236,026 219,55
Метанол CH4O -201,3 7,352 1660,45 245,80
Метилпентальдегід C6H12O -249,1 6,465 1519,1 223,65
Метилпропіонат C4H8O2 -438,8 6,74 1667 273,00
Метилпропілкетон C5H10O -258,6 6,9891 1870,4 273,20
Метилформіат C2H4O2 -349,8 6,4589 1206,148 239,02
Метилциклогексан C7H14 -154,7 5,9518 1272,864 221,63
Метилциклопентан C6H12 -106,6 5,9877 1186,059 226,04
Метоксиетилацетат C5H10O3 -573,6 6,2500 1447,037 196,10
Мурашина кислота CH2O2 -210,6 4,9927 765,889 154,55
м-Ксилол C8H10 17,25 6,553 1824,1 262,8
Нонан C9H20 -229 6,1777 1510,695 211,50
Ноніловий спирт C9H20O -387 5,8006 1276,626 123,10
Октан C8H18 -208 6,0939 1379,556 211,89
Октаналь C8H16O -643,96 6,7024 1815,764 218,61
Октанова кислота C8H16O2 -565,3 5,2690 1014,81 72,77
Октиловий спирт C8H18O -357 5,7209 1170 120,00
Октилциклогексан C14H28 -295,6 6,6848 2213,668 209,50
Пентан C5H12 -146,4 5,9720 1062,555 231,81
Пентанол-2 C5H12O -314,13 6,3504 1254,854 169,60
Піридин C5H5N 140,6 6,007 1281,3 205,00
Пірол C4H5N 63 6,4196 1501,563 210,40
Пропаналь C3H6O -221,7 6,0657 1163,288 231,17
Пропіламін C3H9N -101,5 6,3854 1243,947 235,88
Пропілбензол C9H12 -7,9 6,2971 1627,827 220,49
Пропілбутират C7H14O2 -556,8 6,6514 1756,37 234,96
Пропіленгліколь C3H8O2 -499,9 8,640 3039 273,00
Пропанол 3 C3H8O -257,7 7,4420 1751,981 225,13
Пропілформіат C4H8O2 – 417 5,9724 1126,539 203,46
Пропілциклогексан C9H18 -193,3 6,0135 1461,715 207,99
Пропілциклопентан C8H16 -148 6,0796 1438,79 222,23
Пропілетилкетон C6H12O -272 6,4469 1538,995 222,58
Пропіонова кислота C3H6O2 -466 7,8 2410 273,00
Пропіоновий ангідрид C6H10O3 -289 4,944 810,31 108,74
Стирол C8H8 155,6 7,0654 2123,057 272,99
Тетрагідрофуран C4H8O -214 6,1200 1202,29 226,25
Тетраметилбензол C10H14 -41,9 6,2418 1693,156 195,23
Тетраметилгептан C11H24 -276,2 6,2872 1715,271 216,61
Тетраметилпентан C9H20 -273,2 5,9536 1397,483 213,70
Толуол C7H8 50,17 6,050 1328,171 217,71
Тридекан C13H28 -311,5 7,0938 2468,91 250,31
Триметилбензол C9H12 -15,9 6,4429 1791,164 227,84
Триметилгексан C9H20 -254 5,9602 1324,049 210,74
Оцтова кислота C2H4O2 -437,3 7,1033 1906,53 255,97
Оцтовий ангідрид C4H6O3 -328 6,274 1444,718 199,82
Ундеканол C11H24O -422,5 5,6520 1250 100,00
Фенілетиловий ефір C8H10O -84 6,5277 1808,8 230,00
Цимол C10H14 28,8 6,6498 1893,381 232,66
Етилацетат C4H8O2 -442,9 6,2267 1244,95 217,88
Етилбензол C8H10 29,9 6,3587 1590,66 229,58
Етиленгліколь C2H6O2 -453,8 8,1375 2753,183 252,00
Етилтолуол C9H12 -1,6 6,4147 1732,11 228,10
Етилформіат C3H6O2 -371,2 6,1339 1123,943 218,25
Етилциклогексан C8H16 -171,7 5,9953 1384,036 215,13
Таблиця № 12 Залежність тиску насиченої пари від температури
Речовина Формула Температура оС, при тиску, кПа
0,133 1,333 5,333 13,33 53,33 101,3
Акрилова кислота С3Н4О2 3.5 39.0 66.2 86.1 122.0 141.0
Акролеїн С3Н4О -64.5 -36.7 -15.0 2.5 34.5 52.5
Аліловий спирт С3Н6О -20.0 10.5 33.4 50.0 80.2 96.6
Амілбензол С11Н16 40.7 80.6 140.0 149,9 199.6 205.4
Амілметилкетон С7Н14О 19.3 55.5 81.2 100.0 133.2 150.2
Аміловий спирт С5Н12О 13.6 44.9 68.0 85.8 119.8 137.8
Амілциклогексан С11Н22 34.9 75.3 82.4 131.1 140.2 202.8
Анілін С6Н7N 31.0 68.2 96.9 119.4 160.9 184.0
Ацетон С3Н6О -59.4 -31.1 -9.4 7.7 39.5 56.5
Ацетонітрил С2Н3N -47.0 -16.3 7.0 25.8 61.0 80.0
Бензилбензоат С14Н12О2 135.6 188.0 227.6 258.0 313.5 343.0
Бензиловий спирт С7Н8О 50.5 89.2 106,5 141.2 183.0 205.1
Бензол С6H6 -45.0 -11.6 7.5 26.1 60.6 80.1
Бутаналь C4H8O -50.8 -18.9 5.2 23.8 57.1 75.2
Бутандіол-2,3 C4H10O2 22.2 85.3 117.4 141.2 183.8 206.5
Бутанова кислота C4H8O2 25.5 61.5 88.0 108.0 144.0 163.5
Бутанон C4H8O -48.3 -17.7 6.0 25.0 60.0 79.6
Ізобутилацетат C6H12O2 -21.2 12.8 39.2 59.7 97.5 118.0
Бутилбензол C10H14 24.6 62.4 91.9 115.3 158.8 183.3
Бутілметілкетон C6H12O 7.7 38.8 62.0 79.8 111.0 127.5
Бутанол C4H10O -1.2 30.2 53.4 70.1 100.8 117.5
Бутилфенол C10H14O 64.6 106.5 125,0 163.5 195,7 235.0
Бутилформіат C5H10O2 -26.4 6.1 31.6 51.0 86.2 106.0
Валеріанова кислота C5H10O2 42.2 79.8 107.8 128.3 165.0 184.4
Валеріановий альдегид C5H10O -12.0 17.9 39.8 56.8 86.8 103.3
Валеролактон C5H8O2 37.5 79.8 101.9 136.5 182.3 207.5
Гексадекан C16H34 105.0 149.0 182.8 209.5 259.0 286.8
Гексадиєн C6H10 -47.1 -17.7 4.2 23.4 67.2 76.0
Гексан C6H14 -54.0 -25.0 -2.3 15.8 49.6 68.7
Гексилметилкетон C8H16O 23.6 60.9 89.8 111.7 151.0 172.9
Гексиловий спирт C6H14O 24.4 58.2 83.7 102.8 138.0 157.0
Гептан C7H14 -33.0 -2.0 22.4 41.8 78.0 98.4
Декан C10H22 21.0 57.7 86.0 108.6 150.5 174.1
Диацетоновий спирт C6H12O2 22.0 58.0 86.7 108.2 147.5 167.9
Дибутиловий ефір C8H18O -43.8 -11.7 13.3 33.0 69.4 89.8
Диізопропілкетон C7H14O 5.2 36.7 59.6 77.0 108.0 123.7
Диоксан C4H8O2 -35.8 -1.2 25.2 45.1 81.8 101.1
Дипропіловий ефір C6H14O -43.3 -11.8 13.2 33.0 69.5 89.5
Диетиламін C4H11N -38.9 -33.0 -11.3 6.0 38.0 55.5
Диетиленгліколь C4H10O3 91.8 133.8 164.3 187.5 226.5 244.8
Диетилізопропілметан C8H18 23.3 26,0 35.2 55.7 94.0 115.6
Диетилкетон C5H10O -12.7 17.2 39.4 56.2 86.3 102.7
Диетиловий ефір C4H10O -74.3 -48.0 -27.7 -11.5 18.9 34.6
Додекан C12H26 52.0 91.6 122.0 146.1 191.0 216.3
Ізопропенілбензол C9H10 11.6 48.5 70,6 99,6 143.9 165,4
Крезол C7H8O 46.9 85.7 103,0 137.7 179.0 201.9
Ксилідин C8H11N 50.7 90.9 109,1 145.5 188.0 214.0
Кумол C9H12 2.8 38.3 66.1 88.1 129.2 152.4
Мезитилен C9H12 12.3 48.8 77.2 99.7 141.4 164.7
Метиламінол C6H14O 15.4 49.6 74.7 94.2 129.8 147.9
Метилацетат C3H6O2 -57.2 -29.3 -7.9 9.4 40.0 57.8
Метилбутират C5H10O2 -26.8 5.0 29.6 48.0 83.1 102.3
Метилгексан-2 C7H16 -39.7 -9.1 14.9 34.1 69.8 90.1
Метанол CH4O -44.0 -16.2 5.0 21.2 49.9 64.7
Метилпентальдегід C6H12O -16.7 16.0 41.1 60.8 97.0 117.0
Метилпропіонат C4H8O2 -42.0 -11.8 11.0 29.0 61.8 79.8
Метилпропілкетон C5H10O -12.0 17.9 39.8 56.8 86.8 103.3
Метилформіат C2H4O2 -74.2 -48.6 -28.7 -12.9 16.0 32.0
Метилциклогексан C7H14 -35.2 3.2 22.0 42.1 79.6 100.9
Метилциклопентан C6H12 -53.2 -23.7 -0.6 17.9 52.3 71.8
Метоксиетилацетат C5H10O3 7.0 40.1 65.9 86.2 123.8 144.8
Мурашина кислота CH2O2 -20.0 2.1 24.0 43.8 80.3 100.6
м-Ксилол C8H10 -7.2 28.2 55.3 76.8 116.7 139.1
Нонан C9H20 4.0 39.1 66.3 87.9 128.1 150.8
Ноніловий спирт C9H20O 59.5 99.7 129.0 151.3 192.1 213.5
Октан C8H18 -14.0 19.2 45.1 65.7 104.0 125.7
Октаналь C8H16O 73.4 101.2 120.0 133.9 156.5 168.5
Октанова кислота C8H16O2 92.3 124.0 150.6 172.2 218.9 237.5
Октиловий спирт C8H18O 54.0 88.3 115.2 135.2 173.8 195.2
Октилциклогексан C14H28 77.0 122.0 142,8 184.3 220,5 264.0
Пентан C5H12 -76.0 -50.1 -29.3 -12.6 18.5 36.1
Пентанол-2 C5H12O 1.5 32.2 54.1 70.7 102.3 119.7
Піридин C5H5N -18.9 13.2 38.0 57.8 95.6 115.2
Пірол C4H5N -19.5 15.0 41.8 63.6 104.2 129.7
Пропаналь C3H6O -63.6 -35.4 -13.3 4.3 36.9 55.4
Пропіламін C3H9N -64.4 -37.2 -16.0 0.5 31.5 48.5
Пропілбензол C9H12 7.4 43.4 71.6 94.0 135.7 159.2
Пропілбутират C7H14O2 -1.6 34.0 61.5 82.6 121.7 142.7
Пропіленгліколь C3H8O2 45.5 83.2 111.2 132.0 168.0 188.2
Пропанол C3H8O -15.0 14.7 36.4 52.8 82.0 97.8
Пропілформіат C4H8O2 -43.0 -12.6 10.8 29.5 62.6 81.3
Пропілциклогексан C9H18 4.2 40.2 68.5 91.0 133.0 156.7
Пропілциклопентан C8H16 -12.6 21.3 47.9 69.1 108.6 130.9
Пропілетилкетон C6H12O -12.4 20.9 46.5 66.6 103.5 124.0
Пропіонова кислота C3H6O2 4.6 39.7 65.8 85.1 122.0 141.1
Пропіоновий ангідрид C6H10O3 20.6 57.7 85.6 107.2 146.0 167.0
Стирол C8H8 -1.6 32.8 60.6 82.5 122.7 145.2
Тетрагідрофуран C4H8O -54.4 -25.7 -3.3 14.4 47.4 66.0
Тетраметилбензол C10H14 34.8 74.5 106.2 129.2 173.0 198.1
Тетраметилгептан C11H24 37.0 75.1 104.6 127.9 171.4 195.9
Тетраметилпентан C9H20 -13.0 20.8 48.0 69.6 110.1 133.0
Толуол C7H8 -26.1 6.4 31.8 51.9 89.5 110.6
Тридекан C13H28 67.0 107.1 138.4 163.3 209.5 235.4
Триметилбензол C9H12 19.3 56.8 86.0 109.1 152.0 176.1
Триметилгексан C9H20 -17.0 16.2 42.3 63.1 102.0 124.1
Оцтова кислота C2H4O2 -17.2 17.1 42.4 62.2 98.1 117.9
Оцтовий ангідрид C4H6O3 2.4 31.2 60.6 80.7 117.9 138.6
Ундеканол C11H24O 71.1 112.8 143.7 167.2 209.8 232.0
Фенілетиловий ефір C8H10O 18.1 56.4 86.6 108.4 149.8 172.0
Цимол C10H14 17.3 56.8 87.1 110.9 154.3 178.3
Этилацетат C4H8O2 -43.4 -13.5 9.1 27.0 59.3 77.1
Этилбензол C8H10 -9.2 25.9 52.8 74.1 113.8 136.2
Этиленгліколь C2H6O2 53.0 92.1 120.0 141.8 178.5 197.8
Этилтолуол C9H12 11.9 48.5 77.0 99.6 141.6 165.1
Этилформіат C3H6O2 -60.5 -33.0 -11.5 5.4 37.1 54.3
Этилциклогексан C8H16 -13.7 20.6 47.6 69.0 109.1 131.8
№ Речовина Формула
Акрилова кислота С3Н4О2
Акролеїн С3Н4О
Аліловий спирт С3Н6О
Амілбензол С11Н16
Амілметилкетон С7Н14О
Аміловий спирт С5Н12О
Амілциклогексан С11Н22
Анілін С6Н7N
Ацетон С3Н6О
Ацетонітрил С2Н3N
Бензиловий спирт С7Н8О
Бензол С6H6
Бутаналь C4H8O
Бутандіол-2,3 C4H10O2
Бутанова кислота C4H8O2
Бутанол C4H10O
Бутанон C4H8O
Бутилбензол C10H14
Бутилметилкетон C6H12O
Бутилфенол C10H14O
Бутилформіат C5H10O2
Валеріанова кислота C5H10O2
Валеріановий альдегід C5H10O
Валеролактон C5H8O2
Гексадекан C16H34
Гексадієн C6H10
Гексан C6H14
Гексилметилкетон C8H16O
Гексиловий спирт C6H14O
Гептан C7H16
Декан C10H22
Дибутиловий ефір C8H18O
Дипропіловий ефір C6H14O
Діацетоновий спирт C6H12O2
Диетиламін C4H11N
Диетиленгліколь C4H10O3
Диетилізопропілметан C8H18
Диетилкетон C5H10O
Диетиловий ефір C4H10O
Диізопропілкетон C7H14O
Диоксан C4H8O2
Додекан C12H26
Етилацетат C4H8O2
Етилбензол C8H10
Етиленгліколь C2H6O2
Етилтолуол C9H12
Етилформіат C3H6O2
Етилциклогексан C8H16
Ізобутилацетат C6H12O2
Ізопропенілбензол C9H10
Крезол C7H8O
Ксилідин C8H11N
Кумол C9H12
м- Ксилол C8H10
Метанол CH4O
Метиламінол C6H14O
Метилацетат C3H6O2
Метилбутират C5H10O2
Метилпентальдегід C6H12O
Метилпропіонат C4H8O2
Метилпропілкетон C5H10O
Метилформіат C2H4O2
Метилциклогексан C7H14
Метилциклопентан C6H12
Метилгексан-2 C7H16
Метоксиетилацетат C5H10O3
Мурашина кислота CH2O2
Нонан C9H20
Ноніловий спирт C9H20O
Октан C8H18
Октаналь C8H16O
Октанова кислота C8H16O2
Октиловий спирт C8H18O
Октилциклогексан C14H28
Оцтова кислота C2H4O2
Оцтовий ангідрид C4H6O3
Пентан C5H12
Піридин C5H5N
Пірол C4H5N
Пропаналь C3H6O
Пропанол C3H8O
Пропілциклогексан C9H18
Пропіламін C3H9N
Пропілбензол C9H12
Пропілбутират C7H14O2
Пропіленгліколь C3H8O2
Пропілетілкетон C6H12O
Пропілформіат C4H8O2
Пропілциклопентан C8H16
Пропіонова кислота C3H6O2
Пропіоновий ангідрид C6H10O3
Стирол C8H8
Тетрагідрофуран C4H8O
Тетраметилбензол C10H14
Тетраметилпентан C9H20
Толуол C7H8
Триметилбензол C9H12
Триметилгексан C9H20
Фенілетиловий ефір C8H10O
00 Цимол C10H14
Література
Демидов П.Г., Шандыба В.А., Щеглов П.П. Горение и свойства горючих
веществ. М., Химия 1981.
Демидов П.Г., Саушев В.С. Горение и свойства горючих веществ. М., ВИПТШ
МВД СССР, 1975.
Абдурагимов И.М., Говоров В.Ю., Макаров В.Е. Физико-химические основы
развития и тушения пожара. М, ВИПТШ МВД СССР, 1980.
Монахов В.Т. Методы исследования пожарной опасности веществ. М.: Химия,
1979.
Драйздейл Д. Введение в динамику пожаров. Пер. с англ. М.: Стройиздат,
1990.
Пожаровзвывоопасность веществ и материалов и средства их тушения: Справ.
изд.: в 2 кн/ А.Н. Баратов, А.Я. Корольченко и др. – М., Химия, 1990.
496 – с.
Баратов А.Н., Иванов Е.Н., Корольченко А.Я и др. Пожарная безопасность.
Взрывобезопасность. Справочник., М.: Химия 1987.
PAGE
PAGE 10
PAGE 65
Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter
