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

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РФФедеральное государственное образовательное учреждениеВысшего профессионального образования«Пермский государственный аграрно-технологический университет имени академика Д.Н. Прянишникова»Кафедра БЖДКУРСОВАЯ РАБОТАПо дисциплине «Теория горения и взрыва»Вариант № 3Выполнил(а): студент(ка) 5 курса Факультета заочного обученияНаправления подготовки « Техносферная безопасность»________________________________Шифр: ТБб -______Группа: ТБб-2019Проверил: Д.т.н., профессорКостарев Сергей НиколаевичПермь 2021

TOC \o "1-3" \h \z \u 1.Материальный баланс процесса горения31.2. Расчёт количества воздуха, необходимого для горения веществ.3Задание 1.13Задание 1.242.Тепловой баланс процессов горения.52.1. Расчет температуры горения5Задание 2.153. Концентрационные пределы воспламенения6Задание 3.164. Расчет температур вспышки и воспламенения.7Задание 4.17Задание 4.285.Потенциал горючести.9Задание 5.19Список 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+2Н₂ОС₂ Н₂+2,5О₂=2СО₂+Н₂О; СО+0,5О₂=СО₂ тогдаДля горения 1 газовой смеси необходимый теоретический объем воздуха составит :V

⁰_B=1*5,9=5,9Практическое 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 1.2Таблица 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 = 0,5Н₂ + 0,5(О₂ + 3,76N₂) = Н₂О +0,5×3,76N₂b₂ = 0,5СН₄ + 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 м³Практическое 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+Н₂ОТаким 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.БлиноваТ _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 Н₂Оn=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 горючестипредельной 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.