Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Параметры взрыва парогазовоздушных систем




 

4.1. Расчет температуры и давления взрыва парогазовоздушных систем

 

Температура взрыва - температура (зоны пламени), до которой нагреваются продукты реакции горения. Это максимальная температура зоны химической реакции (зоны пламени).

Температура взрыва определяется из уравнения теплового баланса

Qн= СpiVпг(Tв-T0) (4.1.1)

При этом адиабатическая температура взрыва

(4.1.2)

а действительная температура взрыва

(4.1.3)

где Тв* и Тв - соответственно адиабатическая и действительная температуры взрыва;

Т0 - начальная температура;

VПГi - объем i-ro продукта горения;

QН - низшая теплота горения вещества;

QПГ - теплота, пошедшая на нагрев продуктов горения.

При этом

QПГ= QН(1-η) (4.1.4)

где η - доля теплопотерь в результате излучения энергии,

химического и механического недожога.

Расчет температуры взрыва по формуле (4.1.2) или (4.1.3) может быть проведен только методом последовательных приближений, поскольку теплоёмкость газов зависит от температуры горения (табл. 4.1.1)

Таблица 4.1.1

Определяемые параметры Примечание
Объём и состав продуктов горения кмоль, м3
Низшая теплота сгорания или количество тепла, пошедшего на нагрев продуктов горения (при наличие теплопотерь) Qпг или Qн кДж/кмоль, кДж/кг
Среднее значение энтальпии продуктов горения (4.1.5)
Температура горения Т1 (табл. 1,2 прил.) по средней энтальпии с помощью табл. 1 (если Нср выражена в кДж/м3), ориентируясь на азот (наибольшее содержание в продуктах горения)  
Теплосодержание продуктов горения с температурой Т1 (табл. 1,2 прил.) (4.1.6)
Если Q`пг<Qн(пг), то Т21 (в том случае, если Q`пг>Qн(пг), то Т21) Нi – энтальпия i-продукта горения; Vi- объём i-продукта горения
Q``пг по формуле (4.1.6)  
Расчет проводим до получения неравенства Q`пг<Qн(пг)< Q``пг  
Температура горения (4.1.7)

 

Действительная температура взрыва на пожаре для большинства газообразных, жидких и твёрдых веществ изменяется в достаточно узких пределах (1300-1800 К). В связи с этим расчетная оценка действительной температуры взрыва может быть значительно упрощена, если теплоемкость продуктов горения выбирать при температуре 1300 К:

(4.1.8)

 

где С*Рi - теплоемкость i-го продукта горения при 1500 К (таблица 4.1.2)

Таблица 4.1.2

Вещество Теплоёмкость
кДж/(м·К) Дж/(моль·К)
СO2 2,27 50,85·10-3
SO2 2,28 51,07·10-3
Н2О (пар) 1,78 39,87 10-3
N2 1,42 31,81·10-3
Воздух 1,44 32,26·10-3

 

Давление при взрыве – важный фактор для расчета противовзрывной защиты аппаратов и расчета ослабленных и легкосбрасываемых конструкций зданий и сооружений.

Давление при взрыве можно определить по формуле:

(4.1.9)

где Р0 .– начальное давление смеси;

Т0 .– начальная температура смеси;

Твзр – температура взрыва;

. - сумма молей продуктов горения;

- сумма молей исходной смеси.


Пример

 

Пример 1. Рассчитать температуру взрыва и развиваемого давления при взрыве паров уксусной кислоты СН3СООН в смеси с воздухом при стехиометрической концентрации при начальной температуре 25 0С и давления 101,325 КПа.

 

Решение

По справочным данным (справочник Корольченко) определяем стандартную теплоту сгорания одного моля уксусной кислоты

ΔН=-786500 Дж

 

Составляем термохимическое уравнение реакции горения

СН3СООН+2О2+2·3,76N2=2CO2+2H2O+2·3,76N2-786500 Дж

 

Определяем разность молей продуктов горения и исходной смеси

nпг=2+2+2·3,76=11,52 моль

nисх=1+2+2·3,76=10,52 моль

Δn= nпг- nисх=11,52-10,52=1 моль

 

Определяем энергию взрыва

Qвзр= ΔН-R·T Δn

Qвзр= -786500-8.314·(273+25) ·1= -788977,6 Дж

 

Определяем внутреннюю энергию продуктов взрыва, приняв начальную температуру взрыва равной 2200К

U1=2·95,062+2·74,083+2·3.76·53,845=743,204 КДж=743204 Дж

Внутренняя энергия продуктов взрыва оказалась меньше энергии взрыва, значит принимаем за температуру взрыва следующую большую и повторяем расчет

U2=2·105,727+2·82,760+2·3,76·59,477=824,241 КДж=824241 Дж

Внутренняя энергия продуктов взрыва оказалась выше энергии взрыва, значит температуру взрыва следует определять методом интерполяции.

Находит температуру взрыва методом линейной интерполяции

К

Определяем давление взрыва паров уксусной кислоты в смеси с воздухом при стехиометрической концентрации и при заданных условиях

; [КПа]


Задание на самостоятельную работу

Задача: Рассчитать температуру и давление при взрыве паров горючей жидкости

при начальной температуре ... оС и давлении ... мм рт. ст.

Концентрация стехиометрическая.

Вариант Вещество То, оС Ро, мм рт.ст.
Амилбензол
Н-Амиловый спирт
Анизол
Анилин
Бутилацетат
Бутиловый спирт
Бензол -5
Диэтиловый эфир
Ксилол
Уайт-спирит -6
Этиленгликоль
Трет-Амиловый спирт
Гексан
Метиловый спирт
Толуол -10
Стирол
Пентан
Этанол
Амилметилкетон -6
Бутилбензол
Бутилвиниловый эфир -4
Ацетон
Этиловый спирт -2
Гептан
Октан
Гексан
Бутиловый спирт -6
Анилин
Бензол -11
Ксилол

 







Дата добавления: 2014-11-10; просмотров: 1702. Нарушение авторских прав


Рекомендуемые страницы:


Studopedia.info - Студопедия - 2014-2020 год . (0.005 сек.) русская версия | украинская версия