Flampunkt

Flampunkt - den lägsta temperaturen hos ett flyktigt kondenserat ämne vid vilken ångor ovanför ämnets yta kan blinka i luft under påverkan av en antändningskälla, dock sker ingen stabil förbränning efter att antändningskällan har avlägsnats. Blixt - snabb förbränning av en blandning av ångor av ett flyktigt ämne med luft, åtföljd av en kortvarig synlig glöd. Flampunkten måste särskiljas både från antändningstemperaturen , vid vilken ett brännbart ämne kan brinna av sig självt efter att antändningskällan har upphört, och från självantändningstemperaturen , vid vilken en extern antändningskälla inte krävs för att initiera förbränning eller explosion.

Enligt flampunkten särskiljs brandfarliga vätskor från gruppen brandfarliga vätskor . Brandfarliga vätskor kallas brandfarliga vätskor med en flampunkt på högst 61 ° C i en sluten degel (c. t.) eller 66 ° C i en öppen degel (o. t.). Vätskor med en flampunkt på högst 28 ° C kallas särskilt farliga .

Beräkningsmetoder eller experimentella metoder används för att bestämma flampunkten. Som regel, i avsaknad av en indikation på mätmetoden, används Pensky-Martens-metoden.

Mekanism

För varje brännbar vätska kan mättat ångtryck bestämmas . Den ökar med temperaturen, så mängden brännbart per volymenhet luft över vätskan ökar också med temperaturen. När flampunkten uppnås blir halten av det brännbara ämnet i luften tillräckligt för att upprätthålla förbränningen. Att uppnå jämvikt mellan ånga och vätska kräver dock lite tid, bestämt av ångbildningshastigheten. Vid flampunkten är ångbildningshastigheten lägre än deras förbränningshastighet, därför är stabil förbränning möjlig endast när antändningstemperaturen uppnås .

Dimension

På grund av svårigheterna att direkt mäta flampunkten för gaser och ångor, tas den som den lägsta temperaturen på reaktionskärlets vägg vid vilken en flam observeras. Denna temperatur beror på förhållandena för värme och massöverföring både inuti reaktionskärlet och själva kärlet med omgivningen, blandningens volym, såväl som kärlväggens katalytiska aktivitet och ett antal andra parametrar.

Indikatorn används för att bestämma den tillåtna uppvärmningstemperaturen för brännbara ämnen under olika lagrings- och transportförhållanden. Den mest kända metoden för att mäta flampunkten är bestämningen i en sluten bägare enligt metoden Pensky-Martens ASTM D93, GOST 6356. För temperaturer under 20-50 grader Celsius används andra metoder.

Det finns även metoder för experimentell bestämning av flampunkten för vätskor i en öppen degel.

Beräkning

Flampunkt för enskilda ämnen i en sluten bägare

bord 1

Strukturell grupp	${{a}_{{j}}}$ , °C	Strukturell grupp	${{a}_{{j}}}$ , °C
C - C	-2.03	C=O	11,66
C−...C	-0,28	C ≡ N	12.13
C−H	1,105	N-H	5,83
C-O	2,47	O−H	23,90
C=C	1,72	C - F	3,33
C-N	14.15	C-S	2.09
C - Cl	15.11	C=S	-11,91
C − Br	19.40	H−S	5,64
Si−H	11.00	P-O	3.27
Sic	-4,84	P=O	9,64
Si-Cl	10.07

Tabell 2

Anslutningsklass	${{C}_{{0}}}$	${{C}_{{1}}}$	${{C}_{{2}}}$
Föreningar bestående av: atomerna C, H, O, N; atomer C, H, O, N, Cl	-45,5 -39,6	0,83 0,86	-0,0082 -0,0114
Föreningar som innehåller F, Br-atomer	-57,4	0,79	-0,0147
Elementarorganiska föreningar som innehåller S-, Si-, P-, Cl-atomer	-45,5	0,83	-0,0082

Tabell 3

Ämnesklass	a	b
Alkaner	-73,22	0,693
Alkoholer	-41,69	0,652
Alkylaniliner	-21.94	0,533
karboxylsyror	-43,57	0,708
Alkylfenoler	-38,42	0,623
aromatiska kolväten	-67,83	0,665
Aldehyder	-74,76	0,813
Bromalkanes	-49,56	0,665
Ketoner	-52,69	0,643
Kloralkaner	-55,70	0,631

Tabell 4

Strukturell grupp	${{a}_{{j}}}$ , °C	Strukturell grupp	${{a}_{{j}}}$ , °C
C - C	3,63	Si−H	-4,58
C−...C	6,482	− SiCl 3	50,49
C=C	-4.18	O−H	44,29
C−H	0,35	S−H	10,75
C-O	4,62	P-O	22.23
C=O	25.36	P=O	-9,86
C-N	-7.03	N-H	18.15
C-S	14,86

Flampunkten för ämnen vars molekyler innehåller de strukturella grupperna som presenteras i tabell 1 beräknas med formeln, °C: ${{t}_{{v}}}$

{{t}_{{v}}}=-73.14+0.659\cdot {{t}_{{k}}}+\sum \limits _{{j=2}}^{{q}} {{ {a}_{{j}}}}{{l}_{{j}}}},

[ett]

där är vätskans kokpunkt vid 101 kPa, °C; ${{t}_{{k}}}$

{{l}_{{j}}}

är antalet strukturella grupper av den j:te typen i molekylen;

{{a}_{{j}}}

- empiriska koefficienter, vars värden anges i tabell 1.

För organiska föreningar vars molekyler består av C , H , O och N -atomer , såväl som för organohalogen och organoelement som innehåller S , Si , P och Cl-atomer , kan flampunkten beräknas med formeln:

{{t}_{{v}}}={{C}_{{0}}}+{{C}_{{1}}}\cdot {{t}_{{k}}}+{ {C}_{{2}}}\cdot \Delta {{H}_{{s}}},

[ett]

där och är konstanter, vars värden anges i tabell 2; är standardförbränningsvärmen för ett ämne, kJ/mol. ${{C}_{{0}}}$ ${{C}_{{1}}}$ ${{C}_{{2}}}$ ${{H}_{{s}}}$

Om beroendet av mättat ångtryck på temperaturen är känt, beräknas flampunkten, °C, med formeln:

{{t}_{{v}}}={\frac {280}{{{P}_{{v}}}\cdot {{D}_{{0}}}\cdot \beta }}- 273,

[ett]

där är partialångtrycket för den brännbara vätskan vid flampunkten, kPa; — Diffusionskoefficient för ånga till luft, cm²/s. är den stökiometriska koefficienten för syre i förbränningsreaktionen. ${{P}_{{v}}}$ ${{D}_{{0}}}$ $\beta$

Det mest exakta värdet beräknas från flampunktens linjära beroende av kokpunkten , vilket utförs inom individuella klasser av kemiska föreningar: ${{t}_{{v}}}$

${{t}_{{v}}}=a+b{{t}_{{k}}}$ [2]

Värdena på koefficienterna a och b för olika klasser av organiska ämnen anges i tabell 3.

Flampunkt för blandningar av brandfarliga vätskor i en sluten kopp

Flampunkten för blandningar av brännbara vätskor , °C, beräknas med formeln: ${{t}_{{vs}}}$

$\sum \limits _{{i=1}}^{{k}}{{{x}_{{i}}}}\cdot \exp \left[{\frac {\Delta {{H}_{ {ii}}}}{R\left({{t}_{{vi}}}+273\right)}}-{\frac {\Delta {{H}_{{ii}}}}{R \left({{t}_{{vs}}}+273\right)}}\right]=1,$ [ett]

där är molfraktionen av den i:te komponenten i vätskefasen; är det molära förångningsvärmet för den i:te komponenten, kJ/mol; är flampunkten för den i:te komponenten, °C; R är den universella gaskonstanten . ${{x}_{{i}}}$ $\Delta {{H}_{{ii}}}$ ${{t}_{{vi}}}$

Värdet kan beräknas med hjälp av interpolationsformeln: $\Delta {{H}_{{ii}}}/R$

${\frac {\Delta {{H}_{{ii}}}}{R}}=-2918.6+19.6\left({{t}_{{ki}}}+273\right) ,$

var är kokpunkten för den ith-komponenten. ${{t}_{{ki}}}$

Flampunkten för binära blandningar av vätskor som tillhör samma homologa serie beräknas med formeln:

${{t}_{{vs}}}={{{t}'}_{{v}}}+\Delta \left[x+\left(m-1\right){{\left({{x }'}\right)}^{{m}}}\right],$ [3]

där är flampunkten för den lågkokande komponenten i blandningen, °C; är den homologiska skillnaden i flampunkten i serien i fråga, °C; är massfraktionen av den högkokande komponenten i vätskefasen; är skillnaden mellan antalet kolatomer i blandningskomponenterna; är koefficienten som tar hänsyn till den icke-linjära karaktären av beroendet av : at ; kl . ${{{t}'}_{{v}}}$ $\Delta$ $x$ $m$ ${{x}'}$ ${{t}_{{v}}}$ $x$ $x\geq 0,5$ ${x}'=2x-1$ $x<0,5$ ${x}'=0$

Flampunkt för enskilda ämnen i en öppen degel

Flampunkten i en öppen degel beräknas med formeln, med hjälp av värdena för de empiriska koefficienterna från tabell 4:

${{t}_{{v}}}=-73+0.409\cdot {{t}_{{k}}}+\sum \limits _{{j=2}}^{{q}}{{ {a}_{{j}}}}{{l}_{{j}}}},$ [ett]

Om beroendet av mättat ångtryck på temperaturen är känt för vätskan som studeras, beräknas flampunkten i en öppen degel med formeln:

${{t}_{{v}}}={\frac {427}{{{P}_{{v}}}\cdot {{D}_{{0}}}\cdot \beta }}- 273,$ [fyra]

Se även

Anteckningar

↑ 1 2 3 4 5 Medelkvadratfelet i formelberäkningen är 10 °C.
↑ Standardfelet för beräkningen enligt formeln är 4 °C.
↑ Standardfelet för beräkningen med formeln är 2 °C.
↑ Medelkvadratfelet i formelberäkningen är 13 °C.

Litteratur

GOST 12.1.044-89 (ISO 4589-84) "Brand- och explosionsrisk för ämnen och material. Nomenklatur för indikatorer och metoder för deras bestämning»
Korolchenko A. Ya., Korolchenko D. A. Brand- och explosionsrisk för ämnen och material och metoder för att släcka dem. Katalog: om 2 timmar - 2:a upplagan, reviderad. och ytterligare - M. : Ass. "Pozhnauka", 2004. - Del I. - 713 sid. — ISBN 5-901283-02-3 , UDC (658.345.44+658.345.43)66.