Методические указания к изучению теоретического материала дисциплины

Задача 1.

 

Рассчитать объѐм воздуха и продуктов горения, а также состав продуктов горения (в об. %), образующихся при сгорании m кг вещества (табл. 2), если горение происходит при заданных условиях (табл. 2) и коэффициенте избытка воздуха (табл. 2).

 

Таблица 2

Номер

Название

Химическая

Температура

Давление

m

варианта

вещества

формула

t С

P, кПа

Этанол

С2Н6О

100,0

1,1

Пропанол-1

С3Н8О

100,0

1,2

Бутанол-1

С4Н10О

105,0

1,3

Толуол

С7Н8

105,0

1,4

Анилин

С6Н5NН2

105,0

1,5

Глицерин

С3Н5 (ОН)3

110,0

1,6

Этиленгликоль

С2Н4 (ОН)2

110,0

1,7

Ацетон

С3Н6О

110,0

1,8

Диэтиловый

С4Н10О

115,0

1,9

эфир

Пропилацетат

С5Н10О2

115,0

Задача 2.Рассчитать объѐм воздуха и продуктов горения при сгорании

(табл. 3) объѐмом V м3 при заданных условиях (табл. 3),

горючего газа

если

горение происходит при избытке воздуха.

Таблица 3

Исходная

Темпера-

Номер

тура

Название

Химическая

темпера-

Объѐм

вари-

продуктов

вещества

формула

тура,

V,м3

горения,

анта

t С

t С

Метан

СН4

1,4

Этан

С2Н6

1,3

Пропан

С3Н8

1,1

Бутан

С4Н10

1,5

Ацетилен

С2Н2

1,1

Метилэтило-

С3Н8О

1,4

вый эфир

Диметиловый

С2Н6О

1,6

эфир

Диметилпро-

С5Н12

1,4

пан

Сероводород

Н2S

1,2

Водород

Н2

1,3

Задача3. Определить объѐм воздуха,пошедшего на горение,и объемобразовавшихся продуктов горения при сгорании смеси газов (табл. 4), если горение происходит при коэффициенте избытка воздуха. Объем исходной газовой смеси V, м³.

Таблица 4

 

Состав					Номер варианта
смеси, %
Оксид
углерода	-		-	-		-		-		-
(II)
Водород		-	-	-		-		-
Метан	-	-		-		-		-
Этан	-	-	-
Пропан	-	-	-	-		-
Бутан		-	-	-
Этилен				-
Пропен	-	-	-
Ацетилен	-		-
Углекис-
лый газ
Азот	-
Кислород
	1,4	1,8	1,3	1,1		1,2	1,9	1,2	1,4	1,1	1,3
V,м3

 

Задача4. Определить,какое количество вещества(табл. 5)можетвыгореть в закрытом помещении объѐмом V _п, если известно, что горение прекращается при содержании кислорода в помещении, равном _{О 2}. Для

 

расчѐта коэффициента избытка воздуха рекомендуется воспользоваться формулой (11).

 

				Таблица 5
Номер	Название	Химическая	V п,м3	О 2.
варианта	вещества А	формула
	Ацетон	СН3СОСН3
	Бензол	С6Н6
	Метанол	СН3ОН
	Этанол	С2Н5ОН
	Глицерин	С3Н5(ОН)3
	Гексан	С6Н14
	Диэтиловый	С2Н5ОС2Н5
эфир
	Толуол	С6Н5СН3
	Стирол	С6Н5С2Н3
	Бутонол	С4Н9ОН

Задача 5. Методом последовательных приближений рассчитатькалориметрическую температуру горения для стехиометрической смеси горючего вещества с воздухом (табл. 6). Для расчѐтов использовать данные приложения 10.

 

																		Таблица 6
	Номер				Горючее вещество			Химическая формула
	варианта
				Толуол							С7Н8
				Анилин						С6Н5NН2
				Глицерин						С3Н5(ОН)3
				Этиленгликоль					С2Н4(ОН)2
				Ацетон							С3Н6О
				Диэтиловый эфир						С4Н10О
				Пропилацетат					С5Н10О2
				Этанол							С2Н6О
				Пропанол-1							С3Н8О
				Бутанол-1							С4Н10О
		Задача 6.Пользуясь средними значениями теплоѐмкостей(табл. 19),
рассчитать	температуру горения горючего вещества (табл. 7), если горение
протекает при коэффициенте избытка воздуха		(табл. 7), а доля потерь тепла
излучением составляет		(табл. 7).
																		Таблица 7
	Номер		Название		Элементный состав вещества, масс. %
	варианта		вещества		С	Н	О	S		N	W		зола
			Антрацит					0,5		1,0			21,5		1,1		0,2
			Горючий		24,2	1,8	4,5	3,0		2,0			39,5		1,2		0,3
		сланец
			Керосин			13,7	0,3	-		-			-		1,3		0,4
			Бензин			8,0	5,0	-		2,0					1,4		0,3
			Соляровое		86,0	12,0	1,2	0,8		-	-		-		1,5		0,2
		масло
			Мазут							-			-		1,6		0,3
			Древесина					-					-		1,7		0,4
			Уголь										-		1,8		0,3
			Церезин					-		-	-		-		1,7		0,2
			Горючий												1,6		0,3
		сланец

 

 

Задача7. Рассчитать,какое количество(в кг)горючей жидкости(табл.8)должно испариться в закрытом помещении объѐмом V _п при нормальных условиях, чтобы создалась минимальная взрывоопасная концентрация горючих паров. Условно принять, что пары горючей жидкости равномерно распределены в объѐме помещения. Нижний концентрационный предел распространения пламени рассчитать по аппроксимационной формуле.

 

Таблица 8

	Название	Химическая	Объѐм помещения,
Номер варианта	горючей
формула	м3
	жидкости
	Этиленгликоль	С2Н4(ОН)2
	Ацетон	СН3СОСН3
	Толуол	С6Н5СН3
	Гексан	С6Н14
	Глицерин	С3Н5(ОН)3
	Бензол	С6Н6
	Пропаноло	С3Н7ОН
	Этанол	С2Н5ОН
	Метанол	СН3ОН
	Бутанол	С4Н9ОН

 

Задача8. Используя аппроксимационную формулу рассчитатьконцентрационные пределы распространения пламени и величину предельно допустимой взрывобезопасной концентрации (ПДВК) следующих веществ при заданной температуре t, ºС (табл. 9).

 

		Таблица 9
Номер варианта	Вещество	Температура t, ºС
	Ацетилен
	Водород
	Ацетон
	Метиловый спирт
	Этиловый спирт
	Пропиловый спирт
	Бутиловый спирт
	Бензол
	Стирол
	Ксилол

 

 

 

Задача9. Рассчитать концентрационные пределы распространенияпламени газовой смеси следующего состава при заданных условиях (табл. 10).

 

Таблица 10

 

Номер			Состав смеси, %		Условия среды
варианта	СН4	СО		Н2	Н2О	С3Н8	t,С	Р,кПа
						-
						-
					-		-10
					-
						-
	-
				-
		-

 

Задача10. Рассчитать минимальную флегматизирующую концентрациюинертного разбавителя, об. %, исходя из минимальной адиабатической температуры горения паровоздушной смеси вещества А при разбавлении еѐ флегматизатором Ф (табл. 11), а также минимальное взрывоопасное содержание кислорода и безопасную концентрацию кислорода. Построить график зависимости КПРП от концентрации флегматизатора

 

			Таблица 11
Номер	Название вещества	Химическая	Флегматизатор Ф
варианта	А	формула
	Пентан	С5Н12	Азот
	Гексан	С6Н14	Азот
	Уксусноэтиловый	СН3СООС2Н5	Водяной пар
эфир
	Диэтиловый эфир	С4Н10О	Водяной пар
	Этиловый спирт	С2Н6О	Диоксид углерода
	Метиловый спирт	СН4О	Диоксид углерода
	Ацетон	СН3СОСН3	Азот
	Бензол	С6Н6	Азот
	Пропилен	С3Н6	Диоксид углерода
	Пропиловый спирт	С3Н8О	Диоксид углерода

 

 

Задача11. Рассчитать температурные пределы распространения пламенижидкости (табл. 12) по ее концентрационным пределам распространения пламени, определить взрывобезопасный температурный режим.

					Таблица 12
Номер варианта	Название вещества		Химическая формула
		Метиловый спирт		СН3ОН
		Бутиловый спирт		С4Н9ОН
		Пропиловый спирт		С3Н7ОН
		Аллиловый спирт		С3Н5ОН
		Ацетон		С3Н6О
		Бензол		С6Н6
		Толуол		С6Н5СН3
		Октан		С8Н18
		Стирол		С8Н8
		Этилбензол		С8Н10
	Задача 12.Рассчитать температуру	вспышки или температуру

 

воспламенения горючей жидкости (табл. 13) по формуле В.И. Блинова. Определить класс жидкости по пожарной опасности и категорию помещения. Сравнить найденное значение со справочным [3]. При расчѐтах использовать данные приложения 12.

 

			Таблица 13
Номер	Название	Химическая	Определяемый параметр
варианта	жидкости	формула
	Уксусноэтиловый	СН3СООС2Н5	Температура вспышки
эфир	(о.т.)
	Толуол	С6Н5СН3	Температура вспышки
(о.т.)
	Октан	С8Н18	Температура
воспламенения
	Бутилформиат	С5Н10О2	Температура вспышки
(з.т.)
	Метиловый спирт	СН3ОН	Температура вспышки
(о.т.)
	Этиловый спирт	С2Н5ОН	Температура вспышки
(о.т.)
	Бутиловый спирт	С4Н9ОН	Температура
воспламенения
	Ацетон	С3Н6О	Температура
воспламенения
	Бензол	С6Н6	Температура вспышки
(з.т.)
	Пропиловый	С3Н8О	Температура вспышки
спирт	(з.т.)

Задача13. Используя данные приложений13, 14, 15определитьстандартную температуру самовоспламенения вещества (табл. 14) по средней длине углеродной цепи, определив число концевых групп и число цепей.

Таблица 14.

 

№
вар -	Название вещества			Структурная формула
та
	2,4-диметил-3-этилоктан	H3C -		CH -		CH -		CH - CH2 - CH2 - CH2 - CH3
CH3 CH2 CH3
				CH3

CH₃

2 1,2-диметил-4-бутилбензол_{H3C - - CH2 - CH2 - CH2 - CH3}

 

			CH2 - CH3
	4-метил-2-этилгексанол-1
HO - CH2 - CH - CH2 -		CH - CH3
			CH2 - CH3
		CH3

4 1-этил-2-этил-4-пропилбензол_{H3C - CH2 - - CH2 - CH2 - CH3}

 

2,4-диметил-3-этилпентанол-1

HO - CH2 -

CH -

CH -

CH - CH3

CH3 CH2 CH3

CH3

CH3

изопентилбензол

H3C - CH2 - C

CH3

CH3

3,3,5-триметилгептанол-2

H3C -

CH - C - CH2 -

CH - CH3

OH CH3

CH2 - CH3

CH3

8 3-метил-2-этилгептанол-1H₃C - CH₂ - CH₂ - CH - CH₂ - CH - CH₂ - OH CH₂ - CH₃

СН₃ СН₃

 

2,2,4,4-тетраметилпентан

СН3 – С – СН2 – С – СН3

 

СН₃ СН₃

 

СН₃

 

2,2,3-триметилгексан

СН3 – С – СН – СН2 – СН2 - СН3

 

СН₃ СН₃

 

Задача14. Сферический заряд ТНТ(тринитротолуол)массой W (табл. 15)взрывается при стандартных атмосферных условиях. Найти параметры падающей (рис. 5) и нормально отражѐнной от препятствия (рис. 6) взрывной волны на расстоянии R (табл. 15) от центра взрыва.

 

		Таблица 15.
Номер варианта	Масса ТНТ W, кг	Расстояние R, м

 

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ИЗУЧЕНИЮ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА ДИСЦИПЛИНЫ

И РЕШЕНИЮ ЗАДАЧ

 

Приступая к изучению курса, необходимо представлять, что горение – основной процесс на пожаре. Знание сути явлений, законов горения, механизмов и способов его прекращения необходимо для успешной работы инженера пожарной безопасности в любой области его деятельности.