Кто автор зависимости по которой определяют концентрационные пределы воспламенения

Понятие взрыва. Физический, химический, тепловой взрывы.

Цель: актуализировать знания о взрывах.

Задачи:

· образовательные: дать понятие взрыва

· развивающие: развивать умения выделять главное, сравнивать, делать выводы; развивать культуру безопасного поведения обучающихся во время экстремальной ситуации; развивать навыки по определению потенциально опасных при взрывах;

· воспитательные: развитие у учащихся чувства ответственности за свою жизнь и жизнь других людей в случае возникновения ЧС; воспитание у учащихся психологической готовности к ЧС.

Взрыв– чрезвычайно быстрое физическое или химическое превращение вещества или смеси веществ из одного состояние в другое с переходом потенциальной энергии газообразных продуктов в кинетическую; процесс освобождения большого количества энергии в ограниченном объеме за короткий промежуток времени.

Взрыв проявляется как скачкообразное повышение давления в окружающей среде в форме ударной волны и сопровождается звуковым эффектом, возникающим в результате ослабления ударной волны и ее перехода в звуковую. Различают физический, химический и тепловой взрывы.

Физический взрыв – взрыв, вызываемый изменением физического состояния вещества, в результате которого вещество превращается в газ с высоким давлением и температурой.

Физический взрыв представляет собой процесс быстрого испарения сжиженного газа в результате его истечения через трещины изотермического сосуда (оболочки) с большой скоростью и образованием реактивной силы.

Температура окружающей среды (Т₀ = 0–20 °С (273–293°К)) всегда выше, чем температура кипения многих углеводородов (Т_кипCH₄ = 161°К), поэтому сразу после разгерметизации сосуда часть сжиженного (сжатого) газа мгновенно вскипает и в атмосфере образуется огромный объем газа (1 м 3 сжиженного газа образует от 200 до 1000 м 3 газа).

При физическом взрыве образуется воздушная ударная волна, которая может вызвать разрушение близлежащих конструкций и привести к травмированию людей.

Давление, возникающее при реакции газов с воздухом после разгерметизации сосуда (∆Рг.р), через весьма малое время описывается следующей зависимостью:

где ∆Р₁ – давление газа при взрыве, МПа;

К – степень турбулентности потока;

Qm – объем газа, м 3 ;

ρ_cтx – стехиметрическая плотность смеси газа с воздухом, кг/м 3 ;

P₀ – барометрическое давление, МПа.

Химический взрыв представляет собой крайне быстрое самораспространяющееся химическое превращение взрывчатых веществ или их смесей, сопровождающееся выделением большого количества тепла и газов. Способность к самораспространяющейся реакции с выделением газов имеют такие вещества или смеси, молекулы которых отличаются относительно малой термической устойчивостью вследствие низкого уровня энергии, необходимой для активации, и распадаются с выделением тепла. Химический взрыв может совершаться в форме быстрого горения (например, взрыв черного пороха) или в форме детонации. При горении передача тепла впередилежащим слоям происходит за счет теплопроводности в твердых веществах или за счет диффузии в газах, тогда как при детонации теплопередача осуществляется ударной волной, вызывающей мгновенное сжатие и сильный разогрев тонкого слоя взрывчатого вещества и пузырьков воздуха, находящихся в нем. В результате этого создаются условия для очень быстрого протекания химических реакций в этом веществе.

Скорость передачи энергии ударной волной во много раз больше скорости передачи за счет теплопроводности или диффузии.

При химическом взрыве горение передается по массе горючей смеси путем теплопроводности, диффузии и излучения со скоростью, равной от 0,01 до сотен см/с, и зависит от внешнего давления (возрастает с повышением давления).

При скорости распространения пламени, не превышающей скорости звука в данной среде (а₀ = 320–340 м/с) происходит дефлаграционное горение.

В определенных условиях вследствие турбулентности потока горючей смеси происходит сильное искривление и большое увеличение поверхности фронта пламени. При этом возникает ВУВ, во фронте которой резко повышаются давление, температура и плотность газовоздушной смеси. При достижении критических значений этих величин процесс горения ГВС переходит в детонацию.

Самоускоряющиеся химические реакции имеют место в инициирующих ВВ при воздействии на них пламенем или раскаленным телом. Типичным представителем является гремучая ртуть Hg(CNO)₂ (теплота взрыва составляет 1,8 Дж/кг).

Тепловой взрыв – взрыв взрывчатых веществ, вызванный быстрым нагреванием внешним источником тепла или интенсивным поджиганием, приводящим к изменению состояния сжатых газов в замкнутом пространстве.

Свойства большинства веществ, находящихся в газообразном состоянии, при обычных условиях подчиняются уравнению Клайперона–Менделеева (уравнение состояния идеального газа):

где Р – давление газа, кг/м 3 ;

V – удельный объем газа, м 3 ;

R – универсальная газовая постоянная, кг⋅м/Кмоль⋅К;

Т – температура газа, К;

m – масса газа, кг;

μ – молекулярный вес, кг/моль.

Заменяя V = m /ρg в уравнении (10.2), получим

где g – ускорение свободного падения, м/с 2 .

Уравнение (10.3) является основным при оценке последствий теплового взрыва.

Анализ уравнения (10.3) показывает, что с повышением температуры давление в сосуде со сжиженным газом существенно возрастает и может достичь величин, превышающих предел прочности конструкционных материалов резервуаров, цистерн и других сосудов.

Температура внутри цистерны (Тв.ц), при которой давление превысит предел прочности, определяется по формуле

где ρ – плотность жидких углеводородных газов, кг/м 3 .

При тепловом взрыве резервуар (цистерна) разрушается по сварным швам, т. к. его предел прочности на 30–40 % ниже, чем у конструкционной стали. Взрыв вызывает ВУВ, для определения параметров которой массу сжатого углеводородного газа приводят к адекватному заряду ВВ (тротилу) по зависимости

где 0,074 – тротиловый эквивалент сжатого газа, находящегося в сосуде;

Мсж.г – масса газа в сосуде, кг, определяемая по формуле:

где V – объем сосуда, м 3 .

Тест

1.Какой прибор служит для измерения избыточного давления газа:

1) барометр – анероид

2) газовый счетчик

2. Кто из отечественных ученых разработал теорию цепных реакций:

1) Иванов 2) Семенов 3) Левин 4) Левин

3. Каково содержание кислорода в воздухе:

1) 79% об. 2) 21% об. 3) 100% об. 4) 45% об.

4. Как называется температура горения при условии адиабатического процесса сжигания газа:

1) теоретическая 2) калориметрическая 3) адиабатическая

5. Кто автор зависимости, по которой определяют концентрационные пределы воспламенения:

1) Семенов 2) Ле Шателье 3) Аррениус 4) Зельдович

6. Какова зависимость между константой скорости реакции горения и абсолютной температурой:

1) прямо пропорциональная 3) экспоненциальная

2) обратно пропорциональная 4) этой зависимости нет

7. Кем разработана тепловая теория самовоспламенения газовых смесей:

1) Ломоносовым 2) Семеновым 3) Зельдовичем 4) Аррениусом

8. Как называется горение, если оно протекает при недостатке окислителя:

1) полное 2) смешанное 3) неполное 4) кинетическое

9. Чему равна удельная теплота сгорания условного топлива:

1) 35 000 кДж/кг 2) 29 300 кДж/кг 3) 100 000 кДж/кг 4) 20 000 кДж/кг

10. Каково соотношение между килокалорией и килоджоулем:

1) 1 ккал = 1 кДж 3) 1 ккал = 4,19 кДж

2) 1 ккал = 10 кДж 4) 1 ккал = 0,24 кДж

11. Концентрационные пределы воспламенения с повышением температуры смеси:

1) расширяются 2) не изменяются 3) сужаются

12. Сложный, быстро протекающий химический процесс окисления, сопровождающийся выделением значительным количеством тепла и свечением, называется:

1) химической реакций 2) горением 3) взрывов

13. Количество горючей смеси, сгорающей на единице поверхности фронта пламени в единицу времени, это:

1) средняя скорость нарастания давления при взрыве

2) массовая скорость горения

3) нормальное скорость распространения пламени

14. Все вещества по агрегатному состоянию, определяющему оценку пожар взрывоопасности, подразделяются на следующие группы:

1) газы, жидкости, твердые вещества, пыли

2) газы, жидкости, твердые вещества

3) газообразные и твердые вещества

15. Кислород, азотная кислота, пероксиды, нитро соединения чаще всего выступают в реакции горения в качестве:

1) окислителя 2) горючего вещества 3) источника воспламенения

Домашнее задание:

—§10, стр.115 — 126, опираясь на полученные знания, составить краткий конспект (приложение 1),

ПРЕДЕЛЫ ВОСПЛАМЕНЕНИЯ ГОРЮЧЕЙ СМЕСИ

КОНЦЕНТРАЦИОННЫЕ ПРЕДЕЛЫ ВОСПЛАМЕНЕНИЯ ГАЗОВЫХ СМЕСЕЙ

Горючие и легковоспламеняющиеся жидкости, испаряясь, образуют паровоздушные смеси. Эти смеси при наличии источника зажигания могут воспламеняться, и тогда паровоздушная смесь становится взрывоопасной.

Взрывоопасность горючей смеси возникает тогда, когда количество газов или паров в воздухе составляет определенные величины (не больше и не меньше). Эти величины определяют концентрационные пределы воспламенения (рис. 16).

Пределы воспламенения — это предельные концентрации горючего вещества в воздухе или другой окислительной среде, при которых еще возможно распространение пламени по всей горючей смеси от источника зажигания.

Концентрационные пределы воспламенения обозначаются КПВ. Концентрационные пределы воспламенения называют также пределами взрываемости.

Различают нижний (НКПВ) и верхний (ВКПВ) пределы, характеризуемые соотношением минимального и максимального содержания горючего вещества в смеси. Концентрационные пределы выражаются в % по объему ф_Н(в) или массе г/м 3 (с_Н(_В)).

Рисунок 16 — Зависимость возможности воспламенения горючих газо-, паровоздушных смесей от концентрации горючего вещества в смеси

Нижний концентрационный предел воспламенения (НКПВ) —

это наименьшая концентрация горючих паров, газов или пыли в смеси с воздухом, при которой смесь уже может воспламеняться от источника зажигания и пламя распространяется на весь объем горючей смеси.

Верхний концентрационный предел воспламенения (ВКПВ) — это наибольшая концентрация горючих паров, газов или пыли в смеси с воздухом, при которой смесь еще способна воспламеняться от источника зажигания с распространением пламени на весь ее объем.

Смесь воздуха с горючим газом, паром или пылью на нижнем концентрационном пределе воспламенения содержит избыток воздуха, а при верхнем концентрационном пределе — недостаток воздуха.

Интервал концентраций газов или паров в воздухе между нижним и верхним концентрационными пределами воспламенения называется областью воспламенения. Область воспламенения обозначается (р_в. Для области воспламенения справедливо выражение

Если концентрация горючих веществ в смеси с воздухом превышает НКПВ, то такая смесь называется пожароопасной.

Концентрационные пределы воспламенения зависят от следующих факторов:

• — температуры смеси;
• — давления смеси;
• — объема и диаметра сосуда.

Рассмотрим более подробно влияние этих факторов на нижние и верхние концентрационные пределы воспламенения.

4.2. Концентрационные пределы воспламенения

В условиях химической переработки различных продуктов могут образовываться любые смеси горючего газа или пара с воздухом. Особенно часто с этим приходится сталкиваться в цехах получения водорода, на ацетиленовых станциях, в цехах стержневой полимеризации синтетического каучука, на складах баллонов с горючими газами и др. Концентрация горючего в рассматриваемых смесях может изменяться от долей процента почти до 100 %. Однако не при всех концентрациях смесь является взрыво- или пожароопасной.

Рис. 4.2 иллюстрирует условия воспламенения горючих смесей. Все смеси горючего с воздухом от нуля до точки А не способны воспламеняться даже от мощного источника зажигания – это область безопасных концентраций. Только в точке А смесь горючего с воздухом способна воспламеняться и сгорать со скоростью взрыва; при этом пламя распространяется на весь объем горючей смеси.

Рис. 4.2. Зависимость давления при взрыве газовоздушных смесей

от концентрации горючего в смеси: 1 – область безопасных концентраций;

2 – область воспламенения, 3 — область пожароопасных концентраций

Та наименьшая концентрация горючих паров газов или пылей в смеси с воздухом, при которой смесь уже может воспламениться от источника зажигания и пламя распространяется на весь объем горючей смеси, называется нижним концентрационным пределом воспламенения (НКПВ).

Смесь воздуха с горючим или паром на НКПВ содержит избыток воздуха. Так, для смеси воздуха с метаном коэффициент избытка воздуха равен 2, с оксидом углерода 2,6, а с сероуглеродом 6,9 и т.д.

Смесь, имеющая небольшое количество горючего и избыток воздуха, характеризуется минимальной скоростью распространения пламени в объеме всего сосуда, низкой температурой горения – порядка 1250 – 1300 0 С и небольшим давлением взрыва (около 0,3 МПа). При концентрации горючего в смеси выше нижнего концентрационного предела воспламенения (за точкой А) горение происходит с большей скоростью, давление при взрыве повышается. Это объясняется тем, что по мере увеличения содержания горючего содержание воздуха уменьшается; тепло, выделившееся в результате химической реакции, в меньшей степени расходуется на нагрев не участвующего в реакции избытка воздуха.

Давление при взрыве горючих смесей может увеличиваться теоретически до давления, соответствующего стехиометрической концентрации веществ, т.е. рассчитанной по уравнению химической реакции. Фактически наибольшее давление при взрыве наблюдается у смесей с концентрацией горючего несколько выше стехиометрической, так как скорость горения этой смеси выше скорости горения смеси со стехиометрической концентрацией компонентов.

Рассмотрим расчет стехиометрической концентрации горючего газа на примере оксида углерода.

Составим уравнение химической реакции горения оксида углерода в воздухе:

Согласно уравнению, стехиометрическая смесь оксида углерода с воздухом состоит из 1 объема СО, 0,5 объема О₂ и 1,88 объема N₂. Примем эту смесь за 100 %. Тогда концентрация оксида углерода этой смеси составит

При дальнейшем увеличении количества оксида углерода в смеси последняя становится взрывчатой. Однако давление взрыва с ростом концентрации оксида углерода будет постепенно снижаться в результате недостатка воздуха в горючей смеси.

недостаток воздуха в смесях, богатых горючим, ведет к тому, что смесь может терять способность воспламеняться. Для различных смесей концентрация горючего, при которой смесь уже не способна воспламеняться, не одинакова. Например, для смеси оксида углерода с воздухом наивысшей концентрацией СО, при которой еще возможно воспламенение, является 74 % (точка Б на рис. 4.2). Выше этой концентрации никакие смеси оксида углерода с воздухом воспламеняться не могут, хотя в них присутствует некоторое количество воздуха.

Та наибольшая концентрация горючих паров, газов или пылей в смеси с воздухом, при которой смесь еще способна воспламеняться от источника зажигания с распространением пламени на весь ее объем, называется верхним концентрационным пределом воспламенения (ВКПВ).

Интервал концентраций газов или пара в воздухе между нижним и верхним концентрационными пределами воспламенения называется областью воспламенения. Область воспламенения газов (паров) в воздухе определяется при атмосферном давлении (0,1 МПа) и характеризуется тем, что внутри нее все смеси горючего с воздухом способны воспламеняться от внешнего источника зажигания с последующим распространением горения на весь объем смеси. Область воспламенения различных газо- и паровоздушных смесей не одинакова. Наибольшую область воспламенения имеют оксид этилена, водород, ацетилен и др.; наименьшую – бензин, керосин, пропан, бутан и др. Чем ниже нижний концентрационный предел воспламенения и больше область воспламенения газов, тем большую пожарную опасность они представляют.

Концентрация горючих паров и газов в смеси с воздухом, превышающая верхний концентрационный предел воспламенения (за точкой Б на рис. 4.2) называется пожароопасной.

Знание областей безопасных и пожароопасных концентраций дает возможность в процессе применения и хранения газов и горючих жидкостей поддерживать такой режим, при котором концентрации горючего выше верхнего или ниже нижнего кон-центрационных пределов воспламенения. Это достигается созданием соответствующих давлений и температур в аппаратах, хранилищах и различных емкостях. концентрационные пределы воспламенения используют в расчетах допустимых концентраций газов внутри взрывоопасного технологического оборудования, систем рекуперации, вентиляции и других систем, а также при расчете предельно допустимой взрывоопасной концентрации горючего газа, при работе с огнем, при классификации производств, связанных с синтезом, применением или хранением горючих газов, по степени пожарной опасности. При определении пожарной опасности технологических процессов необходимо учитывать изменение пределов воспламенения смеси от различных факторов. Например, в сушилках, где имеются пары горючих и легковоспламеняющихся жидкостей, пределы воспламенения будут ниже, чем при нормальной температуре. В аппаратах и реакторах иногда смесь горючих паров и газов с воздухом находится под давлением, большим или меньшим нормального. В этих случаях пределы воспламенения также отличаются от значений, приведенных в справочных таблицах.

Пределы воспламенения связаны с основными факторами: мощностью источника зажигания, турбулентностью, примесью горючих паров и газов, температурой смеси, давлением смеси, объемом и диаметром сосуда и др.

Мощность источника зажигания. Наиболее распространенными источниками зажигания являются электрическая искра и электрическая дуга. Механизм воспламенения горючей смеси электрической искрой или дугой сложен, поскольку при возникновении искры происходит очень интенсивное местное возбуждение молекул газа и их ионизация. Это в сильной степени интенсифицирует протекание химических процессов и изменяет критические условия зажигания. Возникновение искры вызывает повышение температуры газа, поэтому искру можно представить как своеобразное накаленное тело.

Для каждой горючей смеси существует некоторая предельная минимальная мощность искры, начиная с которой смесь воспламеняется – возникает фронт горения. Эта минимальная мощность является функцией состава смеси и зависит от давления и температуры. Знание минимальной мощности электрических искр, необходимой для воспламенения различных газовых смесей, имеет большое практическое значение.

Это дает возможность оценить чувствительность горючей смеси к воспламенению, установить допустимое значение энергии электрического разряда во взрывоопасной среде, классифицировать горючие смеси по воспламеняемости их электрическими разрядами и разработать меры безопасности проведения процесса (безопасные системы связи, сигнализации, автоматизации и другие устройства с применением электрического тока).

Большое влияние на воспламеняющую способность электрических искр оказывают имеющиеся в цепи индуктивные сопротивления (дроссели, реле и т.д.).

Концентрационные пределы распространения пламени

Согласно мнению ученых о дефлаграционном горении, скорость распространения огня можно уменьшить. При испытаниях воспламеняемости различных смесей экспертам удалось выяснить, что сама величина показателя не может быть ниже критического значения. Возгорание на поверхности определенного размера зависит от материала, применяемого окислителя. Если состав превышает границы диапазона, устойчивое протекание реакции исключено.

Концентрационные пределы распространения пламени

С помощью исследовательских опытов в специальных лабораториях определяют характерные особенности риска взрыва некоторых газов, паров. Другими словами, выясняют концентрационные пределы распространения пламени. Они бывают верхние, нижние.

Если виды преодолевают предусмотренные границы, смесь можно считать взрывобезопасной. При реакции больше верхнего уровня существует вероятность, что возникнет диффузионное горение. Если смесь попадает в окружающее пространство, есть источник зажигания.

Нижний

Если концентрация в воздухе горючего вещества минимальная, но при этом возникает стойкий огонь, незатухающий самостоятельно, можно утверждать, что край не перейден. Тогда говорится про нижний концентрационный предел распространения пламени (НКПРП).

Верхний

При попадании в воздух большой кумуляции горючего вещества речь идет про иной уровень. Тогда применяется термин «верхний концентрационный предел распространения пламени» (ВКПРП). Граница отмечается в период самостоятельного затухания огня.

Область воспламенения

При испытаниях показателей различных уровней документируются, на их основании составляется график. Предельные значения считаются областью воспламенения. Горючее вещество с концентрацией в диапазоне от НКПР до ВКПР может вспыхнуть от одной только искры, образованной даже статическим электричеством. Следовательно, чем больше область возгорания, тем более взрывоопасным считается вещество.

Факторы влияния

На показатели верхнего, нижнего предела влияют следующие параметры:

• давление (если повысить его, верхний предел может увеличиться);
• химические/физические свойства объектов, вступивших в реакцию;
• температурный режим (если увеличить, за счет повышения активности энергии область воспламенения станет шире);
• примеси.

Роль последних трудно переоценить, ведь, при добавлении к горючей смеси жидких, твердых или порошкообразных веществ (флегматизаторов), может понизиться чувствительность к таким внешним воздействиям, как удар, трение, статическое электричество.

Значения для компонентов газовых смесей

Закономерности поведения каждой составляющей помогают определить возможную реакцию вещества. В ТС применяются не только идеальные газы, в которых молекулы равны, но и различные топливные вещества, в том числе дизельные, состоящие из нескольких компонентов. Даже воздух является смесью таких природных элементов, как кислород, водород и др.

Идеальные соединения, такие как метан, при смешивании с другими не вступают в реакцию, сохраняя индивидуальность. В технических устройствах используют топливные продукты, состоящие из:

• азота;
• углекислого, сернистого газа;
• испарений воды и кислорода;
• нефтяного сырья и др.

Чтобы определить категорию взрывоопасности смеси, проводят эксперименты. Для воспламенения потребуется источник зажигания. Самостоятельное возгорание происходит только при температуре, влияющей на внешнюю среду или оказывающей действие при нагревании тары, где содержится горючая смесь.

Температура самовоспламенения или взрыва (°С)	Вещества
100*	сероуглерод
135*	диэтиловый эфир, ацетальдегид, различные виды альдегидов, декан и т.д.
200*	гексан, гептан, керосин, некоторые виды бензина, спирты, сероводород и т.д.
300*	ацитилен, изобутан, этилбензол, спирты, растворители и т.д.
450*	водород, аммиак, ацетон, бензол, пропан, этан и др.

*показатели учитываются как средний уровень для воспламенения в различной среде.

Как рассчитать КПРП

Если жар увеличивается, область возникновения огня расширяется. При сокращении давления она уменьшается. Влияние на динамику поведения огня оказывают ингибиторы, флегматизаторы либо регулировка мощности источника зажигания.

КПР является одной из главных характеристик при выявлении пожарных свойств различных материалов, веществ. Источники воздействия на пламя имеют значение лишь в области распространения.

Формулы

Чтобы вычислить пределы, используют соответствующие расчетные методы, эксперименты.

Находить КПР можно по аппроксимационной формуле.

Обычно наиболее высокая температура огня, скорость распределения по поверхности образуется у смесей стехиометрического состава. Следовательно, их справедливо считают самыми пожаровзрывоопасными. Кумуляцию вычисляют с помощью уравнения.

Стехиометрическая смесь метана с воздухом будет составлять 1 моль основного вещества, 2 моля кислорода и 2×3,76 молей азота. Кумуляция горючего определяется следующим образом:

CH4 + 2O2 + 2×3,76N2 = CO2 + 2H2O + 2×3,76N2

Следовательно, φстех = (nCH4 × 100)/(nCH4 + nO2 + nN2) = (1 × 100)/(1 + 2 + 2×3,76) = 9,5

КПР веществ, данные которых можно увидеть в различных источниках, определены через эксперименты. Для многих видов сырья, газов, смесей приблизительное значение вычисляется с помощью формулы, причем как для нижнего, так верхнего предела.

φн(в) = 100 / (an + b), где n – количество молей кислорода, которое понадобится для полного сгорания одного моля вещества, определенного с помощью уравнения; a и b – постоянные переменные, которые зависят от значения n, указанных в таблице.

Показатели	а	b
Для вычисления нижнего предела	8,684	4,679
Для вычисления верхнего предела при n < 7,5 при n > 7,5	1,550 0,768	0,560 6,554

Также применяют формулу Ле-Шателье.

Она выражает правило смешения. Заключается оно в том, что несколько видов смесей, показатель которых на нижнем пределе воспламенения, можно соединить и получить материал, находящийся на том же уровне пожароопасности.

φп =100/[(φ1/φ1п) + (φ2/φ2п) + … + (φn/φnп)] , где φп – означает НКПРП и ВКПРП воспламенения смеси; φ1, φ2 φ3 – концентрации горючих компонентов, % (об.); φ1 + φ2 +φ3 = 100 %; φ2п – пределы каждого вещества в смеси, % (об.).

Эта формула подходит для вычисления КПР многих видов смесей, не подвергающихся воздействию внешней среды.

Примеры

Задача 1: рассчитать КПР бутана в воздухе.

В данном случае расчет проводится с помощью аппроксимационной формулы. Чтобы вычислить КПР, нужно узнать число молей кислорода, при котором сгорает 1 моль бутана.

С4H10 + 6,5O2 = 4CO2 + 5H2O.

С помощью этих данных следует рассчитать НКПР.

φн(в) = 100 / (an + b) = 100 / (8,684×6,5 + 4,679) = 1,64%

Согласно экспериментальным значениям КПРП (1,86 % и 8,41 %), полученным с помощью справочных источников, по итогам расчета можно понять, что расхождения в них небольшие.

Задача 2: вычислить концентрационные пределы воспламенения смеси, если пропана 80 % об., бутана 20 % об.

Расчет производится с помощью формулы Ле-Шателье.

С помощью специальной таблицы необходимо найти НКПВ и ВКПВ пропана и бутана:

• рншУ Фн1=2,1 % об.;
• рн2 = 1,8 % об.;
• рв1 = 9,5 % об.;
• рв2 = 9,1 % об.

Если невозможно найти табличные сведения, вычисление происходит расчетным способом с помощью формулы, приведенной выше.

Далее подставляют найденные значения:

φсмн = 100 / [(80/2,1) + (20/1,8)] = 2%

φсмв = 100 / [(80/9,5) + (20/9,1)] = 9,4%

Получается, что НКПРП смеси пропана с бутаном составляет 2 % об., а ВКПРП – 9,4 % об.

Когда применяется расчет КПРП

Результаты вычислений необходимы при классификации производств по ПБ. Определяется допустимость концентрации смесей горючих паров, газов, в помещениях, где проходят огневые работы, с целью расчета взрывоопасности. Согласно ГОСТ, показатели необходимо применять для определения ПВБ следующих категорий:

• строительные стандарты;
• нормы устройства электроустановок;
• классификации опасных грузов;
• типизация помещений по ПБ согласно установленным нормам;
• контроль над качеством материала, используемого при постройке, ремонте морских судов, военной техники.

Методы выявления в окружающей среде повышенной концентрации горючих смесей крайне важны для создания безопасных условий деятельности человека. Для этого разработаны специальные устройства, называемые газоанализаторами. Они должны быть на каждом промышленном предприятии. С их помощью можно определить НКПРП и ВКПРП, значит, вычислить вероятную площадь воспламенения и риски, связанные с ним.