Файл: Курсовая работа по дисциплине Теория горения и взрыва.docx

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РФ

Федеральное государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

«Пермский государственный аграрно-технологический университет имени академика Д.Н. Прянишникова»

Кафедра БЖД

КУРСОВАЯ РАБОТА

По дисциплине «Теория горения и взрыва»

Вариант № 3

Выполнил(а): студент(ка) 5 курса

Факультета заочного обучения

Направления подготовки

« Техносферная безопасность»

________________________________

Шифр: ТБб -______

Группа: ТБб-2019

Проверил: Д.т.н., профессор

Костарев Сергей Николаевич

Пермь 2021

TOC \o "1-3" \h \z \u 1.Материальный баланс процесса горения3

1.2. Расчёт количества воздуха, необходимого для горения веществ.3

Задание 1.13

Задание 1.24

2.Тепловой баланс процессов горения.5

2.1. Расчет температуры горения5

Задание 2.15

3. Концентрационные пределы воспламенения6

Задание 3.16

4. Расчет температур вспышки и воспламенения.7

Задание 4.17

Задание 4.28

5.Потенциал горючести.9

Задание 5.19

Список используемой литературы11

Материальный баланс процесса горения

1.2.Расчёт количества воздуха, необходимого для горения веществ.

Задание 1.1

Дано:Рассчитать объем воздуха, м³, необходимый для горения 1 смесь газов,состоящих из 20% СН4, 10%СО, 5%N, 35%О2, если коэффициент избытка воздуха равен 2,5.

Таблица 1.1

№ Ва- ри-анта	Горючее вещество	Химичес- кая формула	Количес- тво горючего вещества	Состав окислительной среды	Условия горения
3	Смесь газов	СО- 5% N2-15% C2H8-10% O2-30%	1	воздух	⁼2,5

Решение:

СН₄+2О₂=СО₂+2Н₂О

С₂ Н₂+2,5О₂=2СО₂+Н₂О; СО+0,5О₂=СО₂ тогда
Для горения 1 газовой смеси необходимый теоретический объем воздуха составит :V

⁰_B=1*5,9=5,9

Практическое количество воздуха: V⁰_B=2,5*5,9=14,7

Задание 1.2

Дано:Сколько воздуха требуется подать на сжигание n-го объема (м³) генераторного газа при нормальных условиях. Данные для расчета (табл. 1.2).
Таблица 1.2

Таблица 1.3

№ Вар- та	n-й объем генераторного газа	Коэффи- циент избытка воздуха	СО%	Н_2-%	N%	O₂%	CH₄%	СО₂%
3	450	1,8	10	30	50	2	2	6

Решение:

1. Определяем стехиометрические коэффициенты в уравнении реакции горения для каждого горючего компонента газовой смеси. Горючими газами в этой смеси являются угарный газ СО, водород Н₂ и метан СН₄.

СО + 0,5(О₂ + 3,76N₂) = СО₂ + 0,5×3,76N₂b₁ = 0,5

Н₂ + 0,5(О₂ + 3,76N₂) = Н₂О +0,5×3,76N₂b₂ = 0,5

СН₄ + 2(О₂ + 3,76N₂) = СО₂ + 2Н₂О +2×3,76N₂b₃ = 2

2. По формуле V⁰_B = определяем теоретический объем воздуха, необходимый для горения данной газовой смеси:

V⁰_B =м³/ м³ или кмоль/кмоль

Для горения 450м³ генераторного газа необходимый теоретический объем воздуха составит:

V⁰_B=450 ∙1,14 =495 м³

Практическое количество воздуха: V⁰_B=2∙495=990 м³.

2.Тепловой баланс процессов горения.

2.1. Расчет температуры горения

Задание 2.1

Дано:Рассчитать температуру горения i-го вещества.Данные для выполнения (табл.2.1).

Таблица 2.1.

№ вари анта	Горючее вещество	Химическая формула	Состав окислит среды	Условия горения
3	Пропионовая кислота	С₃Н₆ О₂	Кислород 25% Азот 75%	ℒ=1,3 =0,4

Решение:

О₂ при температуре 1500 составит 51,5 * 25%

N₂при температуре 1500 составит 48,8 * 75%

Находим низшую теплоту горения или количество тепла, прошедшего на нагрев продуктов горения (при наличии тепла потерь) по формуле:

= 12,87+ 36,6 = 49,47 * (1- 0,4) =29,68

Находим теплоемкость i-го продукта горения при 1500 К

Находим энтальпию итого продукта горения

i = (23*25%)+ (21,8 * 75%)= 5,75 + 16,35= 22,1

Находим объем i-го продукта горения

V_i = 29,68 : 22,1 =1,34

Т_r =1500 + (29,68 : 1,43 * 1,34)= 1515,46 К

3. Концентрационные пределы воспламенения

Задание 3.1

Дано: Рассчитать концентрационные пределы воспламенения гептана в воздухе. Результаты расчета сравнить с имеющимися справочными данными и определить относительную ошибку. Данные для расчета (табл. 3.1)

Таблица 3.1

№№ Вари- анта	Горючее вещество	Химическая формула	Условия задачи (расчет КПВ по известным значениям ТПВ производить для атмосферного давления, равного 1013.25ГПа)
3.	Ацетилен	С₂Н₂	По аппроксимальной формуле

Решение:

Расчет КПВ проводим по апроксимационной формуле:φ_{н (в)}=Определяем значение стехиометрического коэффициента при кислороде:

С₂Н₂+3О₂=СО₂+Н₂О

Таким образом, n=3,тогда:

φ_н=100/1,550∙3+0,560=19,2%.

Определим относительную ошибку расчета, экспериментальные значения пределов равны 2,0+19,2:

∆в=19,2-19,2/19,2≈0%

Следовательно, результаты расчета НКПВ по известным значениям ТПВ занижены на 15,5 %. Это связано с ошибкой в определении давления насыщенного пара линейной интерполяцией.

4. Расчет температур вспышки и воспламенения.

Задание 4.1

Дано:Рассчитать температуру вспышки (воспламенения) i-того вещества по формуле Элея. Значение Д₀ взять из справочной литературы или определить по формуле. Сравнить вычисление значения температуры вспышки (воспламенения) с имеющимися справочными данными и оценить погрешность расчета (табл.4.1).

Таблица 4.1.

Вариант	Горючее вещество	Химическая формула	Определяемая величина Т-температура
3.	Пропилбензол	С₉Н₁₂	Т вспышки в открытом тигле

Решение:

Наиболее распространенным и достаточно точным является расчет температур вспышки и воспламенения по формуле В.И.Блинова

Т _вс(вп)=А/ Р_НП*D₀* n

Находим константу метода определения (таб. 4.1 в методичке) температура вспышки в открытом тигле составит 45,3 * 10^-2
Находим стехимоетрисеский коэффициент при кислороде – количество молей в кислорода, необходимое для полного окисления одного моля горючего вещества.

2С₉ Н₁₂+ 15О₂=9 СО₂ + 12 Н₂О

n=15

Находим по таблице 4.2 атомные составляющие

Находим коэффициент диффузии

D₀= 10^-4:

Расчет температуры вспышки

Т_вс= 45,3*10^-2: 7,28 * 415*10^-5 * 15= 0 С⁰

Задание 4.2

Дано:Рассчитать стандартную температуру самовоспламенения i-того вещества. Сравнить расчетное значение с имеющимися справочными данными и определить относительную ошибку расчета (табл.4.4)

Таблица 4.4.

Вариант	Горючее вещество	Структурная формула
3	метилбутанол	С₂Н₅СН(СН₃) ОН

Решение:

Структурная формула вещества:

Мр=3,так как в молекуле две метильные и одна фенильная группа.

Находим длину каждой цепи и среднюю длину:

m_i	1-4	1-5
C_i	4	4

Длина цепи уменьшается на один атом углерода, так как в нее входит фенильная группа:

????_cp=

По справочным данным определяем, что температура самовоспламенения равна 721К

t_c= 721+116

5.Потенциал горючести.

Задание 5.1

Дано:Определить предельную по горючести газовоздушную смесь, состоящую из

– того горючего вещества и

– того инертного (химически активного) разбавителя. Определить минимальное взрывоопасное содержание кислорода в таких смесях

, полагая, что точка флегматизации наступает при стехиометрическом соотношении горючего и окислителя. Сравнить результаты расчета с имеющимися справочными данными (табл.5.1).

Таблица 5.1

Номер варианта	Горючее вещество	Инертный разбавитель
3	Диэтиловый спирт	хлорбромметан

Решение: Согласно следующим условиям:

∆Пг<0- смесь горючая;

∆Пг>0-смесь не является горючей;

∆Пг=0- смесь предельна по горючести

предельной по горючести будет смесь, у которой потенциал по горючести равен 0.

Обозначим модульную долю горючего через тогда мольная доля ингибитора будет равна (1-Согласно формуле∆Пг, см=

_ин=0.

С помощью справочных данных запишем: (-896,7)+(1-=0

=0,65.

Таким образом, смесь газов,содержащая менее чем 35% хлорбромметана и более чем 65% диэтиловый спирт, не способна к воспламенению и горению при любом соотношении с воздухом.

Список используемой литературы

Баратов А.Н. Горение -пожар -взрыв- безопасность -М.:ФГУВНИИПО МЧС России,2003-364с.
Баум Ф.А. Физика взрыва. –М.: Физматгиз, 1959.-800 с.
Гейман Л.М. Взрыв: история, практика, перспективы. –М.: «Наука», 1978. -182 с.
Денисов Е.Т., Саркисов О.М., Лихтенштейн Г.И. Химическая кинетика. М.: Химия, 2000.
Кутузов Б.Н. Взрывные работы. –М.: «Недра», 1988. -384 с.
Хитрин Л.Н. Физика горения и взрыва. –М.: изд-во МГУ, 1997.-442 с.
Справочник "Пожаровзвывоопасность веществ и материалов и средства их тушения". Под редакцией Баратова А.Н. и Корольченко А.Я., ч. I и II. - М.: Химия, 1990.