УДК 54.01+544.4

ББК 24

Р 24

Расчетно-аналитические зависимости для решения задач по курсу «Теория горения и взрыва»: справочный материал / сост. Д.В.Батов, Т.А.Мочалова, А.В.Петров. – Иваново: ООНИ ИвИ ГПС МЧС России, 2008. – 35 с.

Справочный материал включает в себя основные формулы и зависимости, необходимые для решения задач по дисциплине «Теория горения и взрыва». В издании приводятся основные определения, формулы для расчета материального и теплового баланса процесса горения, расчета показателей пожарной опасности веществ и материалов.

Методические указания предназначены для курсантов, студентов и слушателей очной и заочной форм обучения, обучающихся по специальностям 280104.65 – «Пожарная безопасность», 280102.65 – «Безопасность технологических процессов и производств», 280101.65 – «Безопасность жизнедеятельности в техносфере», 280103.65 – «Защита в чрезвычайных ситуациях».

Печатается по решению Редакционно-издательского совета института

Справочный материал рассмотрен и рекомендован к публикации кафедрой химии, ТГ и В, протокол № 2 от 25.09.2008.

Рецензенты:

Начальник факультета переподготовки и повышения квалификации, полковник внутренней службы Тихомиров А.В.

Ведущий научный сотрудник института химии растворов РАН, д.х.н.

Смирнов П.Р.

© Ивановский институт ГПС МЧС России, 2008

Оглавление

	Введение…………………………………………………………………	4
1.	Реакция горения…………………………………………………………	5
	1.1. Уравнение материального баланса процесса горения……………	5
	1.2. Горючесть и коэффициент горючести веществ…………………..	6
2.	Материальный и тепловой баланс процесса горения………………..	7
	2.1. Избыток воздуха……………………………………………………	7
	2.2. Расчёт объёма воздуха для горения индивидуальных химических соединений, находящихся в твёрдом и жидком агрегатном состоянии…………………………………………………………………..	7
	2.3. Расчёт объёма воздуха для горения индивидуальных химических соединений, находящихся в газообразном агрегатном состоянии………………………………………………………………………..	8
	2.4. Расчёт объёма и состава продуктов при горении индивидуальных химических соединений, находящихся в твердом и жидком агрегатном состоянии……………………………………………………..	8
	2.5. Расчёт объёма и состава компонентов продуктов горения индивидуальных химических соединений, находящихся в газообразном агрегатном состоянии…………………………………………………..	11
	2.6. Расчёт объёма воздуха для горения веществ сложного состава, находящихся в твёрдом и жидком агрегатном состоянии……………	12
	2.7. Расчёта объёма воздуха для сгорания смеси газов……………….	14
	2.8. Расчёт объёма и процентного состава компонентов продуктов горения веществ сложного состава, находящихся в твёрдом (жидком) агрегатном состоянии……………………………………………..	15
	2.9. Расчёт объёма и процентного состава компонентов продуктов горения смеси газов……………………………………………………..	17
	2.10.Расчёт теплоты сгорания…………………………	19
	2.11. Расчёт температуры горения…………………….	21
3.	Расчет показателей пожарной опасности веществ и материалов……	23
	3.1. Расчётные методы определения концентрационных пределов распространения пламени (КПР)………………………………………	23
	3.2. Расчет минимальной флегматизирующей концентрации и минимального взрывоопасного содержания кислорода…	26
	3.3. Расчет температуры вспышки паров жидкостей…………………	26
	3.4. Расчет температурных пределов распространения пламени……	28
4.	Самовоспламенение и самовозгорание………………………………..	29
	4.1. Расчет температуры самовоспламенения паров веществ по средней длине углеродной цепи………………………………………..	29
	4.2. Расчет йодного числа жиров, масел и других веществ…………..	30
5.	Основные параметры взрыва…………………………………………...	32
	5.1. Расчёт температуры и давления взрыва……………………………..	32
	Список литературы…………………………………….………………..	34

Введение

Методические указания предназначены для курсантов, слушателей и студентов Ивановского института ГПС МЧС России. В издании сведены воедино все необходимые расчетно-аналитические зависимости для решения задач по курсу «Теория горения и взрыва», что способствует усовершенствованию процесса преподавания дисциплины.

В методических указаниях приведены правила составления уравнения реакции горения, основные определения, формулы для расчета материального и теплового баланса процесса горения, расчета показателей пожарной опасности веществ и материалов, классификация веществ по коэффициенту горючести, классификация жидкостей по пожарной опасности. Указана литература, рекомендуемая при изучении дисциплины «Теория горения и взрыва».

1. Реакция горения

1.1. Уравнение материального баланса процесса горения

При составлении уравнения реакции горения необходимо соблюдать четыре правила.

1. Принимают, что происходит полное сгорание вещества, следовательно, в качестве продуктов горения образуются высшие оксиды составляющих его элементов: CO₂, SO₂, P₂O₅, H₂O. При горении галогенсодержащих углеводородов выделяются: HCl, HF, HBr.

2. Азот при температуре горения ниже 2000 ^оС не вступает в реакцию. Поскольку в условиях реального пожара температура не превышает значения 1500 – 1600 ^оС, то принимают, что азот выделяется в свободном виде (N₂).

3. Расстановка коэффициентов в схеме реакции горения проводится на один моль горючего вещества.

4. Кислород, входящий в состав горючего вещества (например, C₂H₆OS 2-тиолэтанол), участвует в реакции горения, как и кислород воздуха, в качестве окислителя.

C₂H₆OS + 4O₂ + 43,76N₂  2CO₂ + 3H₂O + SO₂ + 43,76N₂

горючее воздух продукты горения

вещество

 = 4

Коэффициент, который стоит в реакции горения перед кислородом, называется стехиометрическим коэффициентом реакции горения и обозначается греческой буквой . Так как в результате реакции горения получаются вполне определенные продукты горения, то есть соединения, в которых элементы имеют строго определенные и постоянные степени окисления, можно записать общее уравнение реакции горения:

С_cH_hO_oS_sР_pHal_halN_n +  (O₂ + 3.76 N₂) = c CO₂ + s SO₂ + Р₂О₅ + hal HHal + H₂O + (3.76  + ) N₂ (1.1.1)

Стехиометрический коэффициент реакции горения в этом случае можно рассчитать по формуле:

 = (1.1.2)

1.2. Горючесть и коэффициент горючести веществ

По горючести вещества и материалы классифицируют на горючие, трудногорючие, негорючие [1].

Негорючие (несгораемые)– вещества и материалы, не способные к горению в воздухе.

Трудногорючие (трудносгораемые)– вещества и материалы, способные гореть в воздухе при воздействии источника зажигания, но не способные самостоятельно гореть после его удаления.

Горючие (сгораемые) – вещества и материалы, способные самовозгораться, а также возгораться при воздействии источника зажигания и самостоятельно гореть после его удаления.

Горючесть вещества оценивается по коэффициенту горючести, обозначаемому буквой К, который рассчитывается по формуле:

К = 4n_C + 4n_S + n_H + n_N – 2n_O – 2n_Cl – 3n_F – 5n_Br , (1.2.1)

где:

n_C, n_S, n_H, n_N, n_O, n_Cl, n_F, n_Br - число атомов соответственно углерода, серы, водорода, азота, кислорода, хлора, фтора, брома в молекуле вещества.

Если расчётное значение К  0 – вещество негорючее, 0  К  2 - вещество трудногорючее, К > 2 – вещество горючее.