Горючее - конденсированное вещество неизвестного строения, но с известным элементным составом

Вопрос 3. Расчет количества и состава продуктов горения

Состав продуктов горения зависит от химической природы горючего материала и условий его горения. Практически повсеместно органические вещества горят с образованием продуктов полного и неполного горения. К продуктам полного горения относятся: диоксид углерода С0₂, образующийся при горении углерода, разложении карбонатов и т.д.; водяной пар, образующийся при горении водорода и испарении влаги исходного вещества, сернистый ангидрид S0₂ и азот N₂ - продукты горения, соответственно, серо- и азотсодержащих соединений. Все они не горючи и не могут поддерживать горение. Продукты неполного горения - это оксид углерода (СО), сажа, продукты термоокислительного разложения (газы, смолы и т.п.). Неорганические вещества сгорают, как правило, до соответствующих оксидов. Реальный выход продуктов горения количественно установить невозможно из-за чрезвычайной сложности их состава, поэтому материальный баланс процесса горения рассчитывается в предположении, что вещество сгорает полностью до конечных продуктов. При этом в состав продуктов горения включаются также азот воздуха, израсходованного на горение, и избыток воздуха при а > 1. Вычисление количества продуктов горения базируется на уравнении материального баланса процесса горения следующего вида:

Гор + (3(0₂ + 3,76N₂) = m_cC0₂ + m_hH₂0 + m_sS0₂ + m„N₂ + p3,76N₂ +

AV„.

Алгоритм расчета зависит от состава и агрегатного состояния горючего вещества.

3.1. Горючее - индивидуальное химическое соединение |7h>

Теоретический выход продуктов горения V_m° при нормальных условиях определяется непосредственно из уравнения реакции горения. Для твердых и жидких веществ:

V„_r° = (ш_с + m_H + m_s + m_N + (33,76) х22.4/М (м7кг). Для газов: V_nr° = ш_с + m_H + m_s + m_N + (33,76 (м³ /м³).

При а> 1 общий практический объем продуктов горения равен:

V,„^np = V_B° + AV„.

Объем продуктов горения от нормальных условий к любым другим может быть приведен по известной формуле. Состав продуктов горения: теоретический ф° = V° / V_nr°-100 (% об),

практический _ф1 = У° / V_MI^,,p-100 и ф„ = AV„/ V_m"^р-100 (% об).

В этом случае теоретический выход продуктов горения определяется как сумма продуктов горения каждого элемента, входящего в состав вещества. Для углерода:

С + (0₂ + 3,76N₂) = С0₂ + 3,76N₂.

«Физика», «Высшая математика». В свою очередь, то, что будет освоено слушателями, составит соответствующую базу для изучения последующих дисциплин: «Физико-химические основы развития и тушения пожаров», «Пожарная безопасность технологических процессов», «Пожарная тактика, «Здания, сооружения и их устойчивость при пожаре».

Теоретический выход диоксида углерода и азота в расчете на 1 кг углерода по уравнению горения будет равен:

Vco2° = mc-22,4 / М_с = 1 -22,4 /12=1,87 (м³ /кг), Vn2° = (3-3,76-22,4 / M_N =1 -3,76-22,4 /14 = 7,0 (м³/кг). Аналогично вычисляются объемы продуктов горения на 1 кг водорода и серы. Если в самом веществе содержится кислород, то на такое же количество, соответственно, снижается расход кислорода на горение и эквивалентное ему количество азота в продуктах горения. Это в расчете на 1 кг кислорода в веществе при нормальных условиях составит:

-V_N2° = 3,76-22,4 / Mo = 3,76-22,4 / 28 = - 2,63 (м³ /кг). Органический азот переходит в продукты горения в молекулярном виде, объем его 1 кг будет равен:

V_N2° = 22,4 / 28 = 0,8 (м³/кг). Аналогично для влаги W (% масс.), содержащейся в горючем веществе:

V_H2o°= 22,4/18 = 1,24 (м³/кг) Полученные значения выходов продуктов горения элементов приведены в таблице 2.