Теория горения и взрыва, вар. 1 - Контрольная работа

Содержание

Задача 1.

Рассчитать объём воздуха и продуктов горения (в об. %), образующихся при сгорании 10 кг этанола, если горение происходит при заданных условиях, а именно при t = 10С, P = 100,0 кПа и коэффициенте избытка воздуха  = 1,1. Объём продуктов горения привести к заданным условиям.

Задача 3. Определить объём и состав продуктов горения (в об. %) смеси газов (табл. 4), если горение происходит при коэффициенте избытка воздуха =1,2.

H2-50%, C4H10-8%, C2H4 -20%, CO2 -20%, O2-2%.

Задача 5. Методом последовательных приближений рассчитать адиабатическую температуру горения для стехиометрической смеси горючего вещества (Толуол С7Н8) с воздухом

Задача 7. Рассчитать, какое минимальное количество этиленгликоля должно испариться в закрытом помещении объёмом Vп--200м3 при нормальных условиях, чтобы создалась взрывоопасная концентрация горючих паров. Условно принять, что пары горючей жидкости равномерно распределены в объёме помещения. Нижний концентрационный предел распространения

пламени рассчитать по предельной теплоте сгорания.

Задача 11: Рассчитать температуру вспышки или температуру воспламенения горючей жидкости (табл. 12) по формуле В.И. Блинова. Сравнить найденное значение с экспериментальным, взятым из справочника.

Задача 12. Рассчитать стандартную температуру самовоспламенения вещества (табл. 13) по средней длине углеродной цепи, определив число концевых групп и число цепей.

Задача 13. Сферический заряд ТНТ (тринитротолуол) массой 10 кг (W) взрывается при стандартных атмосферных условиях. Найти параметры падающей и нормально отражённой от препятствия взрывной волны на расстоянии 100 м (R) от центра взрыва

Введение (выдержка)

1. Составляем уравнения реакций горения горючих газов смеси в воздухе:

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

С4Н10 + 6,5(О2 + 3,76 N2) = 4 СО2 + 5 Н2О + 6,53,76 N2

С2Н4 + 3(О2 + 3,76 N2) = 2 СО2 + 2 Н2О + 33,76 N2

2. Рассчитаем теоретические объёмы воздуха и продуктов горения при полном сгорании 1 м3 газовой смеси (формулы 8 и 15):

(м3/м3)

3. Рассчитаем действительные объёмы продуктов горения с учётом избытка воздуха ( = 1,2).

(м3/м3)

4. Рассчитаем состав продуктов горения (в об. %).

Основная часть (выдержка)

Решение. Адиабатную температуру горения вещества находят при условии отсутс-твия теплопотерь (=0), для стехиометрической смеси горючего с воздухом, т.е. при =1.

1. Для определения состава и объёма продуктов горения запишем уравнение химической реакции горения толуола:

С7Н8 + 9(О2 + 3,76 N2) = 7CО2 + 4 Н2О + 93,76 N2

2. Объём продуктов горения составляет: V(CO2)=7моль/моль; V(H2O)=4моль/моль; V(N2)=93,76=33,84моль/моль; объём продуктов горения ∑ Vпг = 44,84моль/моль.

3. Рассчитаем низшую теплоту сгорания толуола по следствию из закона Гесса:

Qн = - (H(CO2)  n(CO2) + H(H2O)  n(H2O) - H(C7H8)  n(C7H8) ) = - (7  (- 396,9) + 4  (-242,2) – 50,17) = 3797,3 (кДж/моль)

Теплота образования толуола (табл.VIII ) : 50,17 кДж/моль.

4. Так как теплопотери отсутствуют, то всё выделившееся тепло идёт на нагрев продуктов горения. Среднее теплосодержание 1 моля продуктов горения будет составлять:

Н ср=Qn /∑ Vпгi (кДж/моль)=3797,3/44,84=84,7(кДж/моль)

5. Воспользовавшись зависимостью теплосодержания газов от температуры (табл. IX приложения), можно установить какой температуре соответствует такое теплосодержание. Лучше всего это сделать , ориентируясь на азот, так как его больше всего в продуктах горения. Из табл. IX видно, что при температуре 2500С теплосодержание азота 85,1 кДж/моль. Уточним, сколько потребовалось бы тепла, чтобы нагреть продукты горения до такой температуры. При Т1 = 2500С

Заключение (выдержка)

1. Составляем уравнение реакции горения этиленгликоля в воздухе:

С2Н4(ОH)2 + 2,5 (О2 + 3,76 N2) = 2 СО2 +3 Н2О + 2,5 3,76 N2

2. Рассчитываем низшую теплоту сгорания этиленгликоля по закону Гесса (теплоты образования веществ взяты из справочной литературы):

Qн = 396,92 + 242,23 – 453,8 = 1066,6 кДж/моль

Поскольку предельная теплота сгорания выражена в кДж/м3, то и низшую теплоту сгорания выражаем в кДж/м3, учитывая что объём одного моля паров этиленгликоля при нормальных условиях составляет 0,0224 м3:

3. Рассчитываем НКПРП этиленгликоля, учитывая, что предельная теплота сгорания для большинства горючих веществ одинакова и равна 1830 кДж/м3:

4. Рассчитываем объём паров этиленгликоля, необходимого для создания НКПРП в ёмкости объёмом 200м3: