Исследование пожароопасных свойств метилового спирта (стр. 5 )

3.7. Критический диаметр огнегасящего канала и безопасного экспериментального максимального зазора.

Расчет критического диаметра dкр длинного цилиндрического огнегасящего канала производится по формуле:

где Рекр = 72 – число Пекле; Su – нормальная скорость горения; Сpv – удельная теплоемкость, Дж/кг·К; ? – коэффициент теплопроводности исходной смеси, Вт/м·К; Т – температура, К; Р – давление, Па; R – универсальная газовая постоянная, равная 8,31 Дж/моль·К; М – молярная масса, кг/моль.

Максимальный экспериментальный безопасный зазор (БЭМЗ) рассчитывается по формуле:

  БЭМЗ = dкр/3

Относительная средняя квадратическая погрешность расчета составляет 18%.

Для метилового спирта:

  = 3.3 мм.

БЭМЗ = dкр/3 = 3,3/3 = 1.1 мм

3.8. Минимальная энергия зажигания.

  Минимальная энергия зажигания - наименьшая энергия электрического разряда, способная воспламенить наиболее легко воспламеняющуюся смесь горючего вещества с воздухом.

Значение минимальной энергии зажигания следует применять при разработке мероприятий по обеспечению пожаровзрывобезопасных условий переработки горючих веществ и обеспечения электростатической искробезопасности технологических процессов в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.004, ГОСТ 12.1.010 и ГОСТ 12.1.018.

Минимальная энергия зажигания Еmin - это наименьшее значение электрического разряда, способного воспламенить наиболее легковоспламеняющуюся смесь горючего газа, пара или пыли с воздухом.

Минимальная энергия зажигания - один из показателей пожарной опасности веществ, применяется при разработке мероприятий по пожаровзрывобезопасности и электростатической искробезопасности технологических процессов с обращающимися горючими газами, жидкостями и пылями. Эти мероприятия касаются выбора взрывобезопасного электрооборудования, материалов, условий их безопасной эксплуатации и т. д.

Минимальная энергия зажигания зависит от множества различных параметров. Она определяется экспериментально.

Минимальная энергия зажигания в курсовой работе определяется по справочной литературе и расчетом.

Минимальная энергия зажигания W (Дж) рассчитывается по формуле6

  ,

где ?= 0,5 – коэффициент пропорциональности ; q - удельное объемное количество тепла, необходимое для нагрева горючей смеси от её начальной температуры tн до температуры самовоспламенения. Дж/м3; lк – величина критического зазора, м.

Удельное объемное количество тепла, необходимое для нагрева горючей смеси от tнач до tсв, рассматривается как тепло, нужное для нагрева воздуха qг, и вычисляется (Дж) по формуле

  ,

где СР – теплоемкость воздуха, Дж/(кг град); ?г – плотность воздуха, кг/м3.

Величину qг можно вычислить по таблице 12.

При расчете критического зазора зажигания lк используется значения максимального экспериментального безопасного зазора  (МЭБЗ), ГОСТ 12.1.001-78:

 

Таким образом для метилового спирта:

  Еmin=0,17 мДж

Ответ: минимальная энергия зажигания равна 0,17 мДж

3.9. Способность гореть и взрываться при взаимодействии с водой, кислородом и другими веществами.

Способность взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха и другими веществами - это качественный показатель, характеризующий особую пожарную опасность некоторых веществ.

Данные о способности веществ взрываться и гореть при взаимном контакте необходимо включать в стандарты или технические условия на вещества, а также следует применять при определении категории помещений по взрывопожарной и пожарной опасности в соответствии с требованиями норм технологического проектирования; при выборе безопасных условий проведения технологических процессов и условий совместного хранения и транспортирования веществ и материалов; при выборе или назначении средств пожаротушения.

Сущность метода определения способности взрываться и гореть при взаимном контакте веществ заключается в механическом смешивании исследуемых веществ в заданной пропорции и оценке результатов испытания.

(ГОСТ 12.1.044-89 п.4.15).

3.10. Минимальная флегматизирующая концентрация флегматизатора.

  Минимальная флегматизирующая концентрация флегматизатора - наименьшая концентрация флегматизатора в смеси с горючим и окислителем, при которой смесь становится неспособной к распространению пламени при любом соотношении горючего и окислителя.

Значение минимальной флегматизирующей концентрации флегматизатора следует применять при разработке мероприятий по обеспечению пожаровзрывобезопасности технологических процессов методом флегматизации в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.004 и ГОСТ 12.1.010.

Фгф - концентрация горючего в экстремальной точке области воспламенения, объемные проценты;

?гф – то же, но в нормальных долях, моль/моль;

?ф - минимальная флегматизирующая концентрация негорючего компонента, объемные проценты;

?Ф - мольная доля флегматизатора в смеси;

?кис(ф) – минимальное взрывоопасное содержание кислорода в воздухе в точке флегматизации, (объемные проценты);

Концентрация флегматизатора в экстремальной точке рассчитывается по формуле:

где h' и h" - параметры, зависят от рода флегматизатора, приведены в таблице 9, а ?Нf0 – энтальпия образования горючего, причём, если параметры h даны в моль/Дж. то и ?Нf0 – необходимо брать в Дж/моль; индексом mj в формуле обозначено число атомов и групп одного вида в молекуле горючего. (Справочник  Баратова ).

       В расчетной работе необходимо определить минимальную флегматизирующую концентрацию для водяного пара, СО2 и N2.

Разбавление азотом:        mc = 1, mh = 4, mo = 1.

?ф = 100·(0,800·10-5·276300 + 0,780 + (1,651·1 + 0,527·4 + 0,446·1))/2,236 – 1 + (5,000·1 + 1,250·4 - 2,500·1) =49,1%.

Разбавление водяным паром:

?ф = 100·(0,735·10-5·276300 + 0,579 + (1,251·1 + 0,418·4 + 0,542·1))/2,020 – 1 + (4,642·4 + 1,160·10 - 2,321·1) = 39%.

Разбавление двуокисью углерода:

?ф = 100·(0,864·10-5·276300 + 1,256 + (2,5277·1 + 0,7592·4+ 0,197·1))/2,8 – 1 + (5,964·4 + 1,486·10 - 2,973·1) = 31,8 %.

Ответ: минимальная флегматизирующая концентрация флегматизатора 

  равна для водяного пара - 49,1%, для углекислого газа - 39%, для

  азота - 31,8%.

3.11. МВСК Минимальное взрывоопасное содержание кислорода.

Минимальное взрывоопасное содержание кислорода - такая концентрация кислорода в горючей смеси, состоящей из горючего вещества, воздуха и флегматизатора, меньше которой распространение пламени в смеси становится невозможным при любой концентрации горючего в смеси, разбавленной данным флегматизатором.

Значение минимального взрывоопасного содержания кислорода следует применять при разработке мероприятий по обеспечению пожаровзрывобезопасности технологических процессов в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.004 и ГОСТ 12.1.010.

Минимальное взрывоопасное содержание кислорода— такая концентрация кислорода в горючей смеси, состоящей из горючего вещества, воздуха и флегматизатора, меньше которой распространение пламени в смеси становится невозможным при любой концентрации горючего в смеси, разбавленной данным флегматизатором.

Минимальное взрывоопасное содержание кислорода (МВСК) в объемных процентах рассчитывается по формуле :

?О2 = ,

тогда:

при разбавлении азотом:

?О2 = = 10,53 %.

при разбавлении водяным паром:

  ?О2 = = 12,68%.

при разбавлении двуокисью углерода:

  ?О2 = = 14,04 %.

Ответ: минимальное взрывоопасное содержание кислорода для

  водяного пара равно - 12,68%, для углекислого газа - 8,77%,

  для азота - 10,53%.

3.12. Максимальное давление взрыва.

Максимальное давление взрыва - наибольшее избыточное давление, возникающее при дефлаграционном сгорании газо-, паро - или пылевоздушной смеси в замкнутом сосуде при начальном давлении смеси 101,3 кПа.

Значение максимального давления взрыва следует применять при определении категории помещений по взрывопожарной и пожарной опасности в соответствии с требованиями норм технологического проектирования, при разработке мероприятий по обеспечению пожаровзрывобезопасности технологических процессов в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.004 и ГОСТ 12.1.010.

                       Рвзр = , где

Р0 – начальное давление, кПа (МПа);

Т0 – начальная температура, К;

Твзр – температура взрыва, К;

m – число молей (киломолей) газообразных продуктов горения;

n – число молей (киломолей) исходных газообразных веществ.

  Рвзр = =808,07 кПа.

СН4О + 1,5 (О2 + 3,76·N2) > СО2 + 2Н2О + 1.5·3,76·N2

  m = 1+2+1.5·3,76 = 8,64 киломоль.

  n = 1 + 1,5·4,76 = 8,14 киломоль.

  Твзр = 2202 К.

Ответ: максимальное давление взрыва равно 808,07 кПа.

(ГОСТ 12.1.044 приложение 11)

3.13.Вывод: проведя анализ пожарной опасности данного вещества, можно дать рекомендации по работе с ним, например, данное вещество имеет tвсп=- 0,7 0С - это вещество относится к ЛВЖ; КПР-1,04%-6,84%-пожаровзрывоопасная зона; оно опасно при взаимодействии с галогенами и с сильными окислителями.