1. Методика вычисления концентрационных пределов газовоздушных и паровоздушных смесей

Индивидуальные НКП и ВКП воспламенения горючих газов и паров определяются по формуле

, (18)

где: КП - концентрационные пределы, верхний или нижний, в % от объема;

- число молекул кислорода, необходимое для полного сгорания одной молекулы горючего вещества;

a, b – const, определяемые из справочной таблицы № 1.

Таблица 1. Значение чисел a и b

Концентрационные пределы	a	b
НКП ВКП (7.5) ВКП (7.5)	8,684 1,550 0,768	4,679 0,560 6,554

Величину  находят из уравнения

, (19)

где - число атомов углерода, серы, водорода, кислорода и галогенов в молекуле горючего вещества.

Масса горючего газа в единице объёма смеси (кг/м³) соответствующая НКП и ВКП, может быть вычислена из уравнения

, (кг/м³) (20)

где: М – масса горючего газа (кг), численно равная молекулярной массе горючего вещества;

22,4 – объём (в м³) 1 кмоль газа при температуре Т_О = 0^оС и давлении Р_О = 101,3 кПа.

Стехиометрическая концентрация горючего в смеси, в % от объема, определяется из уравнения

, (22)

где коэффициент  находится из (19).

Масса горючего газа в единице объёма смеси стехиометрического состава (кг/м³) - может быть вычислена как

, (23)

Если величины , необходимо привести к иным условиям, пользуются уравнениями

, (24)

, (25)

где: - искомая концентрации горючего вещества в смеси, при температуре Т (К) и давлении Р (кПа);

- стехиометрическая концентрация горючего вещества в смеси, при температуре Т (К) и давлении Р (кПа);

Для вычисления НКП и ВКП смеси из нескольких газов или паров, используют формулу Ле-Шателье

, (26)

где: - концентрация i-го горючего компонента в смеси, в % от объема;

- нижний или верхний концентрационные пределы воспламенения i-го компонента, в % от объема.

Нижний концентрационный предел воспламенения пылевоздушных смесей находят из уравнения

, (27)

где - теплота сгорания горючей пыли, кДж/кг.

Газовоздушные и паровоздушные смеси остаются пожароопасными при .

Пылевоздушные смеси пожароопасны при кг/м³.

Пример. Найти НКП воспламенения метана ( ).

Решение. 1. Из (19) вычисляем значение 

.

2. Используя табл. 1, находим:

; .

3. Из (18) определяем величину НКП метана

2. Методика вычисления концентрационных пределов расхода воздуха при горении веществ

Теоретически необходимое количество ,(м³) воздуха, для полного сгорания единицы массы (кг) или объёма (м³) горючего вещества, находят из уравнения реакции горения следующим образом:

Пусть на m кмоль горючего вещества приходится n кмоль кислорода и кмоль азота.

Обозначив через М массу (кг) горючего вещества, численно равную молекулярной массе, составляют пропорцию

mM (кг) - (n+ )22,4 (м³) (28);

1 (кг) - (м³), (29)

где 22,4 – объём 1 кмоль газов при Т_О=0^оС и Р_О=101,3 кПа;

Из пропорции, теоретически необходимый объём воздуха для сгорания 1 кг вещества равен

(30)

Если теоретически необходимый объём воздуха для сгорания 1 кг вещества необходимо привести к иным условиям, пользуются уравнением

, (31)

где - теоретически необходимый объём воздуха для сгорания 1 кг вещества при заданной температуре и давлении;

Т – заданная температура, К;

Р – заданное давление, кПа.

Теоретически необходимый объём воздуха для сгорания 1 м³ горючих газов находится из уравнения

. (32)

Пример

Определить расход воздуха при сгорании 1кг клетчатки, , являющейся основой древесины, при температуре воздуха и давлении 100кПа.