Расчет и анализ параметров горения семикарбазона

Размещено на http://www.allbest.ru/

1

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

ФГБОУ ВОВоронежский институт - филиал ФГБОУ ВО Ивановской пожарно-спасательной академии ГПС МЧС России

Кафедра основ ГО и управления в ЧС

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине «Теория горения и взрыва»

Тема: Расчет и анализ параметров горения семикарбазона



Содержание

Введение

1. Теоретическая часть

1.1 Минимальное взрывоопасное содержание кислорода. Область применения, расчет и определение

1.2 Оборудование для определения МВСК в лабораторных условиях

1.3 Порядок проведения испытаний

1.4 Пожароопасная характеристикасемикарбазона

2. Методика и расчеты параметров горения

2.1 Нахождение стехиометрического коэффициента в; составление уравнения реакции горения

2.2 Расчет объема воздуха, необходимого для горения

2.3 Расчет объема продуктов горения

2.4 Определение низшей Qн и высшей Qвтеплоты сгорания семикарбазонапо формуле Д.И. Менделеева

2.5 Расчет нижнего цни верхнего цвконцентрационногопредела распространения пламени

2.6 Расчет допустимой взрывобезопасной концентрации(ПДВК)

2.7 Расчет коэффициента горючести

2.8 Расчет стехиометрической концентрации

2.9 Пересчет НКПРП из % в г/м3

Заключение

Список литературы



Введение

взрывоопасный кислород семикарбазон горючесть

Пожар - неконтролируемое горение, причиняющее материальный ущерб, вред жизни и здоровью граждан, интересам общества и государства [1].

Горение - сложный физико-химический процесс взаимодействия горючего вещества и окислителя, сопровождающийся выделением тепла и, как правило, излучением света. Видом беспламенного горения является тление [4].

Взрыв - быстропротекающий процесс с выделением значительной энергии в небольшом объеме за короткий промежуток времени, приводящий к ударным, вибрационным и тепловым воздействиям на окружающую среду и высокоскоростному расширению газов [1].

Со вступлением человечества в эпоху промышленности, и с начавшемся бурным ее развитием, число взрывов и пожаров различных веществ и материалов стало увеличиваться. Появлялись новые вещества, обладающие разными пожароопасными свойствами.Вследствие этого встала необходимость изучения опасных веществ. Стали проводиться опыты на различных веществах, изучалось их поведение при определенных условиях, определялась степень опасности, которую может вызвать то или иное вещество. На основе проводимых опытов с веществаминачали разрабатываться правилаи нормы безопасности при работе с взрывопожароопасными веществами.

В наше время изучение пожаро- и взрывоопасных свойстввеществ сталонеобходимым, чтобыобеспечить пожарную безопасность людей, зданий и сооружений, технологических процессов.

В течение последних лет в данном направлении удалось далеко продвинуться и, как результат, уменьшить количество взрывов и пожаров. Например, количество взрывов в шахтах удалось снизить благодаря приборам, замеряющим концентрацию взрывоопасных веществ в воздухе и предупреждающих рабочих, если она приближается к опасной отметке. Также новые опыты и испытания помогли разработать современные средства тушения пожаров: пены, порошки, газовые составы, твердотопливные аэрозолеобразующие составы. В пожаротушение были внесены ограничения по поводу использования воды как огнетушащего средства. С появлением новых тушащих веществ вода стала менее эффективна в борьбе с пожарами класса B (пожары горючих жидкостей и плавящихся твердых веществ и материалов) и выше, а в некоторых случаях даже опасна (например, тушение нефти, металлов) [2].

Данная курсовая работа будет посвящена расчетам и проведению анализа параметров горения вещества - семикарбазона (C₈H₁₅ON₃).



1. Теоретическая часть

1.1 Минимальное взрывоопасное содержание кислорода. Область применения, расчет и определение

Минимальное взрывоопасное содержание кислорода (МВСК) - концентрация кислорода в горючей смеси, состоящей из горючего вещества, воздуха и флегматизатора (разбавителя), ниже которой воспламенение и горение смеси становится невозможным при любой концентрации горючего в смеси, разбавленной данным флегматизатором. Концентрация флегматизатора в смеси воздуха с флегматизатором, соответствующая минимальному взрывоопасному содержанию кислорода, называется минимальной флегматизирующей концентрацией[5].

Значения МВСК следует применять при разработке мероприятий по обеспечению пожарной безопасности технологических сред с пониженным содержанием кислорода, в расчётах безопасных режимов работы технологических аппаратов и коммуникаций, систем «азотного дыхания», пневмотранспорта, а также при разработке систем и установок взрывоподавления и тушения пожаров. МВСК определяют в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.044 «Определение концентрационных пределов распространения пламени, минимального взрывоопасного содержания кислорода, минимальной флегматизирующей концетрации газопаровоздушных смесей при повышенных давлениях и температурах» [5].

Величины МВСК и минимальной флегматизирующей концентрации С_флтого или иного флегматизатора связаны следующим соотношением:

С_фл = 100 - (477,4/(100 - СH₂O))ЧМВСК,



где СH₂O - концентрация паров воды в воздухе, % (об.).

Минимальное взрывоопасное содержание кислорода зависит от вида горючего и выбранного флегматизатора, от начальной температуры исходной смеси. Самым эффективным флегматизатором для метановоздушной смеси является метилбромид (для полной флегматизации смеси его требуется меньше, чем других флегматизаторов). Повышение температуры исходной смеси сопровождается уменьшением МВСК. Ориентировочно это уменьшение описывается формулой:

МВСК(Т₂) = МВСК(Т₁)[1- (Т₂- T₁)/(Т_ад - Т₁)],

где МВСК(Т₁) и МВСК(Т₂) - значения минимального взрывоопасного содержания кислорода при температурах (в К) Т₁ и T₂ соответственно; Т_ад - адиабатическая температура пламени в экстремальной точке области распространения пламени.

В общем случае Т_ад зависит от вида флегматизатора. При разбавлении горючих смесей азотом Т_ад = 1400 К, водяным паром и диоксидом углерода Т_ад = 1450 К.

В лабораторных условиях МВСК для горючего газа или пара экспериментально определяют в два этапа: вначале находят минимальную флегматизирующую концентрацию для принятого флегматизатора, затем по формуле вычисляют МВСК.

Для нахождения С_фл необходимо установить зависимость концентрационных пределов горючего газа или пара от содержания изучаемого разбавителя. Для этой цели экспериментально определяют величины пределов при различном содержании флегматизатора в смеси и полученные результаты наносят на график. По оси абсцисс откладывают концентрации флегматизатора в смеси воздуха с флегматизатором, а по оси ординат - концентрационные пределы исследуемого газа или пара. Концентрацию флегматизатора, при которой нижний и верхний пределы сливаются в одну точку, принимают за минимальную флегматизирующую концентрацию. Величину МВСК можно вычислить по формуле:

МВСК = 0,0020946Ч(100 - С_фл)Ч(100 - Н₂0).

Таким образом, сущность метода определения МВСК заключается в испытании на воспламенение газо-, паро- или пылевоздушных смесей различного состава, разбавленных данным флегматизатором, до выявления минимальной концентрации кислорода и максимальной концентрации флегматизатора, при которых ещё возможно распространение пламени по смеси [5].

1.2 Оборудование для определения МВСК в лабораторных условиях

Экспериментальная установка [6], принципиальная схема которой представлена на рис. 1, имеетследующие основные части:

1) сферический реакционный сосуд внутренним диаметром (205 ± 5) мм и объемом (4,3 ± 0,1) дм³,изготовленный из нержавеющей стали и рассчитанный на рабочее давление 15,0 МПа притемпературе 250 °С. Сосуд помещен в термостат и равномерно обогревается по поверхностинагревателями. Сосуд снабжен штуцерами для подсоединения газовых магистралей, ввода источниказажигания, датчика давления и манометра.



Рис. 1. Схема установки для определения концентрационных пределовраспространения пламени, МВСК, МФК: 1- реакционный сосуд; 2 - коллектор; 3 - вентили; 4 - вентиль точной регулировки; 5 - вакуумметр; 6 - вакуумнасос; 7 - манометры; 8 - мерные емкости; 9 - расширительный бачок; 10 - мерная емкость; 11 - парогенератор; 12 - источник зажигания; 13 - термостат; 14 - терморегулятор; 15 _ термопреобразователи; 16 - электронагреватель; 17 - датчик давления; 18 - пульт управления.

2) систему газоприготовления, обеспечивающую дозированную подачу в реакционный сосуд газообразных компонентов в виде окислителя, горючего и разбавителя и включающую в себя:

а) коллектор и трубопроводы с вентилями. Условный диаметр прохода трубопроводов должен быть(8,0 ± 0,5) мм, вентилей не менее 4 мм. Длина трубопроводов между коллектором и реакционным сосудом, а также между парогенератором и реакционным сосудом должна быть менее (0,3 ± 0,1) м. Объем коллектора до вентиля точной регулировки не должен превышать 1 % объема реакционного сосуда;

б) вакуумметр класса точности 0,4; манометр с диапазоном измерения 2,5 МПа класса точности 0,4и манометр с диапазоном измерения 16,0 МПа класса точности 1,0;

в) вакуумный насос, обеспечивающий остаточное давление в реакционном сосуде не более 1,0 кПа;

г) три мерные емкости объемом 5,0 дм³;

3) систему дозированной подачи воды, состоящую из расширительного бачка объемом 4,0 дм3 и мерной емкости объемом 5,0 дм³;

4) парогенератор, предназначенный для создания водяного пара заданной плотности и представляющий собой теплоизолированный цилиндрический сосуд диаметром (140 ± 10) мм и длиной (300 ± 20) мм, рассчитанный на рабочее давление 10,0 МПа. В нижней части парогенерато рарасположен теплоэлектронагреватель мощностью 1 кВт. Парогенератор заполняется водой из мерной емкости до уровня 0,8 от высоты;

5) источник зажигания, представляющий собой свечу с двумя электродами, на которых размещается нихромовая проволочка диаметром (0,2 ± 0,05) мм и длиной (3 ± 1) мм. Проволочка располагается в центре реакционного сосуда и пережигается электрическим током при подаче напряжения (40 ± 5) В;

6) термостат, представляющий собой замкнутый объем с термоизоляцией и предназначенный для поддержания заданного температурного режима. Термостат выполнен в виде двухслойного металлического шкафа, внутреннее пространство которого заполнено минеральной ватой толщиной не менее 0,04 м. Обогрев термостата осуществляется электрическими нагревателями, суммарная мощность которых составляет 6,4 кВт;

7) систему термостабилизации, обеспечивающую заданную температуру в термостате и состоящую из первичного преобразователя температуры, размещенного вблизи внутренней поверхности реакционного сосуда, и терморегулятора. Система термостабилизации обеспечивает нагревреакционного сосуда до 250 °С и поддержание ее с точностью ±5 °С.Допустимо использование других систем термостабилизации, отвечающих данным требованиям;

8) систему регистрации температуры, обеспечивающую контроль температуры различных частей реакционного сосуда в диапазоне от 15 до 300 °С с точностью ±5 °С и состоящую из двух термопреобразователей, размещенных по внешней поверхности камеры, термопреобразователя, введенного внутрь сосуда, а также термопреобразователя, установленного на парогенераторе. Регистрация температуры осуществляется автоматическим потенциометром (типа А-562, А_565) или другой аналогичной аппаратурой с диапазоном измерения до 300 °С и погрешностью ±5 °С;

9) систему регистрации распространения пламени, состоящую из датчика давления и вторичной аппаратуры, обеспечивающую непрерывную или дискретную запись изменения давления во временив реакционном сосуде в процесс горения газопаровоздушной смеси в частотном диапазоне от 0 до 1кГц с верхним пределом измерения до 2,5 МПа;

10) пульт управления, обеспечивающий электропитание и синхронизацию в заданной последовательности работы системы регистрации; источник зажигания и другие систем установки.

1.3 Порядок проведения испытаний

1. Подготовка к испытаниям [6]

1.1. Перед проведением испытаний устанавливают соответствие исследуемого вещества паспортным данным.

1.2. Проверяют герметичность реакционного сосуда на вакуум. Вакуумным насосом проводят разрежение реакционного сосуда до остаточного давления не выше 1 кПа и образцовым вакуумметром контролируют натекание воздуха в сосуд. Установка считается герметичной на вакуум, если в течение 20 мин давление в сосуде повысилось не более чем на 1,0 кПа.

1.3. Проверяют герметичность реакционного сосуда на давление. Для этого в сосуд через коллектор подают воздух или инертный разбавитель (азот) под избыточным давлением 2,0 МПа. Установка считается герметичной, если в течение 5 мин давление упало менее чем на 10 кПа по шкале манометра с диапазоном измерения 2,5 МПа класса точности 0,4.

1.4. Проверяют по ТУ 51-166-83 пригодность работы установки на метане, величина ВКПР которого должна составлять (21 ± 1) % (об.) при 20 °С и избыточном давлении 1,0 МПа.

2. Проведение испытаний [6]

Метод предусматривает определение предельных условий горения (распространение пламени или отказ) газопаровоздушных смесей при повышенных давлениях и температурах и заключается в оценке результатов распространения пламени по объему реакционного сосуда путем зажигания парогазовой смеси заданного состава в условиях испытаний.

2.1. Для определения НКПР органических веществ, содержащих атомы С, Н, О, N и один атом Сl, и их смесей первоначально приготавливают газопаровоздушную смесь с объемом исследуемого горючего газового компонента в 1,3 раза меньше расчетной величины. Для других веществ и их смесей вначале готовится газовая смесь с объемом горючего в два раза меньше расчетного значения НКПР по ГОСТ 12.1.044 при нормальных условиях. При невозможности выполнения расчетов опыты начинают при (25 ± 10) °С и следующих концентрациях: для паров - 0,4 % (об.), для газов - 1,0 % (об.).При определении ВКПР первоначально приготавливают газовую смесь, содержащую окислитель в два раза меньше, чем расчетная предельная смесь. При невозможности расчета испытания начинают с

концентрации кислорода 4 % (об.).

2.2. Включают системы термостабилизации и регистрации температуры и с помощью терморегулятора выводят установку на требуемый температурный режим со скоростью нагрева реакционного сосуда не более 50 °С в час.

2.3. Проводят вакуумирование реакционной камеры до остаточного давления не более 1 кПа.

2.4. При проведении испытаний при (25 ± 10) °С приготавливают газовую смесь в реакционной камере по парциальным давлениям газовых компонентов, определяемым по формуле

P_i = Р_общ Ч (4),где

C_i - объемная концентрация i-го газового компонента, % (об.);

Р_общ - общее давление в смеси, кПа;

Р_i - парциальное давление газового компонента, кПа.

Подачу газов в реакционный сосуд осуществляют через коллектор в порядке возрастания их плотности.

2.5. При проведении испытаний при повышенных температурах газовые компоненты смеси подают в реакционный сосуд из мерных емкостей по величине разности падения давления в мерной емкости. Падение давления в мерной емкости контролируется манометром M1.

При этом используют следующую формулу для пересчета парциального давления газового компонента, учитывая влияние температуры:

P_i=?PЧ(5), где

ДР - падение давления в мерной емкости, кПа;

V_м - объем мерной емкости, дм³;

Т_р - температура газа в реакционном сосуде, °С;

V_p - объем реакционного сосуда, дм³;

Т_м - температура газа в мерной емкости, °С.

2.6. Перегретый водяной пар, используемый в качестве флегматизатора, подают в реакционный сосуд из парогенератора при температуре, равной температуре реакционного сосуда. Давление пара контролируют манометром, установленным на реакционном сосуде.

При работе с флегматизатором в виде насыщенного водяного пара газовую смесь подают в следующем порядке. В вакуумированный реакционный сосуд из мерной емкости (поз. 15 на рис. 1)подают дистиллированную воду - по ГОСТ 6709 при 60 - 80 °С в количестве (0,15 ± 0,02) дм³. Затем реакционный сосуд нагревают до заданной температуры и измеряют давление насыщенного водяного пара. При достижении заданной концентрации насыщенного водяного пара нагрев реакционного сосуда прекращают и осуществляют подачу других реагентов газопаровоздушной смеси в соответствии с п. 2.4.

2.7. Приготовленную газовую смесь выдерживают в реакционном сосуде в течение 30 мин при заданных условиях испытаний.

2.8. Отключают питание электронагревателей в термостате и осуществляют зажигание газовой смеси путем подачи электрического напряжения на пережигаемую проволочку.

2.9. Регистрируют распространение пламени по газопаровоздушной смеси в объеме реакционного сосуда. В случае нераспространения пламени испытания повторяют три раза и регистрируют отказ. Критерием распространения пламени по газопаровоздушной смеси считают повышение избыточного давления взрыва в реакционном сосуде не менее чем на 2 % от начального давления смеси.

2.10. По окончании испытания проводят сброс избыточного давления в реакционном сосуде до атмосферного.

2.11. После каждого испытания реакционный сосуд и подводящие трубопроводы вакуумируют для удаления продуктов горения. Последующее испытание начинают после того, как температура в реакционном сосуде достигнет заданной величины.

2.12. Если распространения пламени по газопаровоздушной смеси не наблюдалось, то в каждом последующем испытании при определении НКПР (ВКПР) концентрацию исследуемого горючего компонента увеличивают не более чем на 10 % (уменьшают не более чем на 5 %) от первоначальной величины до получения положительного результата. В случае регистрации распространения пламени по горючей смеси последующие испытания проводят с уменьшением концентраций исследуемого горючего компонента на нижнем пределе и ее увеличением на верхнем концентрационном пределе распространения пламени.

В дальнейшем шаг изменения концентрации компонентов в смеси уменьшают до тех пор, пока наблюдается повторяемость результатов.

3. Оценка результатов [6]

3.1. За величину НКПР (ВКПР) в газопаровоздушной смеси принимают среднее арифметическое двух ближайших концентраций горючего, различающихся не более чем на 0,4 % (об.), при одной из которых наблюдается распространение пламени по объему реакционного сосуда, а при другой - отказ.

3.2. По результатам испытаний строят график зависимости НКПР и ВКПР от содержания флегматизатора в газопаровоздушной смеси и определяют точку флегматизации с соответствующим ей значением минимальной флегматизирующей концентрации.

3.3. За величину МФК разбавителя в газопаровоздушной смеси, выше которой распространение пламени в смеси становится невозможным при любой концентрации горючего в смеси, разбавленной данным флегматизатором, принимают среднее арифметическое двух ближайших концентраций разбавителя, различающихся не более чем на 0,4 % (об.), при одной из которых наблюдается распространение пламени по газопаровоздушной смеси, а при другой - отказ.

3.4. Величину МВСК газопаровоздушной смеси при разбавлении ее данным флегматизатором вычисляют по формуле:

МВСК=м₀₂Ч(100 ? С_г? МФК) (6), где

м₀₂ - мольная доля кислорода в окислителе, моль/моль. Для окислителя в виде чистого кислорода м₀₂= 1, а для воздуха -м₀₂ = 0,206;

С_г - концентрация горючего в экстремальной точке области распространения пламени, % (об.).

3.5 Условия и результаты проведения испытаний регистрируют в протоколе.

1.4 Пожароопасная характеристикасемикарбазона

Семикарбазон C₈H₁₅ON₃ представляет собой твердое горючее вещество (белый порошок). Используются в аналитической химии для идентификации альдегидов и кетонов по температурам плавления образуемых ими семикарбазонов и для выделения в чистом виде альдегидов и кетонов (через образование, перекристаллизацию и гидролиз семикарбазонов). Также семикарбазон применяется в фармацевтике и сельскохозяйственных удобрениях.

Физико-химические свойства: молярная масса 169,23; температура плавления 129-130 °С, удельное об.электрическое сопротивление 5,9?10¹³Ом?м

Пожароопасные свойства: температура воспламенения 190 °С, температура самовоспламенения 220 °С, нижний концетрационный предел распространения пламени 37 г/м³.

Средства тушения: распыленная вода, воздушно-механическая пена [3].



2. Методика и расчеты параметров горения

2.1 Нахождение стехиометрического коэффициента в; составление уравнения реакции горения

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

Сначала необходимо знать основные продукты полного сгорания веществ, входящих в состав семикарбазонаC₈H₁₅ON₃:

С - СО₂Н₂ - Н₂О

N₂ -N₂O₂- в свободном виде не выделяется

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

В левую часть записываемсемикарбазон (C₈H₁₂ON₃) + воздух:

C₈H₁₅ON₃ + (О₂ + 3,76N₂)

Тогда: C₈H₁₅ON₃ + (О₂ + 3,76N₂)= СО₂ + Н₂О + 3,76N₂

Для уравнивания вспомним сущность материального баланса: суммарная масса веществ, вступающих в реакцию равна массе веществ, получившихся в ходе реакции. Число атомов химического элемента должно быть одинаково, независимо от того, в состав какого вещества этот элемент входит.

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

C₈H₁₅ON₃+11,25(О₂+3,76N₂)=8CO₂+7,5H₂O+1,5N₂+11,253,76N_2,

где =11,25 - стехиометрический коэффициент.

2.2 Расчет объема воздуха, необходимого для горения

Рассчитаем объем воздуха, необходимый для горения 13 кг семикарбазонаC₈H₁₅ON₃при t=91^оС, Р=119 кПа, горение протекает с избытком воздуха, равным 2,2.

Решение:

1) Выбираем необходимую формулу. Так как семикарбазон порошок (ТГВ), то:

2) Рассчитываем , М, V_t:

Изуравнениереакции горения=11,25

Определяем молярную массу семикарбазона:

М(C₈H₁₅ON₃) =12 ?8 + 1?15+ 16+14?3 = 169 кг/кмоль

(подсчитывается аналогично молекулярной массе, но выражается в кг)

Определяем объем одного киломоля воздуха по формуле:

м³

3) Подставляем рассчитанные значения в выбранную в п.1 формулу:

м³

Для семикарбазона (C₈H₁₅ON₃):V_в=230 м³.

2.3 Расчет объема продуктов горения

Для расчета применим формулу для ТГВ:

[м³] ,где

n_i-суммарное количество килограмм-молей продуктов горения,

m - масса горючего (дается в условии задачи),

V_t- обьем 1-го киломолявещества при заданных условиях,

М - молярная масса,

V_пг - объем продуктов горения.

Так как давление и температура по условиям задачи не соответствуют нормальным (Р_о=101325 Па, t_о=0^оС), то объем одного киломоля вещества рассчитываем по формуле:

[м³],

где Р и t - заданные температура и давление

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

[%] , аналогично и для других продуктов горения.

Рассчитаем объем выделившихся продуктов горения 13 кг семикарбазона при нормальных условиях, горение протекает с избытком воздуха, равным 2,2.

Решение:

Определяем необходимую формулу:

[м³]

Определяем сумму n_i(это сумма коэффициентов, стоящих перед элементами продуктов горения, т.е количество киломолей продуктов горения) для =2,2:

n_i=8+7,5+1,5+3,76x11,25=59,3

2.2) Так как 1, то определяем количество киломолей избыточного О₂и N₂

О₂=(-1)=11,25(2,2-1)=13,5кмоль

N₂=3,76 (-1)=3,76?11,25(2,2-1)=50,76кмоль

Общее количество киломоль:

кмоль

[м³],

М(C₈H₁₅ON₃)=169 кг/моль

[м³]

%

%Н₂О =

%N_{2 =}

Для семикарбазона(C₈H₁₅ON₃):V_п.г=241,42 м³ ,%СО₂= 6,47%,%H₂= 6%, %N₂=1,2%

2.4 Определение низшей Q_н и высшей Q_втеплоты сгорания семикарбазонапо формуле Д.И. Менделеева

Формулы имеют вид:

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

Q_в=339С+1256Н-109(О+N-S) [кДж/кг],

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

Определим низшую и теплоту сгорания Q_ни Q_В длясемикарбазонаC₈H₁₅ON₃

Решение:

Определим процентное содержание % С,%Н,%О,% N в веществе:

М(C₈H₁₅ON₃)=128+115 + 16+143=169кг/моль

% С =96:169100 = 56,8 %

% Н =15:169100=8,88%

% О =16:169100=9,47%

%N = 42:169Ч100=24,85%

ОпределяемQ_н и Q_В:

Q_н=33956,8+12568,88-109(9,47+24,85-0)-25(99,47+0) =25559,61 кДж/кг

Q_в=339?56,8+1256?8,88-109(9,47+24,85-0)=26667,6кДж/кг

Для семикарбазона (C₈H₁₅ON₃):C₈H₁₅ON₃Q_н=18910 кДж/кг, Q_в=26667,6кДж/кг

2.5 Расчет нижнего ц_ни верхнего ц_вконцентрационногопредела распространения пламени

ц_н-нижний КПРП

ц_в- верхний КПРП

в=11,25

Значения a и b (табличные):

- для НКПРП: а = 8,684, b=4,679

- для ВКПРП:a = 0,768, b = 6,554, т.к. в> 7,5

НКПРП и ВКПРП:

ц_н=

ц_в=

2.6 Расчет допустимой взрывобезопасной концентрации(ПДВК)

Расчет предельно допустимой взрывобезопасной концентрации горючего вещества осуществляется по формуле:

ПДВК= ц_н ·К_б

Коэффициент безопасности К_б = 0,1 - для производственных помещений;

ц_н(нижний КПРП)=0,976%

Для семикарбазона (C₈H₁₅ON₃): ПДВК= 0,976Ч0,1=0,0976

2.7 Расчет коэффициента горючести

Коэффициент горючести К является безразмерным коэффициентом и служит для определения горючести вещества.

Коэффициент горючести рассчитывается по следующей формуле:

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

где: n(C), n(S), n(H), n(N), n(O), 2 n(Cl), n(F), n(Br) - число атомов углерода, серы, водорода, азота, кислорода, хлора, фтора и брома в молекуле вещества.

Для семикарбазона (C₈H₁₅ON₃): K=4?8+15-2?1+3=48>1, т.е. горючее вещество.

2.8 Расчет стехиометрической концентрации

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

[%],

где - стехиометрический коэффициент, рассчитанный по уравнению горения.

Для семикарбазона: ==1,83%



2.9 Пересчет НКПРП из % в г/м³

Пересчет из % в г/м³ осуществляется по формуле:

[г/м³];

Где, V_t=25,4 м³;

М =169 кг/моль

= 0,976%

Произведем пересчет:

=г/м³

Заключение

В ходе курсовой работы:

1) был раскрыт теоретический вопрос «Минимальное взрывоопасное содержание кислорода», приведена методика определения данного параметра; произведена оценка пожароопасности вещества семикарбазон(C₈H₁₅ON₃);

2) были произведены расчеты некоторых параметров горения вещества семикарбазон (C₈H₁₅ON₃): объем воздуха, необходимого для горения вещества, объем продуктов горения, высшая и низшая теплоты сгорания,нижний и верхний концентрационный пределы распространения пламени, предельно допустимая взрывобезопасная концентрация, коэффициент горючести, стехиометрическая концентрация.

Полученные данные необходимы для разработки мер предотвращения возникновения пожаров, а так же для оценки условий его развития и подавления.



Список литературы

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

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

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

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

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

6. ГОСТ 12.1.044 «Определение концентрационных пределов распространения пламени, минимального взрывоопасного содержания кислорода, минимальной флегматизирующей концентрации газопаровоздушных смесей при повышенных давлениях и температурах».

Размещено на Allbest.ru