загрузка...
загрузка...
На головну

ГОРІННЯ газо І пароповітряної суміші

  1. Б. Конструктивні шари з органо сумішей і грунтів, укріплених органічним в'яжучим
  2. В. Конструктивні шари з щебенево-гравійно-піщаних сумішей і грунтів, оброблених неорганічними в'яжучими матеріалами
  3. Вологе внутрішньопластове горіння.
  4. Внутрішньопластове горіння.
  5. Питання 1. Горіння і вибухонебезпечні властивості речовин.
  6. Горіння газового палива
 Розрахунок концентраційних меж поширення полум'я  Приклад 4.1. Розрахувати КПР газу пропану С3Н8.

Концентраційні межі поширення полум'я (область займання) для газо- і пароповітряних сумішей можуть бути розраховані за такою формулою

 ,%, (4.1)

де

j Н (В) - Нижній (верхній) концентраційна межа поширення полум'я (НКПР і ВКПР),%;

b - Число молекул кисню (коефіцієнт перед киснем в рівнянні реакції горіння речовини);

a и b - Константи, що мають значення, наведені в таблиці 4.1.

Таблиця 4.1. Значення коефіцієнтів "а"І"b"Для розрахунку концентраційних меж поширення полум'я

КПР а b
 НКПР  8,684  4,679
 ВКПР    
 b ? 7,5  1,550  0,560
 b> 7,5  0,768  6,554

1. Складаємо рівняння реакції горіння етанолу.

С3Н8 + 5 (Про2 + 3,76 N2 ) = 3СО2 + 4Н2Про + 5 · 3,76 N2

b = 5

2. jн = НКПР = 2,07%

jв = ВКПР = 12,03%

 Розрахунок безпечних концентрації газів і парів з використанням коефіцієнтів безпеки  Приклад 4.2. Газоаналізатор показав наявність 0,3% парів амилацетата СН3Соос5Н11. Чи можна проводити зварювальні роботи?

Значення НКПР І ВКПР слід застосовувати при розрахунках безпечних концентрацій газів і парів з використанням коефіцієнтів безпеки:

jг.без. ?  , Де (4.2)

jг.без. - Безпечна концентрація горючих газів, парів або пилу,% об'ємних;

jн - НКПР,% об'ємних;

Кб - Коефіцієнт безпеки.

1. При розрахунку вибухобезпечних концентрацій газів, парів і пилу всередині технічного обладнання, трубопроводів, вентиляційних систем.

Кб = 2.

2. При розрахунку гранично-допустимих вибухобезпечних концентрацій газів, парво, пилу в повітрі робочої зони з потенційними джерелами запалювання

Кб = 20.

1. Складаємо рівняння реакції горіння амилацетата.

СН3Соос5Н11 + 9,5 (О2 + 3,76 N2 ) = 7СО2 + 7Н2Про +9,5 · 3,76 N2

b = 9,5

2. jн = НКПР =  1,14%

3. Розрахуємо безпечну концентрацію:

jг.без. = 0,05%

0,3> 0,05, отже, проводити зварювальні роботи не можна.

 Розрахунок стехиометрической концентрації  Приклад 4.3. Розрахувати Стехіометрична концентрацію пропану С3Н8 в% об'ємних і г / м3 при температурі 250З повагою та тиску 95 кПа.

Стехиометрической концентрацією називається така концентрація, коли реагують речовини взяті в еквівалентних відносинах, при цьому коефіцієнт надлишку повітря a = 1.

Розрахунок стехиометрической концентрації проводиться за рівнянням реакції горіння індивідуального речовини. Загальні формули для обчислення об'ємної і масової стехиометрической концентрації наступні:

jз тихОб `єм =  ,% (4.3)

jз тихмас =  , Г / м3. (4.4)

1. Рівняння реакції горіння пропану.

С3Н8 + 5 (Про2 + 3,76 N2 ) = 3СО2 + 4Н2Про + 5 · 3,76 N2

b = 5

jз тихОб `єм = = 4,03%

2. Молярна маса М (С3Н8) = 46 г / моль (кг / кмоль);

Vм =  = 26,1 м3/ кмоль

jз тихмас = = 71,0 г / м3.

 Розрахунок коефіцієнта надлишку повітря aна jн і jв  Приклад 4.4. Розрахувати значення коефіцієнта надлишку повітря a для реакції горіння пропану С3Н8 при концентрації газу, що дорівнює jн и jв.

1. У прикладі 7.1. були розраховані значення НКПР і ВКПР для пропану.

jн = 2,07%; jв = 12,03%.

Це означає, що в 100 м3 пропано-повітряної суміші на НКПР міститься

2,07 м3 пропану і 97,93 м3 повітря (Vвпр); на ВКПР - 12,03 м3 пропану і 87,97 м3 повітря.

2. Для НКПР розрахуємо теоретичний об'єм повітря, необхідний для згоряння 2,07 м3 пропану.

2,07 м3 х м3

С3Н8 + 5 (Про2 + 3,76 N2 ) = 3СО2 + 4Н2Про + 5 · 3,76 N2

Vм м3 5 ? 4,76 ? Vм м3

х = Vвтеор = 2,07 ? 5 ? 4,76 = 49,27 м3

3. Коефіцієнт надлишку повітря на нижньому концентраційному межі поширення полум'я складе

a = = 1,99

3. Аналогічно розрахуємо для ВКПР Vвтеор і відповідне значення a:

12,03 м3 х м3

С3Н8 + 5 (Про2 + 3,76 N2 ) = 3СО2 + 4Н2Про + 5 · 3,76 N2

Vм м3 5 ? 4,76 ? Vм м3

х = Vвтеор = 12,03 ? 5 ? 4,76 = 286,31 м3

a = = 0,31

Формула (4.1.) Для розрахунку концентраційних меж поширення полум'я справедлива при температурах середовища близькою до 200С. Як було зазначено вище, КПР не є постійною величиною і залежать від багатьох факторів. З підвищенням температури область КПР розширюється, і, отже, для підвищених температур необхідно проводити розрахунок з урахуванням зміни температури.

Наближено це можна зробити за допомогою наступних формул:

jн (t) = jн ?  (4.6)

jв (t) = jв ?  , Де (4.7)

jн, jв - Концентраційні межі поширення полум'я, розраховані або певні експериментально при ~ 200С;

jн (t) , jн (t) - Концентраційні межі поширення полум'я при температурі Т;

1550 До 1100 До - температура горіння відповідно на НКПР і ВКПР.

 Розрахунок КПР при підвищених температурах  Приклад 4.5. Розрахувати КПР газу пропану С3Н8 при 3000С.

1. У прикладі 7.1. були розраховані значення НКПР і ВКПР для пропану при 200З:

jн = 2,07%; jв = 12,03%.

2. З урахуванням заданої температури КПР складуть:

jн (t) = 2,07 ? = 1,61%

jв (t) = 12,03 ? = 16,20%

Для визначення КПР сумішей газів і парів можна скористатися формулою Лешательє:

jн (см) = ,% (4.7)

jв (см) = ,% Де (4.8)

jн (см), jн (см) - Концентраційні межі поширення полум'я суміші;

jН1, jн2, jН3 - НКПР кожного компонента газової суміші;

jв 1, jв 2, jу 3 - ВКПР кожного компонента газової суміші.

 Розрахунок КПР газової суміші  Приклад 4.6. Розрахувати КПР суміші газів наступного складу: чадний газ СО - 10%; водень Н2 - 60%; метан СН4 - 30%.

1. Визначаємо НКПР і ВКПР кожного пального компонента (за довідковими даними або розрахунковим шляхом):

для чадного газу jн = 12,5%; jв = 74%

для водню jн = 4%; jв = 75%

для метану jн = 5%; jв = 15%

2. Визначаємо НКПР і ВКПР для суміші газів за формулами (4.6) і (4.7):

jн (см) = = 4,58%

jв (см) = = 34%.

Під час вибуху газо- і пароповітряних сумішей протікає кінетичне горіння в замкнутому просторі. Тиск, що розвивається під час вибуху в цих умовах, залежить від співвідношення числа молей продуктів горіння, числа молей вихідних речовин і температури вибуху. Для більшості горючих речовин тиск при вибуху лежить в межах 0,6 - 1 МПа.

Найменший тиск при вибуху розвивається при концентраціях горючої речовини, рівних нижньому і верхньому концентраційниммеж поширення полум'я. Воно зазвичай не перевищує 0,3 МПа. Це пояснюється низькою температурою вибуху. На НКПР вона дорівнює 1550 К, на ВКПР - 1100 К. Найбільший тиск при вибуху спостерігається при концентрації, близької до стехіометричної.

Розрахунок максимального тиску вибуху проводиться за такою формулою:

Рдор =  , Де (4.9)

Р0 - Початковий тиск, кПа (МПа);

Т0 - Початкова температура, К;

Тдор - Температура вибуху, К;

m - Число молей (кіломолей) газоподібних продуктів горіння;

n - Число молей (кисломол) вихідних газоподібних речовин.

 Розрахунок максимального тиску вибуху газів і парів  Приклад 4.7. Обчислити максимальний тиск вибуху суміші гексану З6Н14 з повітрям, якщо початковий тиск 101,3 кПа, початкова температура 273 К, температура вибуху 2355 К.

1. Рівняння реакції горіння гексана в повітрі:

С6Н14 + 9,5 (О2 + 3,76 N2 ) = 6СО2 + 7Н2Про +9,5 · 3,76 N2

2. Розрахуємо число молей (кіломолей) газоподібних речовин до і після вибуху:

m = 6 + 7 + 9,5 ? 3,76 = 48,72 моль

n = 1 + 9,5 ? 4,76 = 46,22 моль

3. Максимальний тиск вибуху складе:

Рдор = = 921,1 кПа

 



Попередня   1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   Наступна

ТЕОРІЯ ГОРІННЯ І ВИБУХУ | Для слухачів заочної форми навчання | Концентраційні межі поширення полум'я | ОСНОВНІ ВИДИ І ХАРАКТЕРИСТИКИ ГОРІННЯ | Матеріальний БАЛАНС ПРОЦЕСІВ ГОРІННЯ | Горіння пропану в кисні | Розрахунок обсягу повітря, необхідного для горіння | Розрахунок обсягу і процентного складу продуктів горіння | Розрахунок теплоти горіння | Розрахунок температури горіння |

загрузка...
© um.co.ua - учбові матеріали та реферати