Практична робота №6

Тема: Визначення пожежовибухонебезпечних характеристик речовин та матеріалів.

Мета: ознайомити студентів з порядком визначення пожежовибухонебезпеки речовин і матеріалів.

 

6.1. Поняття температури спалаху

Температура спалаху – це найменша температура конденсованої речовини, при якій в умовах спеціальних досліджень над її поверхнею утворюються пари, здатні спалахувати у повітрі від джерела запалювання, без стійкого горіння.

Спалах – короткочасне полуменеве горіння, що не супроводжується виникненням ударної хвилі.

Деякі рідини, такі як бензин, ацетон, бензол, навіть при низьких температурах (–30, –10 ºС), мають над своєю поверхнею таку кількість парів, яка запалає при піднесенні до них джерела запалювання. У деяких рідин пари утворюються і здатні горіти лише при підігріванні (мазут, трансформаторне масло, гліцерин тощо).

Температура спалаху характеризує умови, за яких речовина стає пожежонебезпечною. Цей показник застосовується при класифікації рідин за ступенем пожежної небезпечності, при визначенні категорії та класифікації приміщень і зон за пожежовибуховою небезпечністю, а також при розробці заходів пожежовибухобезпеки.

Згідно з ГОСТ 12.1.004-91, залежно від температури спалаху, рідини поділяють на легкозаймисті (ЛЗР) та горючі (ГР). До ЛЗР відносять рідини, температура спалаху яких менша 61 °С (у закритому тиглі) – або менша 66 °С (у відкритому тиглі) – (бензин, ацетон, етиловий спирт тощо). До ГР відносять рідини, температура спалаху яких перевищує 61 °С (у закритому тиглі) – або більше 66 °С (у відкритому тиглі) – (мінеральні мастила, мазут, формалін тощо).

Окрім того, ЛЗР поділяють на розряди:

1 розряд – особливо небезпечні – температура спалаху у закритому тиглі становить менше мінус 18 °С і мінус 13 °С – у відкритому тиглі (ацетон, діетиловий етер, ізопентан тощо);

2 розряд – постійно небезпечні – температура спалаху у закритому тиглі становить від мінус 18 °С до + 23 °С і від мінус 13 °С до +27 °С – у відкритому тиглі (бензен, толуен, етанол, етилацетат та ін.);

3 розряд – небезпечні при підвищеній температурі – температура спалаху у закритому тиглі становить від 23 °С до 61 °С і від 27 °С до 66 °С – у відкритому тиглі (хлорбензен, скипидар, уайт-спирт тощо).

Горючі рідини поділяють на групи:

4 розряд – температура спалаху у закритому тиглі становить від 62 до 120 °С;

5 розряд – температура спалаху у закритому тиглі становить понад 120 °С.

Значення температури спалаху застосовують для визначення характеристики пожежної небезпечності рідин, включаючи ці дані до стандартів та технічних умов на них, при визначенні категорії приміщень, будівель та зовнішніх установок за вибухопожежною і пожежною небезпекою, а також при розробленні заходів, щодо забезпечення пожежної безпеки об’єкта.

 

6.2. Методики розрахунку температури спалаху індивідуальних рідин у закритому тиглі

Температуру спалаху рідин (t_с) в °С, визначають за формулою:

де α₀ – розмірний коефіцієнт, α₀ = – 73,14 °С;α₁ – безрозмірний коефіцієнт, α₁= 0,659;

t_кип  – температура кипіння рідини, що досліджується, °С;

α_j – емпіричний коефіцієнт, який визначають для певних структурних груп молекули;

l_j – кількість зв’язків виду j у молекулі рідини, що досліджується.

 

Приклад 6.1:

Визначити температуру спалаху, клас і розряд етилацетату (С₄Н₈О₂) при стандартних умовах.

Вирішення:

1.              Визначаємо температуру кипіння етилацетату: t_кип = 77 °С

2.              Записуємо розгорнуту структурну формулу етилацетату:

 

3.              Визначаємо кількість структурних груп l_j та емпіричний коефіцієнт для кожної структурної групи α_j

Вид структурної групи	Кількість груп lj	Емпіричний коефіцієнт αj
С – С	1	– 2,03
С – Н	6	1,105
С – О	2	2,47
С = О	1	11,60

4.     Визначаємо температуру спалаху етилацетату:

 

Відповідь: етилацетат має температуру спалаху –1,26 °С і відноситься до легкозаймистих постійно небезпечних рідин.

 

Температуру спалаху для класів речовин визначають за формулою:

де а і b – емпіричні коефіцієнти.

 

Приклад 6.2: Визначити температуру спалаху, клас і розряд ацетону (С₃Н₆О).

 

Вирішення:

1.              Визначаємо температуру кипіння ацетону за даними допоміжних таблиць.

2.              Знаходимо емпіричні константи а і b: а = –52,69; b = 0,643

 

3.              Визначаємо температуру спалаху ацетону: t_c = +bt_кип= –52,69 + 0,643×56,5 = –16,36 °С.

 

Відповідь: ацетон є постійно небезпечною легкозаймистою рідиною з температурою спалаху –16,36 °С.

 

6.3.Поняття температури спалахування

Спалахування – полуменеве горіння речовини, ініційоване джерелом запалювання, яке продовжується після його видалення.

Температура спалахування – це найменша температура речовини, при якій в умовах спеціальних досліджень речовина виділяє горючі пари і гази з такою швидкістю, що при дії на них джерела запалювання спостерігається спалахування.

Температура спалахування характеризує здатність речовин до самостійного горіння і завжди буває вищою за температуру спалаху. Чим меншою є різниця між температурами спалаху і спалахування речовини, тим більш пожежонебезпечною є ця речовина.

Температура спалахування понижується при подрібненні речовин, а також при збільшенні в них оксисену та зменшенні вмісту карбону.

Високою пожежонебезпечністю характеризуються ЛЗР, у яких температура спалахування лише на кілька градусів перевищує температуру спалаху.

 

6.4.Методики розрахунку температури спалахування

Температуру спалахування індивідуальних рідин (t_с) в °С, визначають за формулою (6.1), де а₀ – розмірний коефіцієнт, а₀ = 47,78 °С; а₁ – безрозмірний коефіцієнт, а₁= 0,882; а_j – емпіричний коефіцієнт, який визначають для певних структурних груп молекули.

 

Приклад 6.3:

Визначити температуру спалахування пропіленгліколю (С₄Н₈О₂) при стандартних умовах.

 

Вирішення:

1.              За довідковими даними визначаємо температуру кипіння пропіленгліколю t_кип  = 188 °С.

2.              Записуємо розгорнуту формулу пропіленгліколю:

3.              Визначаємо кількість структурних груп l_j та емпіричний коефіцієнт для кожної структурної групи α_j.

Вид структурної групи	Кількість груп lj	Емпіричний коефіцієнт αj
С – С	2	0,027
С – Н	6	– 2,118
С – О	2	– 0,111
О – Н	2	8,216

 

4.              Визначаємо температуру спалахування пропіленгліколю:

Відповідь: температура спалахування пропіленгліколю становить 122 °С.