Расчет температуры горения и взрыва

ПРИМЕРЫ И ЗАДАЧИ по курсу “ТЕОРИЯ ГОРЕНИЯ И ВЗРЫВА” А.С.Андросов, Е.П. Салеев

Цена за расчет задач по вашим данным от 100р

1. Определить, как изменяется адиабатическая температура горения в гомологическом ряду предельных углеводородов (на примере метана, пропана, пентана и гептана). Построить график зависимости температуры горения от молекулярной массы горючего вещества.
2. Определить, как изменяется адиабатическая температура горения древесины состава: C – 49 %, H – 8 %, O – 43 %, если содержание влаги (сверх 100 %) cоставляет 0, 5, 15 %. Построить график зависимости температуры горения от влажности горючего.
Примечание. При решении задачи необходимо состав древесины пересчитать так, чтобы количество всех компонентов (в том числе и воды) составляло 100 %.
3. Определить, как изменится адиабатическая температура горения бензола в воздухе и окислительной среде, содержащей 25, 30, и 40% кислорода. Построить график зависимости температуры горения от содержания кислорода.
4. Рассчитать действительную температуру горения газовой смеси, состоящей из 45 % H2, 30 % C3H8, 15 % O2, 10 % N2, если потери тепла составили 30 % от QН, а коэффициент избытка воздуха при горении равен 1,8.
5. Определить количество сгоревшего антрацита (С = 100 %) в помещении объемом 180 м3, если среднеобъемная температура возросла с 305 до 625 К.
6. Рассчитать действительную температуру горения бутано-воздушной смеси стехиометрической концентрации на нижнем концентрационном пределе воспламенения (1,9 % бутана и 98,1 % воздуха), если потери тепла излучением составили 20 % от низшей теплоты сгорания.
7. Определить, как изменится температура горения ацетилена при разбавлении его азотом в количестве 10, 20, 30 %, если потери тепла излучением составляют 25 % от низшей теплоты сгорания, коэффициент избытка воздуха 1,2. Построить график зависимости температуры от содержания азота в ацетилене.
8. Определить время горения толуола, при котором температура в помещении объемом 400 м3 повысится с 295 до 375 К, если скорость его выгорания 0,015 кг/(м2?с), а площадь пожара 50 м2. При расчете пренебречь приращением объема продуктов горения над расходуемым воздухом.

Концентрационные пределы

распространения пламени (воспламенения)
1. По предельной теплоте сгорания определить, как изменится нижний концентрационный предел воспламенения в воздухе от положения предельных углеводородов (этан, пропан, бутан, гептан, гексан) в гомологическом ряду. Построить график зависимости НКПВ от молекулярной массы горючего.
2. По аппроксимационной формуле рассчитать, как изменяются концентрационные пределы жирных спиртов (метилового, этилового, гексилового, октилового) в воздухе. Построить график зависимости нижнего и верхнего пределов воспламенения от молекулярной массы горючего.
3. Определить концентрационные пределы восплеменения сероуглерода при атмосферном давлении, равном 99000 Па, если его температурные пределы составляют 223-299 К.
4. Рассчитать концентрационные пределы воспламенения бензола, если его температурные пределы составляют 259–283 К. Определить ошибку расчета.
5. Определить концентрационные пределы воспламенения парогазовой смеси, состоящей из 20 % этана, 60 % этилена 20 % паров этилового спирта.
6. Определить концентрационные пределы воспламенения в воздухе смеси паров, состоящей из 50 % бензола, 35 % толуола и 15 % фенола при увеличении температуры с 298 до 373 К.
7. Определить, образуется ли взрывоопасная концентрация при испарении в помещении объемом 220 м3 15 кг деканола, если температура 310 К, давление 110500 Па.
8. Определить, возможно ли образование взрывоопасной концентрации при температуре 298 К над поверхностью жидкой фазы, состоящей из 25 % уксуснометилового эфира, 40 % уксусного альдегида и 35 % амилового спирта.
9. Определить состав двухкомпонентой газовой смеси, cостоящей из паров аммиака и сероводорода, если известно, что ее нижний концентрационный предел воспламенения в воздухе составляет 5,8%.
10. Определить безопасную концентрацию кислорода при разбавлении паров уксуснопропилового эфира (?Hj0 = 513,7?103 кДж/моль) в воздухе двуокисью углерода, водяным паром и азотом. Объяснить причину различной флегматизирующей эффективности инертных газов.

Температурные показатели пожарной опасности

Расчет температурных пределов распространения пламени (воспламенения)

1. Определить температурные пределы воспламенения в гомологическом ряду жирных углеводородов: бутан, пентан, гексан, октан, температуры кипения которых соответственно равны 273,5, 309, 341,7, 398,7 К. Построить график изменения ТПВ от положения горючего в гомологическом ряду.
2. Сравнить температурные пределы воспламенения n-бутиловых эфиров муравьиной и уксусной кислот. На основании полученных данных сделать вывод от их сравнительной пожарной опасности. Температура ки-пения бутилформиата равна 379,8 К, а бутилацетата 399 К.
3. Определить температурные пределы воспламенения бутил- бензола по его концентрационным пределам. Значения последних рассчитать по аппроксимационной формуле.
4. По концентрационным пределам воспламенения, значения которых следует установить по аппроксимационной формуле, определить температурные пределы воспламенения ацетона и метиэтилкетона. По результатам расчета сделать вывод о сравнительной пожарной опасности этих веществ.

Расчет температур вспышки и воспламенения

1. По формуле В.И. Блинова определить температуру вспышки в открытом сосуде уксусно-метилового эфира.
2. По формуле В.И. Блинова рассчитать температуру воспламенения бензола.
3. По формуле Элея рассчитать температуру вспышки 2-метилгексана (tКИП = 90,1 оС).
4. Рассчитать температуру вспышки в закрытом тигле стирола (С8Н8) по формулам В.И. Блинова и Элея. Оценить точность расчета, если ТВС стирола по справочным данным равна 303 К.
5. Определить температуру вспышки в закрытом тигле акриловой кислоты по формулам В.И. Блинова и Элея.

Расчет стандартной температуры самовоспламенения

1. Рассчитать температуру самовоспламенения нормального бутилового спирта, вторичного бутилового спирта и третичного бутилового спирта. Сделать вывод о влиянии разветвления углеродной цепи на температуру самовоспламенения.
2. Определить температуру самовоспламенения этана, бутана, гексана, декана. Построить график зависимости температуры самовоспламенения от их положения в гомологическом ряду.
3. Определить температуру самовоспламенения веществ: 2-метил-4-изопропилгептана и 2-метил-4-изопропилгептанола. Сделать вывод о сравнительной пожарной опасности предельных углеводородов и предельных одноатомных спиртов.
4. Рассчитать температуру самовоспламенения веществ: толуола и 1,4-диизопропилбензола и сделать вывод о влиянии длины боковой цепи на сравнительную пожарную опасность ароматических соединений.
5. Рассчитать температуру самовоспламенения октана, октанола-1 и этилбензола и сделать вывод о влиянии строения вещества на их сравнительную пожарную опасность.

ПАРАМЕТРЫ ВЗРЫВА ПАРОГАЗОВЫХ СМЕСЕЙ

Расчет максимального давления взрыва

1. Определить тротиловый эквивалент аварийного взрыва облака из смеси паров ацетона с воздухом и безопасное расстояние по действию ударной волны взрыва. Концентрация паров горючего в смеси 0,2 кг/м3. Объем облака 2500 м3.
2. Определить количество взорвавшихся паров бензола, если после аварии отмечены разрушения на расстоянии 100 м от эпицентра взрыва. Взрыв произошел в помещении.
3. Определить возможность разрушения металлического резервуара, рассчитанного на давление 5?105 Па, при взрыве паров толуола.

Материальный и тепловой балансы процессов горения

ПРИМЕРЫ И ЗАДАЧИ по курсу “ТЕОРИЯ ГОРЕНИЯ И ВЗРЫВА” А.С.Андросов, Е.П. Салеев

Расчет материальных и тепловых балансов по теории горения от 300р

Расчет количества воздуха, необходимого для горения веществ

1. Определить массу и объем (теоретический) воздуха, необходимого для горения 1 кг метилового, этилового, пропилового и амилового спиртов. Построить график зависимости объема воздуха от молекулярной массы спирта.
2. Определить теоретический объем воздуха, необходимого для горения 1 м3 метана, этана, пропана, бутана и пентана. Построить график зависимости объема воздуха от положения вещества в гомологическом ряду (содержания углерода в молекуле вещества).
3. Определить теоретическую массу воздуха, пошедшего на горение 1 кг метана, метилового спирта, муравьиного альдегида, муравьиной кислоты. Объяснить причину влияния состава вещества на объем воздуха, требуемого для их горения.
4. Определить объем и массу воздуха, пошедшего на горение 1 кг древесины состава: С – 47 %, Н – 8 %, O – 40 %, W – 5 %, если коэффициент избытка воздуха равен 2,8; давление 900 ГПа, температура 285 К.
5. Сколько воздуха, кг, поступило на горение 1 кг углерода, если в продуктах горения содержание кислорода составило 17 %?
6. Сколько воздуха, кг, требуется подать на сжигание 200 м3 генераторного газа состава: СО – 29 %, Н2 – 14 %, СН4 – 3 %, СО2 - 6,5 %, N2 - 45 %, О2 - 2,5 %, если коэффициент избытка воздуха равен 2,5?
7. Определить количество сгоревшего толуола, кг, в помещении объемом 400 м3 если после пожара при отсутствии газообмена установлено, что содержание кислорода снизилось до 17 %.
8. Сколько хлора, м3, поступило на горение 300 м3 водорода, если в продуктах горения избыток окислителя составил 80 м3 ?
9. Определить избыток воздуха в продуктах горения газовой смеси состава: СО – 15 %, С4H10 – 45 % О2 – 30 %, N2 –10 %, если коэффициент избытка воздуха равен 1,9.
10. Сколько окислительной среды, м3, состоящей из 50 % кислорода и 50 % азота, необходимо для горения 8 кг этилацетата, если коэффициент избытка равен 1,2; температура 265 К, давление 850 ГПа.
11. Определить коэффициент избытка окислительной среды, состоящей из 70 % кислорода и 30 % азота, если при горении серы содержание кислорода снизилось до 55 %. Определить количество сгоревшей серы (кг), если объем помещения равен 180 м3.
12. Сколько антрацита (принять, что содержание углерода равно 100 %) сгорело в помещении объемом 150 м3, если прекращение горения наступило при снижении кислорода до 13 %. Газообмен не учитывать.
13. Рассчитать массовый и объемный расход воздуха, необходимый для горения газового фонтана дебитом 30 млн. м3/сут., состоящего из СН4 – 80 %, СО2 – 10 %, H2S – 5 %, O2 – 5 % при температуре воздуха 27 С и давлении 105 кПа.

1.2. Расчет объема и состава продуктов горения

1. Определить объем и состав (% об.) продуктов горения 1 м3 этилена, пропилена, бутилена, если температура горения 1800 К, давление 98 000 Па. Построить график зависимости объема продуктов горения и содержания отдельных компонентов от молекулярной массы горючего.
2. Определить объем продуктов горения и содержание паров воды и кислорода при горении 1 кг гексана, гептана, октана, декана, если температура горения 1300 К, давление 10 1325 ГПа, коэффициент избытка 22 воздуха при горении 1,8. Построить график зависимости объема продуктов горения и содержания кислорода от молекулярной массы горючего.
3. Определить объем и состав продуктов горения 10 кг древесины состава C – 49 %, H – 6 %, O – 44 %, N – 1 %, если температура горения 1250 К, коэффициент избытка воздуха 1,6.
4. Сколько продуктов горения, приведенных к нормальным условиям, образуется в результате сгорания 25 м3 газовой смеси состава Н2 – 45 %, C4H10 – 20 %, CO – 5 %, NH3 – 15 %, O2 – 15 %, если горение протекало при коэффициенте избытка воздуха, равном 3,2?
5. Определить, сколько сырой нефти состава: С – 85 %, H – 10 %, S – 5 % выгорело в объеме 2500 м3, если содержание сернистого газа составило 2,5 м3. Рассчитать, при каком содержании кислорода наступило прекращение горения.
6. Через какое время содержание СО2 в помещении объемом 300 м3 в результате горения гексанола с поверхности 8 м2 составит 7 %? Массовая скорость выгорания гексана 0,06 кг/(м2?с).
7. Определить содержание SO2 (% об.) в объеме 1200 м3 на 0,5 м2 и 4 мин горения нефти состава: C – 82 %, H – 8 %, S – 10 %, если ее скорость выгорания с площади 5 м2 составила 0,4 кг/(м2?с). Построить график зависимости содержания сернистого газа от времени горения.
8. Определить объем выделившихся на 5-й мин после воспламенения продуктов горения газовой смеси состава: С2H2 – 30 %, H2 – 22 %, O2 – 15 %, H2S – 18 %, CO2 – 15 % и содержание двуокиси углерода, если коэффициент избытка воздуха – 1,5, температура горения 1300 К. Расход газа 5 м3/с, температура газа 295 К.
Расчет теплоты сгорания веществ
Определить низшую теплоту сгорания 1 м3 этана, пропана, бутана, пентана и гексана. Построить зависимость Qн от молекулярной массы горючего. Теплота образования горючих веществ: этана ? 88,4 кДж/моль, пропана ? 109,4 кДж/моль, бутана ? 232,4 кДж/моль, пентана ? 184,4 кДж/моль, гексана ? 211,2 кДж/моль.
2. Рассчитать теплоту сгорания 1 м3 ацетилено-воздушной смеси на нижнем и верхнем концентрационных пределах воспламенения, а также при стехиометрической концентрации. Концентрационные пределы воспламенения (КПВ) ацетилена равны 2,0-81,0 %.
Примечание. Построить график зависимости низшей теплоты сгорания от концентрации горючего в воздухе. При расчете теплоты сгорания смеси на ВКПВ необходимо учесть, что только часть горючего способна полностью окислиться в воздухе, остальное количество горючего не вступит в реакцию горения вследствие недостатка окислителя.
3. Определить низшую теплоту сгорания 1 кг древесины состава С – 49 %, Н – 8 %, O – 43 %. Какова удельная интенсивность тепловыделения на пожаре, если массовая скорость выгорания составляет 0,01 кг/(м2?с)?
4. Для условия предыдущей задачи определить изменение теплоты сгорания и удельной интенсивности тепловыделения при содержании влаги в древесине (сверх 100 %) в количестве 3, 5, 10 и 15 %. Скорость выгорания влажной древесины соответственно снизится до 0,009, 0,008, 0,006 и 0,005 кг/(м2?c). Построить график зависимости Qн и q от содержания влаги в горючем материале.
Примечание. Для решения задачи необходимо пересчитать состав древесины о учетом влаги таким образом, чтобы содержание всех компонентов равнялось 100%.
5. Определить интенсивность тепловыделения, кВт, при горении газовой смеси состава: СО – 15 %, С4H8 – 40 %, O2 – 20 %, Н2 –14 %, CO2 – 11 %, если скорость истечении 0,8 м3/с.

Задача 1. Определить количество взорвавшихся паров пропана, если после аварии отмечены разрушения на расстоянии 25 м от эпицентра взрыва.
Взрыв произошел в технологическом оборудовании.

Скачать задачу 1
(11.53 Кб) скачиваний1022 раз(а)

Задача 2. Определить максимальное давление, при котором произойдет возможное разрушения металлического резервуара, при взрыве C4H10.

Скачать задачу 2
(22.99 Кб) скачиваний925 раз(а)

Контрольные задания часть 2

Цена за полную работу 800руб

Задание 2

Требуется определить категорию производственного помещения по взрывопожарной и пожарной опасности, в котором в жидкой фазе находятся (обращаются) два опасных вещества.

Задача № 1

Рассчитать нижний и верхний концентрационные пределы распространения пламени для двухкомпонентной смеси при начальной температуре 250С. Для смесей горючих смесей с негорючими определяется только нижний концентрационный предел. Проанализировать изменение области воспламенения смеси в сравнении с областью воспламенения каждого компонента.

Задача №2

Согласно НПБ 105-03 определить категорию производ¬ственного помещения по взрывопожарной и пожарной опасности, в котором размещен технологический блок, содержащий индивидуальное органическое вещество. Исходные данные вещество: габариты помещения А хВ х С, м; масса вещества, находящаяся в технологическом блоке m, кг; плотность вещества, рг, кг/м3 (табл. 10).

Задача №3

Оценить опасность поражения человека электрическим током при следующих случаях его включения в электрическую цепь (исходные данные приведены в таблице 5-4):
1) однофазном включении в трехфазную сеть с заземленной нейтралью;
2) однофазном включении в трехфазную сеть с изолированной нейтралью:
а) при исправной изоляции;
б) при поврежденной изоляции.
Привести схемы однофазного прикосновения человека к рассматриваемым электрическим сетям.

Задача № 4

Провести следующие расчеты, связанные с безопасностью при эксплуатации сосудов, работающих под давлением:
а) компрессор подает воздух давлением Р2 при начальником давлении сжимаемого воздуха Р1 и температуре t1. В компрессоре применяется компрессорное масло с температурой вспышки tвсп=216°С.
Согласно правилам устройства и безопасной эксплуатации воздушных компрессоров и воздухопроводов, разница между температурой вспышки масла и температурой сжатого воздуха должна быть не менее 75°С.
Определить температуру сжатого воздуха t2 и сделать заключение о возможности эксплуатации компрессора без охлаждения.
б) произошел взрыв баллона с ацетиленом. Определить, при каком давлении произошел взрыв баллона, если толщина стенки баллона S, внутренний диаметр баллона Dв= 200 мм, материал – сталь ст. 20 (допускаемое напряжение [?] = 1470 кгс/см2 ).
По действующим нормам предельное рабочее давление в баллоне должно быть не более 30 кгс/см2.

Задача №5

На объекте разрушилась необвалованная емкость, содержащая Gm аварийно химически опасного вещества (АХОВ). Местность открытая, скорость ветра в приземном слое W, м/с. На расстоянии Sкм от объекта расположен населенный пункт.
Определить размеры (глубину, ширину и площадь) зоны химического заражения и время подхода облака зараженного воздуха к населенному пункту.

Задача № 6

Определить количество пеногенераторов, порошка и воды, потребное для тушения горючей жидкости, заполняющей резервуар диаметром Dм. Составить эскиз пеногенератор ПГ-50, описать его устройство и принцип действия.
Исходные данные представлены в таблице 18.
Таблица 18

Контрольные задания часть 1

Цена за полную работу 800руб

4. Задание № 2

Требуется определить категорию производственного помещения по взрывопожарной и пожарной опасности, в котором в жидкой фазе находятся (обращаются) два опасных вещества.
Исходные данные к заданию представлены в таблицах 4-1.

Таблица 4-1

Задача № 1

Рассчитать нижний и верхний концентрационные пределы распространения пламени для двухкомпонентной смеси при начальной температуре 250С. Для смесей горючих смесей с негорючими определяется только нижний концентрационный

предел. Проанализировать изменение области воспламенения смеси в сравнении с областью воспламенения каждого компонента. Исходные данные в таблице 5-1.
Таблица 5-1

Задача № 2

Согласно НПБ 105-03 определить категорию производ-ственного помещения по взрывопожарной и пожарной опаснос-ти, в котором размещен технологический блок, содержащий индивидуальное органическое вещество. Исходные данные: вещество, габариты помещения А ?В ? С, м3; масса вещества, находящаяся в технологическом блоке m, кг; плотность вещества, ?г, кг/м3 (табл. 5-3).
Таблица 5-3

Задача № 3

Оценить опасность поражения человека электрическим током при следующих случаях его включения в электрическую цепь (исходные данные приведены в таблице 5-4):
1) однофазном включении в трехфазную сеть с зазе-мленной нейтралью;
2) однофазном включении в трехфазную сеть с изоли-рованной нейтралью: а) при исправной изоляции; б) при поврежденной изоляции.
Привести схемы однофазного прикосновения человека к рассматриваемым электрическим сетям.
Таблица 5 - 4

Задача № 4

Провести следующие расчеты, связанные с безопасностью при эксплуатации сосудов, работающих под давлением:
а) компрессор подает воздух давлением Р2 при начальником давлении сжимаемого воздуха Р1 и температуре t1. В компрессоре применяется компрессорное масло с температурой вспышки tвсп=216°С.
Согласно правилам устройства и безопасной эксплуатации воздушных компрессоров и воздухопроводов, разница между температурой вспышки масла и температурой сжатого воздуха должна быть не менее 75°С.
Определить температуру сжатого воздуха t2 и сделать заключение о возможности эксплуатации компрессора без охлаждения.
б) произошел взрыв баллона с ацетиленом. Определить, при каком давлении произошел взрыв баллона, если толщина стенки баллона S, внутренний диаметр баллона Dв= 200 мм, материал – сталь ст. 20 (допускаемое напряжение [?] = 1470 кгс/см2 ).
По действующим нормам предельное рабочее давление в баллоне должно быть не более 30 кгс/см2.
Исходные данные представлены в таблице 5-5.
Таблица 5-5

Задача № 5

На объекте разрушилась необвалованная емкость, содержащая Gm аварийно химически опасного вещества (АХОВ). Местность открытая, скорость ветра в приземном слое Wв, м/с. На расстоянии Sкм от объекта расположен населенный пункт.
Определить размеры (глубину, ширину и площадь) зоны химического заражения и время подхода облака зараженного воздуха к населенному пункту.
Исходные данные представлены в таблице 5-6.

Задача № 6

Определить количество пеногенераторов, порошка и воды, потребное для тушения горючей жидкости, заполняющей резервуар диаметром Dм. Составить эскиз пеногенератор ПГ-50, описать его устройство и принцип действия.
Исходные данные представлены в таблице 5-11.
Таблица 5-11