Учебное пособие 1473

Для пересчета КПРП из объёмных процентов в весовые, можно воспользоваться формулой:

где М – молярная масса вещества, кг/кмоль; Vt – объём парогазовоздушной смеси при заданных условиях (для нормальных условий V0 = 22,4 м3/кмоль).

Пример 3: Рассчитать КПРП метана в воздухе (в % и кг/м3) при температуре 17 оС и давлении 100 кПа, пользуясь аппроксимационной формулой.

Решение:

1. Для того, чтобы определить число молей кислорода, идущее на полное сгорание 1 м3 метана, записывается уравнение горения метана в воздухе:

СН4 + 2 (О2 + 3,76 N2) = СО2 + 2Н2О + 2 3,76 N2.

Из уравнения видно, что = 2.

2. По аппроксимационной формуле рассчитываются значения н и в, воспользовавшись значениями a и b, взятыми из табл. 9. При расчете ВКПРП учитываем, что = 2 < 7,5:

3. По формулам пересчитываем значения КПРП при температуре 17+273 = 290 К:

4. Рассчитывается молярная масса вещества:

29

М(СН4)= 12 + 4 1 = 16 кг/кмоль.

5.Молярный объём при температуре 17 ºС или 290 К рассчитывается по формуле:

Ответ: КПРП природного газа при 17 ºС составляют

4,63–27,03 % или 0,03–0,18 кг/м3.

3.3.Расчёт КПРП для смеси горючих веществ

Вслучае, если горючее вещество представляет из себя смесь веществ с известными КПРП, то пределы распространения пламени для такой смеси при 25 ºС можно установить, пользуясь Формулой Ле-Шателье, %:

где i – мольная доля i–го вещества в смеси; i н(в) – значение НКПРП или ВКПРП i–го вещества.

Данная формула справедлива для большинства горючих смесей, хотя в некоторых случаях могут наблюдаться отклонения, связанные с химическим взаимодействием веществ. Пересчёт КПРП для температуры, отличной от 298 К, также осуществляется по формулам (36, 37).

Пример 4: Определить КПРП смеси, состоящей из 45 об. % метана и 55 об. % бутана при температуре 37 ºС.

Решение:

1.Значения КПРП индивидуальных веществ – метана

ибутана находим по формуле (36) или по справочным данным:

для метана н = 5 %; в = 15 %.

30

для бутана н = 1,86 %; в = 8,41 %.

2. Рассчитываем КПРП по формуле Ле-Шателье:

3. По формулам пересчитываем значения КПРП при температуре 37+273 = 310 К:

Ответ: КПРП газовой смеси при 37 ºС составляют

2,53–10,67 %.

3.4. Задачи для самостоятельного решения

Задача 1. Рассчитать, какое минимальное количество горючей жидкости (табл. 11) должно испариться в закрытом помещении объёмом Vп при нормальных условиях, чтобы создалась взрывоопасная концентрация горючих паров. Условно принять, что пары горючей жидкости равномерно распределены в объёме помещения. Нижний концентрационный предел распространения пламени рассчитать по предельной теплоте сгорания.

31

Таблица 11 Заданный объем закрытого помещения горения некоторых

органических веществ

Задача 8. Рассчитать концентрационные пределы распространения пламени сложного состава при заданных условиях среды (табл. 12).

Таблица 12 Заданные условия среды для расчета концентрационных пределов распространения пламени сложного состава

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Основные физические константы некоторых газов

33

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 Физико-химические свойства органических веществ

34

35

36

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.Демидов, П.Г. Горение и свойства горючих веществ [Текст] / П.Г. Демидов, В.С. Саушев. – М.: ВИПТШ МВД

СССР, 1975. – 280 с.

2.Варнатц, Ю. Горение. Физические и химические аспекты, моделирование, эксперименты, образование загрязняющих веществ [Текст] / Ю. Варнатц, У. Маас, Р. Диббл. – М.: Физматлит, 2003. – 352 с.

3.Демидов, П.Г. Горение и свойства горючих веществ [Текст] / П.Г. Демидов, В.А. Шандыба, П.П. Щеглов.

–М.: Химия, 1981. – 272 с.

4.Физика взрыва [Текст] / под ред. Л.П. Орленко. 3-е

изд. – В 2 т. – М.: Физматлит, 2004. – 488 с.

5.Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения [Текст]: справ. изд. / А.Н. Баратов, А.Я. Корольченко, Г.Н. Кравчук и др. М., Химия, 1990.

–В 2 книгах 2. – Кн. 1. - 496 с., кн. 2. – 384 с.

6.Кремпович Г.М. Специальная химия. Сборник задач [Текст] / Г.М. Кремпович, А.И. Прокофьев, В.М. Восковский. – М.: МССШМ МВД СССР, 1988. – 106 с.

7.Баратов, А.Н. Горение − Пожар − Взрыв − Безопасность [Текст]: монография / А.Н. Баратов. – М.: ФГУ ВНИИПО МЧС России, 2003. – 364 с.

37

СОДЕРЖАНИЕ

Введение………………………………………………...... 1

1.Материальный баланс процесса горения……………. 2

1.1.Порядок составления уравнения реакции горе-

ния……………………………………………………… 2

1.2.Расчёт объёма воздуха, объёма и состава продуктов

2.3.Задачи для самостоятельного решения……….… 23

3.Расчёт концентрационных пределов распространения

пламени (КПРП)…………………………………..… 25

3.1.Расчёт НКПРП индивидуальных соединений по предельной теплоте сгорания………………………… 25

3.2.Расчёт КПРП по аппроксимационной формуле... 28

3.3.Расчёт КПРП для смеси горючих веществ……… 30

3.4.Задачи для самостоятельного решения…….…… 31

Приложение…………………………………………….… 33

Библиографический список……………………………... 37

38