Определение температур вспышки и воспламенения горючих жидкостей: Методические указания к лабораторной работе

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Оренбургский государственный университет» Кафедра безопасности жизнедеятельности

В.А. ВАСИЛЕНКО, Л.Г. ПРОСКУРИНА

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУР ВСПЫШКИ И ВОСПЛАМЕНЕНИЯ ГОРЮЧИХ ЖИДКОСТЕЙ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ

Рекомендовано к изданию Редакционно-издательским советом государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Оренбургский государственный университет»

Оренбург 2003

3

ББК 24.54 В 19 УДК 541.427.3 (075)

Рецензент кандидат технических наук, доцент А.Э. Егель

В19

Василенко В.А., Проскурина Л. Г. Определение температур вспышки и воспламенения горючих жидкостей: Методические указания к лабораторной работе. Оренбург: ГОУ ОГУ, 2003. – 8 c.

Методические указания устанавливают объем и содержание лабораторной работы по определению основных характеристик пожароопасных свойств горючих жидкостей. Предназначены для студентов специальности 330100 «Безопасность жизнедеятельности в техносфере» при изучении дисциплины «Теория горения и взрыва».

ББК 24.54

 Василенко В.А., 2003  Проскурина Л.Г., 2003  ГОУ ОГУ, 2003

4

1 Цель работы Изучение методики определения температур вспышки и воспламенения горючих жидкостей (нефтепродуктов) на приборе ТВ.

2 Общие сведения о пожароопасных свойствах горючих жидкостей Особенность горения жидкостей состоит в том, что при данных температуре и давлении над жидкостью может образоваться определенное количество горючего пара и газа. Скорость испарения и количество паров над жидкостью зависит от природы жидкости и ее температуры. Этот пар называется насыщенным. В состоянии насыщения число испаряющихся молекул равно числу конденсирующихся и концентрация пара остается постоянной. Концентрация насыщенного пара в воздухе определяется по его парциальному давлению. Парциальным давлением называется та часть общего давления, производимого смесью, которая приходится на долю данного газа или пара. Так, например, если концентрация насыщенного пара в воздухе составляет 15 %, то парциальное давление насыщенного пара будет равно 0,15 Po , где Po общее, т. е. атмосферное давление. Если известно парциальное давление насыщенного пара при данной температуре, то концентрация его в воздухе будет равна:

Р н.п ⋅ 100% , (1) Ро - концентрация насыщенного пара в воздухе при данной темпеC н.п. =

где С н.п. ратуре, %; Рп.н. - давление насыщенного пара, Па; Po - атмосферное давление, Па. Давление насыщенного пара при заданной температуре для многих жидкостей приводится в справочниках. Горение паров в воздухе, так же как и газов, возможно только в определенном диапазоне концентраций. Так как максимально возможное содержание пара в воздухе не может быть больше, чем в состоянии насыщения, то концентрационные пределы воспламенения могут быть однозначно выражены через температуру (при Po ). Значения температуры жидкости, при которых концентрация насыщенных паров в воздухе над жидкостью равна концентрационным пределам воспламенения, называются температурными пределами воспламенения (нижним и верхним соответственно). Таким образом, процесс воспламенения и горения жидкостей можно представить так. Для воспламенения необходимо, чтобы жидкость была нагрета до определенной температуры (не меньшей, чем нижний температурный предел воспламенения). После воспламенения скорость испарения должна быть доста5

точной для поддержания постоянного горения. Эти особенности горения жидкостей характеризуются температурами вспышки и воспламенения. Температурой вспышки называется наименьшее значение температуры жидкости, при которой над ее поверхностью образуется паровоздушная смесь, способная вспыхивать от постороннего источника зажигания. Устойчивого горения жидкости при этом не возникает. Температура вспышки и нижний температурный предел воспламенения сходны. Отличие состоит лишь в методике их определения. По температуре вспышки жидкости делятся на легковоспламеняющиеся (ЛВЖ) - Твсп ≤ 61 оС (спирты, ацетон, бензин, нитроэмали и др.); и горючие (ГЖ) - с Твсп > 61 оС (масла, мазуты, глицерин, формалин и др.). Температурой воспламенения называется наименьшее значение температуры жидкости, пи которой интенсивность испарения ее такова, что после зажигания внешним источником возникает самостоятельное пламенное горение. Для легковоспламеняющихся жидкостей температура воспламенения обычно на 1 – 5 оС выiе температуры вспышки, а для горючих жидкостей эта разница может достигать 30 - 35 оС

3 Экспериментальная часть 3.1 Прибор для определения температур вспышки и воспламенения Для определения температур вспышки и воспламенения нефтепродуктов до 80 оС используется прибор ВТ. Прибор, его устройство приведено на рисунке 1, состоит из электрической плитки (10), нагревательной воздушной ванны (1), фарфорового тигля (3), газовой горелки (8) и термометра (4).

1 – нагревательная ванна; 2 - кольцо из паронита; 3 – тигель; 4 – термометр; 5 – держатель термометра; 6 – штатив; 7 – подставка для горелки; 8 – газовая горелка; 9 – электрическая плитка; 10 – прокладка из асбестового картона. Рисунок 1 – Прибор ТВ для определения температуры вспышки и воспламенения нефтепродуктов

6

3.2 Указания по безопасности 3.2.1 Проверить внешним осмотром целостность прибора ТВ. 3.2.2 Проверить работу вытяжного вентилятора стенда 3.2.3 Включать нагревательную печь в электрическую сеть только по разрешению преподавателя. 3.2.4 При работе с прибором ТВ оберегать его от ударов и сотрясений, обращаться с установкой как с электровзрывоопасным прибором. 3.3 Порядок проведения эксперимента 3.3.1 Ознакомиться с устройством и правилами работы с прибором ВТ. 3.3.2 Чистый, сухой тигель наполнить испытуемым нефтепродуктом так. Чтобы уровень жидкости был на 12 мм ниже верхнего края, и тигель поместить в воздушную ванну. 3.3.3 Установить термометр в вертикальном положении так, чтобы ртутный резервуар термометра находился на равном расстоянии от дна тигля и верхнего уровня горючей жидкости. 3.3.4 Зажечь пламя газовой горелки и отрегулировать его до длины 4–5 мм. 3.3.5 Включить нагревательную электроплитку в сеть и произвести нагрев горючей жидкости с температурой вспышки до 70 оС со скоростью 1–2 оС/мин, а с температурой вспышки выше 70 оС сначала со скоростью 10 оС/мин, а за 40 оС до ожидаемой температуры вспышки – со скоростью 3 – 4 оС/мин. 3.3.6 Температуру вспышки начинают определять за 10 оС до ожидаемой, проводя пламя газовой горелки непрерывно над поверхностью жидкости на расстоянии 10 – 14 мм с одной стороны тиля до другой в течение 1 – 1,5 с. Эти движения пламени повторяют через 1 оС для жидкостей с температурой вспышки до 70 оС и через 2 оС для жидкостей с температурой вспышки выше 70 оС. За температуру вспышки принимают температуру, показываемую термометром при появлении пламени над частью или над всей поверхностью жидкости. 3.3.7 После определения температуры вспышки на той же установке продолжить нагрев горючей жидкости: жидкость с температурой воспламенения до 70 оС нагревать со скоростью 1 - 2 оС/мин, а жидкость с температурой воспламенения выше 70 оС - со скоростью 3 - 5 оС/мин. 3.3.9 Температура воспламенения определяется по методике, описанной в пункте 3.3.6. За температуру воспламенения принимают наименьшую температуру, при которой горючая жидкость воспламеняется при поднесении к ней пламени газовой горелки и продолжает гореть не менее 5 с после его удаления. 3.3.10 После остывания горючей жидкости до комнатной температура испытания повторить еще не менее двух раз. 7

4 Обработка, анализ полученных результатов и выводы 4.1 Результаты проведенных испытаний занести в таблицу 1. Таблица 1 – Результаты определения температур вспышки и воспламенения горючих жидкостей Наименование жидкости

№ п/п испытания

Температура при появ- Температура при устойчивом горении, оС лении пламени, оС ∆t tист Tвоспл t ∆t tист Tвспыш t

4.2 При атмосферном давлении, отличающимся от нормального, в полученные опытным путем значения вспышки и воспламенения вводят поправку ∆t, которая определяется по формуле: ∆t = 0,00012 ⋅ (760 − P) ⋅ (273 + t ) ,

(2)

где P - фактическое атмосферное давление, мм.рт.ст.; t – замеренная температура вспышки или воспламенения, оС; 0,00012 – коэффициент пересчета, мм.рт.ст. -1 . 4.3 За температуру вспышки и воспламенения принимают среднее арифметическое определений сери испытаний. 4.4 По результатам исследования сделать вывод.

5 Указания по составлению отчета 5.1 Отчет должен содержать: - цель работы; - основные сведения о пожароопасных свойствах горючих жидкостей; - таблицу результатов испытания нефтепродуктов; - выводы по результатам испытаний.

8

6 Вопросы для самоконтроля 6.1 Что называется температурой вспышки горючих жидкостей? 6.2 Что называется температурой воспламенения горючих жидкостей? 6.3 Какие жидкости называются легковоспламеняемыми? 6.4 Какие жидкости называются горючими? 6.5 Что называется парциальным давлением? 6.6 Как учитывается при определении температур вспышки и воспламенения горючих жидкостей атмосферное давление?

Список использованных источников 1 Баратов Н.А., Андрианов Р.А и др. Пожарная опасность строительных материалов./ Под ред. Баратова А.Н. – М.: Стройиздат, 1988. – 380 с. 2 Пчелинцев В.А. и др. Охрана труда в строительстве. - М.: Высшая школа, 1991. – 272 с.

9