Концентрационный предел распространения треугольник

Горючие газы – газы, которые хорошо поддерживают процесс горения и распространения огня.

Для поддержания процесса горения обязательно нужен окислитель. Воздух и входящий в него кислород – самые распространенные окислители. Они же являются газами-разбавителями для ПГС.

Горючие газы способны легко воспламеняться и приводить к взрыву при достижении определенной концентрации в смеси с воздухом или кислородом. Если концентрация горючего газа в смеси больше или меньше пределов распространения пламени, взрыва не произойдет. В этом случае говорят, что смесь слишком «богатая», или слишком «бедная» на горючий газ.

НКПР — нижний концентрационный предел распространения пламени – минимальная концентрация горючего газа в однородной смеси с окислителем, при которой возможно распространение пламени по смеси. Если концентрация горючего газа в смеси меньше НКПР, смесь не способна к распространению пламени, поскольку при горении такой «бедной» смеси выделяется так мало тепла, что его не хватает для прогрева и воспламенения остальных объемов газа.

ВКПР — верхний концентрационный предел распространения пламени – максимальная концентрация горючего газа в однородной смеси с окислителем, при котором возможно распространение пламени по смеси. Если концентрация горючего вещества в смеси превышает ВКПР, то количества окислителя в смеси недостаточно для полного сгорания горючего газа.

Область воспламенения — диапазон концентраций, находящийся выше нижнего (НКПР) и ниже верхнего (ВКПР) пределов воспламенения. Горючий газ, концентрация которого находится в пределах этой ограниченной области, способен воспламеняться от искры, вызванной обыкновенным статическим электричеством или трением.

Смесь с концентрацией горючего газа, входящей в область воспламенения, является взрывоопасной. Чем шире диапазон области воспламенения и ниже НКПР, тем более взрывоопасен горючий газ.

Значения НКПР и ВКПР по горючим газам приведены в ГОСТ 51330.19-99 (МЭК 60079-20-96).

Ниже приведены значения НКПР и ВКПР для компонентов газовых смесей, выпускаемых на нашем производстве. В последнем столбце в соответствии с «Технологическим регламентом» приведены максимальные концентрации компонентов в смеси с воздухом. Разница между НКПР и максимальной концентрацией компонента – запас, позволяющий безопасно производить, хранить и эксплуатировать газовые смеси с горючими газами. Этот запас обусловлен расчётами и подтверждён многолетним опытом работы.

Видео:lelСкачать

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.

Видео:Биномиальные коэффициенты. Урок: Коэффициент C из n по k. Симметрия. Треугольник Паскаля. Часть 2Скачать

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.

Концентрационные пределы распространения пламени

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.

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

Видео:Обучающий фильм СГГ 20 МикроСкачать

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.

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.

Видео:Lel!!!Скачать

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.

Также, степень опасности зависит от группы распространения пламени.

Видео:#_подпишись lel саняСкачать

Тип 3. Расчёт концентрационных пределов распространения пламени

Методика расчета концентрационных пределов распространения пламени (КПР) индивидуальных химических соединений и простых веществ

1. Составляем уравнение реакции горения вещества в воздухе и определяем стехиометрический коэффициент (b).

2. Рассчитываем нижний и верхний концентрационный пределы распространения пламени вещества при стандартных условиях по формуле:

, об. %

и — нижний и верхний концентрационные пределы распространения пламени, % об.;

b — число молекул кислорода, необходимое для полного окисления молекулы горючего (стехиометрический коэффициент при О₂);

a и b – константы, определяемые по табл. 3.1.

Константы a и b для расчета

концентрационных пределов распространения пламени

Область применения	a	b
Для расчета	8,64	4,679
Для расчета при b £ 7,5 при b > 7,5	1,550 0,768	0,560 6,554

3. Рассчитываем нижний и верхний концентрационные пределы распространения пламени вещества при заданной температуре по формулам:

и — концентрационные пределы распространения пламени (КПР) при стандартной температуре Т_ст.у.;

и — КПР при заданной температуре Т;

1550 К и 1110 К — температуры горения соответственно на нижнем и верхнем концентрационных пределах распространения пламени.

4. Рассчитываем КПР вещества в граммах на кубометр (j / _н или j / _в):

, г/м 3

V_t – объем занимаемый 1 кмоль газа при заданной температуре и давлении, м 3 /кмоль, (при стандартных условиях V_t = 24,5 м 3 /кмоль);

М – молярная масса, кг/кмоль.

Методика расчета концентрационных пределов распространения пламени

1. Находим нижний и верхний концентрационные пределы распространения пламени веществ, входящих в состав смеси, при стандартных условиях.

2. Расчет нижнего и верхнего концентрационных пределов распространения пламени смеси нескольких паров или газов ведут по формуле Ле-Шателье, которая выражает правило смешения. В основу формулы положено предположение, что несколько газов, находящихся на Н(В)КПР, при смешении образуют смесь, также находящуюся на нижнем (верхнем) пределе воспламенения. Формула Ле-Шателье справедлива для подавляющего большинства смесей веществ, не вступающих в химическую реакцию.

, % (об.)

— концентрации горючих компонентов в смеси, об. %;

— НКПР или ВКПР каждого компонента в смеси, об. %.

Задача 7. Рассчитать концентрационные пределы распространения пламени смеси, состоящей из 30 об. % пропана и 70 об. % этана.

Найти: , , ?

1. Составляем уравнения реакции горения пропана и этана в воздухе:

2. Рассчитываем нижний и верхний концентрационный пределы распространения пламени пропана при стандартных условиях.

, об. %

= 2,08 % (об.);

Так как b = 5, что меньше 7,5, то для расчета ВКПР по таблице выбираем: а = 1,55 и b = 0,56

= 12,03 % (об.)

Рассчитываем нижний и верхний концентрационный пределы распространения пламени этана при стандартных условиях.

= 2,85 % (об.);

Так как b = 3,5, что меньше 7,5, то для расчета ВКПР по таблице выбираем:

а = 1,55 и b = 0,56

= 16,71 % (об.)

3. Рассчитываем нижний и верхний концентрационные пределы распространения пламени смеси пропана и этана по формуле Ле-Шателье:

, % (об.)

Ответ: расчётное значение концентрационных пределов распространения пламени пропана 2,08 – 12,03 % (об.), этана 2,85 – 16,71 % (об.); концентрационные пределы смеси, состоящей из 30% (об.) пропана и 70% (об.) этана 2,57 – 14,97 % (об.).

Задача 8. Рассчитать концентрационные пределы распространения пламени метана в г/м 3 при температуре 134 0 С.

Найти: , ?

1. Составляем уравнения реакции горения метана в воздухе.

2. Рассчитываем нижний и верхний концентрационный пределы распространения пламени метана при стандартных условиях.

, об. %

Так как b = 2, что меньше 7,5, то для расчета ВКПР по таблице выбираем: а = 1,55 и b = 0,56

3. Рассчитываем нижний и верхний концентрационные пределы распространения пламени метана при температуре 134 0 С:

4. Рассчитываем молярную массу метана: М = 12 ∙ 1 + 1 ∙ 4 = 16 кг/кмоль.

5. Определяем объем занимаемый 1 кмоль газа при заданной температуре:

= 33,4 м 3 /кмоль.

6. Рассчитываем концентрационные пределы распространения пламени метана в г/м 3 при температуре 134 0 С:

, г/м 3

Ответ: расчётное значение концентрационных пределов распространения пламени метана при температуре 134 0 С 19,88 – 148,4 г/м 3 .

💡 Видео

Программа FBD для PLC на запуск двигателя звезда-треугольникСкачать

Сигнализатор ЩИТ-2Скачать

lelСкачать

как просили🎉🌹куда актив пропал? 🥺давайте АКТИВНИЧАТЬ?! #рек#кпрп#айдл#скз#эспаСкачать

Организация безопасного проведения газоопасных работ на объектах ООО «Газпром добыча Надым».Скачать

№128. Докажите, что в равных треугольСкачать

в основном пукает кувейтская тревога eas lel/im Grunde Fürze Kuwait Alarm eas lelСкачать

05-05 Центральная предельная теоремаСкачать

Односторонние пределы #1Скачать

Безопасность перегонки. Аварийка охлаждения. Школа АЛ-Крафт - #27. Проект АЛ-Крафт.Скачать

кпрпСкачать

Подпоследовательности, частичные пределы часть 1Скачать

✓ Теорема Больцано — Вейерштрасса. Подпоследовательности | матан #012 | Борис Трушин |Скачать

Теория пределов. Арифметические операции над последовательностями, имеющими конечный пределСкачать

Процесс покраски раттлинов Vodenoi #приманкиручнойработы #fishing #рыбалка #раттлин #vodenoi #кпрпСкачать