Теория горения и взрыва

МИНИСТЕРСТВО  РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 

ПО ДЕЛАМ ГРАЖДАНСКОЙ  ОБОРОНЫ, ЧРЕЗВЫЧАЙНЫМ СИТУАЦИЯМ 

И ЛИКВИДАЦИИ ПОСЛЕДСТВИЙ  СТИХИЙНЫХ БЕДСТВИЙ.

 

 

АКАДЕМИЯ  ГОСУДАРСТВЕННОЙ ПРОТИВОПОЖПРНОЙ  СЛУЖБЫ

 

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине: «Теория горения и взрыва»

 

 

 

 

 

                                              Выполнил: слушатель 2 «Б» курса ФЗО

                                                        Пугачев М.В., номер зачетной книжки 10143

      Проверил:

 

 

 

 

 

Москва 2011 г.

 

СОДЕРЖАНИЕ.

 

 

1. Расчет адиабатической  температуры……………………………………….…3

2. Расчет температуры  взрыва……………………………………………………4

3. Определение концентрационных пределов распространения пламени…….4

4. Определение минимальной флегматизирующей концентрации азота……..5

_{5. Определение МВСК  и концентрации  горючего в  точке флегматизации…..5}

6. Зависимость КПР от концентрации флегматизатора………………………..6

7. Определение  температурных пределов распространения  пламени……..…6

8. Определение  температуры самовоспламенения………………………...…..7

9. Определение  максимального давления взрыва……………………………...8

10. Определение  тротилового эквивалента вещества……………………….…8

11. Таблица расчитанных  значений……………………………………………..9

12. Таблица справочных  значений………………………………………………9

13. Вывод о  пожарной опасности и погрешности  расчетных метадов……….9

14. Определение количества вещества, которое должно испариться в помещении чтобы   в нем создалась наиболее взрывоопасная паровоздушная смесь……………………………………………………………………………...10

15. Список литературы………………………………………………………….12

 

 

 

 

 

 

Исходные данные:

- вещество – 2,2,3 – триметилбутан;

-  химическая  формула - ;

-  температура  кипения –  ;

-  размеры  помещения - метра;

 

1. Рассчитать адиабатическую температуру горения.

 

Для расчета  воспользуемся методом последовательной подстановки.

Запишем  уравнение  химической реакции горения.

Следовательно продукты горения состоят из:

,  ,  ,  

Низшую теплоту сгорания определим по формуле:

Средняя энтальпия  продуктов горения:

Выбираем первую приближенную температуру горения 

Рассчитываем  теплосодержание продуктов горения при

 выбираем температуру горения,  равную 

Так как  определим температуру горения по формуле:

 

2. Рассчитать температуру взрыва.

 

Средняя внутренняя энергия  продуктов горения:

Принимаем первую приближенную температуру по азоту:

Рассчитываем внутреннюю энергию продуктов горения:

  показывает что  - завышена

Выбираем 

 

3. Определяем концентрационные пределы распространения пламени.

Нижний и  верхний концентрационные пределы  определяем по аппроксимационной  формуле:

 

       

 

4. Определим минимальную флегматизирующую концентрацию азота.

 

МФК азота

 

_{5. Определить МВСК  и концентрация  горючего в точке  флегматизации.}

 

_{Концентрация  горючего в точке  флегматизации:}

    

Минимальное взрывоопасное  содержание кислорода:

   

 

 

 

 

 

6. Определим зависимость КПР от концентрации флегматизатора.

 

    

 

 

7. Определяем  температурные пределы распространения  пламени.

 

Определим давление насыщенного  пара триметилбутана, соответствующее  нижнему и верхнему температурным пределам

 

         

           

Из уравнения Антуана  следует:

А=5,91723;     В=1200,563;     С=226,05

                              

 

8. Определим  температуру самовоспламенения.

 

Структурная формула вещества:

 

                5

    1           2           3           4

                             

              6             7

                      

Количество функциональных групп: 

, так как в молекуле содержаться  пять группы  

Количество  углеродных цепей:

Определяем длину каждой цепи:

	1-4	1-5	1-6	1-7	5-4	6-4	7-4	5-7	5-6	6-7
	4	3	3	4	4	4	5	4	3	2

 

Средняя длинна цепи:

По таблице  определяем, что температура самовоспламенения  равна 712 К

по  формуле :

    или   710,3 К

 

9. Определим  максимальное давление взрыва.

 

Из уравнения  имеем количество продуктов горения:  56,36 моль

                                    количество исходной смеси:  53,36 моль

 

Давление (max) взрыва:

 

где     и   температура до и в момент взрыва

        - давление до взрыва

 

  - это абсолютное давление.

Избыточное  давление:

 

10. Определим  тротиловый эквивалент вещества.

 

 Теплота  взрыва принимается равной низшей  теплоте сгорания. При пересчете на 1 кг теплота взрыва составит:

Теплота взрыва 1 кг тротила:

   

Тротиловый  эквивалент равен:

11. Рассчитанные значения параметров горения и взрыва заносим в таблицу.

Параметры горения и взрыва	Адиабат температура горения	Тем-ра взрыва	КПР           %	МФК           %	МВСК           %	ТПР           К	Тем-ра самовоспл         К	Максдавление  взрыва   МПа	Тротил. эквивалент
Значение параметра	2100,5	2638	0,99-6,7	48,2	10,69	285-332	710,3	1,05	5,01

 

12. Справочные значения показателей

Параметры горения  и взрыва	Адиабат температура горения	Тем-ра взрыва	КПР           %	МФК           %	МВСК           %	ТПР           К	Тем-ра самовоспл         К	Максдавление  взрыва   МПа	Тротил. эквивалент
Значение параметра			1,13-6,4				703

 

13. Вывод  о пожарной опасности и погрешности  расчетных метадов.

       Эксперементальные значения горючего  незначительно отличаются от  расчетных.

       Так как тротиловый эквивалент и максимальное давление высоки, а температура самовоспламенения вполне возможна, в эксплуатации донное горючее вещество весьма пожаровзрывоопасно.

        Без наличия флегматизатора горючее  в концентрации от 1% до 6,5 % способно  воспламениться с распространением  горения на всю смесь.

        Диапозон температуры распространения  пламени, также вполне возможны  в эксплуатации вещества.

14. Определить  количество, которое должно испориться в помещении 8*4*3,5 метра чтобы в нем создалась наиболее взрывоопасная паровоздушная смесь.

 

Имеем помещение  объемом 112 с нормальными условиями

( .  Из уравнения химической реакции находим стехиометрическую концентрацию горючего вещества в паровоздушной смеси:

 

Найдем объем  паров горючего вещества:

Определим массу  паров горюющего вещества:

Ранее был найден тротиловый эквивалент для 1 кг горючего вещества:

Определим тротиловый эквивалент парогазовой смеси в  ограниченном объеме (помещении). Коэффициент: .

Найдем :

Размер безопасной зоны по действию давления воздушной ударной волны:

Определение минимальной  флегматизирующей концентрации диоксида углерода  для предотвращения взрыва паровоздушной смеси в заданном помещении. Количество молей флегматизатора в точке флегматизации:

МФК: 

Найдем объем  флегматизатора в данном помещении:

Массу флегматизатора найдем по формуле:

              где: 

 

Результаты  расчетов оформляем в виде таблице:

Расчетный параметр	Объем помещения	Наиболее взрывоопас. кол-во вещества	Тротиловый  эквивалент взрыва	Безопасное  расстояние по действию ударной волны	Кол-во углек.газа для предотвращения взрыва.
Числовое значение	112 м.куб.	8,9 кг	44,5	53,1	105,8 кг

 

 

 

 

ВЫВОД: Горюче-воздушная смесь 2,2,3 – триметилбутана очень взрывоопасна (большое значение МТНТ  и  ) поэтому необходимо применять добавления в эту смесь достаточного количества флегматизатора для исключения взрыва.

 

 

 

 

 

 

 

 

15. Список используемой литературы

 

1.  «Теория горения  и взрыва»  А.С.Андросов, И.Р.  Бегишев, Е.П. Салеев, Москва 2007 г.

2.  « Примеры и задачи  по курсу «Теория горения и  взрыва» А.С.Андросов, Е.П. Салеев, Москва 2008 г.

3. «Задание и методические  рекомендации по выполнению курсовой  работы» И.Р. Бегишев, Москва 2010 г.

4. Справочная литература  из сети Интернет.