Расчёт КПРП по аппроксимационной формуле

По аппроксимационной формуле можно рассчитать значения и нижнего, и верхнего концентрационных пределов распространения пламени для стандартных условий, т. е. при температуре 25 ^оС или 298 К, %:

(41)

где b - стехиометрический коэффициент при кислороде (число молей кислорода, необходимое для полного сгорания 1 моля горючего вещества, определяемое по уравнению реакции горения);

a, b – константы, имеющие определённые значения для НКПРП и ВКПРП в зависимости от значения b, приведённые в таблице 20.

Таблица 20

При температурах, отличных от 298 К (25 ^оС), КПРП рассчитываются по формулам, %

(42)

(43)

Для перевода значения КПРП из объёмных единиц в весовые (кг/м³) можно воспользоваться формулой

(44)

где М – молярная масса вещества, кг/кмоль;

V_t – молярный объём парогазовоздушной смеси при стандартных (Т = 298 К и Р = 101,3 кПа) V_t = 24,5 м³/кмоль.

ПРИМЕР: Рассчитать КПРП метана в воздухе (в % и кг/м³)при температуре 17^оС и давлении 100 кПа., пользуясь аппроксимационной формулой.

Решение:

1. Для того чтобы определить число молей кислорода, идущее на полное сгорание 1м³ метана, записывается уравнение горения метана в воздухе:

СН₄ + 2 (О₂ + 3,76 N₂) = СО₂ + 2Н₂О + 2 · 3,76 N₂.

Из уравнения видно, что b = 2

2. По аппроксимационной формуле рассчитываются значения j_н и j_в, воспользовавшись значениями a и b, взятыми из табл. 20. При расчете ВКПРП учитываем, что b = 2 < 7,5:

;

.

3. По формулам (42 и 43) пересчитываем значения КПРП при температуре 17+273 = 290 К:

;

.

4. Рассчитывается молярная масса вещества:

М = 12 + 4×1 = 16 (кг/кмоль).

5. Согласно объединённому газовому закону, рассчитывается молярный объём при температуре 17 ^оС или 290 К:

6. Рассчитываются КПРП по формуле:

Ответ: КПРП природного газа при 17 ^оС составляют 4,63 – 27,03 % или

0,03 – 0,18 кг/м³.

ПРИМЕР: Рассчитать, какое минимальное количество изоамилацетата должно испариться в ёмкости объёмом 200 м³, чтобы в ней создалась минимальная взрывоопасная концентрация его паров. НКПРП рассчитать по предельной теплоте сгорания.

Решение:

1. Составляем уравнение реакции горения изоамилацетата в воздухе:

С₇Н₁₄О₂ + 9,5 (О₂ + 3,76 N₂) = 7 СО₂ +7 Н₂О + 9,5 3,76 N₂.

2. Минимальная взрывоопасная концентрация – это есть величина нижнего концентрационного предела распространения пламени, т.е. нам необходимо найти НКПРП, пользуясь аппроксимационной формулой:

3. Пересчитаем НКПРП из % в кг/м³, учитывая, что молярный объём при стандартных условиях равен 24,45 м³/кмоль :

4. Рассчитываем количество испарившегося изоамилацетата:

кг

Ответ: для образования в ёмкости объёмом 200 м³ минимальной взрывоопасной концентрации изоамилацетата в ней должно испариться 12,8 кг вещества.