Файл: Осипов, С. Н. Взрывчатые свойства и нейтрализация паро-газо-пылевых смесей.pdf

ияются при температуре 550° С с задержкой воспламе­ нения на 0,1—2 мс [24]. Поэтому наиболее трудно создать надежно действующие системы подавления взрывов для горючих смесей с ацетиленом и водоро­ дом, для которых быстродействие системы должно из­ меряться 1—2 мс.

§ 2. РАСЧЕТ НИЖНИХ ПРЕДЕЛОВ ВОСПЛАМЕНЕНИЯ

ПАРО ГАЗОВЫХ СМЕСЕЙ

Вопрос расчета нижнего концентрационного пре­ дела (НКП) интересовал ученых уже давно. М. Барджесс и Р. Уилер установили, что величина НКП в гомологическом ряду нормальных парафиновых угле­ водов определяется тепловым эффектом сгорания в виде

=444 кДж/моль. Однако с учетом полученных в по­ следние годы значений НКП метана [73] установлено, что приведенное значение СМШ1 значительно завышено.

А. И. Розловский [63], принимая постоянной кри­ тическую температуру горения Д.кр=1600 К, составил тепловой баланс сгорания кислородсодержащей смеси горючего, имеющего общую формулу СаН,, Od N*, для состава, соответствующего НКП. Обозначив через QM мольную теплоту сгорания, АН мольный запас физи­ ческого тепла горючего, отмечая индексами 0 и Ь со­ стояние до и после сгорания и приняв в качестве инертного компонента смеси азот, А. И. Розловский получил уравнение

Смнн (Qm+ Д Н°т) -|- //Ук, + (1 — Сини — 7) ТУоа=

GI

-Ь ^мин — ) Ч/n, -f- Cuim(aHcOj -f ■— /До |-f-

соответствует выражению (57). В случае ta.Kp =1600 К величина НКП любого горючего может быть опреде­ лена на основе элементарного состава по формуле

Отклонение значений Сшш, полученных по формуле (60), от фактических не превышает 15%.

По методике расчета НКП, разработанной А. Н. Ба­ ратовым и В. В. Булановой [4], постоянная темпера­ тура сгорания горючего принята равной 1300° С, а низшая мольная теплота сгорания

62

Как показало проведенное авторами сопоставле­ ние, расчетные величины НКП на 10—20% выше экс­ периментальных, что явилось следствием завышения принятой исходной температуры.

Для ориентировочной оценки НКП иногда пользу­ ются выражением

К = 4С +■ Н -f 4S - 2 0 — 2С1 - 3F - 5Вг,

где К — так называемое число опасности; С, Н и т. д.— число атомов в молекуле соответствующего вещества.

При К >1 вещество может гореть и его нижний пре­ дел определяется по формуле

Сшш = 44/К.

Как указывает А. Н. Баратов [6], этот метод рас­ чета дает лишь весьма приближенные результаты.

Величина калорийности горючего может быть вы­ числена с помощью правила Коновалова;

= 204 кДж/моль — универсальная постоянная; %— по­ правка для каждого гомологического ряда соединений.

Как указывает А. И. Розловский, с ростом длины углеводородной цепи доля величины поправки в сум­

чество окислителя, требующегося для полного сжига­ ния 1 кг горючего; Gr , Gn — соответственно масса

63

горючего и окислителя в смеси; g r, g 0 — соответственно

смесь), то в избытке находится окислитель. При сте­ хиометрическом соотношении а = 1 .

В том случае, когда окислителем является воздух,

где индексы соответствуют элементарному составу го­ рючего.

Иногда вместо коэффициента а избытка окислите­ ля пользуются эквивалентным отношением, называе­ мым коэффициентом избытка горючего: е = 1 /а.

А. И. Розловский ввел [63] обобщенное определе­ ние коэффициента избытка окислителя для соединения

CaUf OdHe-.

Линейная зависимость между амакс и / сохраняется до тех пор, пока изменение состава смеси не приведет к заметному изменению скорости реакции в пламени при ^„= const. Величины констант и /с2 слабо зави­ сят от природы горючего. На основании этого выведе­ но уравнение [63] для гомологических рядов предель­ ных углеводородов, спиртов и сложных эфиров в виде

64

При переходе к относительным значениям выра­ жение (67) примет вид

Для определения значений констант а\ и 6 , исполь­ зованы способ спрямления в координатах 5/С„ и п (рис. 27) и способ наименьших квадратов. Такой об-

- слН-2л+1>-

работке были подвергнуты известные относительные значения НКП гомологических рядов углеводородов и их производных (табл. 6). Некоторые ряды углево­ дородов и их производные (непредельные углеводоро­ ды с дополнительной двойной С„ Н2л_о или одной тройной СлН2л_.) связью, кислота С2Н4О2, азотные соединения C2H5N03 и C2H5NO2, ароматические хло­ риды С6Н5С1 и С6Н4С12) не были обработаны из-за ма­ лого числа определений НКП; однако имеющиеся зна­ чения С„ в дальнейшем использовались при анализе и корреляционной обработке.

66