7. Методы расчета температуры вспышки, ее практическое значение

Температурой вспышки называется минимальная температура, при которой пары нефтепродукта образуют с воздухом смесь, способную к кратковременному образованию пламени при внесении в нее внешнего источника воспламенения (пламени, электрической искры и т.п.) и определяется по ГОСТ 12.1.044—84.

Наименьшее значение температуры, при которой происходит вспышка смеси воздуха с парами горючей жидкости, называется температурой вспышки. Практическое значение состоит в том, что степень пожарной опасности сгораемых веществ определяется температурой их вспышки. В соответствии с этим сгораемые вещества разделяются на следующие классы:

1-й класс – температура вспышки ниже +28°С;

2-й класс – температура вспышки 28 - 45°С;

3-й класс - ------ 46 - 120°С;

4-й класс - ------ выше 120°С.

Жидкости первых двух классов называются легковоспламеняющимися (ЛВЖ). Двух других классов – горючими (ГЖ).

Методы расчета температуры вспышки и воспламенения приведены в руководстве «Расчет основных показателей пожаровзрывоопасности веществ и материалов» (далее - Руководство).

Методы расчета температуры вспышки индивидуальных жидких веществ в закрытом тигле.

Температура вспышки (°С) веществ t_всп, имеющих нижеперечисленные структурные группы (табл. 4 Руководства), рассчитывается по формуле:

(10)

где а₀ — размерный коэффициент, равный минус 73,14 °С;

а₁ — безразмерный коэффициент, равный 0,659;

t_кип — температура кипения исследуемой жидкости, °С;

l_j — число структурных групп j—го вида в молекуле;

a_j — эмпирические коэффициенты, приведенные в табл. 4.

Средняя квадратичная погрешность расчета по формуле (10) составляет 9—13 °С.

Для органических соединений, состоящих из атомов С, Н, О, N, а также галоидорганических и элементоорганических соединений, содержащих атомы S, Si, P, Cl, температура вспышки рассчитывается по формуле:

t_всп = C₀ + С₁  t_кип + С₂ |Н_сг|, (11)

где Н_сг — мольная теплота сгорания вещества, кДж/моль; C₀, С₁, С₂ — эмпирические константы, величины которых приведены в табл. 5.

Средняя квадратическая погрешность расчета по формуле (11) составляет 9—13 С.

Более точную температуру вспышки перечисленных в табл. 6 классов веществ рассчитывают по формуле:

t_всп = а + b  t_кип, (12)

где а и b — эмпирические коэффициенты, значения которых приведены в табл. 6.

Средняя квадратическая погрешность при расчете по формуле (12) составляет 3—5 °С.

Если известна зависимость давления насыщенных паров вещества от температуры, то температура вспышки (°С) рассчитывается по формуле:

(13)

где Р_всп — парциальное давление паров горючего вещества при температуре вспышки, кПа;

d₀ — коэффициент диффузии пара в воздух, см²/с;

 — стехиометрический коэффициент кислорода в реакции горения;

А_Б — константа, равная 280 кПа/(см²  с  К).

Средняя квадратическая погрешность расчета температуры вспышки по формуле (13) составляет 10—13 С.

Методы расчета температуры вспышки смесей горючих жидкостей в закрытом тигле.

Температура вспышки смесей горючих жидкостей t_вс (°С) рассчитывается по формуле:

(14)

где х_i — мольная доля i-го компонента в жидкой фазе;

— мольная теплота испарения i-го компонента, кДж/моль;

- температура вспышки i-го компонента, °С;

R — универсальная газовая постоянная.

Величина может быть рассчитана по интерполяционной формуле:

= -2918,6 + 19,6 ( + 273), (15)

где — температура кипения i-го компонента, °С.

Средняя квадратическая погрешность расчета по формуле (14) составляет 9 °С. Если известна зависимость давления насыщенных паров от температуры для каждого из компонентов, то температура вспышки смеси t_{всп см} (°С) рассчитывается по формуле:

(16)

где

В_i, — константы уравнения Антуана для i-го компонента.

Средняя квадратическая погрешность расчета по формуле (16) составляет 11 °С.

Температура вспышки бинарных смесей жидкостей t_{всп см}, принадлежащих к одному гомологическому ряду, н-спиртов или сложных эфиров нормального строения (°С) рассчитывается по формуле:

(17)

где — температура вспышки легкокипящего компонента, °С;

 — гомологическая разность по температуре вспышки в рассматриваемом ряду, °С;

х — массовая доля высококипящего компонента в жидкой фазе;

m — разность между числом углеводородных атомов компонентов смеси;

х' — коэффициент, учитывающий нелинейный характер зависимости t_всп от х. При х  0,5х' = 2х - 1, при х < 0,5х'.

Средняя квадратическая погрешность расчета по формуле (17) превышает на 2 °С погрешность .

Методы расчета температуры вспышки индивидуальных жидких веществ в открытом тигле. Температура вспышки в открытом тигле рассчитывается по формуле (10) с использованием значений эмпирических коэффициентов a_j из табл. 7. Коэффициенты а₀ и а₁ при расчете температуры вспышки в открытом тигле равны соответственно минус 73,00 и 0,409 С. Средняя квадратическая погрешность расчета составляет 10 °С. Температура вспышки органических и некоторых элементоорганических веществ в открытом тигле, если известна их мольная теплота сгорания, вычисляется по формуле (11) с использованием коэффициентов С₀, C₁, C₂, равных соответственно: минус 47,58, 0,826 и 0,00612 кДж/моль. Средняя квадратическая погрешность расчета составляет 13 °С.

Если известна зависимость давления насыщенных паров от температуры, то температура вспышки в открытом тигле рассчитывается по формуле (13), где А_Б = 427 кПа/(см²  с  К). Средняя квадратическая погрешность расчета составляет 13 °С.