В настоящее время значительно увеличился спектр веществ и материалов, применяемых в быту и на производстве. Для правильного применения данных веществ и материалов необходимо располагать сведениями по их основным показателям пожаровзрывоопасности, которые зачастую отсутствуют, а экспериментально определить подчас бывает затруднительно. В связи с этим для практических работников испытательных пожарных лабораторий, нормативно-технических отделов, подразделений пожаротушения во многих случаях целесообразно пользоваться расчетными методами определения показателей пожаровзрывоопасности веществ и материалов.

В настоящее время расчет показателей пожаровзрывоопасности веществ и материалов проводят в соответствии с руководством "Расчет основных показателей пожаровзрывоопасности веществ и материалов". Редакция данного документа, изданного в 1985 г., к настоящему моменту времени в значительной степени устарела. В связи с появлением новых знаний, обобщения сведений по показателям пожаровзрывоопасности, появлением новых критериев оценки материалов возникла необходимость пересмотра данного документа и издания новой редакции руководства.

В переработанное издание руководства включены вновь разработанные методы расчета показателей пожаровзрывоопасности веществ и материалов, а также методы расчетной оценки, опубликованные ранее и прошедшие проверку на практике.

Руководство предназначено для сотрудников научно-исследовательских и проектных организаций, для инженерно-практических работников промышленных предприятий и испытательных пожарных лабораторий, занимающихся изучением пожаровзрьшоопасных свойств веществ и материалов.

Руководство согласовано ГУГПС МЧС России, исх. № 30/4/1808 от 25.06.2002 г., и утверждено ФГУ ВНИИПО МЧС России 30.08.2002 г.

Разработано авторским коллективом в составе: Ю.Н. Шебеко, В.Ю. Навценя, СН. Копылов, В.И. Горшков, ИА. Корольченко, А.Н. Полетаев, НЛ. Полетаев, О.В. Васина, В.Н. Веревкин, СГ. Белов.

© ФГУ ВНИИПО МЧС России, 2002

1. ПОКАЗАТЕЛИ ПОЖАРОВЗРЫВООПАСНОСТИ

1.1. Конттрнтрационные пределы распространения пламени для горючих газов и паров

Нижний концентрационный предел расцространения

пламени (предел воспламенения) фц - это такая объемная (массовая) доля горючего в смеси с окислительной средой (выраженная в процентах или в г/м), с уменьшением которой смесь становится неспособной к распространению пламени.

Верхний концентрационный предел распространения пламени фв" это такая объемная (массовая) доля горючего в смеси с окислительной средой, с увеличением которой смесь становится неспособной к распространению пламени.

1.2. Область распространения пламени (область воспламенения) - это область объемных (массовых) долей горючего в смеси с окислительной среДой, заключающаяся между нижним и верхним концентрационными пределами распространения пламени.

1.3. Минимальное взрывоопасное содержание кислорода (МВСК) - объемная доля кислорода в смеси горючего с окислительной средой и флеГматизатором (выраженная в процентах), которая соответствует составу смеси в экстремальной точке области воспламенения (то есть в точке на кривой флегма-тизации, отвечающей максимальной объемной доле флегма-тизатора).

1.4. Минимальная флегматизирующая концентрация флегматизатора - объемная доля флегматизатора в смеси

с горючим и окислительной средой, при которой смесь становится неспособной к распространению пламени при любом соотношении горючего и окислительной среды.

1.5. Температура вспышки t - самая низкая (в условиях специальных испытаний) температура горючего вепдества, при которой над его поверхностью образуются пары или газы, способные вспыхивать в воздухе от источника зажигания, но скорость их образования еще недостаточна для возникновения устойчивого горения.

1.6. Температура воспламенения t - самая низкая (в условиях специальных испытаний) температура горючего вещества, при которой оно вьщеляет горючие пары или газы с такой скоростью, что после воспламенения их от источника зажигания возникает устойчивое горение.

1.7. Минимальная энергия зажигания - наименьшее значение энергии электрического разрада, способного воспламе-нит/ь наиболее легко воспламеняющуюся смесь газа, пара или пыли с воздухом.

1.8. Стехйометрическая объемная доля (концентрация) горючего - объемная доля горючего в смеси с воздухом фт, вьиисляемая по формуле = 100/(4,84(3-ь l), где (3- стехио-метрический коэффициент кислорода в уравнении химической реакции горения данного горючего, рассчитываемый по формуле (33).

1.9. Адиабатическая температура горения стехиометриче-ской емеси Тщ,- это теоретически вычисляемая температура

цроду(стов горения. При расчете предполагается достижение термодинамического равновесия между, участками реакции и отсутствие теплопотерь из зоны реакции.

1.10. Максимальная нормальная скорость горения - максимальная линейная скорость распространения фронта пламени в газовых CMeQHXj определяемая в специальных условиях.

1.11. Максимальное давление взрыва и максимальная скорость нарастания давления взрыва

Максимальное давление взрыва - наибольшее давление, возникающее при дефлаграционном взрыве газо-, паро- или

пылевоздушных смесей в замкнутом объеме при начальном давлении смеси 101,3 кПа.

Максимальная скорость нарастания давления взрыва - максимальное значение производной давления взрыва по времени на восходящем участке зависимости давления взрыва газо-, паро- или пылевоздушной смеси в замкнутом сосуде от времени.

1.12. Максимальная степень расширения продуктов горения - максимальная величина отношения объема конечных продуктов горения при температуре пламени к объему исходной смеси.

1.13. Нижний концентрационный предел распространения пламени для аэровзвесей твердых горючих веществ - количество горючего вещества, выраженное в граммах и отнесенное к 1 м исходной смеси горючего с окислительной средой, при уменьшении которого смесь становится неспособной к распространению пламени.

1.14. Температура самовоспламенения - самая низкая (в условиях специальных испытаний) температура вещества, при которой происходит резкое увеличение скорости экзотермических реакций, заканчивающееся пламенным горением.

1.15. Температурные пределы распространения пламени -значения температур, при которых насыщенные пары вещества образуют в окислительной среде концентрации, равные соответственно нижнему (нижний температурный предел) или верхнему (верхний температурный предел) концентрационным пределам распространения пламени.

1.16. Безопасный максимальный экспериментальный зазор (БЭМЗ) - максимальный зазор между фланцами оболочки, через который не происходит передача взрыва из оболочки в окружающую среду при любой концентрации горючего в воздухе.

1.17. Максимальная скорость распространения пламени вдоль поверхности горючей жидкости - максимальная линейная скорость распространения фронта пламени по узкой паровоздушной прослойке, образующейся вблизи свободной поверхности испаряющейся на воздухе горючей жидкости.

1.18. Минимальная огнетушащая концентрация газового средства пожаротушения (ГОС) - минимальная объемная доля

roc в смеси с окислительной средой, при которой достигается тушение модельного очага горения.

2. МЕТОДЫ РАСЧЕТА ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ ГАЗОВ И ЖИДКОСТЕЙ

2.1. Методы расчета концентрационных пределов распространения пламени для газо- и паровоздушных смесей

2.1.1. Метод расчета нижнего концентрационного предела

распространения пламени

Нижний предел фн в объемных процентах для индивиду-альньсс вешеств, состояших из атомов С, Н, О, N, рассчитывается по формуле

Фн =100/(ЬсПс +ЬнПн + ЬоПо + Ьп, + Ь-АЩ +1), (1) где Пс, Пн, По, Hn - число атомов С, Н, О в молекуле горючего; he, Ьн, ho, hN hf - коэффициенты; их значения составляют: he = 8,737, hH = 2,757, ho = -0,522, hn = -0,494, hf = 2,36 x 10-2 кДж/моль; AH°- стандартная теплота образования горючего вешества,

кДж/моль; значения AHf рассчитываются по формуле (37).

Относительная средняя квадратичная погрешность расчета по формуле (1) не превышает 6 %.

Пример. Рассчитать нижний предел распространения пламени для о-ксилола CgHjo по формуле (1). Стандартная теплота образования вещества составляют 18,99 кДж/моль: Ф„ =100/(8,737-8 + 2,757-10-2,36-10-2.18,99 + 1) = 1,02 %

2.1.2. Метод расчета верхнего концентрационного предела

распространения пламени

Верхний предел фв в объемных процентах для индивидуальных органических веществ рассчитывается по формуле

Таблица 2

Пример. Рассчитать верхний концентрационный предел распространения пламени для кротонового альдегида по формуле (2). Эмпирическая формула .С4Н6О, структурная формула Н2С = СН-СНг-СН = О.

Из структурной формулы определяются значения щ. пс-н = 6,

Пс-с = 2, пс=о= Ij пс=с = 1-По формуле (2) получаем: Фв = 100/(1,39-6-0,84-2 + 0,24-1 +1,31 1 -1,47) - 15,7 % (об.)

93 = 100/(2:hini + 2:gJ,

i=l к=1

где П] - число i-x моле1{улярных связей в моле1{уле горючего (например, С-С, С-Н, С-О и т. д.); hj - параметр i-й связи; значения hi приведены в табл. 1; gk - коэффициент, учитывающий те или иные особенности строения моле1{улы горючего (наличие в молекуле циклов, эпоксигрупп и т. д.); значе-1ИЯ §к для некоторьсс структурных групп приведены в табл. 2.

Относительная средняя квадратичная погрешность асче-та по формуле (1) составляет 11 %.

Таблица 1