Горение 2. Курсовая работа Теория горения и взрыва++. Методические указания к курсовой работе Пермь ипц ПрокростЪ 2023 удк 621 148 ббк 79. 3 Рецензенты
 Скачать 0.58 Mb.
|
3.3 Варианты заданий по расчету теплоты сгорания веществОпределить низшую теплоту сгорания 1м3этана, пропана, пентана, гексана. Построить график зависимости от молекулярной массы горючего. Теплоты образования горючих веществ: этан - 88,4 кДж/моль, пропан - 109,4 кДж/моль, бутан - 132,4 кДж/моль, пентан - 184,4 кДж/моль, гексан - 211,2 кДж/моль. Рассчитать теплоту сгорания 1м3ацетилено-воздушной смеси на нижнем и верхнем концентрационных пределах воспламенения, а так же при стехиометрической концентрации. КПВ ацетилена равна 2,0+81% Примечание: Построить график зависимости низшей теплоты сгорания от концентрации горючего в воздухе. При расчете теплоты сгорания смеси на ВКПВ необходимо учесть, что только часть горючего способна полностью окислиться в воздухе, остальное количество горючего не вступит в реакцию горения, вследствие недостатка окислителя. Определить низшую теплоту сгорания 2кг древесины состава: С-49%, Н-8%, О-43%. Какова удельная интенсивность тепловыделения на пожаре, если массовая скорость выгорания составляет 0,01кг/(м2/с)? Для условия предыдущей задачи определить изменения теплоты и удельной интенсивности тепловыделения при содержании влаги в древесине(сверх 100%)в количестве 3,5,10,15%. Скорость выгорания влажной древесины соответственно снизиться до 0,009; 0,008; 0,006; 0,005 кг/(м2/с). Построить график зависимости QH,q от содержания влаги в горючем материале. Примечание: для решения задачи необходимо пересчитать состав древесины с учетом влаги таким образом, чтобы содержание всех компонентов равнялось100%. 5. Определить интенсивность тепловыделения кВт, при горении газовой смеси состава: СО-15%, С4Н8-40%, О2-20%, Н2-14%, СО2-11%., если скорость истечения 0,8м3/с. 4 РАСЧЕТ КОНЦЕНТРАЦИОННЫХ ПРЕДЕЛОВ ВОСПЛАМЕНЕНИЯ4.1 Теоретическая частьТеория дефлаграционного горения не накладывает ограничений на возможность уменьшения скорости распространения горения. Однако опыт показывает, что величина скорости распространения горения не может быть меньше определенного критического значения. Распространение пламени в смесях горючего и окислителя возможно только в определенном диапазоне их концентраций. При зажигании смеси, состав которой выходит за эти пределы, стойкое горение не возникает. Для горючих смесей различают нижний и верхний концентрационные пределы распространения пламени. Нижний концентрационный предел распространения пламени (НКПРП) - наименьшая концентрация горючего вещества в смеси с воздухом, при который уже возможное стойкое, незатухающее распространение горения. Верхний концентрационный предел распространения пламени (ВКПРП) - наибольшая концентрация горючего вещества в смеси с воздухом, при который еще возможное стойкое, незатухающее распространение горения. Концентрационные пределы распространения пламени (КПРП) - одна из важнейших характеристик взрывоопасности горючих газов и паров. Область концентрации горючего вещества, которая лежит между нижним и верхним КПРП, характеризуется возможностью загорания и устойчивого горения смеси и называется областью взрывоопасных концентраций. Если концентрация горючего вещества выходит за концентрационные пределы, горючая смесь становится взрывобезопасной. Так, если концентрация горючего вещества меньшее нижнего КПРП, то горение вообще не возможно. Если концентрация горючего вещества больше ВКПРП, то возможно диффузионное горение такой газовой смеси при выходе ее в окружающее пространство и наличии источника зажигания. Максимальная скорость реакции и распространения фронта пламени наблюдается при стехиометрическом соотношении компонентов (концентрации горючего равной стехиометрической φгв=φсмк). При отклонении от стехиометрического соотношения скорость горения, а следовательно и скорость тепловыделения будут снижаться. Так, при φгв<φстм скорость тепловыделения уменьшается в результате нехватки горючего, и нагревании излишка окислителя, что приводит к дополнительным тепловым потерям. При φгв > φсмк снижение тепловыделения происходит в результате нехватки окислителя, и затратам на нагревание избытка топлива, не принимающего участия в химической реакции. Таким образом, для парогазових смесей можно выделить как минимальную (нижнюю) φн, так и максимальную (верхнюю) φн концентрацию горючего, при которой наступают критические условия распространения фронта пламени. Учитывая, что концентрационные пределы распространения пламени могут изменяться при изменении внешних условий, для обеспечения пожарной безопасности при работе с горючими веществами определяют не только концентрационные пределы, но и безопасные концентрации φ нб и φвб, ниже или выше которых смесь гарантировано не будет зажигаться. Безопасные концентрации можно рассчитать по формулам: φнб < 0,9(φн – 0,21), % φвб ≥ 1,1(φв + 0,42), % где φн, φв — НКПРП и ВКПРП, %; Расположение областей возможных концентраций горючего отображено на рисунке 4.1.
Концентрационные пределы распространения пламени могут сильно изменяться при изменении внешних условий. Изменения КПРП объясняются с точки зрения баланса тепловыделения и теплоотдачи в системе. Все факторы, изменение которых приведет к увеличению тепловыделения, будут расширять КПРП (снижать нижний КПРП и повышать верхний КПРП). Факторы, увеличивающие теплоотдачу, будут суживать КПРП (увеличивать нижний КПРП и уменьшать верхний КПРП). Наибольшее влияние на КПРП оказывают: концентрация окислителя в окислительной среде (содержание кислорода в воздухе); концентрация инертных газов (флегматизаторов); температура и давление смеси; мощность источника зажигания; ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ КПРП КПРП применяют в следующих случаях: 1. Для сравнительной оценки пожарной опасности веществ. Например, концентрационные пределы бутана С4Н10 1,8—9%; бутена С4Н8 1,6—10%; винилацетилена С4Н4 1,8—53,2%. Наиболее пожароопасным из них является винилацетилен, поскольку в более широком диапазоне концентраций образует взрывоопасные смеси. 2. Для оценки пожарной опасности фактической концентрации парогазовых систем. Например, для того чтобы определить степень пожарной опасности паровоздушной смеси бензола с концентрацией 4%, необходимо сравнить данную фактическую концентрацию с КПРП бензола. У бензола КПРП составляют 1,4-7,1%, следовательно фактическая концентрация является взрывоопасной. 3. Для определения взрывобезопасной концентрации паров и газов внутри технологического оборудования (ниже φнб и выше φвб). 4. Для расчета предельно допустимых концентраций газов при разработке мероприятий по обеспечению пожарной безопасности вентиляционных систем. Для практического определения концентрации паров и газов в воздухе служат различные газоанализаторы и сигнализаторы предельнодопустимых концентраций периодического и постоянного действия типа СТХ-5, СТХ-6, ЭТХ-1 и др. |
