Расчет и анализ параметров горения Эглана С10Р20О2

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий

ФГБОУ ВПО «Воронежский институт государственной противопожарной службы»

Кафедра химии и процессов горения

КУРСОВАЯ РАБОТА

По дисциплине: «Теория горения и взрыва»

На тему: «Расчет и анализ параметров горения Эглана, »

Выполнил: курсант 22 уч. группы

Предвечный А. А.

Руководитель: старший преподаватель, к.т.н.

Борисов А.В.

Воронеж 2015



Содержание

Введение

Раздел 1. Теоритическая часть

1.1 Понятие пожаровзрывоопасности веществ и материалов. Методы определения, область применения

Раздел 2. Практическая часть

2.1 Методика расчета

2.2 Расчёты параметров

2.3 Оценка пожарной опасности Эглана

Заключение

Список литературы



Введение

С появлением и развитием промышленности число взрывов и пожаров стало увеличиваться и поэтому изучение опасных веществ стало одной из важнейших задач. Стали проводиться опыты на различных веществах, начали изучать их поведение при определенных условиях, а так же определяли степень опасности, которую может вызвать то или иное вещество. Затем начали создаваться своды правил и норм безопасности при работе в взрывопожароопасными веществами, требующие строгого выполнения.

В наше время изучение свойств веществ необходимо для обеспечения безопасности людей, зданий, сооружений, технологических процессов.

За последние годы в этом направлении удалось далеко продвинуться и тем самым в разы уменьшить количество взрывов и пожаром. Так, например, количество аэрозолеобразующие составы. Так же в пожаротушении были внесены ограничения по поводу использования воды как огнетушащего средства. С появлением новых веществ вода стала менее эффективна в борьбе с пожарами класса B2 и выше, а в некоторых случаях даже опасна. Например, при тушении нефти ее нельзя использовать так как может произойти разбрызгивание продуктов горения.

В данной курсовой работе приведён рассчёт различных параметров горения на примере вещества взрывов в шахтах удалось снизить благодаря приборам, которые замеряют концентрацию взрывоопасных веществ в воздухе и предупреждают рабочих, если она приближается к опасной отметке.



Раздел 1. Теоритическая часть

1.1 Понятие пожаровзрывоопасности веществ и материалов. Методы определения, область применения

Пожаровзрывоопасность веществ и материалов - совокупность свойств, характеризующих их способность к возникновению и распространению горения. Следствием горения, в зависимости от его скорости и условий протекания, могут быть пожар (диффузионное горение) или взрыв (дефлаграционное горение предварительно перемешанной смеси горючего с окислителем).

Группа горючести

Группа горючести - классификационная характеристика способности веществ и материалов к горению.

Горение - экзотермическая реакция, протекающая в условиях ее прогрессивного самоускорения.

По горючести вещества и материалы подразделяют на три группы:

· негорючие (несгораемые) - вещества и материалы, не способные к горению в воздухе. Негорючие вещества могут быть пожаровзрывоопасными (например, окислители или вещества, выделяющие горючие продукты при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом);

· трудногорючие (трудносгораемые) - вещества и материалы, способные гореть в воздухе при воздействии источника зажигания, но не способные самостоятельно гореть после его удаления;

· горючие (сгораемые) - вещества и материалы, способные самовозгораться, а также возгораться при воздействии источника зажигания и самостоятельно гореть после его удаления. Горючие жидкости с температурой вспышки не более 61 °С в закрытом тигле или 66 °С в открытом тигле, зафлегматизированных смесей, не имеющих вспышку в закрытом тигле, относят к легковоспламеняющимся. Особо опасными называют легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки не более 28 °С.

Результаты оценки группы горючести следует применять при классификации веществ и материалов по горючести и включать эти данные в стандарты и технические условия на вещества и материалы; при определении категории помещений по взрывопожарной и пожарной опасности в соответствии с требованиями норм технологического проектирования; при разработке мероприятий по обеспечению пожарной безопасности в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.004.

Сущность экспериментального метода определения горючести заключается в создании температурных условий, способствующих горению, и оценке поведения исследуемых веществ и материалов в этих условиях.

Температура вспышки

Температура вспышки - наименьшая температура конденсированного вещества, при которой в условиях специальных испытаний над его поверхностью образуются пары, способные вспыхивать в воздухе от источника зажигания; устойчивое горение при этом не возникает.

Вспышка - быстрое сгорание газопаровоздушной смеси над поверхностью горючего вещества, сопровождающееся кратковременным видимым свечением.

Значение температуры вспышки следует применять для характеристики пожарной опасности жидкости, включая эти данные в стандарты и технические условия на вещества; при определении категории помещений по взрывопожарной и пожарной опасности в соответствии с требованиями норм технологического проектирования, при разработке мероприятий по обеспечению пожарной безопасности и взрывобезопасности в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.004 и ГОСТ 12.1.010.

Допускается использовать экспериментальные и расчетные значения температуры вспышки.

Сущность экспериментального метода определения температуры вспышки заключается в нагревании определенной массы вещества с заданной скоростью, периодическом зажигании выделяющихся паров и установлении факта наличия или отсутствия вспышки при фиксируемой температуре.

Температура воспламенения

Температура воспламенения - наименьшая температура вещества, при которой в условиях специальных испытаний вещество выделяет горючие пары и газы с такой скоростью, что при воздействии на них источника зажигания наблюдается воспламенение.

Воспламенение - пламенное горение вещества, инициированное источником зажигания и продолжающееся после его удаления.

Значение температуры воспламенения следует применять при определении группы горючести вещества, оценке пожарной опасности оборудования и технологических процессов, связанных с переработкой горючих веществ, при разработке мероприятий по обеспечению пожарной безопасности в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.004 и ГОСТ 12.1.010, а также необходимо включать в стандарты и технические условия на жидкости.

Допускается использовать экспериментальные и расчетные значения температуры воспламенения.

Сущность экспериментального метода определения температуры воспламенения заключается в нагревании определенной массы вещества с заданной скоростью, периодическом зажигании выделяющихся паров и установлении факта наличия или отсутствия воспламенения при фиксируемой температуре.

Температура самовоспламенения

Температура самовоспламенения - наименьшая температура окружающей среды, при которой в условиях специальных испытаний наблюдается самовоспламенение вещества.

Самовоспламенение - резкое увеличение скорости экзотермических объемных реакций, сопровождающееся пламенным горением и/или взрывом.

Значение температуры самовоспламенения следует применять при определении группы взрывоопасной смеси по ГОСТ 12.1.011* для выбора типа взрывозащищенного электрооборудования, при разработке мероприятий по обеспечению пожаровзрывобезопасности технологических процессов в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.004 и ГОСТ 12.1.010, а также необходимо включать в стандарты или технические условия на вещества и материалы.

Сущность метода определения температуры самовоспламенения заключается во введении определенной массы вещества в нагретый объем и оценке результатов испытания. Изменяя температуру испытания, находят ее минимальное значение, при котором происходит самовоспламенение вещества.

Концентрационные пределы распространения пламени (воспламенения)

Нижний (верхний) концентрационный предел распространения пламени - минимальное (максимальное) содержание горючего вещества в однородной смеси с окислительной средой, при котором возможно распространение пламени по смеси на любое расстояние от источника зажигания.

Значения концентрационных пределов распространения пламени необходимо включать в стандарты или технические условия на газы, легковоспламеняющиеся индивидуальные жидкости и азеотропные смеси жидкостей, на твердые вещества, способные образовывать взрывоопасные пылевоздушные смеси (для пылей определяют только нижний концентрационный предел). Значения концентрационных пределов следует применять при определении категории помещений по взрывопожарной и пожарной опасности в соответствии с требованиями норм технологического проектирования; при расчете взрывобезопасных концентраций газов, паров и пылей внутри технологического оборудования и трубопроводов, при проектировании вентиляционных систем, а также при расчете предельно допустимых взрывобезопасных концентраций газов, паров и пылей в воздухе рабочей зоны с потенциальными источниками зажигания в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.010, при разработке мероприятий по обеспечению пожарной безопасности объекта в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.004.

Допускается использовать экспериментальные и расчетные значения концентрационных пределов распространения пламени.

Сущность метода определения концентрационных пределов распространения пламени заключается в зажигании газо-, паро- или пылевоздушной смеси заданной концентрации исследуемого вещества в объеме реакционного сосуда и установлении факта наличия или отсутствия распространения пламени. Изменяя концентрацию горючего в смеси, устанавливают ее минимальное и максимальное значения, при которых происходит распространение пламени.

Температурные пределы распространения пламени (воспламенения)

Температурные пределы распространения пламени - такие температуры вещества, при которых его насыщенный пар образует в окислительной среде концентрации, равные соответственно нижнему (нижний температурный предел) и верхнему (верхний температурный предел) концентрационным пределам распространения пламени.

Значения температурных пределов распространения пламени следует применять при разработке мероприятий по обеспечению пожаровзрывобезопасности объекта в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.004 и ГОСТ 12.1.010; при расчете пожаровзрывобезопасных температурных режимов работы технологического оборудования; при оценке аварийных ситуаций, связанных с разливом горючих жидкостей, для расчета концентрационных пределов распространения пламени, а также необходимо включать в стандарты или технические условия на горючие жидкости.

Сущность метода определения температурных пределов распространения пламени заключается в термостатировании исследуемой жидкости при заданной температуре в закрытом реакционном сосуде, содержащем воздух, испытании на зажигание паровоздушной смеси и установлении факта наличия или отсутствия распространения пламени. Изменяя температуру испытания, находят такие ее значения (минимальное и максимальное), при которых насыщенный пар образует с воздухом смесь, способную воспламеняться от источника зажигания и распространять пламя в объеме реакционного сосуда.

Температура тления

Температура тления - температура вещества, при которой происходит резкое увеличение скорости экзотермических реакций окисления, заканчивающихся возникновением тления.

Тление - беспламенное горение твердого вещества (материала) при сравнительно низких температурах (400-600 °С), часто сопровождающееся выделением дыма.

Значение температуры тления следует применять при экспертизах причин пожаров, выборе взрывозащищенного электрооборудования и разработке мероприятий по обеспечению пожарной безопасности технологических процессов, оценке пожарной опасности полимерных материалов и разработке рецептур материалов, не склонных к тлению.

Сущность метода определения температуры тления заключается в термостатировании исследуемого вещества (материала) в реакционном сосуде при обдуве воздухом и визуальной оценке результатов испытания. Изменяя температуру испытания, находят ее минимальное значение, при котором наблюдается тление вещества (материала).

Условия теплового самовозгорания

Условия теплового самовозгорания ~ экспериментально выявленная зависимость между температурой окружающей среды, количеством вещества (материала) и временем до момента его самовозгорания.

Самовозгорание - резкое увеличение скорости экзотермических процессов в веществе, приводящее к возникновению очага горения.

Результаты оценки условий теплового самовозгорания следует применять при выборе безопасных условий хранения и переработки самовозгорающихся веществ в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.004.

Сущность метода определения условий теплового самовозгорания заключается в термостатировании исследуемого вещества (материала) при заданной температуре в закрытом реакционном сосуде и установлении зависимости между температурой, при которой происходит тепловое самовозгорание образца, его размерами и временем до возникновения горения (тления).

Минимальная энергия зажигания

Минимальная энергия зажигания - наименьшая энергия электрического разряда, способная воспламенить наиболее легко воспламеняющуюся смесь горючего вещества с воздухом.

Значение минимальной энергии зажигания следует применять при разработке мероприятий по обеспечению пожаровзрывобезопасных условий переработки горючих веществ и обеспечения электростатической искробезопасности технологических процессов в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.004, ГОСТ 12.1.010 и ГОСТ 12.1.018.

Сущность метода определения минимальной энергии зажигания заключается в зажигании с заданной вероятностью газо-, паро- или пылевоздушной смеси различной концентрации электрическим разрядом различной энергии и выявлении минимального значения энергии зажигания после обработки экспериментальных данных.

Кислородный индекс

Кислородный индекс - минимальное содержание кислорода в кислородно-азотной смеси, при котором возможно свечеобразное горение материала в условиях специальных испытаний.

Значение кислородного индекса следует применять при разработке полимерных композиций пониженной горючести и контроле горючести полимерных материалов, тканей, целлюлозно-бумажных изделий и других материалов. Кислородный индекс необходимо включать в стандарты или технические условия на твердые вещества (материалы).

Сущность метода определения кислородного индекса заключается в нахождении минимальной концентрации кислорода в потоке кислородно-азотной смеси, при которой наблюдается самостоятельное горение вертикально расположенного образца, зажигаемого сверху.

Способность взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха и другими веществами (взаимный контакт веществ)

Способность взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха и другими веществами - это качественный показатель, характеризующий особую пожарную опасность некоторых веществ.

Данные о способности веществ взрываться и гореть при взаимном контакте необходимо включать в стандарты или технические условия на вещества, а также следует применять при определении категории помещений по взрывопожарной и пожарной опасности в соответствии с требованиями норм технологического проектирования; при выборе безопасных условий проведения технологических процессов и условий совместного хранения и транспортирования веществ и материалов; при выборе или назначении средств пожаротушения.

Сущность метода определения способности взрываться и гореть при взаимном контакте веществ заключается в механическом смешивании исследуемых веществ в заданной пропорции и оценке результатов испытания.

Нормальная скорость распространения пламени

Нормальная скорость распространения пламени - скорость перемещения фронта пламени относительно несгоревшего газа в направлении, перпендикулярном к его поверхности.

Значение нормальной скорости распространения пламени следует применять в расчетах скорости нарастания давления взрыва газо- и паровоздушных смесей в закрытом, негерметичном оборудовании и помещениях, критического (гасящего) диаметра при разработке и создании огнепреградителей, площади легкосбрасываемых конструкций, предохранительных мембран и других разгерметизирующих устройств; при разработке мероприятий по обеспечению пожаровзрывобезопасности технологических процессов в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.004 и ГОСТ 12.1.010.

Сущность метода определения нормальной скорости распространения пламени заключается в приготовлении горючей смеси известного состава внутри реакционного сосуда, зажигании смеси в центре точечным источником, регистрации изменения во времени давления в сосуде и обработке экспериментальной зависимости "давление-время" с использованием математической модели процесса горения газа в замкнутом сосуде и процедуры оптимизации. Математическая модель позволяет получить расчетную зависимость "давление-время", оптимизация которой по аналогичной экспериментальной зависимости дает в результате изменение нормальной скорости в процессе развития взрыва для конкретного испытания.

Скорость выгорания

Скорость выгорания - количество жидкости, сгорающей в единицу времени с единицы площади. Скорость выгорания характеризует интенсивность горения жидкости.

Значение скорости выгорания следует применять при расчетных определениях продолжительности горения жидкости в резервуарах, интенсивности тепловыделения и температурного режима пожара, интенсивности подачи огнетушащих веществ.

Сущность метода определения скорости выгорания заключается в зажигании образца жидкости в реакционном сосуде, фиксировании потери массы образца за определенный промежуток времени и математической обработке экспериментальных данных.

Коэффициент дымообразования

Коэффициент дымообразования - показатель, характеризующий оптическую плотность дыма, образующегося при пламенном горении или термоокислительной деструкции (тлении) определенного количества твердого вещества (материала) в условиях специальных испытаний.

Значение коэффициента дымообразования следует применять для классификации материалов по дымообразующей способности. Различают три группы материалов:

· с малой дымообразующей способностью - коэффициент дымообразования до 50 м^2* кг^-1 включ.;

· с умеренной дымообразующей способностью - коэффициент дымообразования св. 50 до 500 м^2* кг^-1 включ.;

· с высокой дымообразующей способностью - коэффициент дымообразования св. 500 м^2* кг^-1 включ.

Значение коэффициента дымообразования необходимо включать в стандарты или технические условия на твердые вещества и материалы.

Сущность метода определения коэффициента дымообразования заключается в определении оптической плотности дыма, образующегося при горении или тлении известного количества испытуемого вещества или материала, распределенного в заданном объеме.

Индекс распространения пламени

Индекс распространения пламени - условный безразмерный показатель, характеризующий способность веществ воспламеняться, распространять пламя по поверхности и выделять тепло.

Значение индекса распространения пламени следует применять для классификации материалов:

· не распространяющие пламя по поверхности - индекс распространения пламени равен 0;

· медленно распространяющие пламя по поверхности - индекс распространения пламени св. 0 до 20 включ.;

· быстро распространяющие пламя по поверхности - индекс распространения пламени св. 20.

Сущность метода определения индекса распространения пламени заключается в оценке способности материала воспламеняться, выделять тепло и распространять пламя по поверхности при воздействии внешнего теплового потока. взрывоопасность температурный дымообразование эглан

Показатель токсичности продуктов горения полимерных материалов

Показатель токсичности продуктов горения - отношение количества материала к единице объема замкнутого пространства, в котором образующиеся при горении материала газообразные продукты вызывают гибель 50% подопытных животных.

Значение показателя токсичности продуктов горения следует применять для сравнительной оценки полимерных материалов, а также включать в технические условия и стандарты на отделочные и теплоизоляционные материалы.

Классификация материалов по значению показателя токсичности продуктов горения приведена в табл.2.

Таблица 2

Класс опасности	, г · м, при времени экспозиции, мин
	5	15	30	60
Чрезвычайно опасные	До 25	До 17	До 13	До 10
Высокоопасные	25-70	17-50	13-40	10-30
Умеренноопасные	70-210	50-150	40-120	30-90
Малоопасные	Св. 210	Св. 150	Св. 120	Св. 90

Сущность метода определения показателя токсичности заключается в сжигании исследуемого материала в камере сгорания при заданной плотности теплового потока и выявлении зависимости летального эффекта газообразных продуктов горения от массы материала, отнесенной к единице объема экспозиционной камеры.

Минимальная флегматизирующая концентрация флегматизатора

Минимальная флегматизирующая концентрация флегматизатора - наименьшая концентрация флегматизатора в смеси с горючим и окислителем, при которой смесь становится неспособной к распространению пламени при любом соотношении горючего и окислителя.

Значение минимальной флегматизирующей коцентрации флегматизатора следует применять при разработке мероприятий по обеспечению пожаровзрывобезопасности технологических процессов методом флегматизации в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.004 и ГОСТ 12.1.010.

Сущность метода определения минимальной флегматизирующей концентрации флегматизатора заключается в определении концентрационных пределов распространения пламени горючего вещества при разбавлении газо-, паро- и пылевоздушной смеси данным флегматизатором и получении "кривой флегматизации".

Пик "кривой флегматизации" соответствует значению минимальной флегматизирующей концентрации флегматизатора.

Минимальное взрывоопасное содержание кислорода

Минимальное взрывоопасное содержание кислорода - такая концентрация кислорода в горючей смеси, состоящей из горючего вещества, воздуха и флегматизатора, меньше которой распространение пламени в смеси становится невозможным при любой концентрации горючего в смеси, разбавленной данным флегматизатором.

Значение минимального взрывоопасного содержания кислорода следует применять при разработке мероприятий по обеспечению пожаровзрывобезопасности технологических процессов в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.004 и ГОСТ 12.1.010.

Сущность метода определения минимального взрывоопасного содержания кислорода заключается в испытании на воспламенение газо-, паро- или пылевоздушных смесей различного состава, разбавленных данным флегматизатором, до выявления минимальной концентрации кислорода и максимальной концентрации флегматизатора, при которых еще возможно распространение пламени по смеси.

Максимальное давление взрыва

Максимальное давление взрыва - наибольшее избыточное давление, возникающее при дефлаграционном сгорании газо-, паро- или пылевоздушной смеси в замкнутом сосуде при начальном давлении смеси 101,3 кПа.

Значение максимального давления взрыва следует применять при определении категории помещений по взрывопожарной и пожарной опасности в соответствии с требованиями норм технологического проектирования, при разработке мероприятий по обеспечению пожаровзрывобезопасности технологических процессов в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.004 и ГОСТ 12.1.010.

Сущность метода определения максимального давления взрыва заключается в зажигании газо-, паро- и пылевоздушной смеси заданного состава в объеме реакционного сосуда и регистрации избыточного развивающегося при воспламенении горючей смеси давления. Изменяя концентрацию горючего в смеси, выявляют максимальное значение давления взрыва.

Скорость нарастания давления взрыва

Скорость нарастания давления взрыва - производная давления взрыва по времени на восходящем участке зависимости давления взрыва горючей смеси в замкнутом сосуде от времени.

Значение скорости нарастания давления взрыва следует применять при разработке мероприятий по обеспечению пожаровзрывобезопасности технологических процессов в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.004 и ГОСТ 12.1.010.

Сущность метода определения скорости нарастания давления заключается в экспериментальном определении максимального давления взрыва горючей смеси в замкнутом сосуде, построении графика изменения давления взрыва во времени и расчете средней и максимальной скорости по известным формулам.

Концентрационный предел диффузионного горения газовых смесей в воздухе

Концентрационный предел диффузионного горения газовых смесей в воздухе (ПДГ) - предельная концентрация горючего газа в смеси с разбавителем, при которой данная газовая смесь при истечении в атмосферу не способна к диффузионному горению.

Концентрационный предел диффузионного горения газовых смесей в воздухе следует учитывать при разработке мероприятий по обеспечению пожаровзрывобезопасности технологических процессов в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.004 и ГОСТ 12.1.010.

Сущность метода определения концентрационного предела диффузионного горения газовых смесей в воздухе заключается в определении предельной концентрации горючего газа в смеси с разбавителем, при которой данная газовая смесь не способна к диффузионному горению. При этом фиксируется предельная скорость подачи газовой смеси.

Метод определения концентрационного предела диффузионного горения газовых смесей в воздухе применим для смесей с температурой 20-300 °С.



Раздел 2. Практическая часть

2.1 Методика расчета

1. Порядок составления уравнения реакции горения

Уравнение реакции горения составляется при многих пожарно-технических расчетах (для расчета объема воздуха, объема продуктов горения и т.д.).

Во-первых, необходимо знать основные продукты полного сгорания веществ (таблица соответствия продуктов горения химическому элементу, входящему в состав вещества):

Таблица 4

С - СО2	Н2 - Н2О	S - SО2	Cl - HCl
Р - Р2О5	Аl - Аl2О3	Na - Na2О	F - HF
Са - СаО	Si - SiO2	Br - HBr	I - НI
N2 - N2	O2- в свободном виде не выделяется

Для составления уравнения реакции горения допускают, что воздух состоит из 79% азота и 21% кислорода. Тогда на 1 объемную часть кислорода в воздухе приходится: 79/21=3,76 объемных частей азота.

В левую часть записывают Горючее Вещество (ГВ) + воздух.Для уравнивания вспомним сущность материального баланса: суммарная масса веществ, вступающих в реакцию равна массе веществ, получившихся в ходе реакции. Число атомов химического элемента должно быть одинаково, независимо от того, в состав какого вещества этот элемент входит.

Порядок уравнивания: начинаем с Н₂, затем продолжаем с другими химическими элементами. Кислород уравнивается в последнюю очередь, причем справа налево, множитель перед 3,76 N₂ равен множителю перед О₂.

Концентрация соответствующая такому соотношению горючего и воздуха называется стехиометрической, то есть такой, при которой смесь горючего вещества с воздухом наиболее взрывоопасна. Необходимо обратить внимание на то, что расчет ведут на один моль (1 м³) горючего вещества, поэтому в уравнении могут появляться дробные коэффициенты.

2. Порядок расчета объема воздуха, необходимого для горения

Расчет V_в необходим для прогнозирования развития пожара в помещении. Минимальное количество воздуха, необходимое для полного сгорания единицы массы или объема горючего вещества, называется теоретически необходимым.

При пожаре горение чаще всего происходит с избытком воздуха, что учитывается в расчетах коэффициентом избытка воздуха б (б=2, б=3 и т. д.).

Если б=1, то Vвравен теоретически необходимому, и такая концентрация воздуха и горючего называется стехиометрической.

Для расчета Vв используются формулы, которые достаточно просто выводятся из уравнения материального баланса процесса горения.

A) Для ТГВ и жидкостей:

где: m - масса горючего (дается в условии задачи),

в - стехиометрический коэффициент,

V_t - обьем 1-го киломоля воздуха при заданных условиях,

б - коэффициент избытка воздуха,

М - молярная масса.

Если жидкость дана в литрах, необходимо перевести литры в кг по формуле (в 1 м3 - 1000 литров).

Если давление Р и температура t по условиям задачи не соответствую нормальным, то объем одного киломоля воздуха рассчитывают по формуле:

(Ро=101325 Па, Tо=273K, Vo =22,4 м³),

Б) Для газов:

где: V_г.г. - объем горючего газа.

3. Порядок расчета объема продуктов горения

Для расчета применяются формулы, которые выводятся из уравнения материального баланса и, поэтому, похожи на формулы для определения V воздуха

Для твердых и жидкостей:

где: ?n_i -суммарное количество килограмм-молей продуктов горения,

m - масса горючего (дается в условии задачи),

Vt - обьем 1-го киломоля вещества при заданных условиях,

М - молярная масса,

Vпг- объем продуктов горения.

Если давление и температура по условиям задачи не соответствуют нормальным (Р₀=101325 Па, t₀=0), то объем одного киломоля вещества рассчитывают по формуле:

где Р и t - заданные температура и давление

Если горение протекает с избытком воздуха (б?1), то необходимо рассчитать ДО2=в (б -1) и ДN2=3,76 в (б -1)

Для газов:

[м³]

где V_гг - заданный объем горючего газа (м³)

Процентный состав продуктов горения рассчитывается, исходя их общего числа килограмм-молекул продуктов горения. Общее число килограмм-молекул продуктов горения ?n_i принимаем за 100% и по пропорции вычисляем процентное содержание каждого компонента продуктов горения.

4. Определение низшей Qн и высшей Qв теплоты сгорания веществ по формуле Д.И. Менделеева

Формулы имеют вид:

Qн=339С+1256Н-109(О+N-S)-25(9H+W) [кДж/кг],

Qв=339С+1256Н-109(О+N-S) [кДж/кг]

где С, Н, О, N, S, W - содержание (в %) соответствующего химического элемента в веществе (задается по условию или рассчитывается через молярную массу).

5. Определение плотности паров, газов по воздуху

Формула имеет вид:

D_в=М/29,

где М - молярная масса вещества

6. Расчет ПДВК.

Расчет предельно допустимой взрывобезопасной концентрации горючего вещества осуществляется по формуле:

ПДВК=ц_н ·К_б



где К_б - коэффициент безопасности (допускается брать его равным 0,05);

ц_н - нижний КПРП (рассчитывается или берется из справочной литературы).

Коэффициент безопасности К_б может изменяться в зависимости от условий, в которых присутствуют горючие пары или газы и характера технологического процесса.

К_б=0,1 - для производственных помещений;

К_б=0,5 - для аппаратов, в которых не предусмотрено применение источников зажигания;

К_б=0,05 - для помещений и аппаратов, в которых будут вестись ремонтные работы с применением открытого огня.

7. Расчет стехиометрической концентрации

Стехиометрическая концентрация - такая концентрация, при которой смесь горючего вещества с воздухом наиболее взрывоопасна.

где в - стехиометрический коэффициент, рассчитанный по уравнению горения.

8. Определение группы горючести веществ

Группу горючести веществ можно определить расчетным путем, используя формулу:

К=4n_C+4n_S+nн + n_N -2n_O-2n_Cl-3n_F-5n_Br ,

где n_C, n_S, nн, n_N n_O, n_Cl, n_F, n_Br - количество атомов С, S, H, N, O, Cl, F, Br соответственно (указано в формуле вещества).

К-коэффициент горючести, причем, если К<1, то жидкость не горит и наоборот, если К>1, то жидкость является горючей.

9. Определение КПРП газов и паров

КПРП газопаровоздушных смесей имеют большое значение в обеспечении пожарной безопасности. КПРП определяются экспериментальным путем, но их можно и рассчитывать. Методика экспериментального определения приведена в ГОСТ 12.1.044-89. Предпочтительнее экспериментальный метод. Кроме этого, значения КПРП приведены в справочной литературе или электронных программах.

Рассмотрим, как рассчитывается КПРП для индивидуальных веществ (имеющих химическую формулу).

Существует две основных формулы для расчета КПРП:

А)

( используется только для газов)

Значения Qн приводятся в справочнике А. Я. Корольченко или рассчитывается по формуле Менделеева (была приведена выше)

Б)

(используется для вещества в любом агрегатном состоянии)

Где коэффициенты a и в, приведенные в таблице:

Таблица 5

Область применения	а	b
Для вычисления НКПРП:	8,684	4,679
при в ? 7,5	1,550	0,560
при в > 7,5	0,768	6,554



в - стехиометрический коэффициент (из уравнения горения) или по формуле:

где - число атомов в молекуле соответственно - углерода, серы, водорода, галогенов и кислорода.

10. Пересчет КПРП из % в г/м³ , кг/м³, при изменении температуры

А) При проведении пожарно-технических расчетов встречается необходимость пересчитать КПРП из % в г/м³ или наоборот. Например, в справочнике значение дано КПРП в %, а для расчетов пожаровзрывоопасности пылей или паров горючих жидкостей необходимо значение в г/м³.

Пересчет из % в г/м³ осуществляется по формуле:

где V_t - объем одного киломоля воздуха, М- молярная масса

Пересчет из г/м³ в %:

[%]

Б) Если температура смеси отличается от 298 К (25?) более чем на 15 градусов, КПРП находят по формулам:



где ц_н.298 -рассчитывается по универсальной формуле или берется из справочника;

Т=Т₀+t=273+t.

11. Определение температуры вспышки жидкостей

Существует формула Элея для расчета t_всп по известному значению температуры кипения (берется из справочника А.Я. Корольченко):

где: К - коэффициент горючести, (порядок расчета приведен выше),

t_кип - взять из справочника А.Я. Корольченко.

12. Определение температурных пределов распространения пламени жидкостей

Температурные пределы распространения пламени жидкостей определяются по известному значению температуры кипения. Формула имеет вид:

t_н(в)=k·t_кип - L

Формула для расчета нижнего ТПРП и верхнего ТПРП одна и та же, различны коэффициенты k и L, которые берутся из таблицы

Таблица 6

Гомологический ряд	ТПРП	k	L
Нормальные алканы	Н	0,6957	73,8
СН3-(СН2)n-СН3	В	0,7874	50,3
2-Метилалканы	Н	0,6885	74,9
СН3-СН-(СН2)n-СН3	В	0,79	52,2
Нормальные алкены	Н	0,6867	74,5
СН2-СН-(СН2)n-СН3	В	0,7976	49,5
1-Фенилалканы	Н	0,6751	70,2
С6Н5-(СН2)n-СН3	В	-	-
Нормальные спирты	Н	0,5746	33,7
СН3-(СН2)n-ОН	В	0,6928	15,0
Изоспирты	Н	0,6582	44,1
(СН3)2-СН (СН2)n-ОН	В	0,7278	21,5
Сложные эфиры муравьиной кислоты	Н В	0,5359 0,6050	47,6 25,0
НСОО-(СН2)n-СН3
Сложные эфиры уксусной кислоты	Н	0,5940	50,9 40,8
СН3СОО-(СН2)n- СН3	В	0,7761
Первичные амины СН3-NH2	Н В	0,5004 -	54,6 -

13. Определение времени образования минимальной взрывоопасной концентрации паров

Расчет времени образования взрывопасных концентраций проводиться для оценки пожароопасной обстановки в помещении в результате розлива горючих жидкостей. Для этого применяются следующие формулы:

где т - масса жидкости, которая должна испариться для образования концентрации паров равной ц_н в г/м³.

S - площадь поверхности испарения [м²];

W_исп - скорость испарения [кг/м²·с]

Следует обратить внимание, что

где V_п - объем помещения, в котором находятся пары жидкости;

^/_н - нижний КПРП в г/м³ или кг/м³, рассчитывается по формулам или берется из справочной литературы.



2.2 Расчёты параметров

1.Стехиометрический коэффициент в, с написанием уравнения реакции горения.

C₁₀H₂₀ + 14 (O₂ + 3,76N₂) = 10 CO₂ + 10 H₂O + 52,64 N₂

Ответ: в = 14

Концентрация соответствующая такому соотношению горючего и воздуха называется стехиометрической, то есть такой, при которой смесь горючего вещества с воздухом наиболее взрывоопасна. Необходимо обратить внимание на то, что расчет ведут на один моль (1 м³) горючего вещества, поэтому в уравнении могут появляться дробные коэффициенты.

2.Объем воздуха, необходимый для горения

м³

М()=12*10+1*20+16*2=172кг/кмоль

м³

Ответ: м³

3.Объем продуктов горения

м³

ДО₂=в (б -1)=12,6 кмоль

ДN₂=3,76 в (б -1)=47,376 кмоль

Ответ: 48,89 м³

4.Высшая и низшая теплота сгорания



М()=12*10+1*20+16*2=172кг/кмоль

С = 120:172*100 = 70

Н = 20:172*100 = 12

О = 32:172*100 = 18

Qн = 339,4·70+1256·12-109·18 - 25(9·12)= 34140 кДж/кг

Qв = 339,4·70+1256·12-109·18 = 36840 кДж/кг

Ответ: 34140 кДж/кг, 36840 кДж/кг

5.Нижний и верхний концентрационные пределы

]

6.Температура вспышки

T_кип= (справочник А.Я. Корольченко)

К = 4=56

T_всп = - 18 =

7.Нижний и верхний температурные пределы распространения пламени

t_н = 0,5004171 - 54,6 = 30,9 ?

Ответ: 30,9?

8.Предельно допустимая взрывобезопасная концентрация

ПДВК = 0,790,05= 0,0395%

Ответ: 0,0395%

9.Время образования минимальной взрывоопасной концентрации паров жидкости в производственном помещении объемом 200 м³, площадью испарения 5 м²

кг/м³

m = 2000,184 = 36,8 кг

Ответ: 0,65 час

10.Коэффициент горючести, К

К = 4=561, значит, эглан является горючей жидкостью.

11.Плотность паров по воздуху

Д_в =

Ответ: 5,93

12.Стехиометрическая концентрация

Ответ: 1,5 %

13.Пересчитать НКПРП в г/м³

г/м³

Ответ: г/м³

2.3 Оценка пожарной опасности Эглана

1. Физико-химические параметры вещества: Эглана ().

D_в = 5,93, что больше 1, значит тяжелее воздуха, следовательно скопление паров будет в нижней части помещения. Бесцветная жидкость.

Qн =34140 кДж/кг, ПДВК = 0,0395%, 1,5%, T_кип=

2. Пожароопасные свойства: горючая жидкость, Т_всп=103,6

3. Показатели пожаровзрывоопасности: прозрачная, бесцветная жидкость

КПРП: ,

4. Токсичность вещества и продуктов горения, дымообразующая способность: в имеющейся справочно-информационной литератур данных нет.

5. Эффективные средства тушения: распылённая вода, возд.-мех. пена.



Заключение

При проведении расчетов и анализе параметров горючего вещества эглана были получены следующие данные: стехиометрический коэффициент =14 , то есть такой, при котором смесь горючего вещества с воздухом наиболее взрывоопасна. Для сгорания 9 кг эгана необходимо 48,89 м³ количества воздуха, при этом выделится 48,89 м³ продуктов горения. Жидкость является горючей , так как показатель горючести К=56. Нижний концентрационный придел равен 0,79% , а верхний концентрационный придел составляет 5,78%. Времени образования минимальной взрывоопасной концентрации паров в помещении объемом 200м³ составляет 0,65 часа. Показатели пожаровзрывоопасности: жидкость; температура вспышки = 86; температура самовоспламенения = 195; температурные предел распространения пламени: нижний= 30,9 .

Таким образом в данном курсовом проекте, по моему мнению я полностью раскрыл вопрос «Области применения и методы определения низшей рабочей теплоты сгорания», объяснил способ их определения, область применения и методику расчета. Во второй части курсового проекта я охарактеризовал вещество Эглан (). Определил физико-химические параметры вещества, пожароопасные свойства, показатели пожаровзрывоопасности и многое другое.



Список литературы

1. Абдурагимов И. М., Андросов А. С., Исаева Л. К., Крылов Е. В. Процессы горения. - М.: Химия - 2006, 250 с.

2. Баратов А. Н. Горение - Пожар - Взрыв - Безопасность. - М.: ФГУ ВНИИПО МЧС России, 2003. - 364 с.

3. Варнатц Ю., Маас У., Диббл Р. Горение. Физические и химические аспекты, моделирование, эксперименты, образование загрязняющих веществ. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2006. - 352 с.

4. Горшков В.И. Тушение пламени горючих жидкостей. - М.: Пожнаука, 2007. - 268 с.

5. Горшков В.И. Самовозгорание веществ и материалов. - М.: ФГУ ВНИИПО МЧС России, 2003. - 446 с.

6. Демидов П.Г., Шандыба В.Н., Щеглов П.П. Горение и свойства горючих веществ. - М.: Химия - 1999, 230 с.

7. Дурнев В. Д., Сапунов С. В., Федюкин В. К. Товароведение промышленных материалов. - М.: Информационно-издательский дом «Филинъ», 2002. - 536 с.

8. Коробкин В. И., Передельский Л. В. Экология. - Ростов н/Д.: «Феникс», 2001. - 576 с.

9. Корольченко А. Я., Корольченко Д. А. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения. Справочник: в 2-х ч. - М.: Асс. «Пожнаука», 2004. - Ч. I. - 713 с., - Ч. II. - 774 с.

10. Корольченко А. Я. Процессы горения и взрыва. - М.: Пожнаука, 2007. - 266 с.

11. Методика определения условий теплового самовозгорания веществ и материалов. - М.: ВНИИПО, 2004. - 67 с.

12. Расчет основных показателей пожаровзрывоопасности веществ и материалов: Руководство. - М.:ВНИИПО, 2002.- 77с.

13. Семенова Е. В., Кострова В. Н., Федюкина У. В. Химия. - Воронеж: Научная книга. - 2006, 284 с.

14. Таубкин И. М. Пожары и взрывы, особенности экспертизы. - М.: Химия - 2003, 150 с.

15. Теребнев В. В. Справочник руководителя тушения пожара. - М.: ИБС-Холдинг, 2005. - 225 с.

16.Пельтихина С.В. Методические указания по выполнению курсовой работы; ФГБОУ ВПО ВИ ГПС МЧС РОССИИ,2013.-39 с.

Размещено на Allbest.ru

...