Теория горения и взрыва

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

ФГБОУ ВО ПЕНЗЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСИЙ УНИВЕРСИТЕТ (ПЕНЗГТУ)

ФАКУЛЬТЕТ БИОМЕДИЦИНСКИХ И ПИЩЕВЫХ

ТЕХНОЛОГИЙ И СИСТЕМ

КАФЕДРА «БИОТЕХНОЛОГИИ И ТЕХНОСФЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ»

ИТОГОВАЯ КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

ДИСЦИПЛИНА: «ТЕОРИЯ ГОРЕНИЯ И ВЗРЫВА»

Выполнила: студентка группы 14ЗТ1бп

Кондрашова А.О.

Проверил: доцент кафедры БТБ

Борисков Д.Е.

Пенза 2016 г.

Задания на контрольную работу

Номер задания	1	2	3	4	5	6	7
Номер по варианту	9	0	1	2	3	2	5

Рассчитать коэффициент горючести нитробензола С6Н5NО2 и сероуглерода CS2.

Для расчета коэффициента горючести можно использовать сле- дующую формулу:

K = 4n(C) + 4n(S)+ n(H)+ n(N) -2n(O)-2n(Cl)-3n(F)-5n(Br) (1)

где n(C), n(S), n(H), n(N), n(O), 2 n(Cl), n(F), n(Br) - число атомов соот- ветственно углерода, серы, водорода, азота, кислорода, хлора, фтора и брома в молекуле вещества. Если коэффициент горючести К больше или равен единице (К 1), то вещество является горючим. При значении К меньше единицы (К < 1) - вещество негорючее. 1. В молекуле нитробензола содержится атомов: углерода n(C) = 6; водорода n(Н) = 5; кислорода n(О) = 2, азота n(O)=1. Подставляя количество атомов в формулу , имеем К = 4·6 +1•5+1•1 - 2·2 = 26. К > 1, следовательно, нитробензол - горючее вещество.

В молекуле сероуглерода содержится атомов:

углерода n(C) = 1; серы n(O)=2

Подставляем количество атомов в формулу:

К=4•1+4•2=12

К > 1, следовательно, сероуглерод - горючее вещество.

Рассчитать объём воздуха и продуктов горения (в об. %), образующихся при сгорании 10 кг вещества , если горение происходит при заданных условиях и коэффициенте избытка воздуха . Объём продуктов горения считать приведённым к заданным условиям.

Табл.2

Номер варианта	Название вещества	Химическая формула	Температура t С	Давление P, кПа
9	Пропилацетат	С5Н10О2	50	115,0	1

реакция горение толуол газ

Решение.

Составляем уравнение реакции горения пропилацетата в воздухе:

С5Н10О2 + 6,5 (О2 + 3,76 N2) = 5CО2 + 5Н2О + 6,53,76 N2

Объём воздуха, необходимый для сгорания 1 кг пропилацетата рассчитываем по формуле:

,

Где Мгв= 5•12+1•10+2•16=102 кг/кмоль

учитывая при этом, что масса одного киломоля пропилацетата составляет 102 кг/кмоль. Так как горение происходит при заданных условиях, для определения объема, который занимает 1 кмоль воспользуемся уравнением идеальных газов:

,

,

(м3/кг)

(м3/кг)

Действительный объём воздуха, необходимый для сгорания 1 кг пропилацетата рассчитывается с учётом коэффициента избытка воздуха :

(м3/кг)

Избыток воздуха составит:

(м3/кг)

Теоретический объём продуктов горения рассчитываем по формуле:

(м3/кг)

Действительный объём продуктов горения составит:

(м3/кг)

Объём воздуха практически необходимого для сгорания 10 кг пропилацетата составит соответственно 70,7 м3 (7,07 10), при этом выделится 7,87 м3 продуктов сгорания.

Рассчитываем процентный состав продуктов сгорания.В этом случае по уравнению реакции определяем объем СО2, Н2О и N2.

V(СО2) =  = 11,4 м3

V(Н2О) = = 11,4 м3

V(N2) =  = 55,81 м3

VИЗБ= 0 м3

Объемная концентрацию каждого компонента смеси рассчитываем следующим образом:

jоб (СО2) =  = = 14,55 %

jоб (Н2О) =  =  = 14,55 %

jоб (N2) =  =  = 70,9 %

Ответ: на сгорание 10 кг пропилацетата необходимо 70,7 м3 воздуха, при этом образуется 78,7 м3 продуктов горения, из которых СО2 - 14,55%, Н2О - 14,55 %, N2 - 70,9 %.

Рассчитать объём воздуха и продуктов горения при сгорании горючего газа (табл. 3) объёма V при заданных условиях (табл. 3), если горение происходит при избытке воздуха б.

Табл.3

Номер варианта	Название вещества	Химическая формула	Температура t С	V,м3
9	Метан	CH4	30	1	1,4

Решение.

Сгорает индивидуальное горючее вещество, находящееся в газообразном состоянии.

Запишем уравнение реакции горения пропана в воздухе:

1CH4 + 2(О2 + 3,76N2) = CО2 + 2 Н2О + 3,76•2 N2

Из уравнения находим в = 2. Рассчитаем теоретические объёмы воздуха и продуктов горения индивидуального горючего вещества в газообразном состоянии в расчёте на 1 м3 горючего вещества в нормальных условиях:

=9,42 м3/м3

Объем воздуха при Т=303 К

Рассчитываем действительный объем воздуха, расходованный на горение с коэффициентом избытка воздуха:

Объем продуктов горения при нормальных условиях

VПГ0 = 1 +2+ 2Ч3,76	=12,42м/м3.
	1
Объем продуктов горения при 303 K
V 0	= 12,42Ч303 = 13,78 м3/м3.
ПГ(РТ)	273

Находим действительный объем продуктов горения с учетом избытка воздуха

=13,78 + 10,46•(1,4-1)=17,96 м3/м3

Определить объём и состав продуктов горения (в об. %) смеси газов , если горение происходит при коэффициенте избытка воздуха б

Оксид углерода -10%

Этилен-22%

Ацетилен-8%

Углекислый газ-10%

Азот -50%

б=2

решение.

Составим для всех горючих компонентов смеси уравнения реакций

2CО + 1(O2 + 3,76N2) = 2CO2 + 3,76N2

C2H4 + 3(O2 + 3,76N2) = 2CO2 + 2H2O + 3?3,76N2

C2Н2 + 2,5(O2 + 3,76N2) = 2CO2 + Н2О+2,5?3,76N2

Рассчитаем теоретический объём продуктов горения по формуле

Рассчитаем действительный объём продуктов горения с учётом избытка воздуха

Рассчитаем состав продуктов горения.

Учитывая, что горение протекает с избытком воздуха, то при расчёте количества молей продуктов горения учитывается избыточное число молей кислорода и азота ( и ):

nобщ==

=

.

Вычислить температуру горения керосина, процентного состава: С-80%, Н-13,7%, О-0,3%, W-6%, если горение протекает при коэффициенте избытка воздуха б=1,3 а доля потерь тепла излучением составляет 40%.

Решение. Рассчитаем низшую теплоту сгорания горючего вещества, используя формулу Д. И. Менделеева:

=229,4•80+1257•13,7+108,9•0,3-25,1(9•13,7+6)=41108 Кдж/кг

Рассчитаем объёмы продуктов горения при полном сгорании 1 кг горючего вещества сложного состава

Рассчитаем избыточный объём воздуха при полном сгорании 1 кг горючего Вещества:

Рассчитаем температуру горения и, т.к. в условии задачи ничего не сказано о начальной температуре горения, будем считать, что горение протекает при нормальных условиях:

Ответ: действительная температура горения вещества сложного состава составила 1075 К.

Рассчитать температуру вспышки толуола (0.т.) С6Н14 по формуле В.И. Блинова. Сравнить найденное значение с экспериментальным, взятым из справочника.

Решение. Формула Блинова имеет вид:

где А - постоянная пpибора, зависящая от условий опыта;

До - коэффициент диффузии, м2/с;

n - число молей кислорода, необходимое для полного сгорания одного моля пара жидкости;

Рнп - давление насыщенного пара жидкости при Твсп, Па.

Уравнение реакции горения толуола в воздухе:

C6H5CH3 + 9(O2+3,76*N2) = 7CO2 + 4H2O+9*3,76N2

где n=9 температура вспышки в открытом тигле А = 45,3 (КЧПа.м2)/с;

До=0,084*10-4 м2/с

Если коэффициент диффузии пара в воздух неизвестен, то его можно вычислить по эмпирической формуле (см2 /с):

Подставляем данные в формулу:

Найдем такую температуру, при которой произведение Т*Р=1775,5.

Воспользуемся зависимостью насыщенного пара от температуры жидкости.

Т1=362,5 Т2=383,6

Р1=53,32 Р2=101,3

Вычислить температуру самовоспламенения 2,4-диметил-3-этилпентанола

Запишем структурную формулу 2,4-диметил-3-этилпентанола и пронумеруем все атомы углерода, группу -ОН обозначим буквой Г (гидроксил).

В молекуле 5 концевых групп: 4 метильных (-СН3) и одна гидроксильная (-ОН), т.е.

Мр = 5. Тогда число цепей:

Составим таблицу, в которую внесем цепи и их длину:

Углеродная цепь m1	Г-5	Г-6	Г-9	Г-8	5-6	5-9	5-8	8-9	6-9	6-8
Длина цепи l1	6	4	6	6	5	5	3	5	5	5

Рассчитываем среднюю длину углеродных цепей:

По таблице XIY приложения находим температуру самовоспламенения 2,4-диметил-3-этилпентанола, отыскивая её по значению средней длины цепи в молекуле соединения: Тсвп = 560 К или 285 оС.

Размещено на Allbest.ru