СОДЕРЖАНИЕ

1. Тепловой баланс и адиабатическая температура горения 3

2. Концентрационные пределы распространения пламени 5

3. Взрывная ударная волна 8

4. Задача. 10

5. Задача. 11

Список использованной литературы 13

1. Тепловой баланс и адиабатическая температура горения

Тепловой баланс процессов горения основан на определении тепла, поглощѐнного продуктами горения.

Уравнение теплового баланса имеет вид:

где Q_пг -теплота, поглощенная продуктами горения,

Q_р - теплота химической реакции,

Q_исх - теплота, поступившая из внешних источников,

Q_пот - тепловые потери.

Тепловой баланс процесса горения складывается из следующих составляющих:

Приход:

Основная статья приходной части теплового баланса – это теплота горения вещества Q_гор.

Вторая составляющая – Q_исх – теплота исходных веществ, т.е. теплосодержание горючего и окислителя. Эта величина зависит от агрегатного состояния и химической природы горючего. Например, для метана Q_исх < 1 %, а для древесины  3%.

Расход:

Q_ПГ – теплота, уходящая с продуктами горения. Так как продукты горения создают конвективный поток над пламенем, то Q_ПГ называют также теплотой конвекции или конвективной теплотой. Q_ПГ колеблется в пределах 35 – 95 % от Q_гор.

Анализ этого уравнения показывает, что практически единственным источником тепловой энергии любого процесса горения, а значит, и любого пожара, является тепловой эффект химических реакций окисления в пламени, т.е. теплота горения, которая относится к важнейшим характеристикам пожарной опасности веществ и материалов [2, с 26].

Одним из важных параметров термодинамического расчета является адиабатическая температура процесса. Адиабатическая температура связана с реальными параметрами течения взрыва, горения [5, с. 11].

Адиабатическая температура горения - есть средняя температура продуктов стехиометрического полного горения, получаемая из уравнения теплового баланса горючей системы при условии, что вся энергия исходных компонентов преобразована а тепловую энергию продуктов горения.

Существуют различные алгоритмы расчета адиабатической температуры горения, взрыва, но в методологическом плане проблема разработана не полностью. Это обусловлено тем, что проверить расчеты экспериментально не представляется возможным – адиабатический процесс не реализован на практике. Следует выделить основные положения методики расчетов. Основы расчетов базируются на первом законе термодинамике и следствиях из него.

Существует несколько равнозначных определений первого закона термодинамики и одно их них формулируется следующим образом – теплота процесса расходуется на увеличение внутренней энергии и совершении работы системой:

Для расчета адиабатической температуры применяют уравнения Кирхгофа для изобарного и изохорного процесса:

Здесь ΔН, ΔU – изменение энтальпии, внутренней энергии, Дж/моль;

С_р, С_v – соответственно изобарная и изохорная теплоемкости, Дж/моль. град;

v – стехиометрические коэффициенты формальной схемы процесса,

T – температура, К.

Процедура оценки адиабатической температуры горения, взрыва состоит из следующих этапов.

1. Составление формальной схемы процесса.

2. Расчет энтальпии химической реакции

3. Составление системы уравнений с учетом константы равновесия Kp.

4. Расчет адиабатической температуры горения, взрыва:

Для удобства расчетов температуры величины энтальпии и внутренней энергии внесены под знак модуля. Таким образом, необходимо правильно записать формальную схему процесса – указать все продукты реакции и исходные вещества. Более того, необходимо указать, как меняется теплоемкость, стехиометрический состав смеси в зависимости от температуры процесса, фазовые переходы. В расчетах энтальпии или внутренней энергии необходимо учитывать алгебраические суммы по теплоемкостям продуктов реакции и исходных веществ.