Вопрос 1. Минимальное взрывоопасное содержание кислорода. Область применения, расчет и определение

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

Выполнил:                                 курсант 31 гр. рядовой внутренней службы

 

А.В. Кружилов

 

 

Руководитель:                            доцент, к.т.н., майор внутренней службы

А.В. Мещеряков

 

Защищена_____________________Оценка _____________________Дата________

 

Воронеж 2017

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

 

Кафедра основ ГО и управления в ЧС

 

ЗАДАНИЕ

на курсовую работу по дисциплине «Теория горения и взрыва»

Курсанту:рядовому внутренней службы, Кружилову Алексею Витальевичу

                              (специальное звание, фамилия, имя, отчество)

Руководитель: доцент, к.т.н., майор внутренней службы, Мещеряков Алексей Викторович

                          (должность, ученая степень, специальное звание, фамилия, имя, отчество)

Тема: Расчет и анализ параметров горения семикарбазона

Теоретический вопрос № 12

Для выполнения расчетной части необходимо выписать характеристику, физические и химические параметры вещества из справочника.

Параметры для расчета: масса вещества 13 кг, температура среды 91⁰С, давление Р = 119 кПа,коэффициент избытка воздуха a = 2,2

 

Рассчитать:

1. Стехиометрический коэффициент β, с написанием уравнения реакции горения.
2. Объем воздуха, необходимого для горения V_в.
3. Объем продуктов горения V_пг.
4. Высшую Q_в и низшую Q_н теплоты сгорания, по формуле Д.И. Менделеева.
5. Нижний φ_н и верхний φ_в концентрационные пределы распространения пламени.
6. В зависимости от агрегатного состояния вещества рассчитать:

а) температуру вспышки, t _всп;

б) нижний t_н и верхний t_в температурные пределы распространения пламени;

в) предельно допустимую взрывобезопасную концентрацию, ПДВК;

г) коэффициент горючести, К;

д) плотность паров по воздуху, Д_в;

е) стехиометрическую концентрацию, φ_смк;

ж) пересчитать НКПРП в г/м³.

з) вероятность образования минимальной взрывоопасной концентрации τ _{обр.в.о.конц} паров жидкости в производственном помещение объемом 200 м³, площадью испарения ГЖ 5 м²;скорость испарения W_исп

 

Дата выдачи задания «9» сентября 2017г.

 

Руководитель ______________________________________________________

Дата,            подпись,         инициалы, фамилия

Курсант ___________________________________________________________

Дата,            подпись,         инициалы, фамилия

 

СОДЕРЖАНИЕ

Введение………….…………………………………………………………….4

Теоретическая часть………….………………………………………………6

Вопрос 1. Минимальное взрывоопасное содержание кислорода. Область применения, расчет и определение………………………………6

Вопрос 2. Пожароопасная характеристика семикарбазона….....……...16

Методика и расчеты………………………………………………………...17

1. Нахождение стехиометрического коэффициента β, составление уравнения реакции горения………………………………………….…17

2. Расчет объема воздуха, необходимого для горения………………….18

3. Расчет объема продуктов горения……………………………………..18

4. Определение низшей Q_н и высшей Q_втеплоты сгорания семикарбазона…………………………………………………………….20

5. Расчет нижнего φ_н и верхнего φ_вконцентрационного предела распространения пламени……………………………………………....21

6. Расчет допустимой взрывобезопасной концентрации (ПДВК)…….21

7. Расчет коэффициента горючести………………………………………22

8. Расчет стехиометрическойконцетрации……………………………...22

9. Пересчет НКПРП из % в г/м3…………………………………………..22

Заключение.…………………………………………………………………..23

Список литературы………………………………………………………….24

ВВЕДЕНИЕ

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. Такженовые 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 курсоваяработа будет посвящена расчетам и проведению анализа параметров горения вещества – семикарбазона (C₈H₁₅ON₃).

 

 

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

                                                                                              

Вопрос 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 «Определениеконцентрационныхпределовраспространенияпламени, минимальноговзрывоопасногосодержания кислорода, минимальнойфлегматизирующейконцетрациигазопаровоздушныхсмесейприповышенныхдавленияхитемпературах» [5].

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

С_фл = 100 - (477,4/(100 - СH₂O))×МВСК,

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 = 0,0020946×(100 - С_фл)×(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].