ТГиВ гептан. Курсовик-ТгиВ. Исследование пожароопасных свойств гептана

• Название: Исследование пожароопасных свойств гептана
• Анкор: ТГиВ гептан
• Дата: 22.04.2022
• Размер: 366.62 Kb.
• Имя файла: Курсовик-ТгиВ.docx
• Тип: Курсовая; #490997
• страница: 5 из 10

3.Тепловой баланс процессов горения

Количество тепла, выделяющееся при полном сгорании одного моля вещества, называется теплотой сгорания этого вещества (Q_гop,  Н_гор).



к
Согласно следствию из закона Гесса теплота горения вещества равна разности между суммой теплот образования продуктов горения с учетом их коэффициентов n_i в уравнении реакции горения и теплотой образования  Н_обр исходного вещества:

1. Расчет теплового эффекта реакции горения индивидуального вещества

Энтальпией горения (𝛥𝐻гор, кДж/моль) вещества называется тепловой эффект реакции окисления 1 моль горючего вещества с образованием высших оксидов.

Теплота горения (𝑄гор) численно равна энтальпии горения, но противоположна по знаку.

Для индивидуальных веществ тепловой эффект реакции может быть рассчитан по следствию из закона Гесса:
𝛥𝐻реакции = n*𝛥𝐻обр(𝐶𝑂2)+n*𝛥𝐻обр(𝐻2𝑂)-n*𝛥𝐻обр (𝐶7𝐻16) =

= 7× (-393,5) + 8× (-241,8) -7,9 = -4696,8 кДж/кг
𝑄гор = 4696,8 кДж/моль

2. Перевод значения энтальпии горения из кДж/моль в кДж/кг:

3. 
   𝒓
   Расчет низшей теплоты сгорания 𝑸^низпо формуле Д.И.

Менделеева


𝑟
𝑄^низ = 339,4 ∗ (𝐶%) + 1257 ∗ (𝐻%) − 108,9 ∗ (𝑂%) − 25,1 ∗ 9 ∗ (𝐻%)

= 339,4 ∗ 84 + 1257 ∗ 16 – 25,1 ∗ 9*16= 45007 кДж/кг

Ответ: Низшая теплота сгорания составляет 45007 кДж/кг.

4. Расчет действительной температуры горения индивидуального вещества

В технике и пожарном деле различают теоретическую, калориметрическую, адиабатическую и действительную температуру горения.

Теоретическая температура горения – это температура, при которой выделившаяся теплота горения смеси стехиометрического состава расходуется на нагрев и диссоциацию продуктов горения. Практически диссоциация продуктов горения начинается при температуре выше 2000 К.

Калориметрическая температура горения – это температура, которая достигается при горении стехиометрической горючей смеси, с начальной температурой 273 К. и при отсутствии потерь в окружающую среду.

Адиабатическая температура горения – это температура полного сгорания смесей любого состава при отсутствии тепловых потерь в окружающую среду.

Действительная температура горения – это температура горения, достигаемая в условиях реального пожара. Она намного ниже теоретической, калориметрической и адиабатической, т.к. в реальных условиях до 40% теплоты горения обычно теряется на излучение, недожог, нагрев избытка воздуха и т.д.

Вычислить действительную температуру горения гептана 𝐶₇𝐻₁₆, если потери тепла излучением составляют 0%, а горение протекает с коэффициентом избытка воздуха 3,75.
Решение:

1. 
   Записываем уравнение реакции горения гептана:
   

C₇H₁₆ + 11(O₂ + 3,76N₂)→ 7CO₂ + 8H₂O + 11× 3,76N₂

2. 
   По уравнению реакции горения определяем количество кломоль продуктов горения:
   

n(CO₂) = 7 кмоль

n(H₂O) = 8 кмоль

n(N₂) = 11*3,76 = 41.36 кмоль

Поскольку в рассматриваемом случае горение протекает с избытком воздуха (α > 1), необходимо учесть остаточный кислород в продуктах сгорания и азот в избытке воздуха:

∆𝑛𝑂2 = 𝛽 ∗ (𝛼 − 1) = 11 ∗ (3,75 − 1) = 30,25 кмоль

∆𝑛𝑁2 = 3,76 ∗ 𝛽 ∗ (𝛼 − 1) = 3,76 ∗ 11 ∗ (3,75 − 1) = 38,6 кмоль

Таким образом, практический состав продуктов сгорания следующий: n(CO₂) = 7 кмоль

n(H₂O) = 8 кмоль

n^практ(N₂) = n(N₂) + ∆n(N₂) = 41,36+ 38,6 = 79.96 кмоль

n^практ (O₂) = 30,25 кмоль

Определяем общее количество продуктов сгорания при сжигании 1 киломоля горючего:

кмоль

3. 
   Определяем среднее теплосодержание продуктов горения. Теплота горения гептана составляет:
   

𝑄гор = 45007 кДж/кг

Поскольку расчет ведется на 1 к.моль, необходимо перевести эту величину в кДж/кмоль:



По условию задачи теплопотери составляют 0%, следовательно, η = 0,0.

𝑄пг = ∗ 1 = кДж/кмоль.

Среднее теплосодержание продуктов горения:

4. 
   По справочным данным, приложению таблицы 1, ориентируясь на азот Т₁ = 1000^оС.
   
5. 
   Рассчитываем теплосодержание продуктов горения:
   

пг
𝑄¹⁰⁰⁰ = n(CO₂)×Q₁(CO₂) +n(H₂O)×Q₁(H₂O)+ n(N₂)×Q₁(N₂)+ воздух =

= 7×55140,4+ 8×43198,9+ 41,36×34760,2+ 20,9 ×35074,5= 2902312,92 кДж.

𝑄¹⁰⁰⁰ = 2902312,92 <𝑄 = , следовательно, выбираем 𝑇2


.
то выбираем = 1100^оС

Рассчитываем теплосодержание продуктов горения при 1100^оС:


пг
𝑄¹¹⁰⁰ = n(CO₂)×Q₂(CO₂) +n(H₂O)×Q₂(H₂O)+ n(N₂)×Q₂(N₂) + воздух

=7×49442+8×38648,5+ 41,36×31337+ 20,9 ×31621,9 =2612278,03кДж.

𝑄¹¹⁰⁰ = 2612278,03< 𝑄 = ,, следовательно температура

горения находится в интервале от 1000 до 1100 ^оС.

6. 
   Методом интерполяции рассчитываем температуру горения:
   

T_г = T₁ + × (T₂ – T₁)= 1000 + × 100 = 1971,75 °С

Ответ: Температура горения гептана при заданных условиях составляет 1971,75 ^оС.