• Дать определения экзотермической и эндотермической реакций. К каким реакциям относятся процессы горения. Теплотехника. Контрольная работа Бакало С. В. Группа 50. 214(6) пб г. Севастополь 2016г
 Скачать 70.5 Kb.
|
|
МЧС РОССИИ САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ГОСУДАРСТВЕННОЙ ПРОТИВОПОЖАРНОЙ СЛУЖБЫ Теплотехника Контрольная работа Выполнил: Бакало С.В. Группа: 50.214(6) ПБ г. Севастополь 2016г. Дать определения экзотермической и эндотермической реакций. К каким реакциям относятся процессы горения? Экзотермические и эндотермические реакции. Химическая реакция заключается в разрыве одних и образовании других связей,поэтому она сопровождается выделением или поглощением энергии в виде теплоты,света, работы расширения образовавшихся газов. По признаку выделения или поглощения теплоты реакции делятся на экзотермические и эндотермические. Экзотермическая реакция - химическая реакция, при которой происходит выделение теплоты. Например, в реакции горения метана СН4(г)+ 2О2(г) = СО2(г) + 2Н2О(г) выделяется столько теплоты, что метан используется как топливо. Тот факт, что в этой реакции выделяется теплота, можно отразить в уравненииреакции: СН4(г)+ 2О2(г) = СО2(г) + 2Н2О(г) + Q. Это так называемое термохимическое уравнение. Здесь символ "+Q" означает,что при сжигании метана выделяется теплота. Эта теплота называется тепловымэффектом реакции. Термохимическое уравнение реакции - уравнение реакции, включающее тепловой эффект реакции, рассчитанный на количества вещества, задаваемые коэффициентами этого уравнения. Тепловой эффект таких реакций отрицательный. Например: CaCO3(кр)= CaO(кр) +CO2(г) - Q, 2HgO(кр)= 2Hg(ж) + O2(г) - Q, 2AgBr(кр)= 2Ag(кр) + Br2(г) – Q. Наряду с тепловым эффектом термохимические процессы очень часто характеризуют разностью энтальпий ∆H продуктов реакции и исходных веществ. Энтальпия Н - это определенное свойство вещества, оно является мерой энергии, накапливаемойвеществом при его образовании. Процессы, протекающие при постоянном давлении,встречаются гораздо чаще, чем те, которые протекают при постоянном объеме, так как большинство из них проводится в открытых сосудах. Доказано, что в химических процессах, протекающих при постоянном давлении, выделившееся (или поглощенное) тепло есть мера уменьшения (или соответственно увеличения) энтальпии реакции ∆ H. При экзотермических реакциях , когда тепло выделяется, ∆Н отрицательно. При эндотермических реакциях (тепло поглощается) и ΔH положительно. Горение - это химическая реакция окисления, сопровождающаяся выделением большого количества тепла и обычно свечением. Что такое горение, какие компоненты участвуют в горении? Горе́ние — сложный физико химический процесс превращения компонентов горючей смеси в продуктысгорания с выделением теплового излучения, света и лучистой энергии. Описать природу горения можно какбурно идущее окисление. Что такое температурное поле, способы его задания? Температурное поле есть совокупность значений температуры во всех точках данной расчетной области и во времени. В тепловых расчетах используют следующие системы координат: хi = х1, х2, х3 – произвольная ортогональная система координат; хi = x, y, z – декартовая система координат; хi = r, φ, z – цилиндрическая система координат; хi = r, φ, ψ – сферическая система координат. Что такое тепловой поток, его единицы измерения в СИ? Количество теплоты, переданное через изотермич. Поверхность в ед. времени. Размерность Т. п. совпадает сразмерностью мощности. Т. п. измеряется в ваттах или ккал/ч (1 ккал/ч = 1,163 Вт). Т. п., отнесённый к ед.изотермич. поверхности, наз. плотностью Т. п., уд. Т. п. или тепловой нагрузкой; обозначается обычно q,измеряется в Вт/м2 или ккал/(м2•ч). Плотность Т. п.- вектор, любая компонента к-рого численно равна кол-ву теплоты, передаваемой в ед. времени через ед. площади, перпендикулярной к направлению взятойкомпоненты. Привести математическую форму закона действующих масс для случая химического равновесия. Это математическая форма записи так называемого основного постулата химической кинетики. Здесь k1 и k2 – константы скорости прямой и обратной реакции. При равновесии: Vпрямой = Vобратной, т.е .  ,откуда  или  ,где  .Здесь kс – константа равновесия, выраженная через равновесные концентрации (ее иногда называют классической константой равновесия или концентрационной константой равновесия). Это и есть математическое выражение закона действующих масс для рассмотренной реакции, который формулируется следующим образом: отношение произведения равновесных концентраций (или парциальных давлений) продуктов реакции, взятых в степенях, равных их стехиометрическим коэффициентам, к аналогичному произведению для исходных веществ при данной температуре есть величина постоянная для данной реакции. Какое жидкое топливо используется в стационарных котельных? Основным видом жидкого топлива, которое используется в котельных, служит топливный мазут – конечный продукт переработки нефти. Как подразделяются газы в зависимости от содержания тяжелых углеводородов (от пропана и выше)? - Газы, добываемые из чисто газовых месторождений. Они в основном состоят из метана и являются тощими или сухими. Тяжелых углеводородов (от пропана и выше) сухие газы содержат менее 50 г/м3. Основная составляющая – метан – СН4 (до 98% от общего объема газа, зависит от газодобывающего месторождения), этан – С2Н6, пропан – С3Н8, бутан – С4Н10, пентан – С5Н12 и гексан – С6Н14, а также другие изомеры. Кроме углеводородов в составе природных газов могут присутствовать азот, диоксид углерода, сероводород и инертные газы. - Газы, которые выделяются из скважин нефтяных месторождений совместно с нефтью, часто называют попутными или нефтяными. Помимо метана они содержат значительное количество более тяжелых углеводородов (обычно свыше 150 г/м3) и являются жирными газами. Жирные газы представляют собой смесь сухого газа, пропан-бутановой фракции и газового бензина. - Газы, которые добывают из конденсатных месторождений, состоят из смеси сухого газа и паров конденсата, который выпадает при снижении давления (процесс обратной конденсации). Пары конденсата представляют собой смесь паров тяжелых углеводородов, содержащих С5 и выше (бензина, лигроина, керосина). Сухие газы легче воздуха, а жирные легче или тяжелее в зависимости от содержания тяжелых углеводородов. Низшая теплота сгорания сухих газов, добываемые в России, составляет 31000 кДж/м3. Теплота сгорания попутных газов выше и изменяется от 38000 до 63000 кДж/м3. На газобензиновых заводах из попутных газов выделяют газовый бензин и пропан-бутановую фракцию, которую используют для газоснабжения городов в виде сжиженного газа. Что такое температура самовоспламенения, от каких термодинамических параметров зависит ее величина? Температура самовоспламенения - наименьшая температура окружающей среды, при которой в условиях специальных испытаний наблюдается самовоспламенение вещества. Температура самовоспламенения не является фиксированной для данного газа и зависит от многих параметров: его содержания в газовоздушной смеси, степени однородности смеси, формы и размеров сосуда, в котором смесь нагревается, быстроты и способа ее нагрева, каталитического влияния стенок сосуда, давления, под которым находится смесь. Точный учет перечисленных факторов весьма сложен, поэтому на практике, например, при оценке взрывоопасности, пользуются экспериментальными данными Как определить теоретическое количество воздуха, необходимого для полного сгорания 1 м3 природного газообразного топлива? Теоретическое количество кислорода,необходимое для сгорания 1 м3топлива, м3/ м3:  где  – процентное содержание i–го углеводорода в 1м3топлива; – процентное содержание сероводорода в 1 м3 топлива; – число атомов соответственно углерода и водорода в химической формуле i-гo углеводорода.Физический смысл критериев подобия Нуссельта, Грасгофа, Прандтля. Число Грасгофа Характеризует соотношение архимедовых сил, сил инерции и внутреннего трения в потоке. Gr определяет перенос тепла при конвективном теплообмене для случая свободной конвекции. Критическое число Gr определяет переход от ламинарного режима течения к турбулентному в условиях свободной конвекции. Число Прандтля (критерий подобия температурных и скоростных полей) Представляет собой отношение скорости диффузии к температуропроводности. Такой важный критерий подобия, как число Нуссельта зависит от числа Прандтля, Рейнольдса и от теплоемкости при постоянном давлении. (при вынужденной конвекции) или от числа Прандтля и Грасгофа для свободной конвекции. Число Нуссельта характеризует подобие процессов теплопереноса на границе между стенкой и потоком жидкости. Уравнение теплового баланса теплообменного аппарата. Уравнения теплового баланса и уравнение теплопередачи. Тепловой баланс теплообменного аппарата выражается следующей формулой: Qг + Qв = Qх + Qп Qг – тепловой поток (мощность) отдаваемая горячим теплоносителем, Qв – тепловой поток (мощность), выделяющаяся при движении жидкости (горячей и холодной) через теплообменник (результат действия сил вязкостного трения), Qх – тепловой поток (мощность) принимаемая холодным теплоносителем, Qп – тепловой поток (мощность) теряемая в окружающую среду (тепловые потери). |