Файл: Курсовая работа физикохимические основы развития и тушения пожаров.docx
Добавлен: 22.11.2023
Просмотров: 267
Скачиваний: 9
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
МЧС РОССИИ
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
ГОСУДАРСТВЕННОЙ ПРОТИВОПОЖАРНОЙ СЛУЖБЫ
_________________________________________________________________
КУРСОВАЯ РАБОТА
«физико-химические основы развития и тушения пожаров»
Дубков Сергей Викторович
Зачетная книжка №________________
Вариант №15_______________________
Группа №_________ Курс_4__________
Санкт-Петербург – 2023
выполнения курсовой работы
Тема: Расчет основных параметров горения и тушения газового фонтана
МЧС РОССИИСАНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
ГОСУДАРСТВЕННОЙ ПРОТИВОПОЖАРНОЙ СЛУЖБЫ
_________________________________________________________________
КУРСОВАЯ РАБОТА
«физико-химические основы развития и тушения пожаров»
Дубков Сергей Викторович
Зачетная книжка №________________
Вариант №15_______________________
Группа №_________ Курс_4__________
Санкт-Петербург – 2023
выполнения курсовой работы
Тема: Расчет основных параметров горения и тушения газового фонтана
| № п/п | Основные этапы выполнения работы | Срок выполнения | Отметка руководителя о выполнении |
| | Выполнение чернового варианта работы | | |
| | Работа над выводами по параграфам и главам | | |
| | Оформление научно-справочного аппарата работы (сквозные ссылки, список литературы) | | |
| | Исправление работы в соответствии с замечаниями руководителя | | |
| | Выполнение окончательного варианта работы с учетом требований руководителя | | |
| | Представление работы руководителю на отзыв | | |
| | Представление работы на защиту | | |
Подпись обучающегося ____________
ОГЛАВЛЕНИЕ| Введение | 4 |
| Исходные данные | 5 |
| Глава 1. Теоретические основы | 6 |
| Раздел 1.1 Структура диффузного пламени | 6 |
| Раздел 1.2 Методы оценки дебита горящих газовых фонтанов | 9 |
| Раздел 1.3 Основные параметры пожаров на газовых и нефтяных фонтанах | 10 |
| Глава 2. Расчет параметров горения и тушения газовых фонтанов | 15 |
| Раздел 2.1 Расчет для прекращения пламенного горения газового фонтана | 13 |
| Раздел 2.2 Уравнения реакции горения | 15 |
| Заключение | 20 |
| Приложения | 21 |
| Список использованной литературы | 25 |
Введение
В нефтегазовой промышленности, есть огромная вероятность возникновения аварий в виде нефтяных и газовых фонтанов. Они могут становиться размерами стихийных бедствий, что очень осложняет работу предприятий. Для ликвидации подобных фонтанов требуется привлечение большого количества техники специальной техники и людей, а также затрата материальных ресурсов. Нередко это приводит к опустошению недр и наносит колоссальный ущерб окружающей среде. Именно поэтому данная тема курсовой работы является актуальной.
Целью выполнения работы является формирование навыков использования теоретических знаний по дисциплине «Физико-химические основы развития и тушения пожаров» при проведении расчетов основных параметров горения и тушения газовых и нефтяных фонтанов.
В данной работе необходимо произвести расчеты, необходимые для ликвидации нефтяных и газовых фонтанов. Разобрать пример и рассчитать количество материала необходимого для тушения.
Исходные данные
| Состав фонтанирующего вещества | Высота факела  , м | Высота расположения нижней точки факела от уровня земли Н, м | Потери тепла излучения  , % | Коэффициент использования воды  |
| CH4 – 73 %; С5Н12 – 7 %; СО2 – 20 %; | 86 | 1,9 | 10 | 0,38 |
Необходимо определить границы зоны теплового воздействия факела пламени компактного вертикального газового фонтана в безветренную погоду, на которых личный состав может вести работу без дополнительных средств защиты от теплового излучения.
При расчетах принимать, что безопасным является тепловое излучение с интенсивностью в 5,6 • 106 Дж/м, также необходимо дать обоснованное заключение о необходимости применения специального теплозащитного снаряжения при тушении данного газового фонтана, на расстоянии 10, 20, 40, 60 и 80 м от места нахождения пожарных до устья скважины, и определить теоретический секундный расход воды для прекращения пламенного горения газового фонтана.
Глава 1. Теоретические основы
Раздел 1.1 Структура диффузного пламени
При разрушении трубопроводов, на аварийной фонтанирующей скважине газового или газоконденсатного месторождения, на газоперерабатывающих заводах наблюдается диффузионное горение газа.
Скорость диффузионного горения определяется скоростью образования смеси горючего с окислителем за счет диффузии.
При горении горючего газа, вытекающего в атмосферу, кислород воздуха диффундирует через слои продуктов горения, поступает к зоне горения, где вступает в химическую реакцию окисления с горючим.
В настоящих условиях истечение газа из фонтанной арматуры происходит в основном со скоростями в несколько десятков метров в секунду, то характер изменения поля скоростей и концентраций газа вдоль струи и в поперечных сечениях (отстоящих на различных расстояниях от места истечения) будут определяться основными закономерностями турбулентной газовой струи.
Из рисунка 1 видно, что существуют три области равных концентраций, соответствующие нижнему концентрационному пределу распространения пламени, стехиометрическому составу смеси и верхнему концентрационному пределу распространения пламени. Ниже нижнего и выше верхнего концентрационных пределов распространения пламени горение невозможно, так как ниже нижнего концентрационного предела распространения пламени имеется избыток воздуха, а выше верхнего - избыток горючего газа.
Вследствие диффузии окислителя из окружающей среды концентрация горючего на некотором расстоянии от среза горелки снизится со 100 % до верхнего концентрационного предела распространения пламени (
) и с этого момента станет возможным протеканием химической реакции (Рис. 1). Из-за большого избытка горючего в этой области образуются в основном продукты неполного окисления (СО, СН4, углерод и т. п.). Образование в этой области углерода обусловливает ярко-желтое свечение диффузионного пламени. По мере расходования горючего и повышения концентрации окислителя на некотором расстоянии от края горелки концентрация горючего снизится до нижнего концентрационного предела распространения пламени (
) и химическая реакция завершится. В интервале от верхнего до нижнего КПР (
) кощентрация горючего в зоне реакции проходит через стехиометрический состав (
), при котором скорость химической реакции окисления максимальная (Рис. 1).
Рис. 1 Схема горения газовой струи
Распространение племени и воспламенение новых порций газа при турбулентном диффузионном горении осуществляется теплопроводностью и диффузией горячих продуктов горения. Положение поверхности горения и скорость горения определяются интенсивностью турбулентной диффузии.
Температура газа в ядре постоянных скоростей близка к температуре истечения газа. Воспламенение турбулентной струи газа осуществляется по периферии, где скорость распространения пламени имеет наибольшее значение.
Максимальная температура пламени находится в области стехиометрического соотношения газа и кислорода воздуха по периферии факела.
Для большинства углеводородных газов температура пламени составляет 1350-1800 ℃, по мере удаления от среза трубы область стехиометрии перемещается к оси трубы, достигая с на некотором расстоянии от устья.
Расстояние между точкой возникновения пламенного горения и точкой па оси трубы, в которой достигается максимальная температура горения, называется Длиной зоны воспламенения (НЗВ), Длина зоны воспламенения турбулентного диффузионного факела зависит от физико-химических свойств газа, от содержания атомов углерода в молекуле горючего. Длина зоны воспламенения тем больше, чем выше молекулярная масса горючего, так как для сгорания единицы массы газа должно поступить большее количество воздуха из окружающей атмосферы. И, наоборот, чем меньше молекулярная масса горючего, тем меньше длина зоны воспламенения. [1]Ниже зоны воспламенения до устья скважины горение отсутствует. Это связано с превышением скорости истечения газа над скоростью распространения пламени. Протяженность этого участка газовой струи называется длиной зоны отрыва (НОТР). В практике тушения пожаров газовых фонтанов нередко используется механическое воздействие на эту зону в целях
факела.Выше зоны воспламенения выделяют зону догорания (НЗД), протяженность которой зависит от физико-химической природы газа. Чем выше его молярная масса и, следовательно, выше потребность в кислороде при горении, тем больше длина этой зоны. Фронт пламени в зоне догорания имеет размытый неустойчивый характер.[5]
Визуально наблюдаемая «фотографическая» протяженность области пламенного горения (Н