Воспламенение жидкости
Важнейшим свойством жидкости является ее способность к испарению. В результате теплового движения часть молекул, преодолевая силы поверхностного натяжения жидкости, переходит в газовую зону, образуя над поверхностью ЛВЖ, ГЖ паровоздушную смесь. За счет броуновского движения в газовой зоне имеет место и обратный процесс — конденсация. Если объем над жидкостью замкнутый, то при любой температуре жидкости устанавливается динамическое равновесие между процессами испарения и конденсации.
Таким образом, над поверхностью (зеркалом) жидкости всегда существует паровоздушная смесь, которая в состоянии равновесия характеризуется давлением насыщенных паров жидкости или их концентрацией. С ростом температуры давление насыщенных паров возрастает согласно уравнению Клайперона-Клазиуса:
где рнп — давление насыщенного пара, Па;
Qисп — теплота испарения — количество тепла, необходимое для перевода в парообразное состояние единицы массы жидкости, кДж/моль;
Т — температура жидкости, К.
Из (7.1) следует, что с увеличением температуры жидкости давление насыщенных паров (или их концентрация) возрастают экспоненциально (рис. 7.1). Таким образом, для любой жидкости всегда существует такой интервал температур, при котором концентрация насыщенных паров над зеркалом будет находиться в области воспламенения, т. е. HKJIB <ф п< ВКПВ
При наличии источника зажигания такая смесь будет способна к воспламенению. При наличии источника зажигания такая смесь будет способна к воспламенению.
Под температурой вспышки понимают наименьшую температуру жидкости, при которой над ее поверхностью в условиях специальных испытаний образуется концентрация паров жидкости, способная к воспламенению от источника зажигания, но скорость их образования недостаточна для последующего горения. Таким образом, как при температуре вспышки, так и при нижнем температурном пределе воспламенения над поверхностью жидкости образуется нижний концентрационный предел воспламенения, однако в последнем случае НКПВ создается насыщенными парами. Поэтому температура вспышки всегда несколько выше, чем НТПВ (см. рис. 7.1). Хотя при температуре вспышки имеет место кратковременное воспламенение паров в воздухе, которое не способно перейти в устойчивое горение жидкости, тем не менее при определенных условиях вспышка паров жидкости способна явиться источником возникновения пожара.
Кроме температуры вспышки, различают еще температуру воспламенения. Это наименьшая температура жидкости, при которой после воспламенения паров от источника зажигания устанавливается стационарное горение.
Существенная зависимость температур вспышки и воспламенения от условия эксперимента вызывает определенные трудности при создании расчетного метода оценки их величин. Одним из наиболее распространенных из них является полуэмпирический метод, предложенный В.И. Блиновым:
где Твс — температура вспышки (воспламенения), К;
Рвс — парциальное давление насыщенного пара жидкости при температуре вспышки (воспламенения), Па;
Do — коэффициент диффузии паров жидкости, м2/с;
п — количество молекул кислорода, необходимое для полного окисления одной молекулы горючего;
В — константа метода определения.
Рекомендуется при расчете температуры вспышки в замкнутом сосуде принимать В=28, в открытом сосуде В=45, при расчете температуры воспламенения В = 53.