Температура вспышки
Температура вспышки — наименьшая температура летучего конденсированного вещества, при которой пары над поверхностью вещества способны вспыхивать в воздухе под воздействием источника зажигания, однако устойчивое горение после удаления источника зажигания не возникает. Вспышка — быстрое сгорание смеси паров летучего вещества с воздухом, сопровождающееся кратковременным видимым свечением. Температуру вспышки следует отличать как от температуры воспламенения, при которой горючее вещество способно самостоятельно гореть после прекращения действия источника зажигания, так и от температуры самовоспламенения, при которой для инициирования горения или взрыва не требуется внешний источник зажигания.
По температуре вспышки из группы горючих жидкостей выделяют легковоспламеняющиеся. Легковоспламеняющимися называются горючие жидкости с температурой вспышки не более 61 °C в закрытом тигле (з. т.) или 66 °C в открытом тигле (о. т.). Жидкости с температурой вспышки не более 28 °C называют особо опасными.
Для определения температуры вспышки применяются расчётные или экспериментальные методы. Как правило, при отсутствии указания на метод измерения используется метод Пенского — Мартенса.
Содержание
Механизм
Для каждой горючей жидкости можно определить давление насыщенных паров. С повышением температуры оно растёт, таким образом, количество горючего вещества на единицу объёма воздуха над жидкостью также растёт с ростом температуры. При достижении температуры вспышки содержание горючего вещества в воздухе становится достаточным для поддержания горения. Достижение равновесия между паром и жидкостью требует, однако, некоторого времени, определяемого скоростью образования паров. При температуре вспышки скорость образования паров ниже, чем скорость их горения, поэтому устойчивое горение возможно лишь при достижении температуры воспламенения.
Измерение
Из-за сложностей прямого измерения температуры вспышки газов и паров, за неё принимают минимальную температуру стенки реакционного сосуда, при которой наблюдают вспышку. Эта температура зависит от условий тепломассообмена как внутри реакционного сосуда, так и самого сосуда с окружающей средой, объёма смеси, а также каталитической активности стенки сосуда и ряда других параметров.
Показатель применяется для определения допустимой температуры нагревания горючих веществ при различных условиях хранения и перевозки. Наиболее известным способом измерения температуры вспышки является определение в закрытом тигле по методу Пенского — Мартенса ASTM D93, ГОСТ 6356. Для температур ниже 20-50 градусов Цельсия используют другие методы.
Также существуют методы экспериментального определения температуры вспышки жидкостей в открытом тигле.
Расчёт
Температура вспышки индивидуальных веществ в закрытом тигле
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Температура вспышки <math>{{t}_{v}}</math> веществ, молекулы которых содержат структурные группы, представленные в таблице 1, рассчитывается по формуле, °C:
- <math>{{t}_{v}}=-73,14+0,659\cdot {{t}_{k}}+\sum\limits_{j=2}^{q}{{{a}_{j}}{{l}_{j}}},</math>[1]
где <math>{{t}_{k}}</math> — температура кипения жидкости при 101 кПа, °C;
- <math>{{l}_{j}}</math> — число структурных групп j-го вида в молекуле;
- <math>{{a}_{j}}</math> — эмпирические коэффициенты, значения которых приведены в таблице 1.
Для органических соединений, молекулы которых состоят из атомов С, Н, О и N, а также для галоидорганических и элементоорганических соединений, содержащих атомы S, Si, P и Cl, температура вспышки может быть рассчитана по формуле:
- <math>{{t}_{v}}={{C}_{0}}+{{C}_{1}}\cdot {{t}_{k}}+{{C}_{2}}\cdot \Delta {{H}_{s}},</math>[1]
где <math>{{C}_{0}}</math>, <math>{{C}_{1}}</math> и <math>{{C}_{2}}</math> — константы, значения которых приведены в таблице 2; <math>{{H}_{s}}</math> — стандартная теплота сгорания вещества, кДж/моль.
Если известна зависимость давления насыщенного пара от температуры, то температура вспышки, °C, рассчитывается по формуле:
- <math>{{t}_{v}}=\frac{280}{{{P}_{v}}\cdot {{D}_{0}}\cdot \beta }-273,</math>[1]
где <math>{{P}_{v}}</math> — парциальное давление паров горючей жидкости при температуре вспышки, кПа; <math>{{D}_{0}}</math> — коэффициент диффузии пара в воздух, см²/с; <math>\beta</math> — стехиометрический коэффициент кислорода в реакции горения.
Наиболее точно величина <math>{{t}_{v}}</math> рассчитывается по линейной зависимости температуры вспышки от температуры кипения, выполняющейся в пределах отдельных классов химических соединений:
<math>{{t}_{v}}=a+b{{t}_{k}}</math>[2]
Значения коэффициентов a и b для различных классов органических веществ приведены в таблице 3.
Температура вспышки смесей горючих жидкостей в закрытом тигле
Температура вспышки смесей горючих жидкостей <math>{{t}_{vs}}</math>, °C, рассчитывается по формуле:
<math>\sum\limits_{i=1}^{k}{{{x}_{i}}}\cdot \exp \left[ \frac{\Delta {{H}_{ii}}}{R\left( {{t}_{vi}}+273 \right)}-\frac{\Delta {{H}_{ii}}}{R\left( {{t}_{vs}}+273 \right)} \right]=1,</math>[1]
где <math>{{x}_{i}}</math> — мольная доля i-го компонента в жидкой фазе; <math>\Delta {{H}_{ii}}</math> — мольная теплота испарения i-го компонента, кДж/моль; <math>{{t}_{vi}}</math> — температура вспышки i-го компонента, °C; R — универсальная газовая постоянная.
Величина <math>\Delta {{H}_{ii}}/R</math> может быть рассчитана по интерполяционной формуле:
<math>\frac{\Delta {{H}_{ii}}}{R}=-2918,6+19,6\left( {{t}_{ki}}+273 \right),</math>
где <math>{{t}_{ki}}</math> — температура кипения i-го компонента.
Температура вспышки бинарных смесей жидкостей, принадлежащих к одному гомологическому ряду, рассчитывается по формуле:
<math>{{t}_{vs}}={{{t}'}_{v}}+\Delta \left[ x+\left( m-1 \right){{\left( {{x}'} \right)}^{m}} \right],</math>[3]
где <math>{{{t}'}_{v}}</math> — температура вспышки легкокипящего компонента смеси, °C; <math>\Delta</math> — гомологическая разность по температуре вспышки в рассматриваемом ряду, °C; <math>x</math> — массовая доля высококипящего компонента в жидкой фазе; <math>m</math> — разность между числом углеродных атомов компонентов смеси; <math>{{x}'}</math> — коэффициент, учитывающий нелинейный характер зависимости <math>{{t}_{v}}</math> от <math>x</math>: при <math>x\ge 0,5</math> <math>{x}'=2x-1</math>; при <math>x<0,5</math> <math>{x}'=0</math>.
Температура вспышки индивидуальных веществ в открытом тигле
Температуру вспышки в открытом тигле вычисляют по формуле, используя величины эмпирических коэффициентов из таблицы 4:
<math>{{t}_{v}}=-73+0,409\cdot {{t}_{k}}+\sum\limits_{j=2}^{q}{{{a}_{j}}{{l}_{j}}},</math>[1]
Если для исследуемой жидкости известна зависимость давления насыщенного пара от температуры, то температуру вспышки в открытом тигле вычисляют по формуле:
<math>{{t}_{v}}=\frac{427}{{{P}_{v}}\cdot {{D}_{0}}\cdot \beta }-273,</math>[4]
Температура вспышки и связанные с ней параметры некоторых веществ
<imagemap>: неверное или отсутствующее изображение |
В этом разделе не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена.
Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники. Эта отметка установлена 4 ноября 2013 года. |
| Вещество | Темп. кипения | Темп. вспышки | Темп. самовоспламенения | Пределы взрываемости | |
|---|---|---|---|---|---|
| °C | °C | °C | Мин. об.-% | Макс. об.-% | |
| Водород | −253 | не вспыхивает | 465 | 4 | 77 |
| Метан | −162 | -186 | 595 | 4,4 | 16,5 |
| Ацетилен | −84 | -119 | 305 | 2,3 | 82 |
| Пропан | −42 | −96 | 470 | 1,7 | 10,9 |
| Бутан | 0 | −69 | 365 | 1,4 | 9,3 |
| Ацетальдегид | +20 | −30 | 155 | 4 | 57 |
| n-Пентан | +36 | −35 | 285 | 1,4 | 8,0 |
| Диэтиловый эфир | +36 | −40 | 170 | 1,7 | 36 |
| Сероуглерод | +46 | −30 | 102 | 1,0 | 60 |
| Ацетон | +56 | −18 | 540 | 2,1 | 13 |
| Метанол | +65 | +11 | 455 | 5,5 | 37 |
| n-Гексан | +69 | −22 | 240 | 1,0 | 8,1 |
| Этанол | +78 | +13 | 425 | 3,5 | 15 |
| Изопропиловый спирт | +82 | +12 | 425 | 2 | 12 |
| n-Гептан | +98 | −4 | 215 | 1,0 | 7 |
| Изооктан, 2,2,4-Триметилпентан | +99 | −12 | 410 | 1,0 | 6 |
| n-Октан | +126 | +12 | 210 | 0,8 | 6,5 |
| Бензин | 30-215 | < −20 | 257 | 0,6 | 8 |
| Дизельное топливо | 150-390 | > +55 | ок. 220 | 0,6 | 6,5 |
Напишите отзыв о статье "Температура вспышки"
Примечания
- ↑ 1 2 3 4 5 Средняя квадратическая погрешность расчёта по формуле составляет 10 °C.
- ↑ Средняя квадратическая погрешность расчёта по формуле составляет 4 °C.
- ↑ Средняя квадратическая погрешность расчёта по формуле составляет 2 °C.
- ↑ Средняя квадратическая погрешность расчёта по формуле составляет 13 °C.
Литература
- [protect.gost.ru/v.aspx?control=7&id=139377 ГОСТ 12.1.044—89 (ИСО 4589—84)] «Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения»
- Корольченко А. Я.,Корольченко Д. А. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения. Справочник: в 2-х ч. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Асс. "Пожнаука", 2004. — Ч.I. — 713 с. — ISBN 5-901283-02-3, УДК (658.345.44+658.345.43)66.
См. также
Отрывок, характеризующий Температура вспышки
Пьер подошел, наивно глядя на нее через очки.– Подойди, подойди, любезный! Я и отцу то твоему правду одна говорила, когда он в случае был, а тебе то и Бог велит.
Она помолчала. Все молчали, ожидая того, что будет, и чувствуя, что было только предисловие.
– Хорош, нечего сказать! хорош мальчик!… Отец на одре лежит, а он забавляется, квартального на медведя верхом сажает. Стыдно, батюшка, стыдно! Лучше бы на войну шел.
Она отвернулась и подала руку графу, который едва удерживался от смеха.
– Ну, что ж, к столу, я чай, пора? – сказала Марья Дмитриевна.
Впереди пошел граф с Марьей Дмитриевной; потом графиня, которую повел гусарский полковник, нужный человек, с которым Николай должен был догонять полк. Анна Михайловна – с Шиншиным. Берг подал руку Вере. Улыбающаяся Жюли Карагина пошла с Николаем к столу. За ними шли еще другие пары, протянувшиеся по всей зале, и сзади всех по одиночке дети, гувернеры и гувернантки. Официанты зашевелились, стулья загремели, на хорах заиграла музыка, и гости разместились. Звуки домашней музыки графа заменились звуками ножей и вилок, говора гостей, тихих шагов официантов.
На одном конце стола во главе сидела графиня. Справа Марья Дмитриевна, слева Анна Михайловна и другие гостьи. На другом конце сидел граф, слева гусарский полковник, справа Шиншин и другие гости мужского пола. С одной стороны длинного стола молодежь постарше: Вера рядом с Бергом, Пьер рядом с Борисом; с другой стороны – дети, гувернеры и гувернантки. Граф из за хрусталя, бутылок и ваз с фруктами поглядывал на жену и ее высокий чепец с голубыми лентами и усердно подливал вина своим соседям, не забывая и себя. Графиня так же, из за ананасов, не забывая обязанности хозяйки, кидала значительные взгляды на мужа, которого лысина и лицо, казалось ей, своею краснотой резче отличались от седых волос. На дамском конце шло равномерное лепетанье; на мужском всё громче и громче слышались голоса, особенно гусарского полковника, который так много ел и пил, всё более и более краснея, что граф уже ставил его в пример другим гостям. Берг с нежной улыбкой говорил с Верой о том, что любовь есть чувство не земное, а небесное. Борис называл новому своему приятелю Пьеру бывших за столом гостей и переглядывался с Наташей, сидевшей против него. Пьер мало говорил, оглядывал новые лица и много ел. Начиная от двух супов, из которых он выбрал a la tortue, [черепаховый,] и кулебяки и до рябчиков он не пропускал ни одного блюда и ни одного вина, которое дворецкий в завернутой салфеткою бутылке таинственно высовывал из за плеча соседа, приговаривая или «дрей мадера», или «венгерское», или «рейнвейн». Он подставлял первую попавшуюся из четырех хрустальных, с вензелем графа, рюмок, стоявших перед каждым прибором, и пил с удовольствием, всё с более и более приятным видом поглядывая на гостей. Наташа, сидевшая против него, глядела на Бориса, как глядят девочки тринадцати лет на мальчика, с которым они в первый раз только что поцеловались и в которого они влюблены. Этот самый взгляд ее иногда обращался на Пьера, и ему под взглядом этой смешной, оживленной девочки хотелось смеяться самому, не зная чему.
Николай сидел далеко от Сони, подле Жюли Карагиной, и опять с той же невольной улыбкой что то говорил с ней. Соня улыбалась парадно, но, видимо, мучилась ревностью: то бледнела, то краснела и всеми силами прислушивалась к тому, что говорили между собою Николай и Жюли. Гувернантка беспокойно оглядывалась, как бы приготавливаясь к отпору, ежели бы кто вздумал обидеть детей. Гувернер немец старался запомнить вое роды кушаний, десертов и вин с тем, чтобы описать всё подробно в письме к домашним в Германию, и весьма обижался тем, что дворецкий, с завернутою в салфетку бутылкой, обносил его. Немец хмурился, старался показать вид, что он и не желал получить этого вина, но обижался потому, что никто не хотел понять, что вино нужно было ему не для того, чтобы утолить жажду, не из жадности, а из добросовестной любознательности.
На мужском конце стола разговор всё более и более оживлялся. Полковник рассказал, что манифест об объявлении войны уже вышел в Петербурге и что экземпляр, который он сам видел, доставлен ныне курьером главнокомандующему.
– И зачем нас нелегкая несет воевать с Бонапартом? – сказал Шиншин. – II a deja rabattu le caquet a l'Autriche. Je crains, que cette fois ce ne soit notre tour. [Он уже сбил спесь с Австрии. Боюсь, не пришел бы теперь наш черед.]
Полковник был плотный, высокий и сангвинический немец, очевидно, служака и патриот. Он обиделся словами Шиншина.
– А затэ м, мы лосты вый государ, – сказал он, выговаривая э вместо е и ъ вместо ь . – Затэм, что импэ ратор это знаэ т. Он в манифэ стэ сказал, что нэ можэ т смотрэт равнодушно на опасности, угрожающие России, и что бэ зопасност империи, достоинство ее и святост союзов , – сказал он, почему то особенно налегая на слово «союзов», как будто в этом была вся сущность дела.
И с свойственною ему непогрешимою, официальною памятью он повторил вступительные слова манифеста… «и желание, единственную и непременную цель государя составляющее: водворить в Европе на прочных основаниях мир – решили его двинуть ныне часть войска за границу и сделать к достижению „намерения сего новые усилия“.
– Вот зачэм, мы лосты вый государ, – заключил он, назидательно выпивая стакан вина и оглядываясь на графа за поощрением.
– Connaissez vous le proverbe: [Знаете пословицу:] «Ерема, Ерема, сидел бы ты дома, точил бы свои веретена», – сказал Шиншин, морщась и улыбаясь. – Cela nous convient a merveille. [Это нам кстати.] Уж на что Суворова – и того расколотили, a plate couture, [на голову,] а где y нас Суворовы теперь? Je vous demande un peu, [Спрашиваю я вас,] – беспрестанно перескакивая с русского на французский язык, говорил он.
– Мы должны и драться до послэ днэ капли кров, – сказал полковник, ударяя по столу, – и умэ р р рэ т за своэ го импэ ратора, и тогда всэ й будэ т хорошо. А рассуждать как мо о ожно (он особенно вытянул голос на слове «можно»), как мо о ожно менше, – докончил он, опять обращаясь к графу. – Так старые гусары судим, вот и всё. А вы как судитэ , молодой человек и молодой гусар? – прибавил он, обращаясь к Николаю, который, услыхав, что дело шло о войне, оставил свою собеседницу и во все глаза смотрел и всеми ушами слушал полковника.
– Совершенно с вами согласен, – отвечал Николай, весь вспыхнув, вертя тарелку и переставляя стаканы с таким решительным и отчаянным видом, как будто в настоящую минуту он подвергался великой опасности, – я убежден, что русские должны умирать или побеждать, – сказал он, сам чувствуя так же, как и другие, после того как слово уже было сказано, что оно было слишком восторженно и напыщенно для настоящего случая и потому неловко.
– C'est bien beau ce que vous venez de dire, [Прекрасно! прекрасно то, что вы сказали,] – сказала сидевшая подле него Жюли, вздыхая. Соня задрожала вся и покраснела до ушей, за ушами и до шеи и плеч, в то время как Николай говорил. Пьер прислушался к речам полковника и одобрительно закивал головой.
– Вот это славно, – сказал он.
– Настоящэ й гусар, молодой человэк, – крикнул полковник, ударив опять по столу.
– О чем вы там шумите? – вдруг послышался через стол басистый голос Марьи Дмитриевны. – Что ты по столу стучишь? – обратилась она к гусару, – на кого ты горячишься? верно, думаешь, что тут французы перед тобой?
– Я правду говору, – улыбаясь сказал гусар.
– Всё о войне, – через стол прокричал граф. – Ведь у меня сын идет, Марья Дмитриевна, сын идет.
– А у меня четыре сына в армии, а я не тужу. На всё воля Божья: и на печи лежа умрешь, и в сражении Бог помилует, – прозвучал без всякого усилия, с того конца стола густой голос Марьи Дмитриевны.
– Это так.
И разговор опять сосредоточился – дамский на своем конце стола, мужской на своем.
– А вот не спросишь, – говорил маленький брат Наташе, – а вот не спросишь!
– Спрошу, – отвечала Наташа.
Лицо ее вдруг разгорелось, выражая отчаянную и веселую решимость. Она привстала, приглашая взглядом Пьера, сидевшего против нее, прислушаться, и обратилась к матери:
– Мама! – прозвучал по всему столу ее детски грудной голос.
– Что тебе? – спросила графиня испуганно, но, по лицу дочери увидев, что это была шалость, строго замахала ей рукой, делая угрожающий и отрицательный жест головой.
Разговор притих.
– Мама! какое пирожное будет? – еще решительнее, не срываясь, прозвучал голосок Наташи.
Графиня хотела хмуриться, но не могла. Марья Дмитриевна погрозила толстым пальцем.
– Казак, – проговорила она с угрозой.
Большинство гостей смотрели на старших, не зная, как следует принять эту выходку.
– Вот я тебя! – сказала графиня.
– Мама! что пирожное будет? – закричала Наташа уже смело и капризно весело, вперед уверенная, что выходка ее будет принята хорошо.
Соня и толстый Петя прятались от смеха.
– Вот и спросила, – прошептала Наташа маленькому брату и Пьеру, на которого она опять взглянула.
– Мороженое, только тебе не дадут, – сказала Марья Дмитриевна.
Наташа видела, что бояться нечего, и потому не побоялась и Марьи Дмитриевны.
– Марья Дмитриевна? какое мороженое! Я сливочное не люблю.
– Морковное.
– Нет, какое? Марья Дмитриевна, какое? – почти кричала она. – Я хочу знать!
