Metodološka uputstva za rešavanje problema i. Primeri i zadaci iz teorije sagorevanja i eksplozije Sagorevanje 1 8

transkript

1 MINISTARSTVO RUSKOG FEDERACIJE ZA CIVILNU ODBRANU, VANREDNE SITUACIJE I SANJANJE POSLEDICA PRIRODNIH NEPOGODA Akademija Državne vatrogasne službe A.S. Androsov, E.P. Saleev PRIMERI I ZADACI na predmetu TEORIJA GORENJA I EKSPLOZIJE Moskva 5

2 MINISTARSTVO RUSKOG FEDERACIJE ZA CIVILNU ODBRANU, VANREDNE SITUACIJE I UKLANJANJE POSLEDICA PRIRODNIH NEPOGODA Akademija Državne vatrogasne službe A.S. Androsov, E.P. Saleev PRIMJERI I ZADACI na predmetu TEORIJA GORENJA I EKSPLOZIJE Tutorial Odobren od strane Ministarstva za civilnu odbranu, vanredne situacije i pomoć u katastrofama Ruske Federacije kao nastavno sredstvo za visokoškolske ustanove Ministarstva za vanredne situacije Rusije Moskva 5

3 UDC BBK A ISB N Androsov A.S., Saleev E.P. Primjeri i zadaci za predmet. Teorija sagorevanja i eksplozije. Tutorial. - M.: Arfltvbz GPS EMERCOM Rusije, str. Recenzenti: Katedra za opštu i specijalnu hemiju Akademije Državne vatrogasne službe Ministarstva za vanredne situacije Rusije, Odsek za vatrogasnu tehniku ​​i usluge Akademije Državne vatrogasne službe Ministarstva za vanredne situacije Rusije. Primeri i zadaci za predmet Teorija sagorevanja i eksplozije sastavljeni su na osnovu dugogodišnjeg iskustva u nastavi discipline na Akademiji Državne vatrogasne službe Ministarstva za vanredne situacije Rusije na način da mogu poslužiti kao vodič za dizajn kursa. Kako bi se obezbijedilo metodološko jedinstvo sa teorijskim dijelom predmeta, na početku svakog poglavlja dati su primjeri rješavanja zadataka, kao i osnovne proračunske formule. Dodatak sadrži tabele vrednosti koje se najčešće koriste u rešavanju zadataka u ovom kursu. Namijenjen je kadetima, studentima i pomoćnicima obrazovnih ustanova Ministarstva za vanredne situacije Rusije vatrotehničkog profila. Poglavlja 1, 3 su napisali dr. sc. tech. nauka vanredni profesor Androsov A.S., Poglavlje 4 Kand. tech. nauke viši istraživač Saleev E.P. ISB N Akademija Državne vatrogasne službe EMERCOM Rusije, 5

4 Stranica sa sadržajem Poglavlje 1. Materijalni i toplotni bilansi procesa sagorevanja Proračun količine vazduha potrebne za sagorevanje supstanci Proračun zapremine i sastava produkata sagorevanja Proračun toplote sagorevanja supstanci Proračun temperature sagorevanja i eksplozije Glava. Granice koncentracije širenja plamena (paljenja) Poglavlje 3. Temperaturni indikatori opasnosti od požara Proračun temperaturnih granica širenja plamena (paljenja) Proračun temperature bljeska i paljenja Proračun standardne temperature samozapaljenja. 61 Poglavlje 4. Parametri eksplozije mešavine para-gas Proračun maksimalnog pritiska eksplozije Proračun TNT ekvivalenta eksplozije i bezbedne udaljenosti prema delovanju vazdušnih udarnih talasa .. 63 Dodatak

5 Poglavlje 1. Materijalni i toplotni bilansi procesa sagorevanja Teorijska osnova za proračun materijalnih i toplotnih bilansa su osnovni zakoni održanja materije i energije Proračun količine vazduha potrebne za sagorevanje supstanci Formule za proračun Za praktične proračune se pretpostavlja da se vazduh sastoji od 1% kiseonika i azota. Dakle, volumni odnos azota i kiseonika u vazduhu će biti: φ φ Ο 79 3.76, (1.1) 1 N gde je φ Ν, φ Ο, respektivno, zapreminski (% vol.) sadržaj azota i kiseonika u oksidacionom okruženje. Dakle, za 1 m 3 (kmol) kiseonika u vazduhu ima 3,76 m 3 (kmol) azota. Maseni odnos azota i kiseonika u vazduhu je 3,3% O i 76,7% N. Može se odrediti na osnovu izraza: φ φ NOMMNO ,9, (1.) 1 3 gde su M,MON molekulske mase kiseonika i azot, respektivno. Radi lakšeg izračunavanja, zapaljive materije su podeljene u tri vrste (tabela 1.1): pojedinačna hemijska jedinjenja (metan, sirćetna kiselina, itd.), supstance složenog sastava (drvo, treset, škriljci, ulje, itd.), mešavina gasovi (generatorski gas, itd.). 5

6 Tabela 1.1 Vrsta zapaljive supstance Formule za proračun Dimenzija Pojedinačna supstanca B (1.3, a) n no + n kmol m 3 ; N kmol m 3 Supstanca složenog sastava Smeša gasova G (no + nn) V ngm g (1.3, b) CSO V,69 + H (1.4) φg O i φo V in (1.5) 1 m 3 kg m 3 kg m 3 kmol; m 3 kmol Ovdje je B teoretska količina zraka; n G, ne, nn količina goriva, kiseonika i azota dobijena iz jednačine hemijske reakcije sagorevanja, kmol; M G je molekulska težina goriva; zapremina 1 kmola gasa u normalnim uslovima (.4 m 3); Maseni sadržaj C, H, S, O odgovarajućih elemenata u sastavu goriva, %; ϕ G i koncentracija i-te zapaljive komponente, % vol.; ϕ O koncentracija kiseonika u zapaljivom gasu, % vol.; no i količina kisika potrebna za oksidaciju jednog kmola i-te zapaljive komponente, kmol. Za određivanje zapremine vazduha tokom sagorevanja u uslovima drugačijim od normalnih, koristite jednačinu stanja za idealne gasove P T P T 1 1, (1.6) gde je P normalni pritisak, Pa; T normalna temperatura, K; zapremina vazduha u normalnim uslovima; P 1, 1, T 1 - pritisak, zapremina i temperatura vazduha, koji karakterišu date uslove sagorevanja. Praktična količina vazduha Zapremina vazduha koja stvarno ulazi u zonu sagorevanja. Odnos praktične zapremine vazduha i teoretskog naziva se koeficijent viška vazduha α: 1 V α. (1.7) Razlika između praktične i teorijske zapremine vazduha naziva se višak vazduha B: B B B B. (1.8) 6

7 Jednačine (1.7) i (1.8) impliciraju da je V V (α-1). (1.9) Ako je poznat sadržaj kiseonika u produktima sagorevanja, tada se koeficijent viška vazduha određuje formulom φ α 1+ O V (1 φ) O, (1.1) teoretski volumen produkata sagorijevanja. Za supstance u kojima je zapremina produkata sagorevanja jednaka zapremini utrošenog vazduha (na primer, ugljenik), formula (1.1) je pojednostavljena: 1 α. (1.11) 1 U slučaju stvaranja produkata nepotpunog sagorevanja (CO, H, CH 4, itd.), formula (1.11) ima oblik φ O 1 α 1 φ, (1.11, a) + CH 4 gde je φ O, φ co, φ CH, φ 4 H sadržaj odgovarajućih supstanci u produktima sagorevanja, % vol. Ako se sadržaj kiseonika u oksidacionoj sredini razlikuje od njegovog sadržaja u vazduhu, onda se formula (1.1) može zapisati kao: α 1+ i, shodno tome, formula (1.11) φ O (φ φ) OOOO (1.1) φo α, ( 1.13) φ φ gde je φ O početni sadržaj kiseonika u oksidacionoj sredini, % vol.; teoretski volumen oksidacionog medija. Često je u proračunima vatrogasne tehnike potrebno odrediti masu zraka koji je otišao na sagorijevanje, gdje je ρ gustina zraka, kg/m 3. Očigledno, m in u ρ in, (1.14) 7

8 ρ φ M + φ M PT N N O O V. (1.15) PT 1 Nakon zamjene konstantnih vrijednosti u formulu (1.15), dobijamo 3 P ρv 3, 47 1, (1.16) T gdje je P atmosferski pritisak, Pa; T temperatura vazduha, K. Primeri Primer 1. Odrediti teorijsku masu i zapreminu vazduha potrebne za sagorevanje 1 m 3 metana u normalnim uslovima. Rešenje Zapaljiva supstanca je pojedinačno hemijsko jedinjenje, stoga se za izračunavanje zapremine vazduha mora koristiti formula (1.3, a). Zapisujemo jednačinu za hemijsku reakciju sagorevanja CH 4 u vazduhu CH 4 + O + 3,76 N CO + HO + 3,76 N. Iz jednačine nalazimo n O; n 3,76 7,5; N n 1 CH, zatim 4 + 7,5 V 9,5 m 3 / m 3 ili kmol / kmol. 1 Koristeći formulu (1.14), uzimajući u obzir jednačinu (1.15), izračunavamo masu zraka,79 8 +,1 3 m B 9,5 9,5 1,8 1, kg/m 3.,4 Odredite teoretsku zapreminu vazduha koja je potrebna za sagorevanje 1 kg benzena. Odluka Zapaljivo pojedinačno hemijsko jedinjenje, dakle, za izračunavanje prema formuli (1.3, b), zapisujemo jednačinu za hemijsku reakciju sagorevanja C 6 H 6 + 7,5 O + 7,5 3,76 N 6 CO + 3 HO + 7,5 3,76 N, nađi n 1; n75; n 7,5 3,76 8,. O, N Molekularna težina benzena M Zapremina 1 kmola gasa u normalnim uslovima je 4 m 3 (7,5 +,) 8,4 V 1,3 m 3 /kg

9 Primer 3. Odrediti zapreminu i masu vazduha potrebne za sagorevanje 1 kg organske mase kompozicije: C 6%, H 5%, O 5%, N 5%, W 5% (vlažnost), ako je višak koeficijent vazduha α.5; temperatura vazduha 35 K, pritisak 995 Pa. Odluka Pošto je zapaljiva supstanca složenog sastava, teoretska količina vazduha u normalnim uslovima određena je formulom (1.4) 6 5 V, 9m 3 /kg. 3 8 Iz formule (1.7) izračunavamo praktičnu količinu vazduha u normalnim uslovima α, 5 5, m 3 /kg. U B nalazimo količinu vazduha koja je otišla na sagorevanje supstance pod datim uslovima sagorevanja. Koristeći formulu (1.6), dobijamo m 14, V (RT) 16,8 m 3 / kg.8 1, (RT) V ρ V 18,9 V kg / kg. PREMA R 4. Odrediti zapreminu vazduha potrebna za sagorevanje 5 m 3 mešavine gasova, koja se sastoji od % CH 4; 4%CH; 1% CO; 5% N i 5% O ako je omjer viška zraka 1,8. Rešenje Zapaljiva mešavina gasova, dakle, za izračunavanje zapremine vazduha koji je otišao na sagorevanje koristimo formulu (1.5). Za određivanje stehiometrijskih koeficijenata za kiseonik br. i zapisujemo jednačinu za reakcije sagorevanja gorivih komponenti u kiseoniku CH 4 + O CO + HO, CH +.5O CO + HO, CO +.5O CO, +, 5 4 +, zatim B 5,7m 3 / m 3. 1 Za sagorevanje 5 m 3 gasne mešavine, potrebna teoretska zapremina vazduha biće B 5 5, 7 8, 5 m 3. Praktična količina vazduha: 18 , 3, m 3. B, 9

10 Primer 5. Odrediti koeficijent viška vazduha pri sagorevanju sirćetna kiselina ako je dovedeno 3 m 3 vazduha za sagorevanje 1 kg. Rješenje Za određivanje koeficijenta viška zraka primjenom formule (1.7) potrebno je izračunati njegovu teoretsku količinu. Molekularna težina sirćetne kiseline je 6. CH 3 COOH + O + 3,76 N CO + HO + 3,76N; (+,) 3 76,4 V 3,6 m 3 /kg. 1 6 Tada je koeficijent viška vazduha prema formuli (1.7) jednak 3, α, 8. 3, 6 Sagorevanje se odvija uz nedostatak vazduha. PRIMME R 6. Odrediti zapreminu vazduha koja se koristi za oksidaciju 1 m 3 amonijaka, ako je sadržaj kiseonika u produktima sagorevanja bio 18%. Odluka Određujemo teoretsku količinu vazduha koja je potrebna za sagorevanje 1 m 3 amonijaka: zatim NH 3 +.75O +.75 3.76N.5N + 1.5HO +.75 3.76N, 75+, 75 3, 76 V 3,6 m 3 /m 3. 1 Za određivanje koeficijenta viška vazduha prema formuli (1.1), potrebno je izračunati teorijsku količinu produkata sagorevanja 1 m 3 amonijaka (1., formula 1.14) 1,5 +,5 +, 75 3,76 4,8 m 3 /m 3. 1 Koeficijent viška zraka 18 4,8 α 1+ 9,. 3, 6 1 (18) Zapreminu vazduha uključenog u proces sagorevanja 1m 3 amonijaka, određujemo iz formule (1.7) 9 3, m 3 /m 3. B, 1

11 Primer 7. Odrediti zapreminu oksidacionog medija, koji se sastoji od 6% O i 4% N, neophodnu za sagorevanje 1 kg izopropil alkohola, ako je njegova temperatura 95 K, pritisak 6, kPa. Rješenje Budući da se oksidacijski medij po sastavu razlikuje od zraka, formulom (1.1) određujemo volumni odnos kisika i dušika 4:6,67. Jednačina reakcije sagorevanja izopropil alkohola C 3 H 7 OH + 4,5O + 4,5,67N 3CO + 4HO + 4,5,67N. Teoretski volumen oksidirajuće sredine u normalnim uslovima izračunava se po formuli (1.3, b). Molekularna težina goriva je 6: (4,5 + 4,5,67) 1 6,4 os.8 m 3 /kg. Zapremina oksidacionog medija pri datim uslovima sagorevanja određuje se iz formule (1.6) () 4,9 OS RT.35 6,73 m 3 /kg. Primer 8. Odrediti masu dinitrotoluena, C 7 H 6 (NO), sagorelog u zatvorenoj zapremini od 1 m 3, ako je sadržaj kiseonika u produktima sagorevanja bio 1%. Rješenje Budući da proizvodi sagorijevanja sadrže kisik, sagorijevanje se odvija u višku zraka. Koeficijent viška određuje se formulom (1.1). C 7 H 6 (NO) + 6,5O + 6,5 3,76N 7CO + 3HO + N + 6,5 3,76N. Molekularna masa goriva 18. Teorijska zapremina vazduha (6,5 + 6,5 3,76), 4 V 38, m 3 /kg Teoretska zapremina produkata sagorevanja (formula 1.14) (, 5,) 3 76,4 4,4 m 3 /kg, 4 α 1 +, 1 (1) Praktična zapremina vazduha koji se koristi za sagorevanje, 55 38,9 7 m 3 /kg. U 11

12 Tada se masa sagorjelog dinitrotoluena m g određuje iz omjera P 1 m G 1,3 kg. 9.7 V Kontrolni zadaci 1. Odrediti masu i zapreminu (teoretsku) vazduha potrebne za sagorevanje 1 kg metil, etil, propil i amil alkohola. Konstruisati grafik zavisnosti zapremine vazduha od molekulske mase alkohola.. Odrediti teoretsku zapreminu vazduha koja je potrebna za sagorevanje 1 m 3 metana, etana, propana, butana i pentana. Napravi graf zavisnosti zapremine vazduha od položaja supstance u homolognom nizu (sadržaj ugljenika u molekulu supstance). 3. Odrediti teorijsku masu vazduha koja se koristi za sagorevanje 1 kg metana, metil alkohola, mravljeg aldehida, mravlje kiseline. Objasnite razlog utjecaja sastava tvari na volumen zraka potreban za njihovo sagorijevanje. 4. Odrediti zapreminu i masu vazduha koji je otišao u sagorevanje 1 kg drveta sastava: C 47%, H 8%, O 4%, W 5%, ako je koeficijent viška vazduha 8; pritisak 9 GPa, temperatura 85 K. 5. Koliko je vazduha, kg, uneto za sagorevanje 1 kg ugljenika ako je sadržaj kiseonika u produktima sagorevanja bio 17%? 6. Koliko vazduha, kg, potrebno je da se dovede za sagorevanje m 3 sastava generatorskog gasa: CO 9%, H 14%, CH 4 3%, CO - 6,5%, N - 45%, O -,5% , ako je koeficijent viška zraka jednak 5? 7. Odrediti količinu sagorelog toluena, kg, u prostoriji zapremine 4 m 3 ako se nakon požara u odsustvu izmene gasova utvrdi da je sadržaj kiseonika smanjen na 17%. 8. Koliko je hlora, m 3, dato za sagorevanje 3 m 3 vodonika, ako je višak oksidatora u produktima sagorevanja bio 8 m 3? 9. Odrediti višak vazduha u produktima sagorevanja gasne mešavine sastava: CO 15%, C 4 H 1 45% O 3%, N 1%, ako je koeficijent viška vazduha 1,9. 1. Koliko je oksidacionog medija, m 3, koji se sastoji od 5% kiseonika i 5% azota, potrebno za sagorevanje 8 kg etil acetata, ako je koeficijent viška 1; temperatura 65 K, pritisak 85 GPa. 11. Odrediti koeficijent viška oksidacionog medija koji se sastoji od 7% kiseonika i 3% azota, ako je pri sagorevanju sumpora sadržaj 1

13 kiseonik pao na 55%. Odredite količinu sagorelog sumpora (kg) ako je zapremina prostorije 18 m 3 Koliko je antracita (pretpostavimo da je sadržaj ugljenika 1%) izgorelo u prostoriji zapremine 15 m 3 ako je sagorevanje prestalo kada je kiseonik smanjen na 13%. Razmjena plina je zanemarena. 13. Izračunajte maseni i volumetrijski protok vazduha potreban za sagorevanje gasne fontane sa protokom od 3 miliona m 3 / dan, koji se sastoji od CH 4 8%, CO 1%, HS 5%, O 5% na vazduhu temperatura od 7°C i pritisak 15 kPa. Domaća zadaća Izračunati zapreminu i masu oksidacionog medija neophodnu za sagorevanje i-te gorive materije (tabela 1.). Broj verzije Zapaljiva supstanca Hemijska formula Količina goriva Sastav oksidacionog medija 1 Metil alkohol CH 3 OH kg Vazduh Anilin 3 Smeša gasova 4 Nitrobenzen 5 Složena supstanca C 6 H 7 N CO 45% N 15% C 4 H 8 1% O 3% 5 kg O 7% N 3% kg Vazduh C 65 % O % H 5 % S 1 % T 8 KR 98 Pa α.5 g Vazduh Normal α 1.4 6 Etilen CH 4 5 m 3 O 5 % N 75 % 7 Sumpor O 6 % S kg N 4 % 8 Složena supstanca C 9 % H 3 % N 5 % O % 1 kg Vazduh Normal α.5 T 35 K P1 Pa α 1.8 T 3 K P 95 Pa α 1.5 13

14 Varijanta broj 9 Smeša gasova Zapaljiva materija Hemijska formula CH 4 15% C 3 H 8 7% O 1% H 5% oksidujući Uslovi sagorevanja zapaljivog medija 5 m 3 Vazduh Normal α 1.9 1 Aluminijum Al 15 kg O 4% N 58% Normal α.8 11 Legura Mg% Al 8% 8 kg Vazduh T 65 KR 9 Pa α 1,5 1 Mravlja kiselina CHO 5 kg Vazduh Normal α 1, 13 Dimetil etar (CH 3) O 1 kg Vazduh 14 Mešavina gasova 15 Kompleksna supstanca 16 Glicerol HS 5% SO 15% CO 15% H 3% O 15% C 8% H 8 % W 1% T 8 K P116 Pa α 4, 15 m 3 Vazduh Normal α 1,4,7 kg Vazduh C 3 H 8 O 3 1 kg Vazduh 17 Acetilen CH 15 l Cl 18% N 8% 18 Mešavina gasova 19 Ester etil sirćetne kiseline Metiletil keton 1 Hlorobenzen Nitrotoluen CH 4 3% O 8% N 15% H 47% Pa 6 Kα P11 1,4 T 35 K P113 Pa α 1,9 Normalno α 1,8 3 m 3 Vazduh Normalan α 3, C 4 H 8 O 5 kg Vazduh T 7 KR 85 Pa α 1,5 C 4 H 8 O 5 kg Vazduh Normalan α.5 T 35 KC 6 H 5 Cl 7 kg Vazduh P 1 Pa α.8 C 7 H 7 NO 1 kg O 5% N 7 5% T 8 K R 98 Pa α 1,4 14

15 Varijanta broj 3 Smeša gasova Zapaljiva materija Hemijska formula NH 3 5 % C 4 H 1 5 % C 4 H 8 15 % CO 3 % O 5 % Količina goriva l Kraj tabele 1. Sastav oksidacionog medija Uslovi sagorevanja Vazduh 4 Butil alkohol C 4 H 1 O 4 kg Vazduh 5 Dibromoheksan C 6 H 1 Br 3 kg 6 Složena supstanca 7 Smeša gasova C 7% S 5% H 5% O% C 3 H 8 1% CO 79% H 5% O 5% N 1% O 65% N 35% 15 kg Vazduh Normalan α 1,8 T 65 K P1 Pa α 1,8 T 8 KP 98 Pa α 1,7 T 85 KR 1 Pa α.8 1 m 3 Vazduh normalan α 3,5 1.. Proračun zapremine i sastava produkata sagorevanja U cilju pojednostavljenja proračuna, sve zapaljive materije su podeljene u tri vrste: pojedinačne, složene, smeše zapaljivih gasova (tabela 1.3) Vrsta zapaljive supstance Pojedinačna supstanca Supstanca složenog sastava n Formule za proračun (1.17) ng ni (1.18) n M G C CO 1.86 1 (1.19) HWHO 11, + 1.4 1 1 (1.) S SO.7 1 ( 1.1) 1 7C+ 1 HO +,63S +,8 N (1 .) N 1 8 Tabela 1.3 Dimenzija m 3 ; kmol m 3 kmol m 3 kg m 3; kmol kg kg 15

16 Vrsta zapaljive supstance Smeša gasova i Formule za proračun i 1 ni φ n ii + φngi. 1 ng (1.3) Dimenzija m 3 ; kmol m 3 kmol Ovdje je teoretski volumen produkata izgaranja; n NGi količina i-tog produkta sagorevanja u jednačini reakcije, kmol; n G količina goriva, kmol; zapremina 1 kmola gasa; M je molekulska težina goriva; NGi je zapremina i-tog produkta reakcije; Sadržaj C, H, S, O, N, W odgovarajućih elemenata (ugljenik, vodonik, sumpor, kiseonik i azot) i vlaga u zapaljivoj materiji, tež. %; ϕ Gi sadržaj i-te zapaljive komponente u gasnoj mešavini, % vol.; ϕ Sadržaj NGi i-te negorive komponente u sastavu gasne mešavine, % vol. Praktična (ukupna) zapremina produkata sagorevanja sastoji se od teorijske zapremine produkata sagorevanja i viška vazduha ili + (α 1) + Δ (1.4) V B. (1.5) Sastav produkata sagorevanja, tj. sadržaj i-te komponente određen je formulom φ i 1, (1.6) i i gdje je ϕ i sadržaj i-te komponente u produktima sagorijevanja, vol. %; i zapremina i-te komponente, m 3, kmol; Σ i ukupna zapremina produkata sagorevanja, m 3, kmol. Prilikom sagorevanja u višku vazduha, proizvodi sagorevanja sadrže kiseonik i azot O.1ΔV; (1.7) N + 79, (1.8) N, B gdje je N teoretski volumen dušika u produktima sagorijevanja, m 3, kmol, 79. (1.9) N B 16

17 Primeri Primer 1. Koja će se količina produkata sagorevanja osloboditi pri sagorevanju 1 m 3 acetilena u vazduhu ako je temperatura sagorevanja bila 145 K. Rastvor Zapaljivo pojedinačno hemijsko jedinjenje (formula 1.17). Napišimo jednačinu za hemijsku reakciju sagorevanja CH +.5O +.5 3.76N CO + HO +.5 3.76N Zapremina produkata sagorevanja u normalnim uslovima + 1+.5 3.76 1.4 m/m 3. 1 zapremina produkata sagorevanja na 145 K 1,4 145 (RT) 65,9 m3/m Ex. Odrediti zapreminu produkata sagorevanja pri sagorevanju 1 kg fenola, ako je temperatura sagorevanja 1 K, pritisak je 95 Pa, koeficijent viška vazduha je 1,5. Rastvor Zapaljivo pojedinačno hemijsko jedinjenje (formula 1.18). Napišimo jednačinu za hemijsku reakciju sagorevanja C 6 H 5 OH + 7O + 7 3,76N 6CO + 3HO + 7 3,76N. Molekularna težina goriva 98. Teoretska zapremina produkata sagorevanja u normalnim uslovima () 3.76.4 8.1 m 3 / kg Praktična zapremina vazduha u normalnim uslovima (1.5) (.76) (1.5 1) 8.1 +, 4 11.9 m 3 /kg Zapremina produkata sagorevanja pod određenim uslovima 11, (RT) 55,9 m 3 /kg Primer 3. Odrediti zapreminu produkata sagorevanja pri sagorevanju 1 kg organske mase kompozicije: C 55%, O 13%, H 5 %, S 7%, N 3%, W 17%, ako je temperatura sagorevanja 117 K, koeficijent viška vazduha je 1,3. 17

18 Rastvor Zapaljiva tvar složenog sastava (formule). Teoretski sastav produkata sagorevanja u normalnim uslovima 55 CO 1,86 1. m 3 /kg; H O 11, + 1.4.6 +,8 m 3 /kg; SO, 7,5 m 3 / kg; N,63+.8 3 4,7 m 3 /kg. 1 8 Ukupna teoretska zapremina produkata sagorevanja u normalnim uslovima 1+.8 +.5 + 4.7 6.55 m 3 /kg. Praktična zapremina produkata sagorevanja u normalnim uslovima, 55+, (1,3 1) 6,55+ 1,8 8, 35 m 3 /kg. 3 8 Praktična zapremina produkata sagorevanja pri temperaturi sagorevanja od 8, (RT) 35,8 m 3 /kg. 73 Primer 4. Izračunajte zapreminu produkata sagorevanja pri sagorevanju 1 m 3 gasne mešavine koja se sastoji od C 3 H 6 7%, C 3 H 8 1%, CO 5%, 15%, ako je temperatura sagorevanja 13 K, koeficijent viška vazduha, 8. Temperatura okoline 98 K. Rastvor Gorivo - mješavina plinova (formula 1.3) C 3 H 6 + 4.5O + 4.5 3.76N 3CO + 3HO + 4.5 3.76N, C 3 H 8 + 5O + 5 3.76N 3CO + 4HO + 3.76N. Količina produkata sagorevanja određena je formulom (1.3) 1 CO (), 45 m 3 / m 3; 1 1 H O (), 4 m 3 / m 3. 1 Budući da mješavina plina sadrži kisik, oksidiraće dio zapaljivih komponenti, pa će se potrošnja zraka smanjiti (formula 1.5). osamnaest

19 U ovom slučaju teoretsku zapreminu azota je pogodnije odrediti formulom (1.9) 4, N,79 13, m 3 /m 3. 1 Teoretska zapremina produkata sagorevanja, 45 +,4 + 13, 18,5 m 3 /m 3. Praktična zapremina produkata sagorevanja (formule 1.4, 1.5) 4,5 + (.8 1) 4,5 m 3 / m 3. 1 Zapremina produkata sagorevanja na temperaturi od 13 K 4,5 13 (RT) 183,4 m 3 / m P Primjer 5. Odrediti sastav proizvoda sagorijevanja metil etil ketona. Rješenje U ovoj formulaciji zadatka racionalnije je direktno iz jednačine sagorijevanja odrediti volumen proizvoda u kmol koji se oslobađa pri sagorijevanju 1 kmola goriva CH 3 COC H 5 + 5,5O + 5,5 3,76N 4CO + 4HO + 5,5 3,76N, CO 4 kmol; 4 H O kmol; N, 7 kmola; 7 i 8, molite. Koristeći formulu (1.6), nalazimo sastav produkata sagorevanja 4 1 ϕ H 14 O ϕco %, ϕ N 1 () 7%. 8.7 Primer 6. Odrediti zapreminu i sastav (% vol.) produkata sagorevanja 1 kg sastava mineralnog ulja: C 85%, H 15%, ako je temperatura sagorevanja 145 K, koeficijent viška vazduha je 1,9. Odluka Pomoću formula () određujemo zapreminu produkata sagorevanja 85 CO 1,86 1,6 m 3 /kg; 1 15 H O 11, 1,7 m 3 /kg; 1 1 N () 9,1 m 3 /kg. 1 Teoretska zapremina produkata sagorevanja u normalnim uslovima 19

20 1,6 + 1,7 + 9,1 1,4 m 3 /kg. Praktična zapremina produkata sagorevanja u normalnim uslovima (formula 1.5) 85 1.4 +, (1.9 1) 1.4 + 1.5, 9 m 3 /kg. 3 Zapremina produkata sagorevanja na temperaturi od 145 K.9 145 (RT) 11,7 m 3 /kg. 73 Očigledno, sastav produkata sagorevanja ne zavisi od temperature sagorevanja, pa ga je razumno odrediti u normalnim uslovima. Prema formulama (1.6, 1.8) 1.6 1.1 1.5 1 ϕ CO 7.1%; ϕ 9,4 O %;.9,9 (9,1 +,79 1,5) 1 1,7 1 ϕ N 76, %; ϕ 7, 3 HO,9 %.,9 Primjer 7. Odrediti količinu sagorjelog acetona, kg, ako je zapremina oslobođenog ugljičnog dioksida, svedena na normalne uslove, iznosila 5 m 3. Rješenje Napišimo jednačinu za reakcija sagorevanja acetona u vazduhu CH 3 COCH 3 + 4O + 4 3,76N 3CO + 3HO + 4 3,76N. Iz jednadžbe proizilazi da se prilikom sagorijevanja oslobađa 3,4 m 3 ugljičnog dioksida iz 58 kg (molekulska težina acetona). Tada za stvaranje 5 m 3 ugljičnog dioksida mora reagirati m G goriva 5 58 m G 43, kg. 3.4 Primer 8. Odrediti količinu sagorele organske mase kompozicije: C 58%, O %, H 8%, N %, W 1% u prostoriji zapremine 35 m 3, ako je sadržaj ugljen-dioksida bio 5%. Odluka Odredimo zapreminu oslobođenog ugljičnog dioksida Vyd 35,5 17,5 m3. .1 m 3 / kg. jedan

21 Odredimo količinu izgorele materije 17,5 m G 15,9 kg. 1.1 Primjer 9. Odrediti vrijeme kada je sadržaj ugljičnog dioksida u prostoriji zapremine 48 m 3 kao rezultat sagorijevanja drva (C 45%, H 5%, O 4%, W 8%) bio 8%, ako je specifična masa izgaranja drveta 8 kg/(ms), a površina sagorevanja 38 m. Pri rešavanju se ne uzima u obzir razmena gasova sa okolinom, zanemaruje se razblaživanje kao rezultat oslobađanja produkata sagorevanja. . Rješenje Pošto se razrjeđivanje produktima sagorijevanja ne uzima u obzir, iz izraza (1.19) određujemo zapreminu ugljičnog dioksida koji se oslobađa kao rezultat sagorijevanja, koji odgovara 8% njegovog sadržaja u atmosferi 8 48 CO 38,4 m 3 1 odrediti koliko treba sagorjeti zapaljivog materijala da bi se oslobodio dati volumen ugljičnog dioksida 38,4 m G 46 kg. 1,86,45 Vrijeme gorenja se određuje na osnovu omjera m τ, υ G F m gdje je τ vrijeme gorenja; m G masa izgorjelog drva, kg; υ m masa izgaranja drveta, kg/(m s); F površina gorenja, m; 46 τ 151 s.5 min.,8 38 Kontrolni zadaci 1. Odrediti zapreminu i sastav (% vol.) produkata sagorevanja 1 m 3 etilena, propilena, butilena, ako je temperatura sagorevanja 18 K, pritisak je 98 Pa. Konstruisati graf zavisnosti zapremine produkata sagorevanja i sadržaja pojedinih komponenti od molekulske mase goriva.. Odrediti zapreminu produkata sagorevanja i sadržaj vodene pare i kiseonika pri sagorevanju 1 kg heksana, heptana. , oktan, dekan, ako je temperatura sagorevanja 13 K, pritisak je GPa, koeficijent viška je 1

22 Zrak za izgaranje 1.8. Konstruisati graf zavisnosti zapremine produkata sagorevanja i sadržaja kiseonika od molekulske mase goriva. 3. Odrediti zapreminu i sastav proizvoda sagorevanja 1 kg drveta sastava C 49%, H 6%, O 44%, N 1%, ako je temperatura sagorevanja 15 K, koeficijent viška vazduha je 1,6. 4. Koliko produkata sagorevanja, svedenih na normalne uslove, nastaje kao rezultat sagorevanja 5 m 3 gasne mešavine sastava H 45%, C 4 H 1%, CO 5%, NH 3 15%, O 15%, ako se sagorijevanje odvija uz koeficijent viška zraka, jednak 3,? 5. Odrediti koliko je sirove nafte sastava: C 85%, H 1%, S 5% izgorelo u zapremini od 5 m 3, ako je sadržaj sumpordioksida bio 5 m 3. Izračunaj pri kojem sadržaju kiseonika dolazi do sagorevanja prestao. 6. Nakon kojeg vremena će sadržaj CO u prostoriji zapremine 3 m 3 kao rezultat sagorevanja heksanola sa površine od 8 m iznositi 7%? Masovna brzina sagorevanja heksana, 6 kg/(m s). 7. Odrediti sadržaj SO (% vol.) u zapremini od 1 m 3 na.5 m i 4 minuta gorenja ulja sastava: C 8%, H 8%, S 1%, ako je njegova stopa izgaranja od površina od 5 m bila je 4 kg /(m s). Napraviti graf ovisnosti sadržaja sumpor-dioksida od vremena gorenja. 8. Odrediti zapreminu produkata sagorevanja oslobođenih 5 minuta nakon paljenja gasne mešavine sastava: CH 3%, H%, O 15%, HS 18%, CO 15% i sadržaj ugljen-dioksida, ako je višak koeficijent vazduha je 1,5, temperatura sagorevanja 13 K. Potrošnja gasa 5 m 3 / s, temperatura gasa 95 K. Domaća zadaća Izračunati zapreminu nastalih proizvoda, m 3, i njihov sadržaj azota (% vol.) tokom sagorevanja i. supstance (Tabela 1.4). Tabela 1.4 Broj varijante Zapaljiva supstanca Hemijska formula Količina goriva Sastav oksidacionog medija 1 Dietil alkohol (CH 5) O 1 kg Vazduh Sirćetna kiselina CH 4 O 5 kg "3 Legura Mg% Al 8% 1 kg" Uslovi sagorevanja T g 15 K P114 Pa α.5 T g 1 KP 98 Pa α.6 T g 8 KP 95 Pa α 1.6

23 Nastaviće se 1.4 Opcija broj 4 Mešavina gasova Zapaljiva supstanca Hemijska formula CH 4% C 3 H 8 65% O 15% Količina goriva Sastav oksidacionog medija 1 m 3 "5 Oktil alkohol C 8 H 18 O 1 kg" 6 Složena supstanca 7 Smjesa plinova 8 Anilin C 9% H 5% O 5% NH 3 1% C 4 H 1 8% N 7% O 3% 1 kg "1 m 3" C 6 H 7 N 1 kg "9 Dietil etar (CH 5) O 5 kg "1 Mešavina gasova 11 Nitrobenzen 1 Složena supstanca 13 Mešavina gasova CO 7% C 3 H 8 5% O 5% C 6 H 5 NO C 7% H 6% O 14% W 1% CH 4 6% CO 3% H 1% 14 Dimetil etar (CH 3) O 1 kg 15 Glicerin 16 Kompleksna supstanca C 3 H 8 O 3 C 8% H 1% O 8% 1 m 3 O 4% N 58% kg Vazduh 1 kg "1 m 3 "1 kg O 3% N 7% O 7% N 73% 1 kg Uslovi sagorevanja vazduha T g 148 K P113 Pa α.4 T g 13 K P1 Pa α.5 T g 13 KP 97 Pa α 1,6 T g 16 K P113 Pa α 1, T g 155 K P 94 Pa α 1,7 T g 16 K P113 Pa α 1,4 T g 14 K P113 Pa α,5 T g 18 K P 87 Pa α 1,8 T g 13 KR α 97 1,3 T g 15 K R113 Pa α 1, T g 18 KR 87 Pa α 1,8 T g 16 K R113 Pa α.1 T g 135 KR 99 Pa α 1,8 3

24 Nastaviće se 1.4 Varijanta broj 17 Smeša gasova Zapaljiva materija Hemijska formula CH 6 6 % C 3 H 8 3 % H 5 % O 5 % Količina goriva Sastav oksidacionog medija 1 m 3 - "- 18 Metil etil keton C 4 H 8 O 1 kg - "- 19 Složena supstanca Nitrotoluen 1 Smjesa plinova C 6% H 7% O - 1% W 1% 4 kg - "- C 7 H 7 NO kg - "- NH 3 4% C 3 H 8 4% H 1% O 1% Dibromoheksan C 6 H 1 Br 1 kg 1 m 3 - "- O 5% N 5% 3 Dinitrobenzen C 6 H 4 (NO) 1 kg Vazduh 4 Ugljendisulfid CS kg - "- 5 Diklorobenzen C 6 H 4 Cl 5 kg - "- 6 Mravlja kiselina 7 Etil acetat C 7% S 5% H 5% O% 1 kg O 8% N% C 4 H 8 O 1 kg Vazduh Uslovi sagorevanja T g 165 K P113 Pa α. 6 T g 148 K R 91 Pa α 1,7 T g 11 K R113 Pa α 1,4 T g 134 K R1 Pa α,6 T g 18 K R113 Pa α 1,7 T g 14 K R 9 Pa α,3 T g 165 K R 81 Pa α 1,1 T 17 KR 97 Pa α 1,6 T 13 KR 99 Pa α 1,4 T 6 KR 98 Pa α,5 T g 15 K R1 Pa α 1,5 4

25 1.3. Proračun kalorijske vrijednosti supstanci Formule za proračun Prilikom izračunavanja toplotne ravnoteže u požaru, po pravilu se utvrđuje neto kalorijska vrijednost. Količina toplote koja se oslobađa tokom sagorevanja jedinice mase (volumena) goriva u gasovitom stanju vode Q Q Q, B H gde je Q najveća kalorijska vrednost; Q n niža kalorijska vrijednost; Q je toplota isparavanja vode koja nastaje tokom sagorevanja neke supstance. c Vrsta goriva Supstance Pojedinačne supstance Supstance složenog sastava (Mendeljejeva formula) Smeša gasova 9(OS) 5,1(9H + W) (1,31) 1 Q H QHφgi (1,3) 1 kJ/kg kJ/mol; kJ/m 3 gdje je H i, H j, respektivno, toplina formiranja jednog kmola i-tog konačnog proizvoda sagorijevanja i j-tog početnog materijala; n i, n j, redom, broj kmola i-tog produkta reakcije i j-tog početnog materijala u jednačini reakcije sagorevanja; C, H, S, W, redom, sadržaj, % tež. ugljik, vodik, sumpor i vlaga u sastavu tvari; O zbir kiseonika i azota, mas. %; Q H i neto kalorijska vrijednost i-te zapaljive komponente gasne mješavine, kJ/kmol; ϕ gi sadržaj i-te zapaljive komponente u gasnoj mešavini, % vol. Proračun kalorijske vrijednosti mješavine plin-vazduh vrši se prema formuli CM 1 QHQ Hφ G, (1.33) 1 CM gdje je QN kalorijska vrijednost mješavine plina i zraka, kJ / m 3, kJ / kmol ; Q N je donja kalorijska vrijednost zapaljive tvari, kJ / m 3, kJ / kmol; ϕ g koncentracija goriva u mješavini sa oksidantom, % vol. 5

26 Specifična brzina (intenzitet) oslobađanja toplote tokom sagorevanja je q Q H υ M, (1.34) gde je q specifični intenzitet oslobađanja toplote kW/m; υ m brzina sagorevanja mase, kg/(m s). Brzina oslobađanja toplote tokom sagorevanja, toplote vatre jednaka je q Q H υ M F, (1.35) gde je q n intenzitet oslobađanja toplote, kW; F površina gorenja, m Primjeri Primjer 1. Odrediti neto kaloričnu vrijednost sirćetne kiseline, ako je toplota njenog stvaranja 485,6 kJ/mol. Rješenje Za izračunavanje po formuli (1.3) napišemo jednačinu za sagorijevanje sirćetne kiseline u kiseoniku CH 3 COOH + O CO + HO; (396,9 + 4,1485,6) 79,6 3 Q kJ/mol 79,6 1 kJ/kmol. N Za izračunavanje količine toplote koja se oslobađa pri sagorevanju 1 kg goriva potrebno je dobijenu vrednost podeliti sa njegovom molekulskom težinom (64) 3 79,6 1 Q N 1384 kJ/kg. 64 PRIMJER Izračunajte neto kalorijsku vrijednost organske mase kompozicije: C 6%, H - 8%, O 8%, S %. D e x e n i e. Prema formuli D.I. Mendeljejev (1,31) () 5, Q N 339,9 8 kJ/kg. Primjer 3. Odrediti neto kaloričnu vrijednost gasne mješavine koja se sastoji od CH 4 4%, C 4 H 1%, O 15%, HS 5%, NH 3 1%, CO 1%. Rešenje Za svaku zapaljivu komponentu smeše, koristeći formulu (1.3), nalazimo toplotu sagorevanja (tabela 1.6). 6

27 Toplotna jednačina za reakciju stvaranja goriva, 1-3 kJ/kmol CH 4 + O CO + HO 75 C 4 H 1 + 6,5O 4CO + 5HO 13,4 Q N Toplota sagorijevanja, 1-3 kJ/kmol T a b fa, 9 + 4, 75 86.3 Q 4 396, 13.5 H 666.1 HS + 1.5O HO + SO 1.1 Q 4, + 97.5 1.1 338.6 H NH 3 +.75O 1.5HO +.5N 46.1 Q 46.1 Q 46.1 Q kmol. Da bi se odredila kalorijska vrijednost 1 m 3 plinske mješavine, potrebno je dobivenu vrijednost podijeliti sa zapreminom koju zauzima 1 kmol gasa u standardnim uslovima (4,4 m 3): 3 178,5 1 QH 5776 kJ / m 3. 4.4 P p i izmjerite 4. Izračunajte kaloričnu vrijednost 1 m 3 stehiometrijske smjese heksan-vazduh. Rješenje Nalazimo stehiometrijski sastav zapaljive smjese prema jednačini reakcije sagorijevanja C 6 H .5O + 9,5 3,76N 6CO + 7HO + 9,5 3,76N. Ukupna zapremina reagovanih komponenti (1 + 9,5 + 9,5 3,76) uzima se kao 1%, a količina goriva (1 kmol) odgovara stehiometrijskoj koncentraciji 1 1 φ G, %. 1+ 9,5 + 9,5 3,76 Toplota sagorevanja 1 m 3 heksana određena je formulom (1.3) Q 6 396, 167, 399,6 kJ / mol, N 399,6 H 1 4,4 3 3 Q 1 16, kJ 7

28 Zapremina jednog kmola gasa u standardnim uslovima je 4,4 m 3. Toplota sagorevanja 1 m 3 stehiometrijske smeše heksana i vazduha određena je formulom (1.33) 3 16, 1, Q 355 kJ / m 3 1 PRIMJER 5. Odrediti intenzitet oslobađanja toplote na požaru organske mase (sastav u primjeru), ako je stopa izgaranja 15 kg/(ms) i površina požara 15 m2. Rješenje. Prema formuli (1.35) : 3 q 646 ,5 kW 59,5 MW. P 1 Kontrolni zadaci 1. Odrediti neto kalorijsku vrijednost 1 m 3 etana, propana, butana, pentana i heksana. Konstruirajte ovisnost Q n o molekulskoj težini goriva. Toplota nastajanja zapaljivih materija: etan 88,4 kJ/mol, propan 19,4 kJ/mol, butan 3,4 kJ/mol, pentan 184,4 kJ/mol, heksan 11, kJ/mol.. Izračunajte toplotu sagorevanja acetila 1 m mješavine zraka na donjoj i gornjoj koncentracijskoj granici paljenja, kao i pri stehiometrijskoj koncentraciji. Granice koncentracije paljenja (CPV) acetilena su jednake -81,%. NAPOMENA: Nacrtajte neto kalorijsku vrijednost kao funkciju koncentracije goriva u zraku. Prilikom izračunavanja ogrjevne vrijednosti smjese na VKVV, mora se uzeti u obzir da samo dio goriva može biti potpuno oksidiran na zraku, ostatak goriva neće ući u reakciju sagorijevanja zbog nedostatka oksidirajuće tvari. agent. 3. Odrediti neto kalorijsku vrijednost 1 kg drvnog sastava C 49%, H 8%, O 43%. Koliki je specifičan intenzitet oslobađanja topline u požaru ako je stopa sagorijevanja mase 1 kg/(m s)? 4. Za uslov prethodnog zadatka odrediti promjenu kalorijske vrijednosti i specifičnog intenziteta oslobađanja toplote pri sadržaju vlage u drvetu (preko 1%) u iznosu od 3, 5, 1 i 15%. Stopa izgaranja mokrog drveta smanjit će se na 0,9,8,6 odnosno 0,5 kg/(m s). Konstruirajte grafik Q n i q kao funkciju sadržaja vlage u zapaljivom materijalu. Napomena: Za rješavanje problema potrebno je preračunati sastav drveta uzimajući u obzir vlagu na način da sadržaj svih komponenti bude 1%. osam

29 5. Odrediti intenzitet oslobađanja toplote, kW, pri sagorevanju gasne mešavine sastava: CO 15%, C 4 H 8 4%, O%, H 14%, CO 11%, ako je brzina isteka 8 m 3 / s Proračun temperature sagorevanja i eksplozije Temperatura sagorevanja proizvoda sagorevanja u zoni hemijske reakcije. Ovo je maksimalna temperatura zone plamena. Temperature sagorevanja i eksplozije određuju se iz jednačine toplotnog bilansa Q H n C i 1 p (v) i (TG T) U ovom slučaju, adijabatska temperatura sagorevanja i stvarna temperatura sagorevanja. (1.36) * QN TG T +, (1.37) C T G T + pi Q C pi, (1.38) * gde su T G i T G adijabatska i stvarna temperatura sagorevanja, respektivno; T - početna temperatura; i zapremina i-tog proizvoda sagorevanja; Q N je najniža toplota sagorevanja neke supstance; Q je toplina koja se koristi za zagrijavanje proizvoda izgaranja; C i je toplinski kapacitet i-tog produkta sagorijevanja pri konstantnoj zapremini. U ovom slučaju, Q Q N (1 - η), (1.39) gdje je η udio toplotnih gubitaka kao rezultat energetskog zračenja, hemijskog i mehaničkog sagorevanja. Proračun temperature sagorevanja po formuli (1.37) ili (1.38) može se izvršiti samo metodom uzastopnih aproksimacija, jer toplotni kapacitet gasova zavisi od temperature sagorevanja (tabela 1.7) 9

30 Utvrđeni parametri p/n 1 Volumen i sastav produkata sagorijevanja Donja kalorijska vrijednost ili količina topline koja se koristi za zagrijavanje produkata sagorijevanja (u prisustvu toplotnih gubitaka) 3 Prosječna vrijednost entalpije produkata sagorijevanja 4 Temperatura sagorijevanja T 1 po prosječnoj entalpiji koristeći tabelu 1a ili 1b, fokusirajući se na azot (najveći sadržaj u produktima sagorevanja) 5 Sadržaj toplote proizvoda sagorevanja sa temperaturom T 1 (tabela 1a, 1b dodatak) 6 Ako je Q< Q Н (), то T >T 1 (u i (1.) kmol / kmol, m 3 / kg Q ili Q N (1.3) kJ / kmol, kJ / kg Napomena Tabela 1.7 QN () HCP (1.4) i 1 Q Hi i (1.41) H i - entalpija i-tog proizvoda sagorevanja; i - / zapremina i-tog proizvoda sagorevanja ako je Q > QN (), tada je T< T 1) 7 Q по формуле (1.41) 8 Расчет проводим до получения неравенства Q < QН () < Q 9 Температура горения (Н())(1) T Q Q T T T Г 1 + (1.4) Q Q Температура взрыва, протекающего в изохорно-адиабатическом режиме (при постоянном объеме) рассчитывается по уравнению теплового баланса (1.36) по методике, приведенной в табл Отличие заключается в том, что при расчетах вместо средней энтальпии продуктов горения и их теплосодержания (пп. 3-7) используется значение внутренней энергии газов (табл. приложения). Внутренняя энергия газов U C v T, где С v теплоемкость при постоянном объеме, кдж/(моль К), кдж/(м 3 К). Действительная температура горения на пожаре для большинства газообразных, жидких и твердых веществ изменяется в достаточно узких пределах (13-18 К). В связи с этим расчетная оценка действительной температуры горения может быть значительно упрощена, если теплоемкость продуктов горения выбирать при температуре 15 К: 3

31 Qn TG T +, (1.43) * S * gdje je C Pi toplotni kapacitet i-tog proizvoda sagorevanja na 15 K (tabela 1.8). Supstanca kJ/(m 3 K) Pi i Toplotni kapacitet ,4 31, Vazduh 1,44 3,6 1-3 Primeri Primer 1. Odrediti adijabatsku temperaturu sagorevanja etil alkohola u vazduhu. Odluka.Proračun se vrši prema šemi datoj u tabeli Pošto je zapaljiva pojedinačna supstanca, za određivanje zapremine i sastava produkata sagorevanja, zapisujemo jednačinu za hemijsku reakciju sagorevanja CH 5 OH + 3O + 3 3,76N CO + 3HO + 3 3,76N. Dakle, proizvodi sagorevanja sastoje se od: CO mol, HO 3 mol, N 11,8 mol, 16,8 mol. Iz tabele 3 aplikacije nalazimo toplotu stvaranja goriva - 78, kJ / mol Q H 396, - 78, 14, kJ / mol. 3. Prosječna entalpija produkata sagorijevanja 14, H cf 76,3 kJ/mol. 16.8 4. Pošto je H cf izražen u kJ / mol, prema tabeli. 1a aplikacije, biramo, fokusirajući se na dušik, prvu približnu temperaturu sagorijevanja T 1 1 o C. 5. Izračunajte sadržaj topline proizvoda sagorijevanja na 1 o C koristeći formulu (1.41) Q 114.7 + 93.4 11.8 133.7 kJ / mol . 31

32 6. Uporedite Q H i Q, pošto Q > QH, izaberite temperaturu sagorevanja jednaku o C. 7. Izračunajte sadržaj toplote proizvoda sagorevanja na o C: Q 18,6 + 88,1,8 11,8 135 kJ/mol. 8. Pošto je Q< Q < Q, определим температуру горения по формуле (1.4) Н (14, 135)(1) T + 1 о С. 133,7 135 Г П р и м е р. Определить адиабатическую температуру горения органической массы, состоящей из С 6 %, Н 7 %, О 5 %, W 8 %. Р е ш е н и е. 1. Так как горючее представляет собой сложное вещество, состав продуктов горения рассчитываем по формулам () 6 CO 1,86 1,1 м /кг; 1,4, 88 H O 11, 1 + м 3 /кг; N ,1 м 3 /кг. 1 8 Общий объем продуктов горения равен 7, 1 м3 /кг.. Определим низшую теплоту cгорания вещества по формуле Д.И. Менделеева (1.31) Q Н 339,9 5-5,1() 3958,4 кдж/кг. 3. Определим среднюю энтальпию продуктов горения 3958,4 H CP 3417,7 кдж/м 3. 7,1 4. Так как величина энтальпии рассчитана в кдж/м 3, первую приближенную температуру выбираем по табл. 1б приложения. Ориентируясь на азот, принимаем Т 1 1 о С. 5. Рассчитываем теплосодержание продуктов горения при 1 о С по формуле (1.41) Q 5118, 1,1,9 5,1 5144,5 кдж/кг 6. Из сравнения Q Н и Q Q Н >Q izaberite drugu približnu temperaturu jednaku 19 o C. 7. Izračunajte sadržaj toplote proizvoda sagorevanja na 19 C 3

33 Q 4579,7 1,5, 5,1 498,8 kJ/kg. 8. Pošto je Q< QН < Q, определим температуру горения (3958,4 498,8)(1 19) T Г о С,8 П р и м е р 3. Рассчитать действительную температуру горения фенола (H обр 4, кдж/моль), если потери тепла излучением составили 5 % от Q н, а коэффициент избытка воздуха при горении,. Р е ш е н и е. 1. Определим состав продуктов горения: C 6 H 5 OH + 7O + 7 3,76N 6CO + 3H O + 7 3,76N, 6 моль; 3 моля; 6, 3 моля, CO H O (,76)(, 1) 39, 98 N В моля, 75, 3 моля.. Определим низшую теплоту сгорания фенола (формула 1.3): Q Н 7 396, - 1 4, 35,7 кдж/моль, так как по условию задачи 5 % тепла теряется, определим количество тепла, пошедшее на нагрев продуктов горения (теплосодержание продуктов горения при температуре горения) (формула 1.39) Q 35,7(1 -,5) 65,5 кдж/моль. По формуле (1.43) определим действительную температуру горения 65,5 Т Г К. 3 1 (5,81 6,3+ 3,6 39,98) П р и м е р 4. Рассчитать температуру взрыва метановоздушной смеси стехиометрического состава. Р е ш е н и е. Расчет проводим по схеме, представленной в табл Объем и состав продуктов горения СН 4 + О + 3,76N СО + Н О + 3,76N. Продукты горения: CO 1 кмоль/кмоль, H O моль/моль, N 3,76 7,5 кмоль/кмоль.. Низшая теплота сгорания: Q Н 1 396,6 + 4, кдж/моль. 3. Средняя внутренняя энергия продуктов горения QН 86 U ср 76,8 кдж/моль. 1,5 33

34 4. Prema tabeli. primjene, uzimamo prvu približnu temperaturu eksplozije (za dušik) T 1 7 o C. 5. Izračunati unutrašnju energiju produkata sagorijevanja na T 1: U 1 pgi U i 1 18,9 + 1,4 + 7,5 7,86, kJ/mol. 6. Poređenje vrijednosti Q H i U 1 pokazuje da je T 1 previsok. 7. Odaberite T 5 o C. U 1 118,3 + 94,3 + 7,5 64,3 789, kJ / mol. 8. Budući da U 1 > Q H > U T vzr, (7 5) 54 o C. 86, 789, Kontrolni zadaci 1. Odrediti kako se mijenja temperatura adijabatskog sagorijevanja u homolognom nizu zasićenih ugljovodonika (na primjer, metan, propan, pentan i heptan). Konstruisati graf zavisnosti temperature sagorevanja od molekulske mase zapaljive supstance Odrediti kako se menja adijabatska temperatura sagorevanja sastava drveta: C 49%, H 8%, O 43%, ako je sadržaj vlage (preko 1% ) iznosi 5,15%. Napraviti graf ovisnosti temperature sagorijevanja o sadržaju vlage u gorivu. Napomena: Prilikom rješavanja zadatka potrebno je preračunati sastav drveta tako da količina svih komponenti (uključujući i vodu) bude 1%. 3. Odredite kako će se promijeniti adijabatska temperatura sagorijevanja benzena u zraku iu oksidirajućoj sredini koja sadrži 5, 3 i 4% kisika. Napraviti graf zavisnosti temperature sagorevanja od sadržaja kiseonika. 4. Izračunajte stvarnu temperaturu sagorevanja gasne mešavine koja se sastoji od 45% H, 3% C 3 H 8, 15% O, 1% N, ako je gubitak toplote bio 3% od QH, a koeficijent viška vazduha tokom sagorevanja je 1.8. 5. Odrediti količinu izgorelog antracita (C 1%) u prostoriji zapremine 18 m 3, ako je prosečna zapreminska temperatura porasla sa 35 na 65 K. 98,1% vazduha) ako je gubitak toplote zračenjem % od neto kalorijska vrijednost. 34

35 7. Odredite kako će se promijeniti temperatura sagorijevanja acetilena kada se razrijedi dušikom u količini od 1,3%, ako je gubitak topline zračenjem 5% neto kalorijske vrijednosti, koeficijent viška zraka je 1. Grafički prikaz temperature u odnosu na sadržaj azota u acetilenu. 8. Odrediti vreme sagorevanja toluena, pri kojem će temperatura u prostoriji zapremine 4 m 3 porasti sa 95 na 375 K, ako je brzina njegovog sagorevanja 15 kg/(ms), a površina požara 5 m Prilikom proračuna zanemariti povećanje zapremine produkata sagorevanja u odnosu na utrošeni vazduh. Domaći zadatak Izračunati temperaturu sagorijevanja i-te tvari (tabela 1.9). Broj opcije Zapaljiva supstanca Hemijska formula Sastav oksidacionog medija 1 Smeša gasova CO 4%, C 3 H 8 5%, CO 1% Vazduh T a b l e 1.9 Uslovi sagorevanja α 1.4 η.5 Supstanca C 8%, H 5%, α 1.6 složeni sastav S 6%, W 9% - "- η.3 3 Propionska kiselina C 3 H 6 OO 5%, N 75% α 1.3 η.4 4 Glicerin C 3 H 8 O 3 Vazduh α 1, η,35 5 Sirćetni butil etar C 6 H 1 O - “- α 1,4 η,15 6 Etilbenzen C 8 H 1 - “- α 1,5 η, 7 Supstanca složenog sastava C 8%, H 8%, O 5%, W 5% - “- α 1, η,35 8 Smjesa plinova CO 6%, H 4% - “- α 1,8 η.4 9 Amonijak NH 3 - “- α 1, η , 1 Heksan C 6 H 14 - "- α 1,4 η,15 11 Nitroetan CH 5 NO - "- α 1,5 η, 1 Heksilni alkohol C 6 H 14 O Vazduh α, η,1 35

36 Broj varijante Kraj tabele 1.9 Zapaljiva supstanca Hemijska formula Sastav oksidacionog medija Uslovi sagorevanja C 75%, H 8%, - “- α 1, složeni sastav C 1%, W 5% η,4 14 Supstanca 15 Smeša gasova CH 4 7%, NH 3%, O 1% 16 Mravlja kiselina 17 Supstanca složenog sastava 18 Supstanca složenog sastava CH OO 5%, N 75% C 56%, H 14%, O %, W 1% C 78%, H 1%, O 1% 19 Smjesa plinova CO 75%, CH 4 5% Gasna smjesa C 3 H 8 7%, C 4 H 1%, O 1% C 85%, H 1%, O 5% 1 Supstanca složenog sastava Gasna smjesa CH 6 75%, CH 4 %, O 5% 3 Supstanca kompleksnog sastava C 7%, H 16%, O 14% 4 Smjesa gasova CO 5%, CH 4 3%, CO % 5 Supstanca složenog sastava C 77 %, H 13%, N 4%, O 6% - "- α 1,8 η, α, η.3 Vazduh α 1, η.4 - "- α 1,6 η.15 - "- α 1,9 η, - "- α 1,8 η, - "- α 1,4 η,3 - "- α 1,7 η, - "- α 1, η,35 - "- α 1,9 η,15 - "- α 1, η,45 6 Etilen CH 4 O 3% N 7% α 1,5 η.4 7 Amil alkohol C 5 H 1 O Zrak α, η.15 36

Poglavlje 37 Granice koncentracije širenja plamena (paljenja) Donja (gornja) granica koncentracije širenja plamena je minimalna (maksimalna) koncentracija goriva u oksidantu koja se može zapaliti iz izvora visoke energije s naknadnim širenjem sagorijevanja na cijelu smjesu. Proračunske formule Donja granica koncentracije paljenja ϕ H određena je graničnom kalorijskom vrijednošću. Utvrđeno je da 1 m 3 različitih mešavina gasa i vazduha na LCVV emituje tokom sagorevanja konstantnu prosečnu količinu toplote od 183 kJ, koja se naziva granična toplota sagorevanja. Dakle, φ Q 1 PR N, (.1) QN ako uzmemo prosječnu vrijednost Q PR jednaku 183 kJ / m 3, tada će ϕ N biti jednak φ N Q gdje je Q N donja kalorijska vrijednost zapaljiva supstanca, kJ/m 3. Donji i gornji CPV se mogu odrediti aproksimacijskom formulom H ϕ () 1 H B, (.) an + b gdje je n stehiometrijski koeficijent na kisiku u jednačini kemijske reakcije; a i b su empirijske konstante čije su vrijednosti date u tabeli..1. T a b l e.1 Granice koncentracije Vrijednosti zapaljivosti a b Donja 8.684 4.679 Gornja n 7.5 1.55.56 n > 7.5.768 6.554 37

38 Granice koncentracije paljenja para tečnih i čvrstih materija mogu se izračunati ako su poznate temperaturne granice φ N (V) pn(V) 1, (.3) p ) granica paljenja, Pa; p - pritisak okoline, Pa. Pritisak zasićene pare može se odrediti iz Antoine jednačine ili iz tabele. 4 dodaci B lg P A, (.4) S + t gdje su A, B, C Antoine konstante (tabela 1 dodatka); t - temperatura, C (temperaturne granice). Za izračunavanje granica koncentracije paljenja mješavine zapaljivih plinova koristi se Le Chatelierovo pravilo gdje je φ P 1 n () CM 1 φ H (V), (.5) μ i φ N (V) i V donji (gornji) ) CPV mešavine gasova,% oko.; ϕ n(v)i - N(V) R donja (gornja) granica paljenja i-tog gorivog gasa %, vol.; µ i - molarni udio i-tog zapaljivog plina u smjesi. Treba imati na umu da je Σµ i 1, tj. koncentracija zapaljivih komponenti gasne mešavine uzima se kao 1%. Ako su granice koncentracije paljenja poznate na temperaturi T 1, tada se na temperaturi T izračunavaju po formulama (.6), (.7) φ, donja granica koncentracije paljenja, respektivno, na temperaturama T i T 1 ; φ VG i 1 φ VG gornja granica koncentracije paljenja, respektivno, na temperaturama T 1 i T; T G temperatura sagorevanja smeše. 38

39 Približno, pri određivanju LEL-a TG-a uzima se 155 K, dok se pri određivanju VKVL-a uzima 11 K. Kada se mješavina gasa i zraka razrijedi inertnim plinovima (pare N, CO, HO, itd.), područje paljenja se sužava : gornja granica se smanjuje, a donja se povećava. Koncentracija inertnog gasa (flegmatizatora), pri kojoj su donja i gornja granica paljenja zatvorene, naziva se minimalna koncentracija flegmatizacije ϕ f. Sadržaj kiseonika u takvom sistemu naziva se minimalni eksplozivni sadržaj kiseonika MVSK O) sadržaj kiseonika ispod MVSK se naziva bezbedan od navedenih parametara vrši se prema formulama O bez izračunavanja 1 ; (.8) 1 φf; ( .9) 4,844 φ,φ 4, (.1) 1 O gdje je ΔH f standardna toplina stvaranja goriva, J/mol; hi, h" i, h, ovisno o vrsti kemijskog elementa u gorivu molekula i vrsta flegmatizatora (tabela 11 u prilogu), mi je broj atoma i-tog elementa (strukturne grupe) u molekuli goriva. jednačina toplotnog bilansa (1.36) pod sljedeća dva uslova: - na mjestu flegmatizacije, zapaljiva smjesa ima graničnu temperaturu sagorijevanja od 15 K; - smjesa je stehiometrijska kada se ugljik oksidira u CO, vodonik u HO. Toplota jednačina ravnoteže (1.36) u slučaju razblaživanja neutralnim gasom je predstavljena kao : Q N (T) G T S ni + Srf nf Ri, (.11) * gde je T G granična temperatura sagorevanja 15 K; C Pi, C Rf, respektivno, toplotni kapacitet i-tog produkta sagorevanja i neutralnog gasa (flegmatizatora), kJ / (mol K); n i broj molova i-tog proizvoda sagorevanja stehiometrijske smeše, mol/mol; n f je broj molova neutralnog gasa na mestu flegmatizatora, mol/mol. 39

40 Iz (.11) n Q (TGT) SRi S (T T) N f RF G ni (.1) Uzimajući zapreminu svih komponenti mešavine gas-vazduh kao 1%, koncentracija (% vol.) svaki od njih ni φi 1 (.13) n + n + n + n G ON f Primeri Primer 1. Odrediti donju granicu koncentracije butana u vazduhu iz granične toplote sagorevanja. Odluka Za proračun prema formuli (.1) u tabeli. 3 primjene nalazimo najnižu kaloričnu vrijednost tvari 88,3 kJ/mol. Ova vrijednost se mora pretvoriti u drugu dimenziju kJ / m 3: 88, kJ / m 3., 4 Koristeći formulu (.1), određujemo LEQV φ H 1,4%. 18,7 13 Prema tabeli. 4 primjene, nalazimo da je eksperimentalna vrijednost ϕ N 1,9%. Relativna računska greška je, dakle, iznosila 1,9 1,4 H 1 5%. 1.9 PRIMJER Odredite granične koncentracije paljenja etilena u vazduhu. D elucija Izračunavanje CPV se vrši prema aproksimacijskoj formuli. Određujemo vrijednost stehiometrijskog koeficijenta za kisik Dakle, n 3, zatim CH 4 + 3O CO + HO.1 φ H 3,5 8,679%; 1 φ 18, 1,55 3,56 3 V +%. Odredimo relativnu grešku proračuna. Prema tabeli 4 primjene eksperimentalne granične vrijednosti su 3, 3,: 4

MINISTARSTVO OBRAZOVANJA I NAUKE RUJSKE FEDERACIJE Belgorodski državni tehnološki univerzitet. V.G. Šuhova TEORIJA GORENJA I EKSPLOZIJE Uputstva za izvođenje praktične vježbe

Tema 4 "POŽAR I EKSPLOZIJA OPASNE PARE I SMEŠE PLIN-VAZDUH" Lekcija 4.2 "Proračun koncentracijskih granica zapaljivosti" (2 sata) Formule za proračun Donja granica koncentracije zapaljivosti (LEL) n

TERMIČKI PRORAČUN U PROCESIMA GORENJA 1. SVOJSTVA ZAPALJIVIH MATERIJA Prema faznom sastavu, zapaljive materije mogu biti tečne, čvrste i gasovite. Kalorična vrijednost (kalorična vrijednost) goriva Q

Kontrolni rad iz discipline "Teorija sagorevanja i eksplozije" Opcija 1 (kJ/kg) pojedinačnog jedinjenja toluena (C 6 H 5 CH 3). 2. Odredite zapreminu vazduha koja je potrebna za sagorevanje 1 kg benzena (l)

EMERCOM RUSIJE FEDERALNA DRŽAVNA OBRAZOVNA USTANOVA VISOKOG STRUČNOG OBRAZOVANJA UNIVERZITET DRŽAVNE VATROGASNE SLUŽBE SANKT PETERBURG EMERCOM RUSIJE PROCESNA HEMIJA

MINISTARSTVO PROSVETE I NAUKE RUSKE FEDERACIJE Državna budžetska obrazovna ustanova visokog stručnog obrazovanja "PENZA DRŽAVNI UNIVERZITET" TEORIJA GORENJA I EKSPLOZIJE Praktikum

FEDERALNA AGENCIJA ZA ŽELEZNIČKI SAOBRAĆAJ Uralski državni univerzitet za železnički saobraćaj Katedra "Tehnosferska bezbednost" A. Zh. Khvorenkova TEORIJA GORENJA I EKSPLOZIJE Zbirka zadataka u pravcu

MINISTARSTVO RUSKOG FEDERACIJE ZA CIVILNU ODBRANU, VANREDNE SITUACIJE I UBLAŽAVANJE POSLEDICA PRIRODNIH NEPOGODA Akademija Državne vatrogasne službe I. R. Begishev TEORIJA GORENJA

MINISTARSTVO OBRAZOVANJA I NAUKE RUSIJE Federalna državna budžetska obrazovna ustanova visokog stručnog obrazovanja "Omsk State Technical University"

MINISTARSTVO RUSKE FEDERACIJE ZA CIVILNU ODBRANU, VANREDNE SITUACIJE I UKLAĐIVANJE POSLEDICA PRIRODNIH NEPOGODA Akademija Državne vatrogasne službe I. R. Begishev KURS

Cijevne peći za gorivo. Proračun procesa sagorijevanja goriva Opće informacije o gorivu Gorivo je organska tvar koja se sagorijeva da bi se proizvela toplina. Glavne zapaljive komponente goriva su

Yu.S. Birjulin, V.N. Mikhalkin TERMODINAMIČKI PRORAČUN TOPLOTE SAGOREVANJA UGLJIKOVODONIKA Toplota sagorevanja je važna za procenu opasnosti od požara supstanci, a takođe je i pokazatelj praktičnih

Tema 2 "MATERIJALNI I TOPLOTNI BILANS PROCESA SAGOREVANJA I EKSPLOZIJE" Lekcija 2.2 "Toplotni bilans procesa sagorevanja" 1 Pitanja koja se razmatraju: 1. Toplota sagorevanja. 2. Temperatura gorenja. Literatura: 1.

O. V. Arkhangelskaya, I. A. Tyulkov M. V. Lomonosov Težak zadatak? Počnimo redom Kao što pokazuje praksa, termohemija je jedan od najtežih odjeljaka hemije za podnosioce zahtjeva. Za rješavanje problema

17. Obrasci hemijskih procesa. Koncept brzine hemijske reakcije. Faktori koji utječu na promjenu brzine kemijske reakcije Brzina kemijske reakcije je omjer promjene koncentracije

Federalna agencija za željeznički transport Ural State University of Railway Transport Department of Life Safety N. V. Gushchina TEORIJA GORENJA I EKSPLOZIJE Jekaterinburg 11 Federal

MINISTARSTVO OBRAZOVANJA I NAUKE RUJSKE FEDERACIJE Federalna državna budžetska obrazovna ustanova visokog stručnog obrazovanja "NACIONALNO ISTRAŽIVAČKO TOMSK POLYTECHNICAL

FEDERALNA AGENCIJA ZA OBRAZOVANJE Državna budžetska obrazovna ustanova visokog stručnog obrazovanja "NACIONALNI ISTRAŽIVAČKI TOMSKI POLITEHNIČKI UNIVERZITET" Modul

Kalorična vrijednost i temperatura sagorijevanja goriva Lekcija 3 Goriva Gorivo je izvor energije; zapaljiva supstanca koja proizvodi značajnu količinu toplote tokom sagorevanja Čvrsto gorivo: prirodno

MINISTARSTVO OBRAZOVANJA I NAUKE RUJSKE FEDERACIJE Brjanski državni tehnički univerzitet ODOBRIO rektor Univerziteta O.N. Fedonin 2014 PEĆI LIVAČKIH RADNJA PRORAČUN KARAKTERISTIKA GORENJA

EMERCOM RUSIJE UNIVERZITET DRŽAVNE VATROGASNE SLUŽBE SANKT PETERBURG Korobejnikova E.G. TEORIJA GORENJA I EKSPLOZIJE

Tema 5 Utvrđivanje bezbednih uslova za korišćenje boca sa zapaljivim gasom Svrha: sticanje praktičnih veština u izvođenju tehničkih proračuna za procenu bezbednih uslova za korišćenje boca

MINISTARSTVO RUSKOG FEDERACIJE ZA CIVILNU ODBRANU, VANREDNE SITUACIJE I UBLAŽAVANJE POSLEDICA PRIRODNIH KATASTROFA Akademija Državne vatrogasne službe TEORIJA GORENJA I EKSPLOZIJE

Opcija 1 1 2 3 4 Kalcijum karbid acetilen benzen nitrobenzen anilin 5 6 etilen etanol 3. Koja zapremina vazduha se potroši za sagorevanje 25 litara metilamina koji sadrži 4% nezapaljivih nečistoća? Zapreminski udio kiseonika

UDK 64.84.4 I.O. Stojanović, V.S. Saushev, Le Xuan Ty (Rusija, Vijetnam) PRORAČUNSKE METODE ZA ODREĐIVANJE TAČKE PLAMLJENJA POJEDINAČNIH TEČNOSTI U ZATVORENOJ ŠOLJI ​​Prikazani su obim i definicije

Laboratorijski rad "Proračun načina eksplozivne transformacije smeše vazduh-gorivo" Proračunski algoritam. Postupak obračuna utvrđuje se u skladu sa metodologijom RD 03-40901 „Metodologija za procjenu

1. Maseni udio elementa u tvari. Maseni udio elementa je njegov sadržaj u tvari kao postotak mase. Na primjer, tvar sastava C 2 H 4 sadrži 2 atoma ugljika i 4 atoma vodika. Ako

DRŽAVNI AGRARNI UNIVERZITET NOVOSIBIRSK AGRONOMSKI FAKULTET TEORIJA GORENJA I EKSPLOZIJE Zbirka zadataka i vježbi za izvođenje testova NOVOSIBIRSK 215 1 UDK 544.45 (75.) BBK 24.46,

RUSKI DRŽAVNI OTVORENI TEHNIČKI UNIVERZITET VEZA MINISTARSTVA KOMUNIKACIJA RUSKOG FEDERACIJE 18.16.2. Odobren od strane katedre "Toplotehnika i hidraulika u željezničkom saobraćaju"

MINISTARSTVO OBRAZOVANJA I NAUKE RUSIJE Federalna državna budžetska obrazovna ustanova visokog stručnog obrazovanja "Ukhta State Technical University" (USTU)

Tema 4 Sigurnost od eksplozije i požara u proizvodnji Svrha: sticanje praktičnih vještina u izvođenju tehničkih proračuna za procjenu opasnosti od eksplozije i požara industrijskih preduzeća. Plan

Mjesto discipline u strukturi nastavnog programa Disciplina "Teorija sagorijevanja i eksplozije" je disciplina osnovnog dijela. Program rada se izrađuje u skladu sa zahtjevima Savezne države

OPŠTA, NEORGANSKA I FIZIČKA HEMIJA INDIVIDUALNI ZADACI Zadatak 1 Izračunajte količinu toplote koja je potrebna da se n mol supstance A zagreje sa temperature od 298 K na temperaturu T pri konstantnoj

Predavanje 9 13. 4. 6 7.8. Proračun konstante ravnoteže u terminima molekularne particione funkcije Ζ. 7.9. Proračun ravnoteže složenih hemijskih sistema. Zadatak predavanja At R atm i T98 K za gasnu reakciju 1 SO + 5O

Ministarstvo prosvjete i nauke Ruske Federacije Južno-uralski državni univerzitet Odsjek za sigurnost života 6 (7) B16 M.Yu. Babkin, S.I. Borovik TEORIJA GORENJA I EKSPLOZIJE Edukativni

Tematsko planiranje iz hemije za školsku 2017-2018. godinu Udžbenik 9. razreda: O.S. GABRIELYAN. HEMIJA. 8. RAZRED. Moskva, DROFA, 2007-2012 Sadržaj nastavnog materijala Rokovi Obavezni minimum UVOD.

MINISTARSTVO PROSVETE I NAUKE RUJSKE FEDERACIJE NOVOSIBIRSKI DRŽAVNI UNIVERZITET ZA ARHITEKTURU I KONSTRUKCIJU (SIBSTRIN) Departman za hemiju HEMIJSKA KINETIKA I RAVNOTEŽA Individualni zadaci

KONTROLNI RAD Tema: “Monohidroksilni alkoholi” 1 1. ZAPAMTITE HEMIJSKA SVOJSTVA I DOBIJANJE MONOTIČNIH ALKOHOLA. 2. IZVRŠITE PREDLOŽENE TESTOVE 22 I 23 (Vaš izbor) HEMIJSKA SVOJSTVA MONOALKOHOLA

2.1. Masa atoma i molekula Za mjerenje masa atoma i molekula u fizici i hemiji usvojen je jedinstveni sistem mjerenja. Ove količine se mjere u relativnim jedinicama atomske mase. atomska jedinica

Test Kontrolisani elementi znanja zadataka 1-2 Klasifikacija organskih supstanci 3 Funkcionalne grupe glavnih klasa organskih jedinjenja 4 Homolozi i njihovi nazivi 5 Izomeri i njihovi nazivi

MINISTAR PROSVETE I NAUKE RUJSKE FEDERACIJE

Završni (1 semestar) test, opcija 1 1. Za reakciju 2 HCl (g) \u003d H 2 + Cl 2 izračunajte:, K p, K s, KP, 625 ako su poznati sljedeći podaci: H 289 U, H 625, A , HCl (g) Cl 2 (g) H 2 (g) H arr,

G.A. Tikhanovskaya L.M. Voropay FIZIČKE I HEMIJSKE OSNOVE RAZVOJA I GAŠENJA POŽARA Vologda 2014 Ministarstvo obrazovanja i nauke Ruske Federacije Državni univerzitet Vologda G.A. Tikhanovskaya

Tematsko planiranje iz hemije (eksterni studij) za školsku 2016-2017. godinu u 11. razredu Udžbenik: O.S. GABRIELYAN. HEMIJA. RAZRED 11. OSNOVNI NIVO. Moskva, DROFA, 2007-2015 Polugodišnji sadržaj nastavnog materijala

Federalna agencija za obrazovanje Federalna državna obrazovna ustanova visokog stručnog obrazovanja Novgorodski državni univerzitet nazvan po fakultetu Jaroslava Mudrog

KALENDAR I TEMATSKO PLANIRANJE IZ HEMIJE U 10. RAZREDU 2009-2010 AKADEMSKA GODINA. 2 sata sedmično. Program za srednje škole, gimnazije, liceje. Hemija 8-11 razred, M. "Poslovna droplja", 2009. Glavni udžbenik:

Federalna agencija za obrazovanje Državna obrazovna ustanova visokog profesionalnog obrazovanja Novgorodski državni univerzitet. Jaroslava Mudrog Fakulteta prirodnih nauka

DIJAGNOSTIČKI RAD iz HEMIJE 10. razred 06.04.2011. Opcija 1 A1. Organske supstance uključuju a) C 2 H 2 b) CaCO 3 c) C 2 H 5 OH d) CO e) C 2 H 5 NH 2 1) a, b, d 2) a, c, e 3) b, c , d 4) b,

ZADACI za II etapu olimpijade "Prvi koraci u medicini" iz hemije Puni naziv RAZRED ADRESA ŠKOLE, TELEFON Opcija 1 (60 bodova) 1. DIO (12 bodova) Prilikom ispunjavanja zadataka iz ovog dijela u listu za odgovore 1 pod brojem

IA Gromchenko Zbirka zadataka iz hemije za 8. razred Moskovski obrazovni centar 109 2009 1. Maseni udio elementa. Proračuni formule. 1.1. Koja supstanca ima teži molekul: BaO, P 2 O 5, Fe 2 O 3? 1.2.

Završni ispit iz hemije za 10. razred školske 2017-2018. Opcija 1. Deo A. Prilikom rešavanja zadataka iz ovog dela (A1-A15), od četiri predložene opcije, izaberite jednu tačnu. Na obrascu

MINISTARSTVO OBRAZOVANJA I NAUKE RUJSKE FEDERACIJE Federalna državna budžetska obrazovna ustanova visokog stručnog obrazovanja „UFA DRŽAVNA VAZDUHOPLOVNA TEHNIČKA

OPCIJA 1 1. Dvije posude zapremnine 0,2 i 0,1 litara razdvojene su pokretnim klipom koji ne provodi toplinu. Početna temperatura gasa u posudama je 300 K, pritisak je 1,01 10 5 Pa. Manja posuda je ohlađena na 273 K, a veća

1. Naelektrisanje jezgra atoma gvožđa je: 1) +8; 2) +56; 3) +26; 4) +16. Demonstraciona verzija rada na prijemnom ispitu iz hemije 1. deo 2. U kom redu su formule supstanci sa samo kovalentnim

Ispitne listiće iz hemije 10. razred Ulaznica 1 1. Osnovne odredbe teorije hemijske strukture organskih supstanci A.M. Butlerov. Hemijska struktura kao red povezanosti i međusobnog utjecaja atoma

Demo verzija rada iz hemije za predmet 0 razred Deo A .. Prilikom ispunjavanja zadatka sa predložene liste odgovora izaberite dva tačna i zapišite brojeve pod kojima su označeni. Za etanol vrijedi sljedeće

Saratov 2010

Sastavio: R.P. Volkov, predavač na FGOU SPO "SGPPC imena Yu. A. Gagarin"

Interni recenzent: O.G. Stegalkina - predavač

FGOU SPO "SPPK po imenu Yu.A. Gagarin"

Smjernice za rješavanje zadataka i izvođenje samostalnog rada na predmetu "Fizičko-hemijske osnove za razvoj i prestanak sagorijevanja u požaru" za studente svih oblika obrazovanja na specijalnosti "Protivpožarna sigurnost".

Smjernice razmatraju primjere rješavanja tipičnih problema u dijelu „Osnove procesa sagorijevanja. Materijalni i toplotni bilans procesa sagorevanja" disciplina "Fizičko-hemijske osnove razvoja i prestanka sagorevanja u požaru"; date opcije zadataka za samostalno rješavanje problema.

Štampano u štampariji FGOU SPO „SGPPC po imenu Yu.A. Gagarin"

UVOD

Smjernice za rješavanje zadataka i izvođenje samostalnog rada na dijelu „Osnove procesa sagorijevanja. Materijalni i toplotni bilans procesa sagorevanja" discipline "Fizičko-hemijske osnove razvoja i prestanka sagorevanja u požaru" namenjeni su za obuku inženjera zaštite od požara u okviru programa rada discipline "Fizičko-hemijske osnove razvoja". i prestanak sagorevanja u požaru" u specijalnosti 280104.

Smjernice za rješavanje problema izrađene su u potpunosti u skladu sa Državnim obrazovnim standardom visokog stručnog obrazovanja, uzimajući u obzir specifičnosti profesionalna aktivnost GPS zaposlenici. Zadaci su osmišljeni tako da konsoliduju teorijski kurs i metode praktičnih proračuna u ovom dijelu discipline. Metodička uputstva pomoći će studentima da savladaju gradivo izučene discipline, što je neophodno za uspješan rad inženjera zaštite od požara u bilo kojoj oblasti njegove djelatnosti.

Smjernice uključuju: kratke teorijske odredbe, opće odredbe za proračun materijalnog i toplotnog bilansa procesa sagorijevanja plinovitih i kondenziranih tvari, prirodu sjaja plamena, temperaturu sagorijevanja, kao i veliki broj primjera rješavanja tipičnih problema i referentnih informacije potrebne za rješavanje problema.

Struktura i sadržaj smjernica za rješavanje zadataka predviđaju mogućnost samostalnog proučavanja gradiva za svaki dio discipline.

Počevši od proučavanja predmeta, potrebno je zamisliti da je osnova svih pojava koje se javljaju u požaru proces sagorijevanja. Poznavanje suštine ovog fenomena, zakona izgaranja, mehanizama i metoda za njegovo okončanje neophodno je za uspješan rad inženjera zaštite od požara u bilo kojoj oblasti njegove djelatnosti.

1. Napisati strukturne formule, sastaviti jednačine za reakcije sagorevanja gorivih materija u vazduhu i izračunati stehiometrijske koeficijente.

1.1. amilbenzen, abijetinska kiselina, alilamin;

1.2. amil difenil, adipinska kiselina, alil izotiocijanat;

1.3. amilen, akrilna kiselina, alnaft;

1.4. amilnaftalen, alilacetat, altaks;

1.5. amiltoluen, aliliden diacetat, amilamin;

1.6. antracen, alil kaproat, amil nitrat;

1.7. acenaften, alil alkohol, amil nitrit;

1.8. acetilen, amil acetat, amil sulfid;

1.9. benzen, amil butirat, amil triklorosilan;

1.10. butilbenzen, amilksilil eter, amilhloronaftalen;

1.11. buticikloheksan, amilaurat, aminalon;

1.12. buticiklopetan, amil metil keton, amino azo boja;

1.13. heksadekan, amiloleat, aminokaproična kiselina;

1.14. heksan, amil salicilat, aminopelargonska kiselina;

1.15. heksilciklopentan, amil stearat, aminocikloheksan;

1.16. heptadekan, amilfenil metil eter, ampicilin;

1.17. heptan, amnlfenil eter, anginin;

1.18. dekan, amil format, anilin;

1.19. diamilbenzen, anisol, antrimid;

1.20. diamilnaftalen, acetal, atofan;

1.21. divinilacetilen, acetaldehid, aceklidin;

1.22. dihidrociklopentadien, acetilaceton, acetanilid;

1.23. diizobutilen, acetisalicilna kiselina, acetil hlorid;

1.24. diizopropilbenzen, acetiltributilcitrat, acetoacetanilid;

1.25. dimetilenciklobutan, acetometoksan, acetonitril;

1.26. ditolilmetan, aceton, acetoksim;

1.27. difenil, acetonilaceton, acetoetilamid;

1.28. difenilmetan, acetopropil alkohol, benzamid;

1.29. dietilcikloheksan, acetoacetatni eter, benzildietilamin;

1.30. dodekan, acetofenon, benziltiol;

1.31. izobutilbenzen, benzaldehid, benzil hlorid;

1.32. izobutilcikloheksan, benzantron, benzil cijanid;

1.33. izooktan, benzhidrol, benzimidazol;

1.34. izopentan, benzil acetat, natrijum benzoat;

1.35. izopren, benzil benzoat, benzoil hlorid;

1.36. izopropenilbenzen, benzil salicilat, benzoksazolon;

1.37. izopropilacetilen, benzil celosolv, benzen sulfazid;

1.38. metilcikloheksan, benzil etil etar, benzensulfamid;

1.39. metilciklopentan, benziljantarna kiselina, benzensulfonska kiselina;

1.40. oktiltoluen, metoksibutil acetat, benzonitril.

2. Napišite strukturne formule i odredite prilikom sagorevanja koje zapaljive materije će se osloboditi veći broj molova produkata sagorevanja?

2.1. benzofenon i benzofenon tetrakarboksilna kiselina;

2.2. borneol i butanal;

2.3. butanska kiselina i butil acetat;

2.4. butilacetilricinoleat i butilacetoacetat

2.5. butilbenzil sebakat i butil benzoat;

2.6. butil butirat i butil vinil eter;

2.7. butil glikol i butil glikol acetat;

2.8. butilglicid eter i butildietil adipat;

2.9. butilizovalerat i butilkapronat;

2.10. butil karbitol i butil laktat;

2.11. butil laurat i butil metakrilat;

2.12. butil metil keton i butil oleat;

2.13. butilpropionat i butilricinooleat;

2.14. butil stearat i butilfenil eter;

2.15. butil format i butiletil acetaldehid;

2.16. butil etil keton i butil etil eter;

2.17. valerinska kiselina i valerijanski aldehid;

2.18. vanilin i vetiveril acetat;

2.19. vetiver alkohol i vetinil acetat;

2.20. vetinon i vinilalil eter;

2.21. vinil acetat i vinil butirat;

2.22. vinil izobutil etar i vinil izooktil eter;

2.23. vinil izopropil eter i vinil krotonat;

2.24. vinil metil keton i vinil oksietil metakrilat;

2.25. vinil oktadecil eter i vinil propionat;

2.26. vinil trimetil nonil etar i vinil etil eter;

2.27. vinil etil eter i vinska kiselina;

2.28. vitamin A (acetat) i vitamin C;

2.29. galna kiselina i heksanal;

2.30. heksanska kiselina i heksil acetat;

2.31. heksil butirat i heksil dietil heksahidroftalat;

2.32. heksil metakrilat i heksil metil keton;

2.33. heksil alkohol i heksil propionat;

2.34. heksil format i heksil celosolv;

2.35. heliotropin i heptadecil alkohol;

2.36. heptanal i heptilacetat;

2.37. heptil butirat i heptil difenil keton;

2.38. heptil izobutil keton i heptil metil keton;

2.39. heptil alkohol i heptil propionat;

2.40. heptil format i hidrokinon.

RJEŠENJE.

1. Sastavljamo jednačine za reakcije sagorevanja zapaljivih gasova smeše u vazduhu:

C 2 H 2 + 2,5 (O 2 + 3,76 N 2) \u003d 2 CO 2 + H 2 O + 2,5*3.76N2 ,

C 3 H 8 + 5 (O 2 + 3,76 N 2) \u003d 3 CO 2 + 4 H 2 O + 5*3.76N2.

2. Izračunajte teorijske zapremine vazduha i produkata sagorevanja pri potpunom sagorevanju 1 m 3 mešavine gasova (formule 8 i 15):

3. Izračunajte stvarne zapremine vazduha i produkata sagorevanja, uzimajući u obzir 40% viška vazduha (α = 1,4).

4. Pošto je zapremina zapaljive smeše bila 10 m 3, stvarne zapremine vazduha i produkata sagorevanja će biti 176,7 odnosno 192,9 m 3.

ODGOVOR: Za sagorevanje 10 m 3 složene mešavine gasa potrebno je 176,7 m 3 vazduha, dok se stvara 192,9 m 3 produkata sagorevanja.

PRIMJER:Odrediti zapremine vazduha i produkata sagorevanja tokom sagorevanja 2 kg zapaljive supstance elementarnog sastava: C = 50%; H = 10%; N = 10%; pepeo = 12%; vlaga = 18%. Pretpostavimo da su vazduh i proizvodi sagorevanja u normalnim uslovima.

RJEŠENJE:

1. Za rješavanje problema koristimo formule (9) i (16).

Pri sagorijevanju 2 kg zapaljive tvari nastaje 14,34 odnosno 16,14 m 3 zraka i produkata izgaranja.

ODGOVOR: Pri sagorijevanju 2 kg zapaljive tvari troši se 14,34 m 3 zraka i stvara se 16,14 m 3 produkata izgaranja.

ZADACI ZA SAMOSTALNO RJEŠENJE

1. Odrediti količinu vazduha koja je potrebna za sagorevanje 50 m 3 acetilena pri α=1,7.

2. Odrediti zapreminu vazduha, produkata sagorevanja i procenat produkata sagorevanja u 2 m 3 etana. Uzmite temperaturu produkata sagorevanja na 1200 K, pritisak 101,3 kPa, višak vazduha α=1,2.

3. Odrediti zapreminu vazduha koja je potrebna za sagorevanje 15 m 3 butana na temperaturi od 10S i pritisku od 750 mm Hg. čl., ako se sagorijevanje odvija sa koeficijentom viška zraka jednakim 1,4 (α=1,4).

6. Izračunajte količinu amilbenzena koja može izgorjeti u zatvorenoj prostoriji zapremine 200 m 3 ako se sagorijevanje zaustavi pri zaostalom sadržaju kisika od 12%. Početna temperatura u prostoriji je 24 °C, pritisak je 98 kPa.

7. Odredite koliko butil acetata može izgorjeti u prostoriji zapremine 200 m 3 ako se njegovo sagorijevanje zaustavi pri sadržaju kisika u zraku od 13,8% (normalni uvjeti).

8. Odrediti zapremine produkata sagorevanja i vazduha pri sagorevanju 7 kg heksana. Proces sagorevanja se odvijao na temperaturi od 33°C i pritisku od 730 mm. rt. Art. Pretpostavlja se da je temperatura produkata sagorevanja 1300 K.

9. Odrediti zapremine produkata sagorevanja i vazduha pri sagorevanju 11 kg acetona. Proces sagorevanja se odvijao na temperaturi od 30 o C i pritisku od 720 mm Hg. Art. Pretpostavlja se da je temperatura produkata sagorevanja 1300 K.

10. Odrediti zapreminu produkata sagorevanja i vazduha pri sagorevanju 17 kg toluena. Proces sagorevanja se odvijao na temperaturi od 30 o C i pritisku od 745 mm Hg. Art. Pretpostavlja se da je temperatura produkata sagorevanja 1100 K.

11. Izračunajte zapreminu vazduha i zapreminu produkata sagorevanja tokom potpunog sagorevanja 6 kg celuloze, koja se sastoji od 80% ugljenika, 13% vodonika i 7% kiseonika, ako se sagorevanje odvija na temperaturi od 25°C i pritisku od 95 kPa . Koeficijent viška vazduha je 1,4.

12. Odrediti zapreminu vazduha koja je potrebna za sagorevanje 6 kg dietil etera na temperaturi od 15°C i pritisku od 750 mm Hg. Art. Koeficijent viška zraka bio je 1,3.

13. Odredite koliko je benzena izgorelo u zatvorenoj prostoriji zapremine 180 m 3, ako se zna da je njegovo sagorevanje prestalo kada je sadržaj kiseonika u vazduhu bio 14,6%. Temperatura prije požara bila je 19 o C, a pritisak 100 kPa.

15. Odredite koeficijent viška zraka ako se za sagorijevanje 8 kg etil acetata utroši 212 m 3 zraka na temperaturi od 25 °C i pritisku od 760 mm Hg. Art.

16. Izračunajte koeficijent viška zraka i postotak ugljičnog dioksida u produktima sagorijevanja ako se za potpuno sagorijevanje 4 kg etil propil etera (C 5 H 12 O) utroši 70 m 3 zraka na temperaturi od 22 °C i a. pritisak od 92 kPa.

17. 3 kg akroleina gori na temperaturi od 21 °C i pritisku od 98 kPa. Izračunajte volumen zraka koji je prošao u produkte sagorijevanja i postotak vode u njima ako se izgaranje odvija s viškom zraka (koeficijent viška zraka je 1, 2).

20. Izračunajte zapreminu gasne mešavine koja se sastoji od 45% butana, 30% metana, 20% acetilena i 5% kiseonika, ako se za sagorevanje u normalnim uslovima utroši 80 m 3 vazduha. Koeficijent viška vazduha je 1,6.

22. Izračunajte zapreminu vazduha i zapreminu produkata sagorevanja pri potpunom sagorevanju 7 m 3 gasne mešavine koja se sastoji od 57% vodonika, 18% ugljenmonoksida i 25% metana, ako se sagorevanje odvija sa viškom vazduha (koeficijent viška vazduha je 1,3 ).

23. Izračunajte zapreminu vazduha i zapreminu produkata sagorevanja tokom potpunog sagorevanja 6 kg cerezina, koji se sastoji od 80% ugljenika, 15% vodonika i 5% kiseonika, ako se sagorevanje odvija na temperaturi od 25°C i pritisku od 95 kPa. Koeficijent viška vazduha je 1,5.

25. Odrediti zapreminu i sastav produkata sagorevanja (u vol.%) gasne mešavine (tabela 4), ako se sagorevanje odvija pri koeficijentu viška vazduha α (videti tabelu 4).

Tabela 4

Sastav smjese, %	Broj posla
25.1	25.2	25.3	25.4	25.5	25.6	25.7	25.8	25.9	25.10
ugljen monoksid	-		-	-	-		-		-
Vodonik		-	-	-	-	-	-	-
Metan	-	-		-	-		-		-
Ethane	-	-	-			-		-		--
Propan	-	-	-	-	-	-	-		-	-
Butan		-	-	-		-	-	-	-	-
Etilen				-	-	-			-	-
propene	-	-	-		-		-	-	-	-
Acetilen	-		-	-	-	-		-		-
Ugljen-dioksid						-			-
Nitrogen	-			-		-				-
Kiseonik		-			-	-
α	1,2		1,3	1,1	1,2	1.2	1,2	1,4	1,1	1,3

Tabela 5

broj posla	Supstanca	Elementarni sastav materije	t o C	Masa tvari, kg
C	H	O	S	W	pepeo
26.1	Ceresin
26.2	Ugalj
26.3	Drvo
26.4	Petrol
26.5	Ulje
26.6	lož ulje
26.7	Kerozin
26. 8	uljnih škriljaca
26.9	Ugalj
26.10	Antracit				0,2	5,8

27. Odredite prirodu sjaja plamena etilbenzena.

28. Odredite prirodu sjaja plamena octene kiseline.

29. Odredite prirodu sjaja heksanskog plamena.

30. Odredite prirodu sjaja plamena amil alkohola.

31. Odredite prirodu sjaja butanskog plamena.

32 . Odredite prirodu sjaja benzenskog plamena.

PRORAČUN TEMPERATURE GORENJA

Pod temperaturom sagorevanja se podrazumeva maksimalna temperatura do koje se zagrevaju proizvodi sagorevanja. U inženjerstvu i gašenju požara, pravi se razlika između teorijske, kalorimetrijske, adijabatske i stvarne temperature sagorijevanja.

Teoretska temperatura sagorevanja je temperatura na kojoj se oslobođena toplina izgaranja mješavine stehiometrijskog sastava troši na zagrijavanje i disocijaciju produkata izgaranja. U praksi, disocijacija produkata sagorevanja počinje na temperaturama iznad 2.000 K.

R

Kalorimetrijska temperatura sagorevanja je temperatura koja se postiže tokom sagorevanja stehiometrijske zapaljive smeše sa početnom temperaturom od 273 K i u odsustvu gubitaka u okolini.

Adijabatska temperatura sagorevanja je temperatura potpunog sagorijevanja mješavine bilo kojeg sastava u odsustvu toplinskih gubitaka u okolinu.

Stvarna temperatura sagorevanja je temperatura sagorevanja postignuta u stvarnom požaru. Mnogo je niži od teoretskog, kalorimetrijskog i adijabatskog, jer u realnim uslovima obično se do 40% toplote sagorevanja gubi na zračenje, pregorevanje, zagrevanje viška vazduha itd.

Eksperimentalno određivanje temperature sagorevanja za većinu zapaljivih materija predstavlja značajne poteškoće, posebno za tečnosti i čvrste materijale. Međutim, u nizu slučajeva, teorija omogućava da se izračuna temperatura izgaranja tvari s dovoljnom preciznošću za praksu, samo na osnovu poznavanja njihove kemijske formule, sastava početne zapaljive smjese i produkata izgaranja.

U opštem slučaju, za proračune se koristi sljedeća ovisnost (približna, budući da je C p = f (T)):

Q pg \u003d V pg * C p * T g,

gdje je Q pg - entalpija produkata sagorijevanja;

V pg - količina proizvoda sagorevanja, m 3 /kg;

C p - prosječni volumetrijski toplinski kapacitet mješavine proizvoda sagorijevanja u temperaturnom rasponu od T 0 do T g, kJ / (m 3 * K);

T g - temperatura sagorevanja, K.

Entalpija produkata sagorevanja se određuje iz jednačine toplotnog bilansa:

Q pg \u003d Q H + Q ref - Q znoj, (24)

Q znoj = Q u + Q nedo + Q dis With , (25)

gdje Q upotreba je toplota isparavanja;

Q znoj- gubitak toplote zbog zračenje, underburning i disocijacija produkti sagorevanja.

Ovisno o vrsti toplinskih gubitaka koji se uzimaju u obzir u zoni sagorijevanja (za zračenje, nedovoljno sagorijevanje, disocijaciju produkata izgaranja), izračunava se jedna ili druga temperatura.

Prilikom kinetičkog sagorevanja mešavina gas-para-vazduh gubici toplote iz zone sagorevanja su zanemarljivo mali, pa je za ove mešavine stvarna temperatura sagorevanja bliska adijabatskoj, što se koristi u vatrogasnim proračunima.

Vrlo je teško odrediti prosječni toplinski kapacitet mješavine produkata izgaranja. Otprilike, entalpija mješavine proizvoda izgaranja može se izraziti kao zbir entalpija njenih komponenti:

Qpg =Σ (V pg) i (S r) i*T g, (26)

å ×

nijedan

gdje (V str) i je količina i-te komponente produkata sagorevanja;

C str je prosječni volumetrijski toplinski kapacitet i-te komponente pri T g i stalni pritisak

T g- temperatura sagorevanja.

Prilikom izračunavanja temperature sagorijevanja koristi se vrijednost Q n(niža kalorijska vrijednost), budući da je na temperaturi sagorijevanja voda u plinovitom stanju.

Vrijednosti neto kalorijske vrijednosti tvari (toplotni učinak kemijske reakcije) date su u referentnoj literaturi, a mogu se izračunati i na osnovu Hessovog zakona:

Q n \u003d (Σ ΔN i *n i) prod - (ΣΔN i * n i) ref, gdje je (27)

ΔN i je toplota formiranja i-te supstance,

n i je broj molova i-te supstance.

Prema posledica Hesovog zakona toplinski učinak kemijske reakcije jednak je razlici između sume toplina nastanka reakcijskih produkata i topline formiranja polaznih materijala. Podsjetimo iz kursa hemije da je toplina stvaranja jednostavnih supstanci (kiseonik, dušik itd.) nula.

Na primjer, izračunajmo toplinu sagorijevanja (termički efekat) etana:

C 2 H 6 + 3.5*(O 2 + 3,76N 2) \u003d 2 CO 2 + 3 H 2 O + 3,76 *3.5N2.

Donja kalorijska vrijednost, prema Hessovoj posljedici, jednaka je:

Q n \u003d ΔH CO 2 * n CO 2 + Δ H H 2 O * n H 2 O - ΔH C 2 H 6 * n C 2 H 6 (28)

Zamjenom vrijednosti topline stvaranja CO 2 , H 2 O, C 2 H 6 iz referentnih podataka, odredite donju kalorijsku vrijednost etana.

Kada sagorijeva mješavina pojedinačnih tvari, prvo se utvrđuje toplina sagorijevanja svake komponente, a zatim se oni zbrajaju, uzimajući u obzir postotak svake zapaljive tvari u smjesi:

Ako je gorivo složena tvar i njegov elementarni sastav je dat u masenim procentima, tada se za izračunavanje topline sagorijevanja koristi formula Mendeljejeva:

Q n c m = 339,4 * C + 1257 * H-108,9 (O-N-S) -25 (9 * H + W), kJ / kg (30)

gdje je C, H, O, N, S postotak ovog elementa u zapaljivoj tvari;

W– sadržaj vlage u masi. %.

Da bismo izračunali temperaturu sagorevanja, sastavljamo jednadžbu toplotnog bilansa, uz pretpostavku da toplota oslobođena kao rezultat sagorevanja zagreva produkte sagorevanja od početne temperature T 0 do temperature T Mr.:

Q n (1-η) \u003d Σs rpg i * V pg i (T g -T 0)

Gdje η – koeficijent gubitka topline (udio gubitka topline zbog zračenja, kao i kao rezultat nepotpunog sagorijevanja);

sa RPG i – toplotni kapacitet i-tog proizvoda sagorevanja pri konstantnom pritisku, kJ/molK;

V pg i - zapremina i-tog proizvoda sagorevanja, m 3.

Proračun zapremine produkata sagorevanja ( CO 2, H 2 O, SO 2, N 2) izvodi se prema sljedećim formulama:

Iz jednačine toplotnog bilansa:

Poteškoća u određivanju temperature sagorijevanja pomoću ove formule je u tome što toplinski kapacitet plina ovisi o temperaturi. Pošto se gasovi zagrevaju temperaturom T 0 do temperature T g, tada je u formuli (36) potrebno zamijeniti prosječnu vrijednost toplotnog kapaciteta u ovom temperaturnom opsegu. Ali temperatura sagorevanja nam je nepoznata i želimo je pronaći. U ovom slučaju možete učiniti sljedeće. Prosečna vrednost temperature sagorevanja većine supstanci u vazduhu je približno 1500 K. Dakle, uz malu grešku u određivanju T g za proračune možemo uzeti prosječnu vrijednost toplotnog kapaciteta u temperaturnom opsegu 273–1500 K. Ove vrijednosti za glavne produkte sagorijevanja date su u tabeli. 6.

Tabela 6

Prosječni toplotni kapaciteti glavnih produkata sagorijevanja u temperaturnom rasponu 273–1500 o C

Prosječna vrijednost toplotnog kapaciteta nekih gasovitih materija u različitim temperaturnim rasponima takođe je data u tabeli. III aplikacije.

Razmotrimo primjere rješavanja problema za izračunavanje temperature sagorijevanja.

ZADACI ZA SAMOSTALNO RJEŠENJE

1. U tom slučaju, u uslovima požara, tokom sagorevanja butana, oslobodiće se više toplote: sa potpunim ili nepotpunim sagorevanjem, po reakciji C 4 H 10 + 4,5O 2 →4CO + 5H 2 O. Odgovor se mora potvrditi proračunom koristeći Hesov zakon.

2. Izračunajte toplotu stvaranja acetilena iz elemenata ako je njegova toplota sagorevanja 1411,2 kJ/mol.

3. Odrediti toplotu sagorevanja 12 kg benzena, ako je toplota njegovog nastanka 82,9 kJ/mol, toplota stvaranja ugljen-dioksida je 396,9 kJ/mol, toplota stvaranja vodene pare je 242,2 kJ/mol .

4. Odrediti toplotu stvaranja pimelinske kiseline (C 7 H 12 O 4), ako je toplota sagorevanja 3453,5 kJ/mol.

5. Odrediti toplotu sagorevanja salicilne kiseline ako je toplota njenog stvaranja 589,5 kJ/mol.

6. Izračunajte toplotu stvaranja metana ako se sagorevanjem 10 g metana u standardnim uslovima oslobađa 556,462 kJ toplote.

7. Odrediti toplotu sagorevanja benzil alkohola (C 7 H 8 O), ako je toplota njegovog nastanka 875,4 kJ/mol.

8. Tokom formiranja oktana, iz elemenata se oslobađa 208,45 kJ/mol toplote. Izračunajte njegovu toplotu sagorevanja.

9. Toplota stvaranja acetona je -248,28 kJ/mol. Odrediti njegovu toplotu sagorevanja i količinu toplote koja se oslobađa pri sagorevanju 30 g supstance.

11. Odrediti kaloričnu vrijednost sulfofenilhidrazina (C 6 H 8 O 3 N 2 S) uzimajući u obzir gubitke uslijed isparavanja vode. Sadržaj vlage u tvari je 20%.

12. Odrediti kalorijsku vrijednost 4,4/-diaminodifenilsulfona (C 12 H 12 O 2 N 2 S) ne uzimajući u obzir gubitke isparavanjem vlage.

13. Odrediti toplotu sagorevanja 4,6-dimetilheksahidro-1,3,5-triazinetion-2 (C 5 H 9 N 3 S) prema formulama D. I. Mendeljejeva.

14. Odrediti toplotu sagorevanja diaminomesitilen-6-sulfonske kiseline (C 9 H 14 O 3 N 2 S), ako je sadržaj vlage u materiji 35%.

15. Odrediti najnižu kalorijsku vrijednost sastava drva: C - 41,5%; H - 6%; O - 43%; N, 2%; Ž– 7,5%.

16. Odrediti teoretsku temperaturu sagorevanja acetona koristeći prosječne toplinske kapacitete.

17. Odrediti teorijsku temperaturu sagorijevanja pentana koristeći prosječne toplinske kapacitete.

18. Odrediti teoretsku temperaturu sagorijevanja oktana koristeći prosječne toplinske kapacitete.

19. Odrediti teoretsku temperaturu sagorevanja benzena koristeći prosječne toplinske kapacitete.

20. Metodom uzastopnih aproksimacija izračunati adijabatsku temperaturu sagorevanja propanola.

21. Izračunajte temperaturu sagorijevanja za stehiometrijsku smjesu zapaljive tvari sa zrakom (tabela 7).

Tabela 7

22. Koristeći metodu uzastopnih aproksimacija, izračunati stvarnu temperaturu sagorevanja zapaljive supstance (tabela 8), ako se sagorevanje odvija pri koeficijentu viška vazduha α, a udeo gubitka toplote zračenjem je η.

Tabela 8

broj posla	Naziv supstance	Elementarni sastav materije, mas. %	α	η
C	H	O	S	N	W	pepeo
22.1	Antracit				0,5	1,0		21,5	1,1	0,2
22.2	Uljni škriljci	24,2	1,8	4,5	3,0	2,0		39,5	1,2	0,3
22.3	Kerozin		13,7	0,3	-	-		-	1,3	0,4
22.4	Petrol		8,0	5,0	-	2,0			1,4	0,3
22.5	Sol ulje	86,0	12,0	1,2	0,8	-	-	-	1,5	0,2
22.6	lož ulje					-		-	1,6	0,3
22.7	Drvo				-			-	1,7	0,4
22.8	Ugalj							-	1,8	0,3
22.9	Ceresin				-	-	-	-	1,7	0,2
22.10	Uljni škriljci								1,6	0,3

23. Odredite teoretsku temperaturu sagorevanja gumenog sastava: WITH = 80 %, H= 15%, S = 2%, O = 1%, N = 2 %.

24 . Odredite stvarnu temperaturu sagorevanja kompozitnog papira: C = 55%, H = 25%, N = 3%, O = 15%, H 2 O \u003d 2%, ako je gubitak toplote usled potpaljivanja bio η X=0,15, zbog zračenja η izl=0,20.

25. Odrediti stvarnu temperaturu sagorevanja kompozitne plastike: C = 70%, H = 20%, N = 5%, O = 2%, negorive komponente (punila) su iznosile 3% /, ako su gubici toplote usled podgorevanja iznosili do η X=0,20, zbog zračenja η izl=0,25. Koeficijent viška vazduha α = 1, 4.

DODATAK

Lista prihvaćenih oznaka

n je broj molova supstance;

β je stehiometrijski koeficijent;

V na teor- teoretski potrebno za sagorevanje, m 3;

V u d- stvarna (praktična) zapremina vazduha koji je otišao na sagorevanje, m 3;

V pg t- teoretska zapremina produkata sagorevanja, m 3;

R– pritisak gasa, Pa;

P 0– početni (atmosferski) pritisak, Pa;

T je temperatura supstance, K;

Q je količina toplote, J;

Vi- zapremina i-te gasovite supstance, m 3, kmol;

α - koeficijent viška vazduha;

m je masa tvari, kg;

M je masa jednog kmola tvari, kg/kmol;

Q n– niža kalorijska vrijednost supstance, kJ/mol, kJ/kg;

H i- entalpija i-te supstance, kJ / mol, kJ / m 3;

T g– temperatura sagorevanja, K;

cpi je toplotni kapacitet i-tog gasa pri konstantnom pritisku, kJ/mol*K; kJ/m3;

η je koeficijent gubitka topline.

Tabela I

Osnovne fizičke konstante nekih plinova

Radi pojednostavljenja proračuna, sve zapaljive materije su podeljene u tri tipa: pojedinačne, složene, mešavine zapaljivih gasova (tabela 1.2.1).

Tabela 1.2.1

vrsta goriva	Proračunske formule	Dimenzija
pojedinačna supstanca	(1.2.2)
Supstanca složenog sastava	(1.2.3) (1.2.4) (1.2.5)
mešavina gasova	(1.2.7) (1.2.8)

Evo
- teoretski volumen produkata sagorijevanja;
- količina i-tog produkta sagorevanja u jednačini reakcije, kmol; - količina goriva, kmol; - zapremina 1 kmol gasa;
je molekularna težina goriva;
-volumen i-tog produkta reakcije; C, H, S, O, N - sadržaj odgovarajućih elemenata (ugljenik, vodonik, sumpor, kiseonik i azot) u zapaljivoj materiji, tež.%; - sadržaj i-te zapaljive komponente u gasnoj mešavini, % vol.;
- sadržaj ith negoriva komponenta u sastavu gasne mešavine, % vol.

Praktična (ukupna) zapremina produkata sagorevanja sastoji se od teorijske zapremine produkata sagorevanja i viška vazduha

(1.2.9)

(1.2.10)

Sastav produkata sagorevanja, tj. sadržaj i-te komponente je određen formulom

(1.2.11)

gdje
- sadržaj I-ta komponenta u produktima sagorevanja, % vol.;

- volumen I- . komponenta, m 3 , kmol;

- ukupna zapremina produkata sagorevanja, m 3, kmol.

Prilikom sagorijevanja u višku zraka, proizvodi sagorijevanja sadrže kisik i dušik.

(1.2.12)

(1.2.13)

gdje - teoretski volumen dušika u produktima sagorijevanja, m 3, kmol.

(1.2.14)

Primjeri

Primer 1. Kolika će se količina produkata sagorevanja osloboditi pri sagorevanju 1 m 3 acetilena u vazduhu ako je temperatura sagorevanja bila 1450 K.

Gorivo je individualno hemijsko jedinjenje (formula 1.2.1). Zapisujemo jednačinu za hemijsku reakciju sagorevanja

C2H2+
O2+
N 2 \u003d 2CO 2 + H 2 O +
N 2

Zapremina produkata sagorevanja u normalnim uslovima

m 3 / m 3

Zapremina produkata sagorevanja na 1450 K

m 3 / m 3

Primer 2. Odrediti zapreminu produkata sagorevanja pri sagorevanju 1 kg fenola, ako je temperatura sagorevanja 1200 K, pritisak je 95000 Pa, koeficijent viška vazduha je 1,5.

Gorivo je individualno hemijsko jedinjenje (formula 1.2.2). Zapisujemo jednačinu za hemijsku reakciju sagorevanja

C6H5OH+
O2+
N 2 \u003d 6CO 2 + 3H 2 O +
N 2

Molekularna težina goriva je 98.

m 3 /kg

Praktična zapremina vazduha u normalnim uslovima

Zapremina produkata sagorevanja pod datim uslovima

m 3 / m 3

Primer 3. Odrediti zapreminu produkata sagorevanja pri sagorevanju 1 kg organske mase kompozicije: C-55%, O-13%, H-5%, S-7%, N-3%, W 17% , ako je temperatura sagorevanja 1170 K, koeficijent viška vazduha - 1,3.

Goriva supstanca složenog sastava (formule 1.2.3 - 1.2.6). Teorijski sastav produkata sagorevanja u normalnim uslovima

m 3 /kg

m 3 /kg

Ukupna teoretska zapremina produkata sagorevanja u normalnim uslovima

\u003d 1 + 0,8 + 0,05 + 4,7 \u003d 6,55 m 3 / kg

Praktična zapremina produkata sagorevanja u normalnim uslovima

=6,55+0,269
(1,3-1) = 6,55 + 1,8 = 8,35 m 3 / kg

Praktična zapremina produkata sagorevanja na temperaturi sagorevanja

=
m 3 / kg.

Primer 4. Izračunajte zapreminu produkata sagorevanja pri sagorevanju 1 m 3 gasne mešavine koja se sastoji od C 3 H 6 -70%, C 3 H 8 -10%, CO 2 -5%, O 2 -15%, ako je temperatura sagorevanja 1300 K, koeficijent viška vazduha - 2,8. Temperatura okoline 293 K.

Gorivo je mješavina plinova (formula 1.2.7).

Volumen produkata sagorijevanja određuje se formulom (1.2.8)

m 3 / m 3

m 3 / m 3

Budući da mješavina plina sadrži kisik, oksidira dio zapaljivih komponenti, pa će se potrošnja zraka smanjiti (formula 1.1.5).

U ovom slučaju je prikladnije odrediti teoretsku zapreminu dušika po formuli (1.2.14)

m 3 / m 3

Teorijska zapremina produkata sagorevanja

Praktična zapremina produkata sagorevanja

Zapremina produkata sagorevanja na temperaturi od 1300 K

m 3 / m 3.

Primjer 5. Odrediti sastav proizvoda sagorijevanja metil etil ketona.

Uz takvu formulaciju problema, racionalno je direktno iz jednačine sagorijevanja odrediti volumen proizvoda u kmol koji se oslobađa pri sagorijevanju 1 kmol goriva

kmolya;
kmolya;
kmolya;
kmolya.

Prema formuli (1.2.11) nalazimo sastav produkata sagorevanja

Primer 6. Odrediti zapreminu i sastav proizvoda sagorevanja 1 kg mineralnog ulja sastava: C-85%, H-15%, ako je temperatura sagorevanja 1450 K, koeficijent viška vazduha je 1,9.

Rješenje. Koristeći formule (1.2.3 - 1.2.6), određujemo zapreminu produkata sagorevanja

m 3 /kg

m 3 /kg

m 3 /kg

Teoretska zapremina produkata sagorevanja u normalnim uslovima

Praktična zapremina produkata sagorevanja u normalnim uslovima formula (1.2.10)

Zapremina produkata sagorevanja na temperaturi od 1450 K

m 3 /kg

Očigledno, sastav produkata sagorevanja ne zavisi od temperature sagorevanja, pa je preporučljivo da se odredi u normalnim uslovima. Po formulama (1.2.11;1.2.13)

;
;

Primjer 7. Odrediti količinu izgorjelog acetona, kg, ako je zapremina oslobođenog ugljičnog dioksida, svedena na normalne uslove, iznosila 50 m 3.

Zapisujemo jednačinu za reakciju sagorevanja acetona u vazduhu

Iz jednačine proizilazi da je tokom sagorevanja od 58 kg (molekulska težina acetona)
m 3 ugljičnog dioksida. Tada za stvaranje 50 m 3 ugljičnog dioksida mora reagirati Mg goriva

kg

Primer 8. Odrediti količinu sagorele organske materije sastava C-58%, O-22%, H-8%, N-2%, W-10% u prostoriji zapremine 350 m 3 ako je sadržaj ugljen-dioksida iznosio je 5%.

Rješenje. Odredite količinu oslobođenog ugljičnog dioksida

m 3.

Prema formuli (1.2.6), za supstancu složenog sastava određujemo zapreminu CO 2 koja se oslobađa pri sagorevanju 1 kg goriva,

m 3 / kg.

Odredite količinu spaljenog materijala

kg.

Primjer 9. Odrediti vrijeme kada je sadržaj ugljičnog dioksida u prostoriji zapremine 480 m 3 kao rezultat sagorijevanja drva (C-45%, H-50%, O-42%, W-8%) bio 8% ako je specifična masa izgaranja drva 0,008 kg/(m 2 s), a površina gorenja je 38 m 2. Prilikom rješavanja razmjene plinova sa okolinom, ne uzimajte u obzir razrjeđivanje kao rezultat oslobađanja produkata izgaranja.

Budući da se razrjeđivanje produkata izgaranja ne uzima u obzir, određujemo volumen ugljičnog dioksida koji se oslobađa kao rezultat sagorijevanja, što odgovara 8% njegovog sadržaja u atmosferi

m 3

Iz izraza (1.2.3) određujemo koliko zapaljivog materijala mora izgorjeti da bi se oslobodila data zapremina ugljičnog dioksida

kg.

Vrijeme gorenja se određuje na osnovu omjera

,

gdje - vrijeme gorenja;

Mg- masa izgorjelog drva, kg;

- masa izgaranja drveta, kg/(m 2 s);

F- površina gorenja, m 2;

min.

Zadatak za samostalan rad

Zadatak 3: Odrediti zapreminu produkata sagorevanja pri sagorevanju 1 kg date supstance, ako je temperatura sagorevanja ... K, pritisak ... mm Hg,  = ... .

	Supstanca	T p.g., K	R, mmHg.
	amilbenzen
	N-amil alkohol
	Butil acetat
	Butil alkohol
	dietil eter
	White Spirit
	etilen glikol
	tert-amil alkohol
	Metil alkohol
	Amil metil keton
	Butilbenzen
	Butil vinil eter
	Etanol
	Butil alkohol

Zadatak 4: Odrediti zapreminu i sastav (% vol.) produkata sagorevanja koji se oslobađaju pri sagorevanju 1 m 3 zapaljivog gasa, ako je temperatura sagorevanja bila ... K, pritisak ... mm Hg.

	Supstanca		T p.g., K	R, mmHg.
	Acetilen
	ugljen monoksid
	hidrogen sulfid
	Acetilen
	ugljen monoksid
	hidrogen sulfid
	ugljen monoksid
	Acetilen
	Acetilen
	ugljen monoksid