26. Как изменяется t вспышки жидкостей в гомологическом ряду предельных углеводородов?
Четыре первых члена гомологического ряда предельных углеводородов, начиная с метана, являются веществами газообразными. Сам метан является постоянным газом, сгущающимся в жидкость лишь при температуре -161,5° С. У последующих членов ряда температура кипения возрастает от гомолога к гомологу. Начиная с пентана и выше, нормальные углеводороды представляют собой жидкости, причем у средних гомологов с увеличением молекулярного веса температура кипения при переходе к следующему гомологу возрастает приблизительно на 25-30° С. Эта гомологическая разность температур кипения медленно уменьшается с увеличением молекулярного веса.
Температура плавления нормальных углеводородов в гомологическом ряду увеличивается медленно. Относительная плотность углеводородов при их температурах кипения увеличивается сначала быстро, а затем все медленнее - от 0,416 у метана до величины несколько большей 0,78.
Начиная с углеводорода C16H34, высшие гомологи при обычной температуре - вещества твердые. Температура вспышки - самая низкая температура вещества, при которой над его поверхностью образуются пары или газы, способные вспыхивать в воздухе от внешнего источника зажигания.
При температуре вспышки еще не возникает устойчивое горение жидкости, так как время вспышки недостаточно для прогрева поверхностного слоя жидкости до необходимой температуры и выделения такого количества паров, которое может обеспечить стабильное горение. Температура вспышки жидкостей, принадлежащих к одному классу (жидкие углеводороды, спирты и др.), закономерно изменяется в гомологическом ряду, повышаясь с увеличением молекулярной массы, температуры кипения и плотности. Температуру вспышки определяют экспериментальным и расчетным путем.
27. Причины рп по поверхности жидкостей, от каких факторов зависит скорость рп
Условия возникновения и характер распространения горения жидкости во многом определяется свойствами самой жидкости, здесь следует различать жидкости с низкими температурами вспышки от жидкостей с высокими температурами вспышки.
Жидкости с низкими температурами вспышки, содержащие летучие компоненты, представляют пожарную опасность уже при обычных температурах, независимо от того, где они находятся: в закрытых объемах или в открытых емкостях. Над поверхностью летучего нефтепродукта всегда находится пар, который на определенном расстоянии от зеркала образует однородные паровоздушные смеси по всей площади жидкости. Первоначально возникает кинетическое горение подготовленной смеси, которое переходит в диффузионное. Распространение пламени осуществляется по гомогенной смеси и ничем не отличается от горения газовоздушной смеси. После того, как подготовленная смесь сгорела, и если интенсивность испарения достаточна для поддержания горения, возникает диффузионное пламя.
На рис. 10.5. представлена схема образования горючей зоны и формы фронта пламени по поверхности жидкости с низкой температурой вспышки.
При нагреве жидкости до температуры воспламенения над ее поверхностью создается зона концентрации паров близкая или равная НКПР. В этой зоне пламя уже может распространяться, но скорость распространения пламени минимальная.
При повышении температуры от Тх до Т2 растет концентрация паров над жидкостью и увеличивается зона области распространения пламени. При температуре Т2 концентрация паров в горючей смеси может быть равной стехиометрической. Тогда скорость распространения пламени (U) будет иметь максимальное значение (рис 10.5.6). Дальнейшее повышение температуры до Тз увеличивает зону распространения пламени, однако скорость распространения пламени по поверхности жидкости остается примерно постоянной. Пламя распространяется над всей поверхностью жидкости. Однородная смесь быстро сгорает, и пламя переходит из кинетического режима горения в диффузионный.
Для жидкостей с температурой вспышки ниже температуры окружающей среды горючая среда образуется без дополнительного подогрева. Скорость распространения пламени по таким жидкостям практически не зависит от температуры и равна скорости распространения пламени в гомогенной паровоздушной смеси.
Жидкости с высокой температурой вспышки можно поджечь и, не подогревая всю её, а ограничится подогреванием лишь незначительной части ее поверхности. Часто пожары имеют именно такой характер развития. Горючая среда над поверхностью таких жидкостей отсутствует, а возникает она постепенно, вследствие подогрева топлива непосредственно перед движущимся фронтом пламени. Первоначальный фронт пламени создается в результате локального теплового воздействия. Распространение пламени до полного охвата зеркала занимает некоторое время, которое требуется для нагрева поверхности до температуры вспышки, дальнейшего прогрева до температуры воспламенения и времени продвижения фронта по всей жидкости.
На рис. 10.6. представлена схема распространения пламени по жидкости с высокой температурой вспышки.
Рис. 10.6. - Схема распространения пламени по жидкости с высокой температурой вспышки
Из приведенной схемы видно, что при локальном тепловом воздействии на жидкость возникает локальное горение с фронтом пламени (5). Основному пламени предшествует небольшое пульсирующее пламя (3). Передовой край пульсирующего пламени соответствует температуре вспышки, а фронт установившегося пламени - температуре воспламенения. Начальное кратковременное продвижение пламени совпадает с нагревом поверхности жидкости до температуры вспышки. Из-за недостатка поступления паров устойчивое горение не устанавливается и фронт пламени(З) возвращается в область устойчивого горения (5). При достижении концентрации паров в зоне подготовки до уровня воспламенения фронт продвигается дальше по жидкости. Таким образом, над жидкостью с некоторым запозданием распространяется фронт пламени, а внутри жидкости с некоторым опережением -тепловая волна, в которой температура изменяется от начальной до температуры вспышки, далее, до температуры воспламенения и в дальнейшем приближается к температуре кипения на поверхности.