Теоретичний розрахунок концентраційних меж запалення газів і пар

Концентраційні межі запалення газів і пар індивідуальних органічних речовин, що містять атоми водню, кисню, азоту, хлору в повітрі при атмосферному тиску 101±7 кПа й початковій температурі, що не перевищує 473 ºС, визначають по наступних формулах.

Нижня межа запалення:

, (2.1)

де h₃ - коефіцієнти, що характеризують наявність структурних груп;

m₃ - число структурних груп у молекулі пального.

Значення коефіцієнтів h₃ для структурних груп, наведені в таблиці 2.1.

Таблиця 2.1 - Значення коефіцієнта h₃

Вид структурної групи	Значення коефіцієнта h3	Вид структурної групи	Значення коефіцієнта h3
С – Н	49,2	С ≡ С	341,5
С – С	41,2	С – N	25,0
С = С	122,1	N – H	20,9
С – О	10,9	C – Cl	7,8
С = О	34,3	N - N	152,2
О - Н	5,7		485,4

Число структурних груп (m₃) розраховується, виходячи зі структурної формули пального. Так, наприклад, для ацетону (C₃H₆O) структурна формула має вигляд:

Зі структурної формули треба, що в молекулі ацетону є 6 зв'язків С - Н, два зв'язки С - С и один зв'язок С = О. Відповідно до цього по таблиці 1 знаходимо значення ∑ h₃ m₃ і формулі (1) визначаємо нижній боковий вівтар запалення φ _п.

Верхня межа запалення визначають по формулах при β≤8

, (2.2)

при β >8

, (2.3)

де β – стехіометричний коефіцієнт кисню в реакції горіння

, (2.4)

де m_С, m_Н, m_Cl, m_О - відповідно, число атомів вуглецю, водню, хлору, і кисню в молекулі пального;

К - коефіцієнт, який розраховується по формулі:

, (2.5)

де g - число різних структурних груп пального;

a_j - значення коефіцієнтів груп;

n_КС - загальне число полуторних, подвійних і потрійних зв'язків вуглець-вуглець у молекулі пального;

К_СВ - середня кратність зв'язків вуглець-вуглець у молекулі пального.

Для молекули ацетону:

a_j = - 0,006; n_КС = 0; К_СВ = 1; m_С = 3; g = 1.

Виходячи із цього, по формулі (2.5) визначають значення коефіцієнта К и по формулі (2.2) або (2.3) значення верхньої межі запалення.

Розрахувавши величину нижньої й верхньої межі запалення по формулі (2.1) і (2.2 або 2.3) і величину коефіцієнта безпеки (К_бэ) за ДСТУ визначимо гранично припустиму вибухонебезпечну концентрацію горючої речовини (ГДВК) по формулі:

. (2.6)