Практична робота №1

Тема: Визначення горючості та кольору дифузійного полум’я речовин

Мета: ознайомити студентів із порядком визначення горючості та кольору.

1.1.Порядок визначення горючості речовин

Для визначення кольору полум’я горючої речовини, що горить у повітрі, досить визначити відсотковий вміст у ній карбону та оксисену. Якщо полум’я яскраве, з кіптявою, то речовина має великий запас горючих компонентів, і перш за все карбону, а при горінні буде виділяти більше тепла, ніж та, що має менше карбону чи гідрогену, але більше оксигену. Така речовина вважається більш горючою.

Для визначення горючості речовини вводять безрозмірний коефіцієнт горючості (формула Еллея), який визначається за формулою 

 

K =4N_C +4N_S + N_H + N_N - 2N_O - 2N_Cl -3N_F -5N_Br ,               (1.1)

 

де N_C ,N_S ,N_H ,N_N ,N_O ,N_Cl ,N_F ,N_Br – кількість атомів карбону, сульфуру, гідрогену, нітрогену, оксигену, хлору, флуору та брому у молекулі горючої речовини.

При визначенні горючості речовин і матеріалів за коефіцієнтом горючості, за межу горючості прийнята величина 1.

Вважають, що якщо К≤ 1– речовина негорюча, а при К>1 – горюча.

 

Приклад 1.1:

Визначити горючість дихлорметану (СН₂Сl₂).

Вирішення:

1.               Визначаємо кількість атомів карбону, гідрогену, хлору у молекулі дихлорметану

N_C = 1, N_H = 2, N_Cl = 2.

 

2.               Визначаємо коефіцієнт горючості (коефіцієнт Еллея) за формулою (1.1)

К = 4×1+2-2×2 = 2.

 

Відповідь: дихлорметан горючий.

 

Приклад 1.2.

Визначити горючість нітратної кислоти (НNO₃).

 

Вирішення:

1.               Визначаємо кількість атомів гідрогену, нітрогену, оксигену у молекулі нітратної кислоти

N_H = 1, N_N = 1, N_O = 3.

 

2.               Визначаємо коефіцієнт горючості за формулою (1.1)

 

К = 1+1-2×3= -4

 

Відповідь: нітратна кислота є негорючою речовиною.

 

1.2.Визначення кольору полум’я 

 

Вогонь, який складається з аерозольних і (або) газоподібних речовин, що випромінюють світло називають полум’ям. 

Полум’я складається з декількох зон: підготовча (зона горючих парів та газів і суміші горючої речовини з продуктами згоряння), власне горіння і зона сумішоутворення продуктів згоряння з повітрям.

Полум’я може бути кінетичним або дифузійним залежно від того, чи горить завчасно підготовлена горюча суміш, чи вона створюється у полум’ї в процесі горіння. Структура дифузійного полум’я суттєво залежить від перетину потоку горючих газів та парів і його швидкості. 

В умовах пожежі гази, пари, рідини, тверді речовини горять дифузійним полум’ям. 

Під час реальних пожеж найчастіше горять органічні речовини, до складу яких переважно входить карбон, атоми якого деякий час перебувають у вільному стані і мають надлишок енергії. Частина цієї енергії випромінюється у вигляді світла червоного кольору, який випромінюють саме атоми карбону. 

Якщо у горючій суміші недостатньо окисника, то в зону горіння потрапляють частки карбону (продукт неповного згоряння) – полум’я набуває жовтого або жовтогарячого чи яскраво-червоного забарвлення. Якщо окисника зовсім мало, а карбону багато – останній не встигає окислитися в зоні горіння і тоді потрапляє в зону продуктів горіння у вигляді сажі. 

Речовини, багаті на карбон горять яскравим червоним полум’ям з великою кількістю кіптяви. Це пояснюється тим, що першою стадією при недостатній кількості оксигену є термічне розкладання речовин, при якому карбон не встигає згоріти першим.

Якщо у горючій речовині, окрім карбону, присутні інші частинки (атоми) – вони будуть забарвлювати полум’я в інший колір (атоми купруму – зелене забарвлення, натрію – жовте і т.д.)

При кінетичному горінні, незалежно від температури, зона горіння має слабко-блакитний колір, так як продукти згоряння (карбон діоксид, вода та нітроген) світла не випромінюють.

При дифузійному горінні колір полум’я залежить від хімічного складу горючих речовин.

Колір освітлення дифузійного полум’я визначають за концентрацією оксигену та карбону у молекулах речовин горючої системи (табл. 1.1).

 

Таблиця 1.1

Колір освітлення полум’я залежно від складу  речовини, що горить

 

Концентрація компонентів у горючій речовині, %		Колір полум’я
карбон	оксиген
менше 50	більше 30	безбарвне (блакитне)
50 – 75	відсутній або менше 30	яскраве, без кіптяви
більше 75	відсутній або менше 25	яскраве, з кіптявою

 

Приклад 1.3:

Визначити колір дифузійного полум’я ацетону (С₃Н₆О).

 

Вирішення:

1.               Розраховуємо молярну масу горючої речовини:

 

М (С₃Н₆О) = 3×12 + 6×1 + 1×16 = 58 кг/кмоль.

 

2.               Визначаємо концентрацію оксигену та карбону (%) у молекулі горючої речовини:

ü    концентрація О:     w(O)= %

 

ü    концентрація С:     w (C)=

 

3.               Порівнюючи отримані результати з табл. 1.1., визначаємо колір полум’я.

 

Відповідь: при горінні ацетону полум’я буде яскравим, без кіптяви.