Для парогазовоздушной смеси

1. Составляем уравнение реакции горения вещества в воздухе.

2. Определяем общее число моль исходной смеси паров горючего вещества с воздухом по формуле:

, моль

где

 – соответственно число моль исходного (горючего) вещества, кислорода и азота.

3. Определяем общее число моль продуктов горения по формуле:

, моль

4. Рассчитываем максимальное давление взрыва паров вещества при заданных условиях:

где

Р₀ – давление паровоздушной смеси до взрыва, Па;

Т_ВЗР – температура взрыва, К;

Т₀ - температура паровоздушной смеси до взрыва, К;

Sn_пг - число моль продуктов горения, моль;

Sn_cм - число моль исходной газовоздушной смеси, моль.

 

4. Используя данные табл. 3 Приложения 2 находим низшую теплоту сгорания вещества и переводим ее из кДж/моль в кДж/кг, разделив на молярную массу (кг/моль).

5. Рассчитываем тротиловый эквивалент возможного аварийного взрыва при взрыве в технологическом оборудовании по формуле:

где

Q_Н - низшая теплота сгорания взрывчатого вещества, Дж/кг;

m_ВВ – масса горючего вещества в смеси, кг;

4520×10³ – низшая теплота сгорания тринитротолуола (ТНТ), Дж/кг.

6. Рассчитываем размер безопасной зоны по действию давления ударной волны взрыва по формуле:

, м.

 

Задача. Рассчитать максимальное давление взрыва и безопасное расстояние по действию ударной волны взрыва смеси паров бутана (С₄Н₁₀) с воздухом при температуре 10 ⁰С, начальном давлении 0,3 МПа. Температура взрыва 2110 ⁰С. Концентрация исходной смеси стехиометрическая, масса вещества 20 кг.

Дано:

С₄Н₁₀,

t_о = 10 ⁰С,

t _взр = 2110 ⁰С,

Р_о = 0,3 МПа,

m = 20 кг

Найти: Р _взр

Решение:

1. Составляем уравнение реакции горения бутана.

С₄Н₁₀ + 6,5(О₂ + 3,76N₂) = 4CО₂ + 5Н₂О + 24,44N₂

2. По уравнению реакции горения определяем число моль газов до взрыва.

 = 1 + 6,5 + 24,44 = 31,94 (моль)

3. По уравнению реакции горения определяем число моль продуктов горения.

 = 4 + 5 + 24.44 = 33,44 (моль)

4. Переводим начальную температуру и температуру взрыва и градусов Цельсия в Кельвины:

Т_о = 273 + 10 = 283 К

Т_взр = 273 + 2110 = 2383 К

5. Рассчитываем давление взрыва паров бутана при заданных условиях.

6. Используя данные табл. 3 Приложения 2 находим низшую теплоту сгорания бутана:

Q_н = 2658,54 кДж/моль

Переводим ее в кДж/кг, разделив на молярную массу (58 ∙ 10^-3 кг/моль):

7. Рассчитываем тротиловый эквивалент возможного аварийного взрыва при взрыве в технологическом оборудовании:

7. Рассчитываем размер безопасной зоны по действию давления ударной волны взрыва:

 

Ответ: максимальное давление взрыва паров бутана при заданных условиях составляет 2,6 МПа, безопасное расстояние по действию ударной воздушной волны при взрыве в технологическом оборудовании будет равно 88 метров