Автоматизированная информационно-справочная система требований пожарной безопасности (в соответствии с нормами строительного проектирования) “Экспертиза” |
ПРИЛОЖЕНИЕ 4
(обязательное)
МЕТОДЫ РАСЧЕТЫ КОНЦЕНТРАЦИОННЫХ ПРЕДЕЛОВ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ПЛАМЕНИ ПО ГАЗО- И ПАРОВОЗДУШНЫМ СМЕСЯМ
Методы расчета применимы для индивидуальных органических веществ, состоящих из атомов С, H, О, N, Сl (не более одного атома хлора в молекуле) и их смесей. В случаях, оговоренных в пп. 2 и 3, в состав смесей могут входить водород, диоксид углерода, азот, водяной пар. Относительная средняя квадратическая погрешность расчетных значений концентрационных пределов распространения пламени не превышает 20 %.
Методы расчета концентрационных пределов распространения пламени индивидуальных веществ для начальной температуры 25 °С.
1.1. Нижний предел (jн) в % об. вычисляют по формулам
, (43)
или
, (44)
где hf - эмпирический параметр теплоты образования вещества, моль·кДж-1;
- стандартная
теплота образования вещества в газообразном
состоянии при 25 °С, кДж·моль-1 ;
hj, hr, hs, - коэффициенты, характеризующие вклад j-х атомов (С, H, О, N, Сl), r и s-х структурных групп, влияющих на нижний предел;
mj, mr, ms - число атомов j-го элемента, r и s-х структурных групп в молекуле вещества;
l, p, q - число химических элементов и типов структурных групп в молекуле вещества.
Значения коэффициентов hj, hr, hf приведены в табл. 21.
Tаблица 21
hj |
hr |
hf , |
|||||
hc |
hH |
hO |
hN |
hCl |
моль·кДж-1 |
||
9,134 |
2,612 |
-0,522 |
-0,494 |
-3,57 |
7,88 |
0,50 |
0,0246 |
Значения коэффициентов hs, приведены в табл. 22.
Таблица 22
Вид структурной группы |
hs |
Вид структурной группы |
hs |
C - C |
3,75 |
C - Cl |
0,71 |
C = C |
11,10 |
O - H |
0,52 |
C - H |
4,47 |
N - H |
1,90 |
C - O |
0,90 |
N - N |
13,84 |
C = C |
3,12 |
C |
31,05 |
C - N (трехвалентный) |
2,27 |
44,13 |
1.2. Верхний предел распространения пламени (jв) в % об. вычисляют в зависимости от величины стехиометрического коэффициента кислорода (b) по формулам:
при
; (45)
при b > 8,
(46)
где hj, qs, - коэффициенты, учитывающие химическое строение вещества;
mj - число связей j -го элемента.
Значения коэффициентов hj и qs приведены в табл. 23 и 24.
Таблица 23
Вид структурной группы |
hj |
Вид структурной группы |
hj |
C - C |
-0,84 |
C = O |
1,31 |
C |
0,89 |
C - N |
-1,17 |
C = C |
0,24 |
C |
2,07 |
C |
1,93 |
C - Cl |
0,71 |
C - H |
1,39 |
N - H |
0,69 |
C - O |
-1,40 |
O - H |
1,25 |
Таблица 24
Вид структурной группы |
qs |
-1,47 |
|
цикл неароматический |
9/mc |
11,1 |
2. Метод расчета концентрационных пределов распространения пламени для смесей горючих веществ при начальной температуре 25 °С.
Метод предназначен для веществ, не вступающих между coбой в химическую реакцию при начальной температуре. В число компонентов смеси может входить молекулярный водород, объемная концентрация которого не должна превышать 75 % от суммы гopючих компонентов смеси. Негорючими компонентами смеси являются диоксид углерода, азот и водяной пар. В число компонентов смеси не входит кислород.
Нижний jн (верхний jв) предел распространения пламени для смеси горючих веществ в % об. вычисляют по формуле
, (47)
где jк - концентрация k-го горючего компонента смеси, % об.;
jп к - нижний или верхний предел для бинарной смеси k-го горючего компонента с воздухом, % об.;
n - число горючих компонентов смеси.
Если предел (jп к) какого-либо компонента смеси неизвестен, его вычисляют, как указано в п. 1.
3. Методы расчета пределов распространения пламени для смесей горючих веществ с негорючими при выпуске их в воздух для начальной температуры 25 °С.
Данные методы расчета применяются в том случае, если компоненты смеси не вступают между собой в химическую реакцию при начальной температуре, негорючими компонентами смеси являются диоксид углерода, азот и водяной нар. В число горючих компонентов смеси может входить молекулярный водород, объемная концентрация которого не должна превышать 75 %. В число компонентов смеси не входит кислород.
3.1. Нижний концентрационный предел распространении пламени для смеси (jн) в % об. вычисляют по формуле
,
(48)
где nв - число молей воздуха, приходящееся на 1 моль исходной смеси, определяют по формуле
, (49)
где jн к - нижний предел распространения пламени k-го горючего компонента, % об.;
j j - концентрация j-го негорючего компонента, % об.;
Cj - коэффициент j-го негорючего компонента;
m - число негорючих компонентов смеси.
Значения коэффициента Cj приведены в табл. 25.
Таблица 25
Негорючий компонент смеси |
Cj |
Азот |
0,988 |
Водяной пар |
1,247 |
Диоксид углерода |
1,590 |
3.2. Верхний предел распространения пламени для смеси (jв) в % об. вычисляют по формуле
, (50)
где jв k - верхний предел распространения пламени для бинарной смеси k-го горючего компонента с воздухом, % об.;
jв j - верхний условный предел распространения пламени j-го негорючего компонента, вычисляемый для каждого негорючего компонента по формуле
, (51)
где jф - минимальная флегматизирующая концентрация негорючего компонента, % об.;
Кф - коэффициент флегматизации.
Минимальную флегматизирующую концентрацию (jф) каждого негорючего компонента в % об. вычисляют по формуле
, (52)
где - коэффициент теплоты образования
смеси горючих компонентов в газообразном
состоянии, моль·кДж-1;
- свободные
члены;
-
коэффициенты атомов и структурных групп горючих
компонентов (их значения приведены в табл. 26);
mj - число атомов j-го вида в смеси горючих компонентов
Таблица 26
Коэффициенты |
Значение коэффициента при разбавлении смеси |
||
азотом |
водяным паром |
диоксидом углерода |
|
0,865·10-2 |
0,802·10-2 |
0,736·10-2 |
|
1,256 |
0,780 |
0,584 |
|
2,528 |
1,651 |
1,292 |
|
0,759 |
0,527 |
0,427 |
|
0,197 |
0,446 |
0,570 |
|
-0,151 |
-0,147 |
-0,133 |
|
1,500 |
1,500 |
1,500 |
|
2,800 |
2,236 |
2,020 |
|
5,946 |
5,000 |
4,642 |
|
1,486 |
1,250 |
1,160 |
|
-2,973 |
-2,500 |
-2,321 |
|
0 |
0 |
0 |
|
0 |
0 |
0 |
Для смеси горючих
компонентов величины в кДж·моль-1
и mj вычисляют по формулам
, (53)
, (54)
где - стандартная теплота образования k-го
горючего компонента в газообразном состоянии,
кДж·моль-1;
mj - число j-х атомов в молекуле k-го горючего компонента.
Если среди горючих компонентов смеси отсутствуют молекулярный водород, моноксид углерода и уксусная кислота, то значение коэффициента флегматизации Кф берут из табл. 27. В противном случае Кф вычисляют по формуле (55) с использованием данных табл. 27.
, (55)
где Кф k - коэффициент флегматизации k-го горючего компонента данным флегматизатором.
Таблица 27
Кф при флегматизации |
|||
Флегматизатор |
органических веществ |
молекулярного водорода |
монооксида углерода |
Азот |
0,100 |
0,003 |
0,020 |
Диоксид углерода |
0,190 |
0,018 |
0,096 |
Водяной пар |
0,160 |
0,003 |
- |
4. Метод расчета пределов распространения пламени при повышенных температурах.
При температурах (t) в диапазоне от 25 до 150 °С нижний (jн t) и верхний (jв t) пределы распространения пламени в % об. вычисляют по формулам
; (56)
.
(57)
Автоматизированная информационно-справочная система требований пожарной безопасности (в соответствии с нормами строительного проектирования) “Экспертиза” |