---

, (53)

, (54)

где H_fk— стандартная теплота образования k-го горючего компонента в газообразном состоянии, в кДж·моль^-1;

m_jk— число j-х атомов в молекуле k-го горючего компонента.

Если среди горючих компонентов смеси отсутствуют молекулярный водород, монооксид углерода и уксусная кислота, то значение коэффициента флегматизации К_ф берут из табл. 27. В противном случае К_ф, вычисляют по формуле (55) с использованием данных табл. 27

(55)

где — коэффициент флегматизации k-го горючего компонента данным флегматизатором.

Таблица 27

4. Метод расчета пределов распространения пламени при повышенных температурах

При температурах (t) в диапазоне от 25 до 150 °С нижний (_нt) и верхний (_вt) пределы распространения пламени в % об. вычисляют по формулам:

; (56)

. (57)

ПРИЛОЖЕНИЕ 5

(рекомендуемое)

КОНСТРУКЦИЯ РАСПЫЛИТЕЛЯ ДИСПЕРСНЫХ ВЕЩЕСТВ ПРИ ОПРЕДЕЛЕНИИ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ВЗРЫВА ПЫЛЕВОЗДУШНЫХ СМЕСЕЙ

Распылитель состоит из конуса 1 и форкамеры (черт. 22). Конус с углом раствора 30° одновременно служит верхней крышкой реакционного сосуда диаметром (105±5) мм. Форкамера состоит из корпуса 4 и донышка 5, образующих внутреннюю сферу диаметром (40±1) мм. Образец исследуемого вещества, помещенный на донышко форкамеры, взвихривается при кратковременной подаче сжатого воздуха и через патрубок 3, соединенный с конусом распылителя накидной гайкой 2, увлекается в реакционный сосуд.

h = l = 15,0  0,5

1 — конус; 2 — гайка накидная; 3 — патрубок; 4 — корпус форкамеры; 5 — донышко

Черт. 22

ПРИЛОЖЕНИЕ 6

(рекомендуемое)

МЕТОДЫ РАСЧЕТА ТЕМПЕРАТУРНЫХ ПРЕДЕЛОВ

РАСПРОСТРАНЕНИЯ ПЛАМЕНИ

1. Расчет температурных пределов распространения пламени индивидуальных жидкостей

1.1. Если известна зависимость давления насыщенного пара от температуры, то значение нижнего или верхнего температурного предела распространения пламени (t_п) в °С вычисляют по соответствующему значению концентрационного предела распространения пламени (_п) по формуле

, (58)

где А, В, С_А — константы уравнения Антуана;

р₀ — атмосферное давление, кПа.

Значение _п может быть рассчитано по методам, приведенным в приложении 4. Погрешность расчета по формуле (58) определяется погрешностью расчета _п.

1.2. Если неизвестна зависимость давления насыщенного пара от температуры, то для веществ, состоящих из атомов С, Н, О, N значение нижнего или верхнего температурного предела (t_п) вычисляют по формуле

, (59)

где а₀— размерный коэффициент, равный минус 62,46°С для нижнего и минус 41,43°С для верхнего пределов;

а₁— безразмерный коэффициент, равный 0,655 для нижнего и 0,723 для верхнего пределов;

a_j— эмпирические коэффициенты, характеризующие вклад j-х структурных групп, приведены в табл. 28.

Таблица 28

Среднеквадратическое отклонение расчета по формуле (59) составляет 9 °С.

1.3. Если неизвестна температура кипения исследуемого вещества при нормальном атмосферном давлении, то значение нижнего температурного предела распространения пламени (t_н) вычисляют по формуле

t_н= t_всп- C, (60)

где t_всп — экспериментальное значение температуры вспышки, С;

С — константа, равная 2 °С, если для расчета используют значение t_всп в закрытом тигле, и равная 8 °С, если для расчета используют значение t_всп в открытом тигле.

Среднеквадратическая погрешность расчета по формуле (60) не превышает 12 °С.

2. Расчет температурных пределов распространения пламени для смесей жидкостей, представляющих собой растворы

2.1. Если известна зависимость давления насыщенного пара от температуры для каждого из компонентов смеси, то температурный предел распространения пламени для смеси (t_п.см) в °С вычисляют по формуле

, (61)

где k — число компонентов смеси;

_i — коэффициент активности i-го компонента;

x_i — мольные доли i-го компонента в жидкой фазе;

; ; ,

B_i, — константы уравнения Антуана для i-го компонента;

— температурный предел распространения пламени i-го компонента, °С.

Среднеквадратическая погрешность расчета составляет 10 °С для нижнего температурного предела и не превышает 20 °С для верхнего предела.

2.2. Если неизвестна зависимость давления насыщенного пара от температуры хотя бы для одного компонента смеси, то нижний температурный предел распространения пламени для смеси (t_н.см) в °С вычисляют по формуле

, (62)

где — мольная теплота испарения i-го компонента, кДж·моль^-1;

— нижний температурный предел распространения пламени i-го компонента, °С.

Значение может быть определено по интерполяционной формуле (38).

Среднеквадратическая погрешность расчета по формуле (62) составляет 10 °С.

3. Расчет нижнего температурного предела распространения пламени для смесей горючих и негорючих жидкостей

Если смесь жидкостей представляет собой раствор, то, используя известную зависимость давления насыщенных паров от температуры для каждого негорючего компонента, можно рассчитать нижний температурный предел распространения пламени для смеси (Т_н.см) в градусах Кельвина по формуле

, (63)

(64)

где А, В, С_A— константы уравнения Антуана для данного негорючего компонента;

р₀— атмосферное давление, кПа;

 — параметр, характеризующий флегматизирующее или ингибирующее влияние негорючего компонента в паровой фазе. Значения  для наиболее распространенных негорючих компонентов приведены в табл. 29.

Таблица 29

Среднеквадратическая погрешность расчета составляет 10 °C.

ПРИЛОЖЕНИЕ 7

(рекомендуемое)

МЕТОДЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ НОРМАЛЬНОЙ СКОРОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ПЛАМЕНИ В ГАЗО- И ПАРОВОЗДУШНЫХ СМЕСЯХ

1. Метод оптимизации, применяемый для определения нормальной скорости в широком диапазоне давлений и температур

1.1. Аппаратура

Схема установки для определения нормальной скорости распространения пламени приведена на черт. 23.

1  реакционный сосуд; 2 — электроды зажигания; 3 — термостат; 4 — линия подачи горючего; 5 — линия подачи окислителя; 6 — линия подачи флегматизатора;

7 — измеритель давления; 8 — клапаны; 9 — ртутный манометр; 10 — вакуумный насос;

11 — газовый смеситель; 12 — усилители тиристорные; 13 — регуляторы температуры;

14 — электронагреватели; 15, 24 — термоэлектрические преобразователи; 16 — датчик давления; 17 — регистратор динамического давления; 18 — пульт управления;

19 — зажигающее устройство; 20 — усилитель; 21 — смотровые окна; 22 — скоростная кинокамера; 23 — измеритель температуры

Черт. 23

1.1.1. Реакционный сферический сосуд вместимостью 10 дм³, имеющий смотровое окно для регистрации процесса распространения пламени. Реакционный сосуд снабжен датчиком давления и соединен через клапаны с манометром, вакуумным насосом, системой подачи и сброса газов и паров. В центре сферической полости сосуда сформирован разрядный промежуток. Для повышения точности регистрации давления на начальной стадии развития процесса рекомендуется использовать второй датчик давления.

Примечание. Допускается применять сферические реакционные сосуды вместимостью от 3 до 25 дм³.

1.1.2. Смеситель газовый для приготовления гомогенной газопаровой смеси при повышенном давлении позволяет проводить подряд несколько экспериментов в реакционном сосуде со смесью заданной концентрации.

1.1.3. Датчик давления должен обеспечивать регистрацию быстроизменяющегося давления в частотном диапазоне от 0 до 1500 Гц и иметь верхний предел измерения не менее чем в 10 раз больше начального давления в сосуде.

Примечание. При необходимости систему измерения давления тарируют либо подачей воздуха в реакционный сосуд, либо на специально предназначенном для этого прессе.

1.1.4. В качестве источника зажигания используют электрическую искру с энергией не более 0,1 Дж и длительностью не более 3 мс. Расстояние между конусообразными концами электродов не более 2,5 мм. Диаметр электродов не более 3 мм.

1.1.5. Термошкаф, обеспечивающий нагрев реакционного сосуда, испарителя и связывающих их пневмолиний до необходимой температуры с равномерностью не менее 5 %.

1.1.6. Регистратор динамического давления должен обеспечивать непрерывную или дискретную запись изменения во времени давления внутри сосуда в процессе горения. За начало отсчета времени принимают момент срабатывания источника зажигания.

1.1.7. Манометры для измерения статического давления в сосуде, пневмолиниях, испарителе и газовом смесителе с погрешностью измерения не более 0,133 кПа при давлении до 100 кПа и не более 0,25 % — при давлении более 100 кПа.

1.1.8. Вакуумный насос, обеспечивающий остаточное давление в реакционном сосуде не более 0,266 кПа.

1.1.9. Клапаны и пневмолинии, выдерживающие давление взрыва и обеспечивающие возможность вакуумирования сосуда.

1.1.10. Пульт управления, обеспечивающий синхронизацию момента зажигания смеси с регистрацией процесса распространения пламени с помощью скоростной кинокамеры.

1.2. Проведение испытаний

1.2.1. Реакционный сосуд проверяют на герметичность. Герметичность сосуда должна быть такой, чтобы при остаточном давлении не более 1 кПа изменение давления за 10 мин не превысило 0,133 кПа.

1.2.2. Приготавливают в реакционном сосуде горючую смесь. Для чего вакуумируют сосуд до остаточного давления не более 0,266 кПа, затем поочередно подают в него компоненты смеси по парциальным давлениям или газовую смесь из смесителя, где она предварительно подвергается конвективному перемешиванию.

1.2.3 При необходимости сосуд и испаритель нагревают до температуры испытаний, для чего используют термошкаф и устройства автоматического регулирования температуры. Допускается нагревать исходную смесь до температуры, не превышающей 55 % от температуры самовоспламенения.

В реакционном сосуде создают требуемое для испытаний давление горючей смеси.

1.2.4. Закрывают все клапаны установки и с пульта управления инициируют зажигание смеси в сосуде. Момент срабатывания зажигающего устройства и изменение давления в сосуде записываются регистратором динамического давления. При необходимости используют скоростную кинокамеру для регистрации процесса распространения пламени.

1.2.5. Испытание при заданных значениях начального давления, температуры и концентрации смеси повторяют не менее трех раз.