Методические рекомендации по организации и проведению практических работ по учебной дисциплине Теория горения и взрыва по специальности 20. 02. 02 Защита в чрезвычайных ситуациях
 Скачать 360.5 Kb.
|
профессиональное образовательное учреждение «Усманский многопрофильный колледж» Усмань 2020 Методические рекомендации по организации и проведению практических работ по учебной дисциплине Теория горения и взрыва по специальности 20.02.02 Защита в чрезвычайных ситуациях. Разработчики: ГОБПОУ «Усманский многопрофильный колледж», Куфаева Ирина Валерьевна преподаватель биологии и химии Одобрено на заседании цикловой комиссии ________________________ (дата) Председатель цикловой комиссии _________ И.В. Куфаева Утверждаю Заместитель директора по учебно-методической работе ____________ О.А. Лаува Введение Практические занятия, как вид учебных занятий, направлены на экспериментальное подтверждение теоретических положений и формирование учебных и профессиональных практических умений и составляют важную часть теоретической и профессиональной практической подготовки. В процессе практического занятия обучающиеся выполняют одно или несколько практических заданий в соответствии с изучаемым содержанием учебного материала. Содержание практических занятий по учебной дисциплине ОП.05. Теория горения и взрыва должно охватывать весь круг профессиональных умений, на подготовку к которым ориентирована данная дисциплина, а в совокупности охватывать всю профессиональную деятельность, к которой готовится специалист. При разработке содержания практических занятий следует учитывать, что наряду с формированием умений и навыков в процессе практических занятий обобщаются, систематизируются, углубляются и конкретизируются теоретические знания, вырабатывается способность и готовность использовать теоретические знания на практике, развиваются интеллектуальные умения. Выполнение обучающимися практических занятий проводится с целью: - формирования практических умений в соответствии с требованиями к уровню подготовки обучающихся, установленными ФГОС и рабочей программой учебной дисциплины ОП.05. Теория горения и взрыва по конкретным разделам и темам дисциплины; - обобщения, систематизации, углубления, закрепления полученных теоретических знаний; - совершенствования умений применять полученные знания на практике, реализации единства интеллектуальной и практической деятельности; - развития интеллектуальных умений у будущих специалистов: аналитических, проектировочных, конструктивных и др.; - выработки таких профессионально значимых качеств, как самостоятельность, ответственность, точность, творческая инициатива при решении поставленных задач при освоении общих и профессиональных компетенций. Соответственно в процессе освоения учебной дисциплины Теория горения и взрыва обучающиеся должны овладеть: умениями: - осуществлять расчеты параметров воспламенения и горения веществ, условий взрыва горючих газов, паров горючих жидкостей, тепловой энергии при горении, избыточного давления при взрыве. знаниями: - физико-химические основы горения; - основные теории горения, условия возникновения и развития процессов горения; - типы взрывов, классификацию взрывов, основные параметры энергии и мощности взрыва, принципы формирования формы ударной волны; Выше перечисленные умения и знания направлены на формирование следующих профессиональных и общих компетенций студентов: ОК 1. Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии, проявлять к ней устойчивый интерес. ОК 2. Организовывать собственную деятельность, определять способы, контролировать и оценивать решение профессиональных задач. ОК 3. Решать проблемы, оценивать риски и принимать решения в нестандартных ситуациях. ОК 4. Осуществлять поиск, анализ и оценку информации, необходимой для постановки и решения профессиональных задач, профессионального и личностного развития. ОК5. Использовать информационно-коммуникационные технологии для совершенствования профессиональной деятельности. ОК 6. Работать в коллективе и команде, обеспечивать ее сплочение, эффективно общаться с коллегами, руководством, пострадавшими и находящимися в зонах чрезвычайных ситуаций. ОК 7. Ставить цели, мотивировать деятельность подчиненных, организовывать и контролировать их работу с принятием на себя ответственности за результат выполнения заданий. ОК 8. Самостоятельно определять задачи профессионального и личностного развития, заниматься самообразованием, осознанно планировать повышение квалификации. ОК 9. Быть готовым к смене технологий в профессиональной деятельности. ПК 1.1. Собирать и обрабатывать оперативную информацию о чрезвычайных ситуациях. ПК 1.2. Собирать информацию и оценивать обстановку на месте чрезвычайной ситуации. ПК 1.3. Осуществлять оперативное планирование мероприятий по ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций. ПК 1.5. Организовывать и выполнять действия по ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций, в том числе в рамках оказания международной помощи ПК 2.1. Проводить мониторинг потенциально опасных промышленных объектов. ПК 2.2. Проводить мониторинг природных объектов. ПК 2.3. Прогнозировать чрезвычайные ситуации и их последствия. ПК 2.4. Осуществлять перспективное планирование реагирования на чрезвычайные ситуации. ПК 2.5. Разрабатывать и проводить профилактические мероприятия. ПК 3.1. Организовывать эксплуатацию и регламентное обслуживание аварийно-спасательного оборудования и техники. ПК 3.2. Организовывать ремонт технических средств Данные методические рекомендации по организации и проведению практических работ составлены в соответствии с содержанием рабочей программы учебной дисциплины Теория горения и взрыва специальности 20.02.02 по программе базовой подготовки. Учебная дисциплина Теория горения и взрыва изучается в течение одного семестра. Общий объем времени, отведенный на выполнение практической работы по учебной дисциплине Теория горения и взрыва, составляет в соответствии с учебным планом и рабочей программой– 18 часов. Методические рекомендации призваны помочь студентам правильно организовать работу и рационально использовать свое время при овладении содержанием учебной дисциплины Теория горения и взрыва, закреплении теоретических знаний и умений. Распределение часов на выполнение практической работы студентов по разделам и темам учебной дисциплины Теория горения и взрыва
Перечень рекомендуемой литературы (в том числе Интернет-ресурсы) Основные источники: 4. Тотай А.В., Казаков О.Г. Теория горения и взрыва, М.: Юрайт, 2015. Дополнительные источники: 1 Андросов А.С., Бегишев., Салеев Е.П. Теория горения и взрыва: Учеб. пособие.- М.: Академия ГПС МЧС России, 2015.-240 с. 2. Габриелян О.С. , Остроумов И.Г. , Остроумова Е.Е. и др. Химия для профессий и специальностей естественно-научного профиля: учебник для студ. учреждений сред. проф. образования. — М., 2015. 3. Карауш С.А Теория горения и взрыва, М.: 2015, 205 стр. 4. Расчет основных показателей пожаровзрывоопасных веществ и материалов: Руководство.- М.: ВНИИПО, 2015.-77с. 5. ГОСТ 12.1.011 - 78. Смеси взрывоопасные. Классификация и методы определения. 6. ГОСТ 12.1.041 - 83. Пожаровзрывобезопасность горючих пылей. Общие требования. 7. ГОСТ 12.1.044 - 89. Пожаровзрывобезопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения. 8. Образовательная платформа ЭБС «Юрайт», «Знаниум» Интернет-ресурсы: 1 Глоссарий: [Электронный ресурс] / Служба тематических толковых словарей: “EDI – Press” @ “Web Mission”. – Режим доступа: http://www.glossary.ru Раздел 1. Общие сведения о горении. Тема 1.4. Возникновение процессов горения Практическая работа №1 (1ч) Тема: Расчет коэффициента горючести. Составление уравнений реакций горения в кислороде и воздухе Цель работы: научиться составлять уравнения реакций горения в кислороде и воздухе и рассчитывать коэффициент горючести С точки зрения электронной теории, горение – это перераспределение валентных электронов между горючим веществом и окислителем. Горючим веществом называется вещество, атомы (молекулы) которого способны отдавать в процессе реакции свои валентные электроны. Горючее вещество в процессе реакции окисляется, образуя продукты окисления. Окислителем называется вещество, атомы (молекулы) которого способны присоединять валентные электроны в процессе реакции. Окислитель в ходе реакции восстанавливается. Скорость реакции согласно закону действующих масс увеличивается с возрастанием концентрации реагентов. Скорость горения максимальна при стехиометрическом составе смеси – когда отношение реагентов соответствует коэффициентам в уравнении реакции. Ход работы: 1. Составление уравнений реакций горения в кислороде Составляя уравнение реакции горения, следует помнить, что в пожарно- технических расчетах принято все величины относить к 1 молю горючего вещества. Следовательно, в уравнении реакции горения перед горючим веществом коэффициент всегда равен 1. Коэффициенты, стоящие в уравнении реакции, называются стехиометрическими коэффициентами и показывают, сколько молей (кмолей) веществ участвовало в реакции или образовалось в результате реакции. Стехиометрический коэффициент, показывающий число молей кислорода, необходимое для полного сгорания вещества, обозначается буквой β. Пример 1. Составить уравнение горения пропана в кислороде. С3 Н8 + О2 = СО2 + Н2О Поставим коэффициент перед углекислым газом 3 в правой части уравнения, а перед водой 4. А теперь уравниваем кислород. В правой части 10 атомов кислорода. И в левой части уравнения их тоже 10. Поэтому, β = 1 . При этом помните, что перед горючим веществом всегда коэффициент 1. С3 Н8 + О2 = 3СО2 + 4Н2О Пример 2. Составить уравнение горения глицерина в кислороде. С3 Н8 О3 + 3,5 О2 = 3СО2 + 4Н2О Поставим коэффициент перед углекислым газом 3 в правой части уравнения, а перед водой 4. А теперь уравниваем кислород. В правой части 10 атомов кислорода. Поставим коэффициент 3,5 перед кислородом в левой части. Поэтому, β = 3,5 . При этом помните, что перед горючим веществом всегда коэффициент 1. Составьте уравнения реакций горения этана, этена, пропана, пропена, , бутана, бутена, пентана, пентена, гексана, гексена, гептана, гептена, октана, октена по вариантам. 2. Составление уравнений реакций горения в воздухе. Чаще всего в условиях пожарагорение протекает не в среде чистого кислорода, а в воздухе. Воздух состоит из азота (79%), кислорода (21%), окислов азота, углекислого газа, инертных газов и других соединений (1%). Для проведения расчетов принимают, что в воздухе содержится 79% азота и 21% кислорода. На 1 объем кислорода приходится 3,76 объема азота (79: 21 = 3,76). В соответствии с законом Авогадро, соотношение молей этих газов будет 1:3,76. Таким образом, можно записать, молекулярный состав воздуха (О 2 + 3,76 N 2 ). Составление реакций горения веществ в воздухе аналогично сотавлению реакций горения веществ в кислороде. Особенность состоит в том, что при азот воздуха при температуре горения ниже 2000°С в реакцию горения не вступает и выделяется из зоны горения вместе с продуктами горения. Пример 1. Составить уравнение горения водорода в воздухе. Н2 + 0,5 (О 2 + 3,76 N 2 ) = Н2О + 0,5 · 3,76 N 2, т. е. β = 0,5 Составьте уравнения реакций горения метана, этилена, этана, ацетилена, бензола, гексана, октана, метанола, этанола, пропанола, бутанола, уксусного альдегида, уксусной кислоты, диэтилового эфира, нитробензола, фенола, олеиновой кислоты. 3. Расчет коэффициента горючести. Коэффициент горючести К является безразмерным коэффициентом и служит для определения горючести вещества. Рассчитанный коэффициент горючести может быть использован для приближенного вычисления температуры вспышки вещества, а также величины нижнего концентрационного коэффициента распространения пламени. Коэффициент горючести рассчитывается по следующей формуле: К = 4n(C) + 4n(S) +n(H) +n(N) – 2n(O) – 2n(Cl) – 3n(F) – 5n(Br), где n(C),n(S),n(H),n(N),n(O), 2n(Cl),n(F),n(Br) – число атомов углерода, серы, водорода, азота, кислорода, хлора, фтора и брома в молекуле вещества. Если коэффициент горючести К больше единицы (К1), то вещество является горючим; при значении К меньше единицы (К < 1) – вещество негорючее. Рассчитать коэффициент горючести анилина С6Н5NH2 В молекуле анилина n(C) = 6; n(Н) = 7; n(N) = 1; 6 4 + 7 + 1 = 32 . К = > 1, следовательно, анилин – горючее вещество. Рассчитайте коэффициент горючести для С17Н20N2Cl2S, C10H8ON3Cl, С6Н5NHNHCSNNC6H5. Раздел 2. Материальный и тепловой балансы процессов горения Тема 2.1. Материальный баланс процессов горения Практическая работа №2 (2ч) Тема: Определение количества воздуха, необходимого для горения веществ Цель: изучить основную методику количественной оценки объема воздуха, необходимого для горения При оценке количества воздуха, необходимого для горения, все вещества делятся на три группы: 1. Индивидуальные химические вещества, состав которых выражается химической формулой (С2Н6, С2Н5ОН и др.) 2. Сложные смеси веществ, состав которых задается весовым процентом содержащихся в них элементов (древесина, торф идр.) 3. Смеси газов, такие как природный газ, водяной газ, генераторный газ, коксовый газ) Ход работы: 1. Индивидуальное химическое соединение: Пример 1. Определите объем воздуха необходимого для полного сгорания бензола и его паров при Т= 300К, Р= 90000 Па в следующих физических величинах: кмоль/кмоль, м³/ м³, м³/кг. - Напишем уравнение горения бензола в воздухе: С6Н6 +7,5 (О 2 + 3,76 N 2 ) = 6 + СО2 + 3Н2О + 7,5 · 3,76 N 2 + Q, откуда β = 7,5 - Найдем минимальное количество воздуха, необходимое для полного сгорания единицы количества горючего вещества: V°в = 4,76× β = 35,6 кмоль/кмоль, м³/ м³; Мр = 12*6+ 1*6 =78 кг/кмоль - Найдем Vt при заданных условиях: Vt = 22,4 * 300 * 101325 /273 * 90000 = 27,69 м³/моль - Тогда, V°в = 4,76* 7,5 *27,69 / 78 =12,6 м³/кг Задачи для самостоятельного решения: Определите объем воздуха, необходимого для полного сгорания веществ при заданной температуре Т и давлении Р в следующих физических величинах: кмоль/кмоль, м³/ м³, 2. Сложная смесь веществ Пример2. При проведении экспертизы пожара в замкнутом помещении объемом 100 м³ выяснилось, что в результате сгорания торфа, состоящего из: С =40%, Н = 4%, О = 10%, N =16%, А = 15%, концентрация кислорода снизилась до 16%. Для определения ориентировочного времени начала пожара необходимо рассчитать количество сгоревшего вещества, если Т = 300К, Р = 90000Па. - При уменьшении кислорода на 16% объем воздуха, израсходованного на этот процесс будет рассчитываться по формуле: Vв = Vпом. (21 - φО2) * 4,76 * Ро / 100То * Р = 100 *5 *4,76 *101325 * 300/ 100 * 273 * 90000 = 29,4 м³ - Найдем удельное теоретическое количество воздуха для горения торфа: V°в = 0,267 * (40/3 +4 +10/8) = 4,29 м³/кг - Определим количество сгоревшего торфа: m = Vв/ V°в = 29,4 / 4,29 = 6,8 кг Задачи для самостоятельного решения: В помещении объемом V в результате сгорания органики, состоящей из С.Н, О,N, S, ώ (влага), А (зола), концентрация кислорода снизилась на х %. Определить количество сгоревшей органики при заданной температуре Т и давлении Р. |