Расчет концентрационных пределов распространения пламени (НКПР, ВКПР) и стехиометрической концентрации горючих веществ.

Определение основных понятий

НКПР – нижний концентрационный предел распространения пламени - это минимальная концентрация горючего вещества (ГГ, паров ЛВЖ, ГЖ) в однородной смеси с окислителем (воздух, кислород и др.) при которой возможно распространение пламени по смеси на любое расстояние от источника зажигания.


ВКПР – верхний концентрационный предел распространения пламени - это максимальная концентрация горючего вещества (ГГ, паров ЛВЖ, ГЖ) в однородной смеси с окислителем (воздух, кислород и др.) при которой возможно распространение пламени по смеси на любое расстояние от источника зажигания.


Сст – стехиометрическая концентрация горючего (ГГ, паров ЛВЖ, ГЖ) – это такая концентрация горючего в смеси при которой окислителя (кислорода, воздуха) ровно столько, сколько необходимо для полного окисления (сгорания) горючего.


ГГ – горючий газ – газ который при смешивании с воздухом способен образовать взрывоопасную смесь.


ЛВЖ – легковоспламеняющаяся жидкость – это жидкость, способная самостоятельно гореть после удаления источника зажигания и имеющая температуру вспышки не выше 61oС.


ГЖ – горючая жидкость – это жидкость, способная самостоятельно гореть после удаления источников зажигания и имеющая температуру вспышки выше 61oС.


КПРП – концентрационные пределы распространения пламени - это область концентраций горючего в смеси между НКПР и ВКПР.


Если концентрация горючего вещества в смеси меньше нижнего предела распространения пламени, такая смесь гореть и взрываться не может, поскольку выделяющейся вблизи источника зажигания теплоты для подогрева смеси до температуры воспламенения недостаточно. Если концентрация горючего вещества в смеси находится между нижним и верхним пределами распространения пламени, подожженная смесь воспламеняется и горит как вблизи источника зажигания, так и при удалении его. Такая смесь является взрывоопасной. Чем шире будет диапазон пределов распространения пламени (называемых также пределами воспламеняемости и пределами взрываемости) и ниже нижний предел, тем более взрывоопасен газ. Если концентрация горючего вещества в смеси превышает верхний предел распространения пламени, то количества окислителя в смеси недостаточно для полного сгорания горючего вещества.

Размерность КПРП может выражаться в объёмных процентах (%) или в г/м3.

Объемные КПРП выраженные в процентах (%) неизменны, а массовые выраженные в г/м3, меняются в зависимости от расчетных температуры и давления.

Концентрационные пределы определяются расчетным путем, либо экспериментально, при этом расчетные и экспериментальные значения НКПР и ВКПР могут различаться.

Описание методики расчета

Расчет Сст для ГГ, паров ЛВЖ, ГЖ ведется по формуле приведенной в разделе А2 СП 12.13130.2009 «Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности»

Формула расчета Сст (%) имеет вид:

β - стехиометрический коэффициент кислорода в реакции сгорания;

Формула для расчета β имеет вид:

nC, nH, nO nX - число атомов С, Н, О и галоидов ( фтор-F, хлор-Cl, бром-Вr, йод-J) в молекуле горючего;

Формула для расчета НКПР и ВКПР (%) имеет вид:

a, b - это константы имеющие значения приведенные в таблице 1

Таблица 1.

Формула расчета Сст массовой (г/м3) имеет вид:

Формула расчета НКПР и ВКПР массовых (г/м3) имеет вид:

VM - мольный объем при расчетной температуре и давлении (при атмосферном давлении (101,3 кПа) и 0oC мольный объем равен 22,413м3/кмоль);

M - молярная масса вещества г/моль.

Инструкция

Для расчета НКПР, ВКПР, а так же стехиометрической концентрации горючих веществ:

1) Выберете вещество из предложенного списка.

2) Для определения массовых концентраций (г/м3) необходимо указать расчетное давление в кПа и расчетную температуру оC. (по умолчанию давление принято равным атмосферному 101,3 кПа, а температура 0оC)

3) Для расчета нажмите кнопку «Расчет».

Исходные данные:


Результаты:

( )
НКПР
Cст
ВКПР
Концентрация объемная %
%
%
%
Концентрация массовая г/м3
г/м3
г/м3
г/м3