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易燃液体燃烧热的热量计算方法

返回列表 来源:未知 发布日期:2019-04-14 11:00【
易燃液体一般在石化企业的仓库中集中存储,主要包括烷烃、环烷烃、芳香烃、醇、醚、醛等多类物质,具有毒害、易燃、易爆炸等危险特性,且储量巨大,一旦发生泄漏和火灾,经济损失巨大。燃烧热是确定火灾、爆炸危险指数的重要参数,对物质的质量燃烧速率、热释放速率等有重要影响。因此,易燃液体的燃烧热受众多研究人员的关注。

目前,燃烧热测量的常用方法为氧弹热量热法,可用于固体、液体燃料、可燃垃圾、食品、饲料等物质在氧气中燃烧热值的测定。一般采用胶囊装取液体样品,但不同材质的胶囊适用于不同液体,应用范围窄,且实验过程中可能存在胶囊燃烧不完全等现象。研究人员提出了试样载体的改进方法,用中速定量滤纸代替胶囊作为载体测量煤油的燃烧热,实验成功率较高,但该方法仍存在适用范围窄等问题。近年来,研究者采用胶膜法测量液体的燃烧热,液体不与胶膜直接接触,同时防止液体挥发,应用范围较广。然而,对燃烧热值范围未知的易燃液体,因具有挥发性高、燃烧热值大等特点,在实验过程中难以确定试样量,存在爆炸风险,实验危险性较高。有人提出用耗氧法估算聚合物的燃烧热,但限制条件较多,适用范围窄。
 
笔者提出从燃烧热的测量原理出发,利用基团贡献法估算物质的标准摩尔生成焓和摩尔定压热容,在恒容条件下,计算物质燃烧反应过程的摩尔反应热,获得燃烧热的计算方法。采用氧弹量热仪的胶膜法测定了 8 种典型易燃液体的燃烧热,将燃烧热的实验值与计算结果对比,验证数值方法的有效性,分析易燃液体中有机物燃烧热的变化规律。
 
可以看出,有机物的燃烧热随分子碳原子数的增加而增大,与物质种类无关。正丁醇和叔丁醇、甲基正丁基醚和甲基叔丁基醚、正己烷和环己烷的燃烧热值均较为接近,且直链结构物质燃烧热值较大。可以认为碳原子数相同的同类有机物,燃烧热值较为接近,且直链结构的物质燃烧热值较高。
 
结 论
(1)提出了燃烧热的理论计算方法。从燃烧热的测量原理出发,以基团贡献法估算物质的标准摩尔生成焓和摩尔定压热容;根据物质燃烧的反应公式,计算物质燃烧反应的标准摩尔反应焓;经过温度和压力换算,求得物质燃烧的摩尔反应热,即物质的燃烧热。
 
(2)以 8 种典型易燃液体为对象,根据上述理论方法计算其燃烧热值,并用氧弹量热仪进行实验验证,燃烧热的实验值和计算值的相对误差均在 10%左右,相对误差较小,其中甲基叔丁基醚燃烧热的实验值与理论值偏差为0.95%,结果吻合好,验证了数值方法的可行性。
 
(3)有机物的燃烧热随分子碳原子数的增加而增大,与物质种类无关。碳原子数相同的同类物质之间燃烧热值较为接近,且直链结构的物质燃烧热值较高。