Теория горения и взрыва - Методичка

МИНИСТЕРСТВО РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ДЕЛАМ ГРАЖДАНСКОЙ ОБОРОНЫ, ЧРЕЗВЫЧАЙНЫМ СИТУАЦИЯМ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕПри решении каждой задачи необходимо внимательно прочитать ее текст, полностью переписать в тетрадь условие задачи, указать, что нужно рассчитать и привести ход решения задачи со всеми математическими преобразованиями. Номер варианта каждой из задач выбирается в соответствии с последней цифрой номера зачетной книжки из таблицы к условию соответствующей задачи. По предпоследней цифре зачетной книжки выбираем номер задания - задание № 1. 1 находим, что в задании №1 (предпоследняя цифра зачетной книжки) следует решить задачи 1, 2, 5, 7, 9, 11, 14. Для данных задач выбираем вариант, соответствующий последней цифре зачетной книжки (т.е. вариант № 7).Приступая к изучению курса, необходимо представлять, что горение - основной процесс на пожаре.Горением называется сложный, самоподдерживающийся физико-химический процесс, представляющий собой окислительно-восстановительную реакцию, протекающую с большой скоростью и сопровождающуюся выделением тепла и излучением света. Для горения необходимо наличие трех составляющих: · горючего вещества; Горючим веществом называется вещество, атомы (молекулы) которого способны отдавать в процессе реакции свои валентные электроны. Окислителем называется вещество, атомы (молекулы) которого способны присоединять валентные электроны в процессе реакции. Обобщенная запись брутто-уравнения материального баланса реакции горения имеет вид: NГВ[ГВ] NOK[ОК]= ?NПГI[ПГ], (1) где NГВ, NOK, NПГI - стехиометрические коэффициенты при соответствующих веществах: [ГВ] - горючее вещество, [ОК] - окислитель, [ПГ] - продукты горения.Методика расчета объема воздуха для горения зависит от состава горючего вещества, его агрегатного состояния и условий горения. Различают объем воздуха, теоретически необходимый для горения (VBTEOP), и объем воздуха, действительно (практически) израсходованный на горение (VВДЕЙСТВ). Коэффициент избытка воздуха показывает, во сколько раз объем воздуха, поступивший на горение, больше теоретического объема воздуха, необходимого для полного сгорания единицы количества вещества в стехиометрической смеси. Объем продуктов горения, образовавшихся при сжигании единицы горючего (1 кг, 1 м3, 1 кмоль) в теоретическом количестве воздуха, равен сумме объемов углекислого газа, паров воды и азота: . Если горючее вещество находится в конденсированном состоянии (жидком или твердом), то, как правило, расчеты объемов воздуха и продуктов горения проводят в м3/кг.Характер свечения пламени веществ при их горении зависит от процентного содержания углерода и кислорода в горючем веществе. При горении веществ в зоне горения происходит процесс их термического разложения. Наличие углерода в зоне горения будет придавать пламени яркость. О характере свечения пламени можно судить по процентному содержанию углерода и кислорода в горючем веществе (табл. Характер свечения пламени Содержание кислорода в горючем веществе, % Содержание углерода в горючем веществе, %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. В зависимости от рода учитываемых потерь теплоты в зоне горения (на излучение, недожог, диссоциацию продуктов горения) вычисляется та или иная температура.ПРИМЕР: Рассчитать действительную температуру горения вещества сложного состава, состоящего из 40 % углерода, 20 % водорода, 30 % азота, 10 % влаги. Горение протекает при коэффициенте избытка воздуха, равном 1,2, а потери тепла на излучение составляют 30 %. Рассчитаем объемы продуктов горения при полном сгорании 1 кг горючего вещества сложного состава (см. формулы) (33-35).Для более точных расчетов используют метод последовательных приближений по известной зависимости теплосодержания (энтальпии) продуктов горения от температуры. Если теплосодержание продуктов горения при Т=273 К принять равным нулю, то полное теплосодержание продуктов горения при ТГ будет равно количеству теплоты, выделившейся в результате химической реакции. ПРИМЕР: Найти адиабатную температуру горения этилового спирта в воздухе, если теплота его образования равна - 278,2 КДЖ/моль. Для определения состава и объема продуктов горения запишем уравнение химической реакции горения этилового спирта: С2Н6О 3(О2 3,76 N2) = 2 CO2 3 Н2О 3?3,76 N2. Объем продуктов горения составляет: ; ; ; объем продуктов горения .

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ВЫБОР ЗАДАНИЯ И ВАРИАНТА ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

2. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ИЗУЧЕНИЮ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА ДИСЦИПЛИНЫ И РЕШЕНИЮ ЗАДАЧ

2.1 МАТЕРИАЛЬНЫЙ БАЛАНС ПРОЦЕССА ГОРЕНИЯ.

2.1.1 РАСЧЕТ ОБЪЕМА ВОЗДУХА, ОБЪЕМА И СОСТАВА ПРОДУКТОВ ГОРЕНИЯ

2.1.2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРА СВЕЧЕНИЯ ПЛАМЕНИ

2.2 ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС ПРОЦЕССА ГОРЕНИЯ

2.2.1 РАСЧЕТ ТЕМПЕРАТУРЫ ГОРЕНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СРЕДНИХ ЗНАЧЕНИЙ ТЕПЛОЕМКОСТЕЙ

2.2.2 РАСЧЕТ ТЕМПЕРАТУРЫ ГОРЕНИЯ МЕТОДОМ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫХ ПРИБЛИЖЕНИЙ

2.3 РАСЧЕТ ТЕМПЕРАТУРЫ САМОВОСПЛАМЕНЕНИЯ

2.4 РАСЧЕТ КОНЦЕНТРАЦИОННЫХ ПРЕДЕЛОВ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ПЛАМЕНИ (КПРП)

2.4.1 РАСЧЕТ НКПРП ИНДИВИДУАЛЬНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ПО ПРЕДЕЛЬНОЙ ТЕПЛОТЕ СГОРАНИЯ

2.4.2 РАСЧЕТ КПРП ПО АППРОКСИМАЦИОННОЙ ФОРМУЛЕ

2.4.3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРЕДЕЛЬНОДОПУСТИМОЙ ВЗРЫВОБЕЗОПАСНОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ (ПДВК)

2.4.4 РАСЧЕТ КПРП ДЛЯ СМЕСИ ГОРЮЧИХ ВЕЩЕСТВ

2.5 РАСЧЕТ МИНИМАЛЬНОЙ ФЛЕГМАТИЗИРУЮЩЕЙ КОНЦЕНТРАЦИИ И МИНИМАЛЬНОГО ВЗРЫВООПАСНОГО СОДЕРЖАНИЯ КИСЛОРОДА

2.6 ИСПАРЕНИЕ ЖИДКОСТЕЙ. ДАВЛЕНИЕ НАСЫЩЕННОГО ПАРА

2.7 РАСЧЕТ ЛИНЕЙНОЙ И МАССОВОЙ СКОРОСТЕЙ ВЫГОРАНИЯ ЖИДКОСТИ

2.8 РАСЧЕТ ТЕМПЕРАТУРНЫХ ПРЕДЕЛОВ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ПЛАМЕНИ

2.9 РАСЧЕТ ТЕМПЕРАТУРЫ ВСПЫШКИ И ТЕМПЕРАТУРЫ ВОСПЛАМЕНЕНИЯ

2.10 РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ВЗРЫВА

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

ПРИЛОЖЕНИЯ