Расчет и анализ параметров горения и взрыва паровоздушных смесей горючего вещества

Сравнение результатов показало высокую точность используемых методик. В третьей части работы были определены и сведены в таблицу 6 такие параметры взрыва паровоздушной смеси этилбензола и воздуха в закрытом помещении объемом 82,5 м³. В частности, были рассчитаны наиболее взрывоопасная концентрация этилбензола в паровоздушной смеси (1,96% (об.)), количество вещества, создающее наиболее взрывоопасную паровоздушную смесь в помещении (7,67 кг), тротиловый эквивалент взрыва (73,28 кг), безопасное расстояние воздействию воздушной ударной волны (62,77 м) и количество необходимого CО2 для предотвращения взрыва, составившее 29,74, кг. Список использованной литературы.

Андросов А.С., Салеев Е. П. Примеры и задачи по курсу. Теория горения и взрыва. Учебное пособие. — М.: Академия ГПС МЧС России, 2005.-86с.Бегишев И. Р. Курсовая работа по дисциплине «Теория горения и взрыва» (методические указания по выполнению курсовой работы для слушателей ИЗиДО):Учебно-методическое пособие. -.

М.: Академия ГПС МЧС России, 2010. — 60 с. Гайнуллина Е. В. Теория горения и взрыва: информационно-справочный материал. — Екатеринбург: УрИ ГПС МЧС России, 2010. — 52 с. Корольченко А. Я. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения.

Справочник в 2-х частях. Т.

2. — М.: Асс. &# 171;Пожнаука", 2000. — 774 с. Рид Р., Праусниц Дж., Шервуд Т. Свойства газов и жидкостей. Справочное пособие.

Пер. с англ. под ред. Б. И.

Соколова. — 3-е изд., перераб. и доп. — Л.: Химия, 1982. — 592с. Физика взрыва / под ред. Л.

П. Орленко. 3-е изд. В 2 т. ;

М.: Физматлит, 2004. — 360 с. ИСПРАВЛЕНИЯЗадание на курсовую работу.

Вариант № 38.Таблица 1№Вещество.

Химическая формула.

Размеры помещенияa x b x h38ЭтилбензолC8H105,5×5,0×3,01.1 Расчет адиабатической температуры горения этилбензола.

Подставляя значения теплоты образования СO2, Н2O и C8H10 из табл. II и IIIприложения и справочника Корольченко, окончательно получим:

кДж* единица измерения теплоты горения 1 моля этилбензола — кДж.

1.4 Расчет минимальной флегматизирующей концентрации.

Подставляя значения теплот образования, взятых из табл. II приложения, получим:

кДж* единица измерения теплоты горения 1 моля этилбензола — кДж. Исправлена ошибка в вычислениях. В качестве флегматизатора изначально был выбран азот (N2), а не диоксид углерода (CO2), поэтому были получены иные результаты (так как теплоемкость азота ниже).Минимальную флегматизируюшую концентрацию можно рассчитать, если исходить из того, что адиабатическая температура горения смеси стехиометрического состава не может быть меньше =1500.

Кпо формуле:

Составим уравнение материального баланса процесса горения этилбензола, включив в него и флегматизатор (СО2) С8Н10 + 6,5(О2 + 3,76 N2) + nфN2 = 8CО + 5Н2О + (6,53,76)N2+nфСО2, где nф — число молей флегматизатора. Уравнение (24 (из МУ)) для данного случая примет вид:

где-То = 273 К, = 1500 К, = кДж/моль, = = 5,08.10−2кДж/(моль.К), = 3,18.10−2кДж/(моль.К), = 3,37.10−2кДж/(моль.К), =3,98.10−2кДж/(моль.К).моль/моль Перепишем уравнение материального баланса для сгорания смеси предельного состава: С8Н10 + 6,5(О2 + 3,76 N2) + 7,18CO2 = 8CО + 5Н2О + (6,53,76)N2+7,18CO2Соответственно, в дальнейших вычислениях использовали значение моль/моль вместомоль/моль и, соответственно, моль вместомоль. В исходной горючей смеси (левая часть уравнения) на 1 моль этилбензола приходится n (О2) = 6,5 моль кислорода, n (N2)= 6,5∙3,76моль азота и nф (CO2)= 7,18 моль флегматизатора. Или в процентном отношении:%1.

5. Концентрация горючего в точке флегматнзации.

Концентрацию горючего в точке флегматизации находят по формуле:%1.

6. Графическая зависимость КПРППо полученным расчетным значениям КПР, МФК и концентрации горючего в точке флегматнзации построили графическую зависимость концентрационных пределов распространения пламени от концентрации флегматизатора. Концентрационные пределы распространения пламени для этилбензола в воздухе составляют 1,0 и 6,8% (об.). Этих данных достаточно для построения зависимости КПР от концентрации флегматизатора (рис. 2).График, соответственно, также перечерчен для флегматизатора — углекислого газа (СО2)вместо флегматизатора — азота (N2) для вновь рассчитанных значений и .Рис. 2. Зависимость концентрационных пределов распространения пламени этилбензолаот концентрации флегматизатора1.

7. Минимальное взрывоопасное содержание кислорода.

Минимальное взрывоопасное содержание кислорода (МВСК) рассчитывается по формуле:

Пересчитано для флегматизатора — углекислого газа (СО2):%1.

8.Температурные пределы распространения пламени Коэффициенты А, В и С приведены для случая, когда давление (Р) выражено в мм.рт.ст., а температура (г) в К. Таблица 2. Константы уравнения Антуана для этилбензола.

АВС16,1 953 279,47−59,95По справочнику находим, что НКПР этилбензола равен 1,0% об., а ВКПР — 6,8% об. Затем определяем, какому давлению насыщенного пара соответствует значение нижнего концентрационного предела:

кПа = 7,605 мм.рт.ст.Для нахождения значения НТПР (Тн) по известной величине Рн можно, воспользоваться уравнением Антуана, выражающим зависимость давления насыщенного пара от температуры жидкости. К = 21,35оСПересчитайте.Определяем, какому давлению насыщенного пара соответствует значение высшего концентрационного предела:

к Па = 51,714 мм.рт.ст.Для нахождения значения ВТПР (Тв) по известной величине Рвможно, воспользоваться уравнением Антуана, выражающим зависимость давления насыщенного пара от температуры жидкости. K = 58,57°СПересчитайте.В данном случае константы уравнения Антуана были взяты из справочного пособия:"Рид Р., Праусниц Дж., Шервуд Т. Свойства газов и жидкостей. Справочное пособие. Пер.

с англ. под ред. Б. И. Соколова. — 3-е изд., перераб.

и доп. — Л.: Химия, 1982. — 592с.", стр. 173 и стр.

560. При этом коэффициенты А, В и С приведены для случая, когда давление (Р) выражено в мм.рт.ст., а температура (г) в К. Т. е. ответ должен быть в целом верен. При пересчете по значениям, приведенным в справочнике Корольченко (Т.2), стр.

608, получим:

Таблица 2. Константы уравнения Антуана для этилбензола.

АВС6,358 791 590,66229,581кПак.

ПаоС°САбсолютные значения НТПР (Тн) и ВТПР (Тв), определенные по справочнику Корольченко, составляют соответствнно 20оС и 59 °C, что достаточно близко к расчетным значениям.

1.9. Температура самовоспламенения этилбензола.

Температуру самовоспламенения предельного алифатического углеводорода — этилбензола (Тсв) определили по средней длине углеродной цепи (5 атомов углерода в ряд). Структурные формулы веществ приводятся в табл. VI приложения методического пособия. Записываем структурную формулу соединения, нумеруем все атомы углерода:

Рис.

3. Структурная формула этилбензола с пронумерованными атомами углерода.

В молекуле этилбензола одна концевая этильная группа С2Н5 и одна фенильная группа, следовательно число цепей равно 1 (МР = 1). Длина цепи уменьшается на один атом углерода, так как в нее входит фенильная группа. Следовательно, находим: lср = 2 — 1 = 1. По табл. 9 приложения пособия [1, c.79] определяем, что температура самовоспламенения равна 712 К. tсв = 712 — 273 = 439 оСТабличное значение температуры самовоспламенения этилбензола по данным [4, c.708] составляет 430 0С. Следовательно, температура самовоспламенения этилбензола по значению средней длины цепи в молекуле определена с малой погрешностью ∆% = 2,09% < 3%.Часть 2. Сравнение расчетных значений со справочными данными2.

1. Все рассчитанные параметры горения и взрыва этилбензола занесли в табл. 4. В справочной литературе или в Интернете для этилбензола нашли известные показатели пожарной опасности вещества и также составили таблицу 5 справочных значений. Таблица 4. Расчетные значения параметров горения и взрыва этилбензола.

Параметр горения и взрыва.

Адиабатическая температура горения, КТемпература взрыва, ККПРМФК (СО2), %MBCK (СО2), %ТПР, 0СТемпература самовоспламенения, Тсам, 0СДавление взрыва, РMAX, кПаТротиловый эквивалент вещества, ηтит.

Значение параметра2411,82 940,11,04 — 6,8418,3516,6120,81 — 58,574 391 123,13,82Таблица 5. Справочные значении показателей пожарной опасности этилбензола.

Параметр горения и взрыва.

Адиабатическая температура горения, КТемпература взрыва, ККПРМФК (N2), %MBCK, %ТПР, 0СТемпература самовоспламенения, Тсам, 0СДавление взрыва, РMAX, кПаТротиловый эквивалент вещества, ηтит.

Значение параметра—1,0 -6,845,711,220 — 59 430—2.

2. На основании анализа известных по справочным данным [4, c.729] параметров горения и взрыва этилбензола и сравнения расчетных и экспериментальных значений можно сделать вывод о высокой пожарной опасности этилбензола (легковоспламеняющаяся жидкость) и достаточно высокой точности расчетных методик (при сравнении табличных и расчетных данных наблюдается их соотношение с малой погрешностью).