Горение 2. Курсовая работа Теория горения и взрыва++. Методические указания к курсовой работе Пермь ипц ПрокростЪ 2023 удк 621 148 ббк 79. 3 Рецензенты

• Название: Методические указания к курсовой работе Пермь ипц ПрокростЪ 2023 удк 621 148 ббк 79. 3 Рецензенты
• Анкор: Горение 2
• Дата: 05.04.2023
• Размер: 0.58 Mb.
• Имя файла: Курсовая работа Теория горения и взрыва++.docx
• Тип: Методические указания; #1038982
• страница: 3 из 22

Методические указания по расчёту количества воздуха, необходимого для горения веществ

Цель работы: Ознакомиться с классификацией процессов горения, сформировать представления про основные параметры, характеризующие пожарную опасность веществ в разных агрегатных состояниях, освоить способы определения этих параметров. Освоить расчеты необходимого количества воздуха для горения.

Расчётные формулы для расчета количества воздуха, необходимого для горения.

Для практических расчётов принимают, что воздух состоит из 21% кислорода и 79% азота. Таким образом, объёмное соотношение азота и кислорода в воздухе составит:

(1.1)

где ,  – это объёмное (% об.) содержание азота и кислорода в окислительной среде.

Следовательно, на 1м³ (кмоль) кислорода в воздухе приходится 3,76м³(кмоль) азота.

Весовое соотношение азота и кислорода в воздухе можно определить, исходя из соотношения:

(1.2)

где МN₂, МO₂ -молекулярные массы соответственно кислорода и азота.

Для удобства расчётов горючие вещества разделяют на три типа (таблица 1.1): индивидуальные химические соединения (метан, уксусная кислота и т.п., вещества сложного состава (древесина, торф, сланцы, нефть и т. п.), смесь газов (генераторный газ и т.д.)

Таблица 1.1 – Расчет теоретического количества воздуха

Тип горючих вевеществ	Расчетные формулы	№ формулы	Размерность
Индивидуальное вещество		(1.3а)	м3
		(1.3б)	м3/кг
Вещества сложного состава		(1.4)	м3/кг
Смесь газов		(1.5)	м3/кг

Где: V⁰_B –теоретическое количество воздуха;

– количество горючего, кислорода и азота получаемые из уравнения химической реакции горения, моль;

М – молекулярная масса горючего;

V₀ – объем 1 моля газа при нормальных условиях (22,4 м³)

C, H, S, O - весовое содержание соответствующих элементов в составе горючего, % ;

 – концентрация i-того горючего компонента, %;

 – концентрация кислорода в составе горючего газа, %;

-количество кислорода необходимое для окисления одного i-того моля горючего компонента, моль.

Для определенного объема воздуха при горении в условиях, отличных от нормальных, пользуются следствием из уравнения состояния идеальных газов:

 (1.6)

где, P₀ – нормальное давление, Па.

T₀ – нормальная  температура, К.

V₀ – объем воздуха при нормальных условиях.

Практическое количество воздуха V₀ – объем воздуха, фактически поступивший в зону горения.

Отношение практического объема воздуха к теоретическому называется коэффициентом избытка воздуха K:

= (1.7)

Разность между практическим и теоретическим объемами воздуха называется избытком воздуха ∆ :

∆ (1.8)

Из (1.7) и (1.8) следует, что

∆ -1) (1.9)

Если известно содержание кислорода в продуктах горения, то коэффициент избытка воздуха определяется по формуле:

=1+ (1.10) где концентрация кислорода в составе горючего газа, % об.;

теоретический объем продуктов горения.

Для веществ, у которых объем продуктов горения равен объему израсходованного воздуха (например, горение серы и углерода), формула (1.10) упрощается:

= (1.11)

Если содержание кислорода в окислительной среде отличается от содержания его в воздухе, то формулу(1.10) можно записать в виде:

=1+ (1.12)

и соответственно формулу (1.11)

= , (1.13)

где ₂-содержание кислорода в окислительной среде, % об.

Примеры решения задач

Пример № 1.1. Определить теоретическое количество воздуха, необходимого для горения 1м³ метана при нормальных условиях.

Решение: Горючее вещество является индивидуальным химическим соединением, поэтому для расчета его объема надо пользоваться формулой (1.3.а). Запишем уравнение химической реакции горения СН₄ в воздухе:



Из уравнения находим: nO₂=2; nN₂=2∙3,76=7,52; nCO₂=1;

тогда

м³/ м³ или кмоль/кмоль

Пример № 1.2. Определить объем теоретического количества воздуха, необходимого для горения 1кг бензола.

Решение: горючее – индивидуальное химическое соединение, поэтому для расчета по формуле (1.3.б) запишем уравнение химической реакции горения:

и найдем:

,

Молекулярная масса бензола М=6∙12+6∙1=78 объем 1 моля газа при нормальных условиях составляет 22,4м³:

м³/кг

Пример № 1.3. Определить объем воздуха, необходимого для горения 1кг органической массы состава: С-60%, О-25%, N-5%, W-%(влажность), если коэффициент избытка воздуха а температура воздуха 305К, давление 995 Па.

Решение: Так как горючее вещество сложного состава, то теоретическое количество воздуха при нормальных условиях определим по формуле (1.4):



Из формулы (1.7) рассчитаем практическое количество воздуха при нормальных условиях:



Находим количество воздуха, пошедшего на горение вещества при заданных условиях горения; используя формулу (1.6), получим:



Пример № 1.4. Определить объем воздуха, необходимого для горения 5м³смеси газов, состоящих из 20% СН₄, 10% СО, 5%N, 35%О₂, если коэффициент избытка воздуха равен 1,8.

Решение: Горючее-смесь газов. Поэтому для расчета объема воздуха, пошедшего на сгорание, воспользуемся формулой (1.5)



Для определения стехиометрических коэффициентов при кислороде nО₂ запишем уравнение реакции горения горючих компонентов в кислороде:





тогда

Для горения 5м³ газовой смеси необходимый теоретический объем воздуха составит: =5∙5,7 =32,5 м³ Практическое количество воздуха : =1,8∙32,5=58,5 м³.

Пример № 1.5. Определите коэффициент избытка воздуха при горении уксусной кислоты, если на горение 1кг поступило 3 м³ воздуха.

Решение: Для определения коэффициента избытка воздуха по формуле (1.7) необходимо рассчитать его теоретическое количество. Молекулярная масса уксусной кислоты-60.





тогда коэффициент избытка воздуха равен:



Горение протекало при недостатке воздуха.

Пример № 1.6. Определить объем воздуха, пошедшего на окисление 1м³ аммиака:



тогда

Для определения коэффициента избытка воздуха по формуле (1.10) необходимо рассчитать теоретическое количество продуктов горения 1м³аммиака (см. след параграф 1.2 формула (1.14)):



Пример № 1.7. Определить объем окислительной среды, состоящей из 60%О₂ и 40%N_2,необходимый для горения 1 кг изопропилового спирта, если ее температура равна 295К, давление 620 гПа.

Решение: так как окислительная среда отличается по составу от воздуха, определим по формуле (1.1) объемное соотношение кислорода и азота: 40:60=0,67

Уравнение реакции горения изопропилового спирта:



Теоретический объем окислительной среды при нормальных условиях рассчитаем по формуле (1.3). Молекулярная масса горючего – 60.



Объем окислительной среды при заданных условиях горения определим из формулы (1.6):



Пример № 1.8. Определить сколько кг динитротолуола сгорело в герметичном объеме 100м³, если содержание кислорода в продуктах сгорания составило 12%.

Решение: Так как в продуктах горения содержится кислород, то горение протекало в избытке воздуха, коэффициент избытка которого определим по формуле (1.10). Для этого запишем уравнение горения:



Молекулярная масса горючего - 182. Теоретический объем воздуха равен:



Теоретический объем продуктов горения (формула 1.14):





Практический объем воздуха, пошедший на горение:



Тогда массу сгоревшего динитротолуола Р определим из соотношения: