ОЦІНЮВАННЯ ТЕМПЕРАТУРИ ЗАЙМАННЯ БІНАРНИХ РОЗЧИНІВ

O. S. Chernenko; V. V. Kalinchak; M. O. Ivanov; O. K. Kopiyka

doi:10.32447/20786662.45.2024.10

O. S. Chernenko Одеський національний університет імені І. І. Мечникова https://orcid.org/0000-0002-3722-0694
V. V. Kalinchak Одеський національний університет імені І. І. Мечникова https://orcid.org/0000-0002-6030-6007
M. O. Ivanov Одеський національний університет імені І. І. Мечникова https://orcid.org/0009-0006-1547-4067
O. K. Kopiyka Одеський національний університет імені І. І. Мечникова https://orcid.org/0000-0001-9802-2256

DOI: https://doi.org/10.32447/20786662.45.2024.10

Ключові слова: температура займання, бінарний розчин, водний розчин, легкозаймиста рідина

Анотація

Дослідженню температури займання рідини (fire point) на відміну від температури спалаху (flashpoint) приділяється вкрай мала увага. Одним із підходів, що використовувався для знаходження аналітичної умови при температурі займання, є встановлення відношення між тиском насиченої пари і стехіометричним значенням тиску. Однак автори для різних класів індивідуальних органічних сполук отримували «характерні» значення цього відношення від 0,6 до 1,5. Для бінарних розчинів подібних досліджень не проводилося. Метою статті є дослідити вплив стехіометричного відношення між парою та киснем і зміни складу бінарних сумішей на їх температуру займання. У роботі запропоновано аналітичні залежності температури займання від складу бінарного розчину, які основані на фізико-хімічних властивостях компонентів розчину (теплота пароутворення, її температурна залежність, критична температура й температура кипіння). Розглядаються окремо водні розчини легкозаймистої речовини (ЛЗР) і розчин двох легкозаймистих речовин. В основі аналітичної формули лежить припущення, що в момент займання рідини біля її поверхні спостерігається стехіометричне співвідношення між парою легколетючої рідини й киснем повітря. Зменшення концентрації пари біля поверхні водного розчину враховується законом Рауля. При оцінюванні температури займання бінарних розчинів можливі умовно два випадки: температури займання компонентів розчину 1) суттєво відрізняються або 2) близькі. У першому випадку можна припустити, що важколетючий компонент практично не випаровується за наявності більш летючого компонента, тому його можна вважати інертним компонентом. Однак це припущення можливе при частці легколетючого компонента більше ніж 50%. У більш загальному випадку припускається одночасна участь обох пар у займанні краплі й припускається, що стехіометрія спостерігається для кожної пари. Спостерігається узгодження отриманої залежності з наявними експериментальними даними (методом відкритого тиглю) за водним розчином ацетону, метанолу, етанолу і пропанолів, а також розчинів н-октану/н-декану й етанолу/бутанолу. Це дає змогу стверджувати, що припущення про досягнення стехіометрії для пари кожного компонента суміші є прийнятним.

Завантаження

Дані завантаження ще не доступні.

Посилання

1. Li Yee Phoon, Azizul Azri Mustaffa, Haslenda Hashim and Ramli Mat. A Review of Flash Point Prediction Models for Flammable Liquid Mixtures. Ind. Eng. Chem. Res. 2014. № 53. Р. 12553−12565. dx.doi.org/10.1021/ie501233g.
2. NFPA 30 Flammable and Combustible Liquids Code 2021 Edition. 167 p. URL: https://www.nfpa.org/codes-and-standards/all-codes-and-standards/list-ofcodes-and-standards/detail?code=30.
3. Pei X., Guida P., AlAhmadi K. M., Al Ghamdi I. A., Saxena S., Roberts W. L. Cenosphere formation of heavy fuel oil/water emulsion combustion in a swirling flame Fuel Processing Technology. 2021. 216. Р. 106800 https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2021.106800.
4. Kichatov B., Korshunov A., Kiverin A., Ivanov M. Effect of ultrasonic emulsification on the combustion of foamed emulsions. Fuel Processing Technology. 2018. URL: http://dx.doi.org/10.1016/j.fuproc.2017.10.001.
5. Hristova M., Damgaliev D. Flash point of organic binary mixtures containing alcohols: experiment and prediction. Open Chemistry. 2013. № 11 (3). doi: 10.2478/s11532-012-0171-6.
6. Vazquez V., Migvia del C. Binary mixture flammability charateristics for hazard assessment Texas A&M University. 2005. 102 p. URL: http://hdl.handle.net/1969.1/2536.
7. Skřínský J., Dolníček P., Skřínská M., Marek J., &Lukešová P. Flashpoint Prediction for Binary Mixtures of Alcohols with Water in Order to Improve their Safety Chemical Engineering & Technology. 2015. № 38 (4). Р. 727–733. doi: 10.1002/ceat.201400663.
8. Cao W., Pan Y., Liu Y., Jiang J. A novel method for predicting the flash points of binary mixtures from molecular structures. Safety Science. 2020. № 126. Р. 104680. doi: 10.1016/j.ssci.2020.104680.
9. Torabian E., Sobati M. A. New models for predicting the flash point of mixtures containing different alcohols Process Safety and Environmental Protection. 2017. № 111. Р. 439–448. doi: 10.1016/j.psep.2017.07.020.
10. Jones J. C. A Means of Calculating the Fire Points of Organic Compounds. Journal of Fire Sciences. 2001. № 19 (1). Р. 62–68. doi: 10.1106/wpr5-59cg-x75u-gqcd.
11. From Flash and Fire Points of Water Miscible Flammable Liquid Mixtures to a Novel Method of Membrane Characterization. Waseem Sabri. Thesis. Ottawa, Canada, 2022. 92 p. URL: http://dx.doi.org/10.20381/ruor-28545.
12. Roberts A. F., Wuince B. W. A Limiting condition for the burning of flammable liquids Combustion and Flame. 1973. № 20 (2).т Р. 245–251. doi: 10.1016/s0010-2180(73)80178-6.
13. Dong-Myeong Ha,·Jong-Geun Han, Sung-Jin Lee A Study on Flash Points and Fire Points of Acids Using Closed Cup and Open-cup Apparatus Journal of Korean Institute of Fire Sci. & Eng. 2006. № 3.
14. Dong-Myeong Ha, Dong-Myeong Ha, Lee Sung-Jin, Song Young-Ho. Measurement of Fire Point and Flash Point for Alcohols Using Tag Open-Cup Apparatus Journal of the Korean Society of Safety. 2004. № 19 (4).
15. Thomas D. S. Critical Analysis and Review of Flash Points of High Molecular Weight Poly-Functional C, H, N, O Compounds: Dissertation Submitted in Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of Master of Science. Texas A&M University, 2011. 115 p.
16. Britton L. G. Using heats of oxidation to evaluate flammability hazards. Process Safety Progress. 2002. № 21 (1). Р. 31–54. doi: 10.1002/prs.680210108.
17. Martel B. Chemical Risk Analysis:A Practical Handbook. L. : Kogan Page Science, 2004. 528 p.
18. Калінчак В. В., Черненко О. С., Копійка О. К. Удосконалення аналітичної оцінки температур займання рідин. Пожежна безпека (FireSfety). 2023. № 4. С. 43–49. DOI: 10.32447/20786662.42.2023.05.
19. Теорія розвитку й припинення горіння : практикум / О. В. Тарахно, Д. Г. Трегубов, К. В. Жернокльов та інші. Харків : НУЦЗУ, 2010. Частина IІ. 314 с.
20. Ishida H., Iwarna A. Some Critical Discussions On Flash And Fire Points Of Liquid Fuels. Fire Safety Science. 1986. № 1. Р. 217–226. doi: 10.3801/IAFSS.FSS.1-217.
21. Stephenson, R. M., Malanowski, S. Handbook of the Thermdynamics of Organic Compounds, 1987. doi: 10.1007/978-94-009-3173-2.
22. David R. Lide CRC Handbook of Chemistry and Physics 85 hted. CRCPress, Jun 29, 2004. Science, 2712 p. https://doi.org/10.1021/ja041017a.