4.7. Расчет минимальной флегматизирующей концентрации инертных разбавителей

Минимальная флегматизирующая концентрация флегматизатора ффс для горючих веществ, молекулы которых состоят из атомов C, H, O, N, рассчитывается по формуле:

(4.50)

где фгф - концентрация горючего в экстремальной точке области распространения пламени (в точке флегматизации), % об.; Vф - число молей флегматизатора, приходящееся на один моль горючего в смеси, соответствующей по составу точке флегматизации:

ф = (8,097mC + 65,571mH + 69,079mO -17,469mN +АН;(Нф -Нф), (4.51)

ф гф

1+2,42(mC+0,5mH-mO)+v

(4.52)

С учетом запаса надежности предельно допустимая взрывобезопасная концентрация ПДВКф флегматизатора вычисляется по формуле:

ПДВКф = k

фс ,

(4.53)

где k

1,2 при ф > 15%о; [1,5 при ф фс < 15<%.

Разность Нф - Нф для стабильных в условиях пламени флегматизаторов вычисляется по значениям абсолютных величин энтальпий флегматизатора при температурах 1400 и 298 К, выраженных в кДж/моль.

Для разлагающихся при температуре пламени флегматизаторов, а также для ингибиторов горения величина Нф - Нф рассчитывается на основе экспериментальных данных по флегматизации какого-либо горючего вещества данным флегматизатором или ингибитором по формуле:

Нф - Нф = [ф ф (8,097mc + 65,571mh + 69,079 mo -17,469mn +АН )ф . (4.54) ТАБЛИЦА 4.21. Значения Нф - Нфф для некоторых флегматизаторов

Значения Нф - Нф для азота, водяного пара, диоксида углерода и ряда других флег-

матизаторов приведены в табл. 4.21.

Ьтносительная средняя квадратическая погрешность расчета по формуле (4.50) составляет 10%.

4.8. Расчет минимального взрывоопасного содержания кислорода

Минимальное взрывоопасное содержание кислорода МВСК в газо- и паровоздушных смесях рассчитывается по формуле:

МВСК = (100-ффс-ф,ф) • 0,20642. (4.55)

МВСК для пылевоздушных смесей (в случае их разбавления азотом) может быть вычислено по формуле:

МВСК = + 3,0. (4.56)

1 + С

ВеличинакоэффициентаСзависитоттеплотысгоранияиэлементногосостававещества:

-АН0. -10-3 M -55,8mC -21,8mH -8,8mN С =-i-C-H-N, (4.57)

где M - молекулярная масса; Р - стехиометрический коэффициент кислорода в реакции сгорания.

Ьтносительная средняя квадратическая погрешность расчета по формуле (4.56) для пылей органических веществ составляет 10%.

4.9. Расчет максимального давления взрыва

Максимальное давление взрыва Pmax газо- и паровоздушных смесей рассчитывается по формуле:

P... = Рдр, (4.58)

где Рн - начальное давление горючей смеси, кПа; Тад - адиабатическая температура горения при постоянном объеме, К; Zmj - сумма числа молей конечных продуктов горения; Тн - начальная температура горючей смеси, К; Zmiн - сумма числа молей исходных веществ.

Значение Smj без учета степени диссоциации продуктов горения вычисляется по формуле:

Zmj" = mC + mS + 0,25mp + 0,5(mH -mx) + mx + (3,84Р + 0,5mN). (4.59)

Величина Zmiн находится по формуле:

Zmiн =1+4,84Р. (4.60)

Результаты вычислений Pmax для веществ различного химического строения при начальном давлении 101 кПа приведены в табл. 4.22.

ТАБЛИЦА 4.22. Расчетные значения Pmax для стехиометрических смесей органических веществ с воздухом

Расчет Pmax по формуле (4.58) производится без учета диссоциации продуктов горе-нияв пламени. На протекание процесса диссоциации затрачиваетсяопределеннаяэнергия, поэтому рассчитанные значения Pmax превышают экспериментально определяемые величины.

4.10. Расчет максимальной скорости нарастания давления при взрыве

Максимальная скорость нарастания давления при взрыве (dP/dT)max газо- и паровоздушных смесей рассчитывается по формуле:

V dTy max

. 84PнSu

(4.61)

где - максимальное значение нормальной скорости распространения пламени, м/с; V - объем взрывной камеры, для которой рассчитывается величина (dP/dT)max; Pн - начальное давление, кПа.

Формула (4.61) применима при начальных температурах горючей смеси не выше 70 °С.

Относительная средняя квадратическая погрешность расчета по формуле (4.61) составляет 30%.

В табл. 4.23 приведены экспериментальные и вычисленные величины максимальной скорости нарастания давления при взрыве некоторых горючих смесей.