Методика расчета максимального давления взрыва
и безопасного расстояния по действию ударной волны взрыва
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;
ТВЗР – температура взрыва, К;
Т0 - температура паровоздушной смеси до взрыва, К;
Snпг - число моль продуктов горения, моль;
Sncм - число моль исходной газовоздушной смеси, моль.
5. 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).
6. Рассчитываем тротиловый эквивалент возможного аварийного взрыва при взрыве в технологическом оборудовании по формуле:
где
QН - низшая теплота сгорания взрывчатого вещества, Дж/кг;
mВВ – масса горючего вещества в смеси, кг;
4520×103 – низшая теплота сгорания тринитротолуола (ТНТ), Дж/кг.
7. Рассчитываем размер безопасной зоны по действию давления ударной волны взрыва по формуле:
, м.
Задача 13. 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,
tо = 10 0С,
t взр = 2110 0С,
Ро = 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:
То = 273 + 10 = 283 К
Твзр = 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:
Qн = 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:
8. 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.
4. ВАРИАНТЫ ЗаданиЙ для самостоятельного решения
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ
1. Исторические этапы установления сущности горения. Вклад отечественных ученых в науку о горении.
2. Механизм химического взаимодействия при горении и взрыве. Энергия активации. Условия, необходимые для возникновения горения.
3. Дайте развернутую характеристику различных режимов горения: кинетического и диффузионного, гомогенного и гетерогенного, ламинарного и турбулентного, детонационного и дефлаграционного.
4. Что называют полным и неполным горением? Факторы, влияющие на полноту сгорания. Дым, опасные факторы дыма.
5. Пламя, процессы, происходящие в пламени, причины свечения пламени. Способы передачи тепла от пламени к горючему веществу.
6. Стационарное и нестационарное пламя. Понятие видимой скорости распространения пламени, ее отличие от нормальной.
7. Взрыв. Классификация химических взрывов. Классификация физических взрывов.
8. Понятие горючести. Классификация веществ и материалов по способности гореть. Методы оценки горючести веществ и материалов. Методы определения группы горючести.
9. Теплота сгорания, ее виды. Методы определения теплоты сгорания.
10. Экзотермические и эндотермические химические реакции. Закон Гесса, следствие из закона Гесса.
11. Температура горения, ее виды, методы определения.
12. Концентрационные пределы распространения пламени (КПР). Расчетные и экспериментальные методы определения КПР. Практическое значение.
13. Факторы, влияющие на концентрационные пределы распространения пламени.
14. Минимальное взрывоопасное содержание кислорода, минимальная флегматизирующая концентрация флегматизатора. Механизм действия флегматизатора на концентрационные пределы распространения пламени.
15. Процессы, происходящие с жидкостью при нагревании. Механизм горения паро-воздушной смеси.
16. Скорости горения жидкостей. Факторы, влияющие на скорость распространения пламени по поверхности жидкости.
17. Температура вспышки и воспламенения. Классификация жидкостей по температуре вспышки. Методы определения температуры вспышки.
18. Температурные пределы распространения пламени, их взаимосвязь с концентрационными пределами распространения пламени. Практическое значение.
19. Механизм образования и горения пылевоздушной смеси. Классификация пыли по пожаровзрывоопасности.
20. Влияние условий горения на скорость распространения пламени по пылевоздушной смеси.
21. Механизм цепного самовоспламенения.
22. Механизм теплового самовоспламенения.
23. Температура самовоспламенения, условия, на неё влияющие. Практическое значение.
24. Методы определения температуры самовоспламенения.
25. Понятие самовозгорания веществ и материалов. Виды самовозгорания.
26. Самовозгорание растительных, минеральных масел, жиров. Условия самовозгорания промасленных материалов. Методы определения их склонности к самовозгоранию. Меры противопожарной профилактики.
27. Причины и условия самовозгорания ископаемых углей. Меры противопожарной профилактики.
28. Самовозгорание торфа. Меры противопожарной профилактики.
29. Механизм микробиологического самовозгорания. Меры профилактики самовозгорания растительных продуктов.
30. Самовозгорание веществ при контакте с кислородом воздуха. Меры противопожарной профилактики.
31. Самовозгорание веществ при контакте с водой. Меры противопожарной профилактики.
32. Самовозгорание веществ при контакте с галогенами, кислотами, пероксидом натрия и перманганатом калия. Меры противопожарной профилактики.
33. Общие и отличительные особенности процессов самовоспламенения и самовозгорания.
34. Общие и отличительные особенности процессов самовоспламенения и вынужденного воспламенения (зажигания).
35. Источники зажигания, механизмы вынужденного воспламенения.
36. Элементы тепловой теории распространения пламени по газовой смеси.
37. Кинетическое горение газов. Структура кинетического пламени.
38. Нормальная скорость горения, факторы, влияющие на неё. Методы определения нормальной скорости распространения пламени.
39. Диффузионное горение газов. Структура диффузионного пламени.
40. Высота диффузионного пламени, его зависимость от различных факторов.
41. Механизм воспламенения и горения древесины. Стадии медленного термического разложения древесины. Гомогенный и гетерогенный режимы горения древесины.
42. Факторы, влияющие на скорость распространения пламени по поверхности твердых горючих материалов.
43. Механизм воспламенения и горения металлов.
44. Классификация взрывов по плотности вещества и типам химических реакций.
45. Понятие детонации. Отличительные особенности детонационного режима горения от дефлаграционного. Условия, благоприятствующие переходу горения во взрыв.
46. Энергия и мощность взрыва, тротиловый эквивалент.
47. Основные показатели пожарной опасности газов, область их применения.
48. Основные показатели пожарной опасности жидкостей, область их применения.
49. Основные показатели пожарной опасности пыли, область их применения.
50. Основные показатели пожарной опасности твердых веществ, область их применения.
ЗАДАЧИ
Дата: 2019-02-24, просмотров: 237.
