Температура воспламенения и пределы воспламеняемости.

Лекция 14 ТГВ-БЖ

Температура воспламенения и пределы воспламеняемости.

Температура воспламенения не является точной величиной, принадлежащей данному газу. Она зависит от содержания горючего газа и газовоздушной смеси, степени перемешения молекул газа и воздуха, формы и размеров топочного пространства, быстроты и способа нагрева смеси, каталитического влияния стенок топки и давления. Значения температур воспламенения некоторых горючих газов в воздухе при атмосферном давлении приведены в таблице:

Температуры воспламенения некоторых газов в воздухе.

Наименование газов и паров	Температура воспламенения, ^оС	Наименование газов и паров	Температура воспламенения, ^оС
самая низкая измеренная	самая высокая измеренная	самая низкая измеренная	самая высокая измеренная
Водород Окись углерода Метан Этан Пропан Бутан Бензол			Толуол Сероводород Этилен Коксовый газ Сланцевый газ, не очищенный от углекислоты Природный газ

Пределы воспламеняемости различных газов и паров.

(при t=20^o C и P=760 мм. рт. ст.)

Наименование газов и паров	% газа в смеси с воздухом	Наименование газов и паров	% газа в смеси с воздухом
нижний предел	верхний предел	нижний предел	верхний предел
Водород Окись углерода Метан Этан Пропан Бутан Пентан Гексан Этилен	4,00 12,50 5,00 3,22 2,37 1,86 1,40 1,25 2,75	74,20 74,20 15,00 12,45 9,50 8,41 7,80 6,90 28,60	Пропилен Ацетилен Бензол Сероуглерод Коксовый газ Водяной пар Генераторный газ Природный газ	2,00 2,50 1,41 1,25 5,60 6,20 20,70 4,5	11,10 80,00 6,75 50,00 31,00 72,00 73,70 17,00

Пределы воспламеняемости смеси газов, не содержащих балластных примесей или содержащих их в небольшом количестве, могут быть приближенно определены по следующей формуле:

L^r = 100(r₁/l₁ + r₂/l₂ + … + r_n/l_n) (13.16)

где L^r – предел воспламеняемости (верхний или соответственно нижний) газовой смеси;

r₁, r₂, r_n – содержание компонентов в газовой смеси, % (без воздуха);

l₁, l₂, l_n – пределы воспламеняемости (верхний и нижний) отдельных компонентов, входящих в газовую смесь.

При наличии в газе значительного количества инертных примесей азота и углекислоты – приближенные значения пределов воспламенения могут быть определены по формуле:

L^σ = L^r (1+ (δ/(1-δ))100/(100+L^r δ/(1-δ)) (13.17)

где L^σ – предел воспламеняемости (верхний или нижний) газовой смеси содержащей балластные примеси;

L^r – предел воспламеняемости горючей части смеси;

δ – содержание балластных примесей в долях единицы.

Концентрационные пределы воспламеняемости увеличиваются при обогащении воздуха кислородом за счет повышения верхнего предела воспламенения (табл.13.10).

Таблица 13.10

Пределы воспламеняемости некоторых газов в газокислородной смеси.

(при t=20^o C и P=760 мм. рт. ст.)

Наименование газа	% газа в смеси с кислородом	Наименование газа	% газа в смеси с кислородом
нижний предел	верхний предел	нижний предел	верхний предел
Водород Окись углерода Метан	4,0 12,5 5,0	95,0 96,0 60,0	Этан Этилен Ацетилен	3,2 2,75 2,5	50,5 80,0 93,0

ПРИМЕЧАНИЕ.

Различие температур воспламенения объясняется различными условиями опытов, которые проводились различными экспериментаторами. Введение в состав горючего газа балластного газа (азота, углекислого газа) приводит к повышению температуры воспламенения, а присутствие в технических газах составных частей с низкой температурой воспламенения ведет к снижению температуры.

Холодные газовоздушные смеси могут воспламеняться только в том случае, если содержание газа в воздухе или кислороде находится в определенных пределах, вне которых эти смеси самопроизвольно не горят. Объясняется это тем, что выделяющиеся при сгорании подожженных частиц газы недостаточны для подогрева соседних частиц газовоздушной смеси до температуры воспламенения. Существующие пределы воспламенения можно объяснить тепловыми потерями при горении. По мере разбавления горючей смеси продуктом или газом, уменьшается скорость распространения пламени, увеличиваются тепловые потери в общем тепловом балансе факела и горение прекращается после удаления источника воспламенения. Высшие и низшие пределы воспламенения, отвечающие соответственно меньшему и большему объемному проценту газа в смеси, при котором происходит воспламенение, изучались многими авторами (из-за многообразия условий горения: в промышленных установках, на открытом воздухе, в закрытом помещении и т. д.). С увеличением температуры газовоздушной смеси пределы воспламеняемости расширяются, а при температурах превышающих температуру воспламенения смесь газа и воздуха горит при любом объемном соотношении. Значение пределов воспламеняемости различных газов приведены в таблице.

Пределы воспламеняемости смесей газов, не содержащих, благородных примесей или содержащих их в небольшом количестве могут, быть приближенно определены следующей формулой (*), при наличии в газе значительной части инертных примесей могут быть определены по (**). Концентрационные пределы воспламеняемости увеличиваются при обогащении воздуха кислородом за счет повышения верхнего предела воспламенения (см. таблицу).

С увеличением давления пределы воспламенения несколько смещаются, так при давлении 1 атм нижний предел воспламеняемости увеличивается до 6,6%, а верхний предел воспламеняемости снижается до 12,7%. При давлении в 2 атм нижний предел достигает 7,5%, а верхний 12%. Такое смещение пределов воспламенения наблюдается и у других газов.

Смесь пропана бутана в них находится в 2 агрегатных состояниях.

1. В парообразной фазе, которая в наполненном баллоне приблизительно занимает15%.

2. В сжиженном состоянии, которая занимает 85%.

При открытии вентиля происходит испарение жидкой фазы. Паровая подушка увеличивается, с увеличением t° окружающей среды. В соответствие правил максимальная t° на стенке баллона допускается 45°С. А рабочее давление в баллоне до 16 атмосфер. Пробное давление до 25 атмосфер. Однако как показывают реальные испытания и условия, баллон может выдержать 50-100 атмосфер. При, использование сжиженного газа в технологических трубопроводах необходимо помнить, что жидкая фаза сжиженного газа при попадание воды всплывает вверх, так как вода опускаясь вниз замерзает и разрывает трубопроводы и инженерные конструкции.

Пределы взрываемости и воспламняемости для пропан-бутановой смеси соответствию:

0,5% горение

ПБ 2% 9,5%

Запах взрыв при действии О₂

Вопросы для самопроверки.

1.Понятие о температуре воспламеняемости.

2.Предел воспламеняемости газа и содержание балластных примесей.

3.Пределы взрываемости газов, содержание балластных примесей.

4.Понятия.

5.Понятие о скорости распространения пламени.

Дата добавления: 2015-09-29