Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Теория горения и взрыва. Учебное пособие (практикум)
.pdf
9
Ксилол
Ацетилен
10
Уайт-спирит
Метан
11
Этиленгликоль
Окись углерода
12
Трет-Амиловый спирт
Этан
13
Гексан
Водород
14
Метиловый спирт
Пропан
15
Толуол
Сероводород
16
Стирол
Бутан
17
Пентан
Метан
18
Этанол
Этан
19
Амилметилкетон
Пропан
20
Бутилбензол
Бутан
21
Бутилвиниловый эфир
Окись углерода
22
Ацетон
Ацетилен
23
Этиловый спирт
Водород
24
Гептан
Метан
25
Октан
Ацетилен
26
Гексан
Метан
27
Бутиловый спирт
Окись углерода
28
Анилин
Этан
29
Бензол
Водород
30
Ксилол
Пропан
Рекомендуемая литература: [1, 2, 5, 6, 7]
- 71 -
ДnР
А
Т
НП
ВП
ВП
Т
ТЕМА 13. ГОРЕНИЕ ПЫЛЕВОЗДУШНЫХ СМЕСЕЙ
13. Расчет температур воспламенения
Цель практического занятия: научиться проводить расчеты
температуры воспламенения.
Знания и умения, приобретаемые студентом в результате
освоения темы занятия, формируемые компетенции или их части: способность работать самостоятельно (ОК-8); способность ис-
пользовать законы и методы математики, естественных, гуманитарных и экономических наук при решении профессиональных задач
(ОК-11); способность применять на практике навыки проведения и
описания исследований, в том числе экспериментальных (ОК-16).
Актуальность темы практического занятия: овладение ме-
тодами расчета параметров пожарной опасности веществ необходимо для практической деятельности студентов.
Теоретическая часть
Температура воспламенения – минимальная температура
жидкости, при которой в условиях, специальных испытаний, происходит воспламенение паров жидкости при кратковременном
воздействии высоко энергетического источника с последующим
переходом горения в стационарный диффузионный режим.
Наиболее распространенным и достаточно точным является
Ра – счет температур воспламенения по формуле В. И. Блинова
(13.1)
где
– температура воспламенения;
Р
– давление насыщенного пара при температуре воспламе-
НП
нения;
Д – коэффициент диффузии поров горючего в воздухе;
n – стехиометрический коэффициент при кислороде – количе-
ство молей кислорода, необходимое для полного окисления (до
CO2, Н2О, SO2:) одного моля горючего вещества;
А – константа метода определения (табл.13.1).
- 72 -
Температура, К
Значение параметра А,
с
ПаКм
2
Вспышки в закрытом тигле
28,0
Вспышки в открытом тигле
45,3
Воспламенения
53,3
ii
М
Д
1
0
10
0
Д
n
Т
ДД
273
0
Название i-го элемента
Значение ΔМ *
Углерод
25 – 50
Водород
1
Кислород
17
Азот
16
Сера
48
Хлор
37
Бром
79
Йод
104
Фтор
16
Таблица 13.1
Значение параметра А
Коэффициенты диффузии некоторых газов и паров в воздухе
при нормальных условиях (Д0) приведены в табл. (справочные
данные). При их отсутствии последние определяют по формуле
(13.2)
где
– коэффициент диффузии, м3/с;
μ
– количество i-го элемента в молекуле горючего вещества;
i
ΔМ
– атомные (элементные) составляющие (табл. 13.2).
i
При температуре, отличающейся от нормальной, коэффици-
ент диффузии Д может быть рассчитан по соотношению
(13.3)
где n – показатель значение которого приведено в табл. (справочные данные).
Таблица 13.2
Атомные составляющие
- 73 -
7
4
0
108.75
117101437
10
D
3
7
101172
6108,75
3,53
НПВП
PT
НПВП
PT
* значение ΔМ зависит от числа атомов углерода и их поло-
жения в молекуле горючего:
1) ΔМ=25 для атомов углерода, входящих в ароматический
цикл;
2) ΔМ=25+ЗС – для атомов углерода в открытой цепи, если их
количество меньше или равно восьми (С, 8);
3) ΔМ=50 – для атомов углерода в открытой цепи при С>8;
4) ΔМ=25+2С – для атомов углерода, входящих в неаромати-
ческий цикл при С<8;
5) ΔМ=42 –для атомов углерода, входящих в неароматический
цикл при С>8.
Пример
По формуле В.И. Блинова определить температуру воспла-
менения бутилового спирта.
Peшение.
1. Определим значение стехиометрического коэффициента
С4Н9ОН+6О2=4СО2+5Н
Следовательно, n=6.
2. Определим значение коэффициента диффузии по формуле
(13.2). Для этого по табл. 13.2 устанавливаем, что ΔМ=25+3,4=37,
тогда
О.
2
м2/с
3. По табл. 13.1 выберем значение А=53,3 и по формуле (13.1)
определим произведение
К·Па
4.По табл. (справочные данные) задаемся температурой 326,4
К, давление насыщенного пара при которой равно 5333 Па.
Произведение Т Р=326,4·5333 – 1740·103 К·Па.
Сравнивая полученные значения с вычислением в п.3, уста-
навливаем, что
< Т Р.
5. Задаемся по табл. (справочные данные) меньшей температу-
рой 314,5 К. Давление насыщенного пара при этом равно 2666 Па.
Т Р=314,5·2666=5840·103 К·Па.
- 74 -
НПВП
PT
319
840174010
5,3144,326840117210
5,314
3
3
ВП
Т
%6,1
314
314319
Вариант
Вещество жидкость
1
Амилбензол
2
Н-Амиловый спирт
3
Анизол
4
Анилин
5
Бутилацетат
6
Бутиловый спирт
7
Бензол
8
Диэтиловый эфир
9
Ксилол
10
Уайт-спирит
11
Этиленгликоль
12
Трет-Амиловый спирт
13
Гексан
14
Метиловый спирт
15
Толуол
16
Стирол
17
Пентан
18
Этанол
19
Амилметилкетон
20
Бутилбензол
21
Бутилвиниловый эфир
Так как ТР>
чение температуры воспламенения
Справочное значение температуры воспламенения составляет
314 К.
, линейной интерполяцией находим зна-
К
Погрешность расчета
Вопросы и задания
Рассчитать температуру воспламенения паров i-ro вещества в
воздухе. Результаты расчета сравнить с имеющимися справочными данными и определить относительную ошибку
- 75 -
22
Ацетон
23
Этиловый спирт
24
Гептан
25
Октан
26
Гексан
27
Бутиловый спирт
28
Анилин
29
Бензол
30
Ксилол
Рекомендуемая литература: [1, 2, 4, 5, 6, 7]
- 76 -
ТЕМА 14. ХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ,
СОПРОВОЖДАЮЩИЕ ВЗРЫВ
14. Расчет температур вспышки
Цель практического занятия: научиться проводить расчеты
температуры вспышки.
Знания и умения, приобретаемые студентом в результате
освоения темы занятия, формируемые компетенции или их части: способность работать самостоятельно (ОК-8); способность ис-
пользовать законы и методы математики, естественных, гуманитарных и экономических наук при решении профессиональных задач
(ОК-11); способность применять на практике навыки проведения и
описания исследований, в том числе экспериментальных (ОК-16).
Актуальность темы практического занятия: овладение ме-
тодами расчета параметров пожарной опасности веществ необходимо для практической деятельности студентов.
Теоретическая часть
Над поверхностью жидкости всегда присутствуют ее пары,
концентрация которых в воздухе зависит от температуры жидкости: с ростом температуры концентрация паров возрастает, достигая при температуре кипения 100 %. Минимальная температура
жидкости, при которой в условиях специальных испытаний пары
горючей жидкости воспламеняются от источника зажигания без
дальнейшего перехода горения жидкости в диффузионный режим,
называется температурой вспышки.
Таким образом, при температуре вспышки паровоздушная смесь
над поверхностью горючей жидкости становится пожаровзрывоопасной. По этой причине температура вспышки является одним из основных показателей пожаровзрывоопасности жидкостей, который
подлежит обязательному определению для любой горючей жидкости.
Температуру вспышки определяют в приборах двух типов: закрытом
(з.п.) и открытом (о.п.). Понятно, что температура вспышки, определенная в закрытом приборе, ниже, чем в открытом.
По температуре вспышки жидкости классифицируются на
легковоспламеняющиеся (температура вспышки в з.п. 61 оС и ниже, или 66 оС и ниже в о.п.) и горючие.
- 77 -
ДnР
А
Т
НП
ВС
ВС
Т
Температура, К
Значение параметра А,
с
ПаКм
2
Вспышки в закрытом
тигле
28,0
Вспышки в открытом
тигле
45,3
Воспламенения
53,3
ii
М
Д
1
0
10
0
Д
Температура вспышки – минимальная температура жидкости, при которой в условиях, специальных испытаний, происходит
воспламенение паров жидкости при кратковременном воздействии
высоко энергетического источника без последующего перехода
горения в стационарный диффузионный режим.
Наиболее распространенным и достаточно точным является
Ра – счет температур вспышки по формуле В.И. Блинова
(14.1)
где
– температура вспышки;
Р
– давление насыщенного пара при температуре вспышки;
НП
Д – коэффициент диффузии поров горючего в воздухе;
n – стехиометрический коэффициент при кислороде – количе-
ство молей кислорода, необходимое для полного окисления (до
CO2, Н2О, SO2:) одного моля горючего вещества;
А – константа метода определения (табл.14.1).
Таблица 14.1
Значение параметра А
Коэффициенты диффузии некоторых газов и паров в воздухе
при нормальных условиях (Д0) приведены в табл. (справочные
данные). При их отсутствии последние определяют по формуле
(14.2)
где
μ
– количество i-го элемента в молекуле горючего вещества;
i
– коэффициент диффузии, м3/с;
- 78 -
n
Т
ДД
273
0
Название i-го элемента
Значение ΔМ *
Углерод
25 – 50
Водород
1
Кислород
17
Азот
16
Сера
48
Хлор
37
Бром
79
Йод
104
Фтор
16
ktt
КИПВС
18
ΔМ
– атомные (элементные) составляющие (табл. 14.2).
i
При температуре, отличающейся от нормальной, коэффициент диффузии Д может быть рассчитан по соотношению
(14.3)
где n – показатель, значение которого приведено в табл. (справочные данные).
Таблица 14.2
Атомные составляющие
* значение ΔМ зависит от числа атомов углерода и их положения в молекуле горючего:
1) ΔМ=25 для атомов углерода, входящих в ароматический
цикл;
2) ΔМ=25+ЗС – для атомов углерода в открытой цепи, если их
количество меньше или равно восьми (С, 8);
3) ΔМ=50 – для атомов углерода в открытой цепи при С>8;
4) ΔМ=25+2С – для атомов углерода, входящих в неаромати-
ческий цикл при С<8;
5) ΔМ=42 –для атомов углерода, входящих в неароматический
цикл при С>8.
Простым, но менее четным является расчет температур
вспышки в закрытом тигле по формуле Элея
(14.4)
где tВС – температура вспышки, оС;
t
– температура кипения, оС;
КИП
k – коэффициент, определяющий по формуле:
- 79 -
875,0
2
Н
ВС
t
t
i
i
П
ПГ
Пi
S
S
К
ВС
T
30
%8,1100
259
2594,254
Вариант
Вещество газ
1
Ацетилен
2
Метан
3
Окись углерода
k=4mC+mH+4mS+mN-2mO-2mCl-3mF-5m
Br
где mC, mH, mS, mN, mO, mCl, mF, mBr – количество элементов углерода, водорода, серы, азота, кислорода, хлора, фтора, брома в молекуле горючего вещества.
Температура вспышки в закрытом тигле может быть определена по нижнему температурному пределу воспламенения
(14.6)
эта формула применима, если 0<tВС<160oC.
Пример. По формуле Элея определить, температуру вспыш-
ки бензола в закрытом тигле.
Решение.
Для расчета по формуле (14.4) необходимо знать температуру
кипения бензола (С6Н6) и значение коэффициента k.
Температура кипения бензола 353 К или 80 оС. Величину k
определим по формуле
k=4·6+6= 30.
Определим искомую величину температуры вспышки
(14.5)
.= 80-18
=18,6 оC или 254,4 К.
Согласно справочным данным, температура вспышки бензола
равна 259 К Определим ошибку расчета
Результат расчета занижен менее чем на 2%
Вопросы и задания
Рассчитать температуру вспышки паров i-ro вещества в воздухе. Результаты расчета сравнить с имеющимися справочными данными и определить относительную ошибку.
- 80 -
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]