МИНИСТЕРСТВО РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ДЕЛАМ ГРАЖДАНСКОЙ ОБОРОНЫ, ЧРЕЗВЫЧАЙНЫМ СИТУАЦИЯМ И ЛИКВИДАЦИИ ПОСЛЕДСТВИЙ СТИХИЙНЫХ БЕДСТВИЙ

ФГБОУ ВПО ВОРОНЕЖСКИЙ ИНСТИТУТ

ГОСУДАРСТВЕННОЙ ПРОТИВОПОЖАРНОЙ СЛУЖБЫ

Кафедра химии и процессов горения

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине «Теория горения и взрыва»

Тема: Расчет и анализ параметров горения диметилацеталя

Выполнил: Курсант 28 гр рядовой внутренней службы

Рыжов И. Э.

Руководитель: Начальник кафедры химии и процессов горения

полковник внутренней службы

Чуйков А. М.

Защищена_____________________Оценка _____________________дата

Воронеж 2013

ФГБОУ ВПО ВОРОНЕЖСКИЙ ИНСТИТУТ

ГОСУДАРСТВЕННОЙ ПРОТИВОПОЖАРНОЙ СЛУЖБЫ

Кафедра химии и процессов горения

ЗАДАНИЕ

на курсовую работу по дисциплине «Теория горения и взрыва»

Курсанту__________________________________________

(специальное звание, фамилия, имя, отчество)

Руководитель________________________________

(должность, ученая степень, специальное звание, фамилия, имя, отчество)

Тема: Расчет и анализ параметров горения вещества (соответствующего порядковому номеру по списку в учебном журнале)

Теоретический вопрос № ____

Для выполнения расчетной части необходимо выписать характеристику, физические и химические параметры вещества из справочника.

Параметры для расчета: масса вещества ____ кг, температура среды ___℃, давление Р = _____кПа, коэффициент избытка воздуха α = ___

Рассчитать:

1. Стехиометрический коэффициент β, с написанием уравнения реакции горения.

2. Объем воздуха, необходимого для горения V_в.

3. Объем продуктов горения V_пг.

4. Высшую Q_в и низшую Q_н теплоты сгорания, по формуле Д.И. Менделеева.

5. Нижний φн и верхний φ_в концентрационные пределы распространения пламени.

6. В зависимости от агрегатного состояния вещества рассчитать:

а) температуру вспышки, t_всп;

б) нижний t_н и верхний t_в температурные пределы распространения пламени;

в) предельно допустимую взрывобезопасную концентрацию, ПДВК;

г) коэффициент горючести, К;

д) плотность паров по воздуху, Д_в;

е) стехиометрическую концентрацию, φ_смк;

ж) пересчитать НКПРП в г/м³.

з) вероятность образования минимальной взрывоопасной концентрации τобр.в.о.конц паров жидкости в производственном помещение объемом 200 м³, площадью испарения ГЖ 5 м²;скорость испарения W_исп =_______

Дата выдачи задания «____»_________________201__г.

Руководитель ______________________________________________________

Дата, подпись, инициалы, фамилия

Курсант ___________________________________________________________

Дата, подпись, инициалы, фамилия

Содержание

Введение ……………………………………………………………………….3

Теоретическая часть ……………………………………………………….....4

Методика решений .…………………………………………………………..6

Решение ……………………………………………………………………....14

Заключение …………………………………………………………………..17

Список использованной литературы ……………………………………...18

Введение

С появлением и развитием промышленности число взрывов и пожаров стало увеличиваться и поэтому изучение опасных веществ стало одной из важнейших задач. Стали проводиться опыты на различных веществах, начали изучать их поведение при определенных условиях, а так же определяли степень опасности, которую может вызвать то или иное вещество. Затем начали создаваться своды правил и норм безопасности при работе в взрывопожароопасными веществами, требующие строгого выполнения.

В наше время изучение свойств веществ необходимо для обеспечения безопасности людей, зданий, сооружений, технологических процессов.

За последние годы в этом направлении удалось далеко продвинуться и тем самым в разы уменьшить количество взрывов и пожаром. Так, например, количество взрывов в шахтах удалось снизить благодаря приборам, которые замеряют концентрацию взрывоопасных веществ в воздухе и предупреждают рабочих, если она приближается к опасной отметке. Помимо этого, исследования помогли разработать новые средства тушения пожаров: пены, порошки, газовые составы, твердотопливные аэрозолеобразующие составы. Так же в пожаротушении были внесены ограничения по поводу использования воды как огнетушащего средства. С появлением новых веществ вода стала менее эффективна в борьбе с пожарами класса B2 и выше, а в некоторых случаях даже опасна. Например, при тушении нефти ее нельзя использовать так как может произойти разбрызгивание продуктов горения.

В данной курсовой работе я покажу как рассчитывать различные параметры горения на примере вещества диметилацеталь (C₄H₁₀O₂).

Теоретическая часть Вопрос №18 Низшая рабочая теплота сгорания

Теплота сгорания – это количество выделевшейся теплоты при полном сгорании массовой (для твердых и жидких веществ) или объемной (для газообразных) единицы вещества. Измеряется в джоулях или калориях.

Для ее измерения пользуются методами калориметрии. Теплота сгорания определяется химическим составом горючего вещества. Содержащиеся в горючем веществе химические элементы обозначаются принятыми символами C, H, O, N, S, а зола и вода A и W соответственно.

Теплота сгорания отнесена к рабочей массе горючего вещества Q^P, то есть к горючему веществу в том виде, в котором оно поступает к потребителю; к сухой массе вещества Q^С; к горючей массе вещества Q^Г , то есть к горючему веществу, не содержащему золы и влаги.

Различают высшую (Q_B) и низшую (Q_H) теплоту сгорания.

Под высшей теплотой сгорания понимают то количество теплоты, которое выделяется при полном сгорании вещества, включая теплоту конденсации водяных паров при охлаждении продуктов сгорания.

Низшая теплота сгорания соответствует тому количеству теплоты, которое выделяется при полном сгорании, без учета теплоты конденсации водяного пара. Теплоту конденсации водяных паров также называют скрытой теплотой сгорания.

Низшая и высшая теплота сгорания связаны соотношением:

Q_B=Q_H+k(W+9H)

где: k – коэффициент, равный 25кДж/кг (6 ккал/кг); W – количество воды в горючем веществе, % (по массе); Н – количество водорода в горючем веществе, % (по массе).

Таким образом, высшая теплота сгорания – это количество теплоты, выделившейся при полном сгорании единицы массы или объема (для газа) горючего вещества и охлаждении продуктов сгорания до температуры точки росы. В теплотехнических расчетах высшая теплота сгорания принимается как 100%. Скрытая теплота сгорания газа – это теплота, которая выделяется при конденсации водяных паров, содержащихся в продуктах сгорания. Теоретически она может достигать 11%.

На практике, не удается охладить продукты сгорания до полной конденсации и потому введено понятие низшей теплоты сгорания (QH_p), которую получают, вычитая из высшей теплоты сгорания теплоту парообразования водяных паров как содержащихся в веществе, так и образовавшихся при его сжигании. На парообразование 1 кг водяных паров расходуется 2514 кДж/кг (600 ккал/кг).

Низшая теплота сгорания определяется по формулам (кДж/кг или ккал/кг):

1. Для твердого вещества

2. Для жидкого вещества

где: 2514 – теплота парообразования при температуре 0℃ и атмосферном давлении; H^P и W^P – содержание водорода и водяных паров в рабочем топливе; 9 – коэффициент, показывающий, что при сгорании 1 кг водорода в соединении с кислородом образуется 9 кг воды.

Теплота сгорания является наиболее важной характеристикой топлива, так как определяет количество тепла, получаемого при сжигании 1 кг твердого или жидкого топлива или 1 м³ газообразного топлива в кДж/кг (ккал/кг). 1 ккал = 4,1868 или 4,19 кДж.

Низшая теплота сгорания определяется экспериментально для каждого вещества и является справочной величиной. Также ее можно определить для твердых и жидких материалов, при известном элементарном составе, расчетным способом в соответствии с формулой Д. И. Менделеева, кДж/кг или ккал/кг:

Где – содержание в рабочей массе топлива углерода, водорода, кислорода, летучей серы и влаги в % (по массе).

В России тепловые расчеты (например, расчет тепловой нагрузки для определения категории помещения по взрывопожарной и пожарной опасности) обычно ведут по низшей теплоте сгорания, в Великобритании, США, Франции – по высшей.