Методические указания к решению задач и

Методические указания к решению задач и

выполнению самостоятельных работ по курсу

«Физико-химические основы развития и прекращения горения на пожаре».

 

 

Саратов 2010

УТВЕРЖДАЮ Заместитель директора ___________Г.Е. Пичугина ___________2010г.   СОГЛАСОВАНО Протокол методического совета колледжа №_____от_____________

Составитель: Р.П.Волков преподаватель ФГОУ СПО «СГППК имени Ю. А. Гагарина»

Внутренний рецензент: О.Г.Стегалкина – преподаватель

ФГОУ СПО «СГППК имени Ю.А.Гагарина»

 

 

М.П.

 

Методические указания к решению задач и выполнению самостоятельных работ по курсу «Физико-химические основы развития и прекращения горения на пожаре» для студентов всех форм обучения специальности «Пожарная безопасность».

В методических указаниях рассматриваются примеры решения типовых задач раздела «Основы процессов горения. Материальный и тепловой баланс процессов горения» дисциплины «Физико-химические основы развития и прекращения горения на пожаре»; даны варианты заданий для самостоятельного решения задач.

Напечатано в типографии ФГОУ СПО «СГППК имени Ю.А. Гагарина»

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Методические указания к решению задач и выполнению самостоятельных работ по разделу «Основы процессов горения. Материальный и тепловой баланс процессов горения» дисциплины «Физико-химические основы развития и прекращения горения на пожаре» предназначены для подготовки инженеров пожарной безопасности в рамках рабочей программы дисциплины «Физико-химические основы развития и прекращения горения на пожаре» по специальности 280104.

Методические указания по решению задач составлены в полном соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования с учетом особенностей профессиональной деятельности сотрудников ГПС. Задания предназначены для закрепления теоретического курса и методики практических расчетов по данному разделу дисциплины. Методические указания помогут студентам освоить материал изучаемой дисциплины, необходимый для успешной работы инженера пожарной безопасности в любой области его деятельности.

Методические указания включают в себя: краткие теоретические положения, общие положения расчётов материального и теплового баланса процессов горения газообразных и конденсированных веществ, характера свечения пламени, температуры горения, а также большое количество примеров решения типовых задач и справочной информации, необходимой при решении задач.

Структура и содержание методических указаний к решению задач предусматривают возможность самостоятельной отработки обучаемыми, материала по каждому разделу дисциплины.

 

Приступая к изучению курса, необходимо представлять, что в основе всех явлений, происходящих на пожаре, лежит процесс горения. Знание сути этого явления, законов горения, механизмов и способов его прекращения необходимы для успешной работы инженера пожарной безопасности в любой области его деятельности.

 

 

ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ

1. Написать структурные формулы, составить уравнения реакций горения горючих веществ в воздухе и рассчитать стехиометрические коэффициенты.

1.1. амилбензол, абиетиновая кислота, аллиламин;

1.2. амилдифенил, адипиновая кислота, аллилизотиоцианат;

1.3. амилен, акриловая кислота, альнафт;

1.4. амилнафталин, аллилацетат, альтакс;

1.5. амилтолуол, аллилидендиацетат, амиламин;

1.6. антрацен, аллилкапроат, амилнитрат;

1.7. аценафтен, аллиловьiй спирт, амилнитрит;

1.8. ацетилен, амилацетат, амилсульфид;

1.9. бензол, амилбутират, амилтрихлорсилан;

1.10. бутилбензол, амилксилиловый эфир, амилхлорнафталин;

1.11. бутилциклогексан, амиллаурат, аминалон;

1.12. бутилциклопетан, амилметилкетон, аминоазокраситель;

1.13. гексадекан, амилолеат, аминокапроновая кислота;

1.14. гексан, амилсалицилат, аминопеларгоновая кислота;

1.15. гексилциклопентан, амилстеарат, аминоциклогексан;

1.16. гептадекан, амилфенилметиловый эфир, ампициллин;

1.17. гептан, амнлфениловый эфир, ангинин;

1.18. декан, амилформиат, анилин;

1.19. диамилбензол, анизол, антримид;

1.20. диамилнафталин, ацеталь, атофан;

1.21. дивинилацетилен, ацетальдегид, ацеклидин;

1.22. дигидроциклопентадиен, ацетилацетон, ацетанилид;

1.23. диизобутилен, ацетисалициловая кислота, ацетилхлорид;

1.24. диизопропилбензол, ацетилтрибутилцитрат, ацетоацетанилид;

1.25. диметиленциклобутан, ацетометоксан, ацетонитрил;

1.26. дитолилметан, ацетон, ацетоксим;

1.27. дифенил, ацетонилацетон, ацетоэтиламид;

1.28. дифенилметан, ацетопропиловый спирт, бензамид;

1.29. диэтилциклогексан, ацетоуксусный эфир, бензилдиэтиламин;

1.30. додекан, ацетофенон, бензилтиол;

1.31. изобутилбензол, бензальдегид, бензилхлорид;

1.32. изобутилциклогексан, бензантрон, бензилцианид;

1.33. изооктан, бензгидрол, бензимидазол;

1.34. изопентан, бензилацетат, бензоат натрия;

1.35. изопрен, бензилбензоат, бензоилхлорид;

1.36. изопропенилбензол, бензилсалицилат, бензоксазолон;

1.37. изопропилацетилен, бензилцеллозольв, бензолсульфазид;

1.38. метилциклогексан, бензилэтиловый эфир, бензолсульфамид;

1.39. метилциклопентан, бензилянтарная кислота, бензолсульфокислота;

1.40. октилтолуол, метоксибутилацетат, бензонитрил.

2. Написать структурные формулы и определить при сгорании какого горючего вещества выделится большее число молей продуктов горения?

2.1. бензофенон и бензофенонтетракарбоновая кислота;

2.2. борнеол и бутаналь;

2.3. бутановая кислота и бутилацетат;

2.4. бутилацетилрицинолеат и бутилацетоацетат

2.5. бутилбензилсебацинат и бутилбензоат;

2.6. бутилбутират и бутилвиниловый эфир;

2.7. бутилгликоль и бутилгликольацетат;

2.8. бутилглицидный эфир и бутилдиэтиладипинат;

2.9. бутилизовалериат и бутилкапронат;

2.10. бутилкарбитол и бутиллактат;

2.11. бутиллаурат и бутилметакрилат;

2.12. бутилметилкетон и бутилолеат;

2.13. бутилпропионат и бутилрициноолеат;

2.14. бутилстеарат и бутилфениловый эфир;

2.15. бутилформиат и бутилэтилацетальдегид;

2.16. бутилэтилкетон и бутилэтиловый эфир;

2.17. валериановая кислота и валериановый альдегид;

2.18. ванилин и ветиверилацетат;

2.19. ветиверовый спирт и ветинилацетат;

2.20. ветинон и винилаллиловый эфир;

2.21. винилацетат и винилбутират;

2.22. винилизобутиловый эфир и винилизооктиловый эфир;

2.23. винилизопропиловый эфир и винилкротонат;

2.24. винилметилкетон и винилоксиэтилметакрилат;

2.25. винилоктадециловый эфир и винилпропионат;

2.26. винилтриметилнониловый эфир и винилэтиловый эфир;

2.27. винилэтиловый эфир и винная кислота;

2.28. витамин А (ацетат) и витамин С;

2.29. галловая кислота и гексаналь;

2.30. гексановая кислота и гексилацетат;

2.31. гексилбутират и гексилдиэтилгексагидрофталат;

2.32. гексилметакрилат и гексилметилкетон;

2.33. гексиловый спирт и гексилпропионат;

2.34. гексилформиат и гексилцеллозольв;

2.35. гелиотропин и гептадециловый спирт;

2.36. гептаналь и гептилацетат;

2.37. гептилбутират и гептилдифенилкетон;

2.38. гептилизобутилкетон и гептилметилкетон;

2.39. гептиловый спирт и гептилпропионат;

2.40. гептилформиат и гидрохинон.

 

РЕШЕНИЕ.

1. Составляем уравнения реакций горения горючих газов смеси в воздухе:

С₂Н₂ + 2, 5 (О₂ + 3, 76 N₂) = 2 СО₂ + Н₂О + 2, 5 * 3, 76 N₂ ,

С₃Н₈ + 5 (О₂ + 3, 76 N₂) = 3 СО₂ + 4 Н₂О + 5 * 3, 76 N₂.

2. Рассчитаем теоретические объёмы воздуха и продуктов горения при полном сгорании 1 м³газовой смеси (формулы 8 и 15):

3. Рассчитаем действительные объёмы воздуха и продуктов горения с учётом 40 % - ного избытка воздуха (α = 1, 4).

4. Поскольку объём горючей смеси составлял 10 м³, действительные объёмы воздуха и продуктов горения составят 176, 7 и 192, 9 м³соответственно.

ОТВЕТ : На сгорание 10 м³сложной газовой смеси требуется 176, 7 м³воздуха, при этом образуется 192, 9 м³продуктов горения.

ПРИМЕР: Определить объёмы воздуха и продуктов горения при сжигании 2 кг горючего вещества, имеющего элементный состав: С = 50 %; Н = 10 %; N = 10 %; золы = 12 %; влаги = 18 %. Считать, что воздух и продукты горения находятся при нормальных условиях.

РЕШЕНИЕ:

1. Для решения задачи воспользуемся формулами (9) и (16).

При сгорании 2 кг горючего вещества образуется соответственно 14, 34 и 16, 14 м³воздуха и продуктов горения.

ОТВЕТ: При сгорании 2 кг горючего вещества расходуется 14, 34 м³воздуха и образуется 16, 14 м³продуктов горения.

ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ

1. Определить объём воздуха, необходимого для сгорания 50 м³ацетилена при α =1, 7.

2. Определить объёмы воздуха, продуктов горения и процент содержания продуктов горения 2 м³этана. Температуру продуктов горения принять 1200 К, давление 101, 3 кПа, избыток воздуха α =1, 2.

3. Определить объём воздуха, необходимого для сгорания 15 м³бутана при температуре 10 С и давлении 750 мм рт. ст., если горение протекает с коэффициентом избытка воздуха, равным 1, 4 (α =1, 4).

4. Рассчитать объём и состав (в %) продуктов горения при сгорании сероводорода объёмом 12 м³при температуре 30^оС и давлении 106 кПа. Коэффициент избытка воздуха составил 1, 1.

5. Рассчитать объём воздуха, объём продуктов горения и процентное содержание в них диоксида углерода при полном сгорании 5 м³этилена, если горение протекает с избытком воздуха (коэффициент избытка воздуха 1, 7).

6. Рассчитать количество амилбензола, которое может сгореть в закрытом помещении объёмом 200 м³, если горение прекратилось при остаточном содержании кислорода 12 %. Начальная температура в помещении 24 ^оС, давление 98 кПа.

7. Определить, какое количество бутилацетата может сгореть в помещении объёмом 200 м³, если его горение прекращается при содержании кислорода воздуха, равном 13, 8 % (условия нормальные).

8. Определить объёмы продуктов горения и воздуха при сжигании 7 кг гексана. Процесс горения протекал при температуре 33^оС и давлении 730 мм. рт. ст. Температура продуктов горения принять равной 1300 К.

9. Определить объёмы продуктов горения и воздуха при сжигании 11 кг ацетона. Процесс горения протекал при температуре 30^оС и давлении 720 мм рт. ст. Температуру продуктов горения принять равной 1300 К.

10. Определить объём продуктов горения и воздуха при сжигании 17 кг толуола. Процесс горения протекал при температуре 30^оС и давлении 745 мм рт. ст. Температуру продуктов горения принять равной 1100 К.

11. Рассчитать объём воздуха и объём продуктов горения при полном сгорании 6 кг целлюлозы, состоящей из 80 % углерода, 13 % водорода и 7 % кислорода, если горение протекает при температуре 25 ^оС и давлении 95 кПа. Коэффициент избытка воздуха равен 1, 4.

12. Определить объём воздуха, необходимого для сгорания 6 кг диэтилового эфира при температуре 15^оС и давлении 750 мм рт. ст. Коэффициент избытка воздуха составил 1, 3.

13. Определить, какое количество бензола сгорело в закрытом помещении объёмом 180 м³, если известно, что горение его прекратилось при содержании кислорода в воздухе, равном 14, 6 %. Температура до пожара была 19^оС и давление 100 кПа.

14. Рассчитать количество сгоревшего аллилового спирта и процентное содержание воды в продуктах горения, если на его сгорание при температуре 23 ^оС и давлении 99 кПа израсходовано 110 м³воздуха.

15. Определить коэффициент избытка воздуха, если для сгорания 8 кг этилацетата израсходовано 212 м³ воздуха при температуре 25^оС и давлении 760 мм рт. ст.

16. Рассчитать коэффициент избытка воздуха и процентное содержание в продуктах горения диоксида углерода, если на полное сгорание 4 кг этилпропилового эфира (С₅Н₁₂О) при температуре 22 ^оС и давлении 92 кПа израсходовано 70 м³воздуха.

17. Сгорает 3 кг акролеина при температуре 21 ^оС и давлении 98 кПа. Рассчитать объём воздуха, перешедшего в продукты горения, и процентное содержание в них воды, если горение протекает с избытком воздуха (коэффициент избытка воздуха равен 1, 2).

18. Рассчитать объём воздуха и продуктов горения, образующихся при сгорании 10 кг глицерина, если горение протекало при 25^оС и давлении 102 кПа. Коэффициент избытка воздуха составил 1, 3.

19. Рассчитать объём и состав (в %) продуктов горения, образующихся при сгорании 8 кг пропилацетата, если горение протекало при 20^оС и давлении 103 кПа. Коэффициент избытка воздуха составил 1, 4.

20. Рассчитать объём газовой смеси, состоящей из 45 % бутана, 30 % метана, 20 % ацетилена и 5 % кислорода, если на её сгорание при нормальных условиях израсходовано 80 м³воздуха. Коэффициент избытка воздуха равен 1, 6.

21. Рассчитать количество угля, состоящего из 70 % углерода, 20 % водорода и 10 % серы и объём образовавшихся при этом продуктов горения, если на сгорание угля при нормальных условиях израсходовано 100 м³воздуха.

22. Рассчитать объём воздуха и объём продуктов горения при полном сгорании 7 м³ газовой смеси, состоящей из 57 % водорода, 18 % окиси углерода и 25 % метана, если горение протекает с избытком воздуха (коэффициент избытка воздуха равен 1, 3).

23. Рассчитать объём воздуха и объём продуктов горения при полном сгорании 6 кг церезина, состоящего из 80 % углерода, 15 % водорода и 5 % кислорода, если горение протекает при температуре 25 ^оС и давлении 95 кПа. Коэффициент избытка воздуха равен 1, 5.

24. Рассчитать концентрацию пропанола, сгоревшего в закрытом помещении объёмом 150 м³, если горение прекратилось при остаточном содержании кислорода 9 %. Начальная температура в помещении 21 ^оС, давление 99 кПа.

25. Определить объём и состав продуктов горения (в об. %) смеси газов (табл. 4), если горение происходит при коэффициенте избытка воздуха α (см. табл. 4).

26. Рассчитать объём воздуха и продуктов горения при сгорании горючего вещества заданной массы при заданных условиях (см. табл. 5)

Таблица 4

Состав смеси, %	Номер задания
25.1	25.2	25.3	25.4	25.5	25.6	25.7	25.8	25.9	25.10
Оксид углерода	-		-	-	-		-		-
Водород		-	-	-	-	-	-	-
Метан	-	-		-	-		-		-
Этан	-	-	-			-		-		--
Пропан	-	-	-	-	-	-	-		-	-
Бутан		-	-	-		-	-	-	-	-
Этилен				-	-	-			-	-
Пропен	-	-	-		-		-	-	-	-
Ацетилен	-		-	-	-	-		-		-
Углекислый газ						-			-
Азот	-			-		-				-
Кислород		-			-	-
α	1, 2		1, 3	1, 1	1, 2	1.2	1, 2	1, 4	1, 1	1, 3

 

 

 

Таблица 5

№ задания	Вещество	Элементный состав вещества	toС	Масса вещества, кг
C	H	O	S	W	зола
26.1	Церезин
26.2	Уголь
26.3	Древесина
26.4	Бензин
26.5	Нефть
26.6	Мазут
26.7	Керосин
26. 8	Горючий сланец
26.9	Каменный уголь
26.10	Антрацит				0, 2	5, 8

 

27. Определить характер свечения пламени этилбензола.

28. Определить характер свечения пламени уксусной кислоты.

29. Определить характер свечения пламени гексана.

30. Определить характер свечения пламени амилового спирта.

31. Определить характер свечения пламени бутана.

32. Определить характер свечения пламени бензола.

 

РАСЧЁТ ТЕМПЕРАТУРЫ ГОРЕНИЯ

 

 

Под температурой горения понимают максимальную температуру, до которой нагреваются продукты горения. В технике и пожарном деле различают теоретическую, калориметрическую, адиабатическую и действительную температуру горения.

Теоретическая температура горения – это температура, при которой выделившаяся теплота горения смеси стехиометрического состава расходуется на нагрев и диссоциацию продуктов горения. Практически диссоциация продуктов горения начинается при температуре выше 2 000 К.

р

Калориметрическая температура горения – это температура, которая достигается при горении стехиометрической горючей смеси с начальной температурой 273 К и при отсутствии потерь в окружающую среду.

Адиабатическая температура горения – это температура полного сгорания смесей любого состава при отсутствии тепловых потерь в окружающую среду.

Действительная температура горения – это температура горения, достигаемая в условиях реального пожара. Она намного ниже теоретической, калориметрической и адиабатической, т.к. в реальных условиях до 40 % теплоты горения обычно теряется на излучение, недожог, нагрев избытка воздуха и т.д.

Экспериментальное определение температуры горения для большинства горючих веществ представляет значительные трудности, особенно для жидкостей и твёрдых материалов. Однако в ряде случаев теория позволяет с достаточной для практики точностью вычислить температуру горения веществ, основываясь только на знании их химической формулы, состава исходной горючей смеси и продуктов горения.

В общем случае для вычислений используется следующая зависимость (приближённая, так как С_р=f(T)):

Q_пг=V_пг*C_р*T_г,

где Q_пг - энтальпия продуктов горения;

V_пг - количество продуктов горения, м³/кг;

C_р - средняя объёмная теплоемкость смеси продуктов горения в интервале температур от Т₀ до Т_г, кДж/(м³*К);

Т_г - температура горения, К.

Энтальпия продуктов горения определяется из уравнения теплового баланса:

Q_пг = Q_H + Q_исх – Q_пот, (24)

Q_пот = Q_и + Q_недож + Q_{дис с} , (25)

где Q_исп – теплота испарения;

Q_пот – потери тепла за счёт излучения, недожога и диссоциации продуктов горения.

В зависимости от рода учитываемых потерь теплоты в зоне горения (на излучение, недожог, диссоциацию продуктов горения) вычисляется та или иная температура.

При кинетическом горении газопаровоздушных смесей потери теплоты из зоны горения пренебрежимо малы, поэтому для этих смесей действительная температура горения близка к адиабатической, которую и используют в пожарно- технических расчетах.

Среднюю теплоемкость смеси продуктов горения определить очень сложно. Ориентировочно энтальпия смеси продуктов горения может быть выражена как сумма энтальпий ее компонентов:

Q_пг = Σ (V_пг)_i (С_р)_i * Т_г , (26)

å ×

нi

где (V_пг)_i – количество i-го компонента продуктов горения;

С_р – средняя объемная теплоемкость i-го компонента при Т_г и постоянном давлении;

Т_г – температура горения.

При расчётах температуры горения пользуются величиной Q_н (низшей теплотой сгорания), так как при температуре горения вода находится в газообразном состоянии.

Значения низшей теплоты сгорания вещества (тепловой эффект химической реакции) приводится в справочной литературе, а также может быть рассчитана из следствия закона Гесса:

Q_н=(Σ Δ Н_i*n_i)_прод-(Σ Δ Н_i*n_i)_исх,, где (27)

Δ Н_i – теплота образования i-го вещества,

n_i – количество молей i-го вещества.

Согласно следствию из закона Гесса тепловой эффект химической реакции равен разности сумм теплот образования продуктов реакции и теплот образования исходных веществ. Напомним из курса химии, что теплота образования простых веществ (кислорода, азота и др.) равна нулю.

Например, рассчитаем теплоту сгорания (тепловой эффект) этана:

С₂Н₆ + 3, 5 * (О₂ + 3, 76N₂) = 2 CО₂ + 3 Н₂О + 3, 76 * 3, 5 N₂.

Низшая теплота сгорания, согласно следствию Гесса равна:

Q_н=Δ H_CO2 *n _CO2 +Δ H_H2O* n_H2O- Δ H_C2H6*n _C2H6 (28)

Подставляя значения теплоты образования СО₂, Н₂О, С₂Н₆ из справочных данных, определяют низшую теплоту сгорания этана.

При сгорании смеси индивидуальных веществ сначала определяют теплоту сгорания каждого компонента, а затем их суммируют с учётом процентного содержания каждого горючего вещества в смеси:

Если горючее является сложным веществом и его элементный состав задан в массовых процентах, то для расчёта теплоты сгорания используют формулу Менделеева:

/

Q_n^cм=339, 4*С+1257*H-108, 9(O-N-S)-25(9*H+W), кДж/кг (30)

где C, H, O, N, S-процентное содержание данного элемента в горючем веществе;

W – содержание влаги в масс. %.

Для расчёта температуры горения составим уравнение теплового баланса, считая, что выделившееся в результате сгорания тепло нагревает продукты горения от начальной температуры Т₀ до температуры Т_г.:

Q_н(1-η )=Σ с_рпгi*V_пгi (Т_г-Т₀)

Где η – коэффициент теплопотерь (доля потерь тепла на излучение, а также в результате неполноты сгорания);

с_{рпгi –} теплоёмкость i-го продукта горения при постоянном давлении, кДж/мольК;

V_пгi – объём i-го продукта горения, м³.

Расчёт объёма продуктов горения (СО₂, Н₂О, SO₂, N₂) проводится по следующим формулам:

Из уравнения теплового баланса:

Трудность в определении температуры горения по этой формуле заключается в том, что теплоёмкость газа зависит от температуры. Так как газы нагреваются от температуры Т₀ до температуры Т_г , то в формулу (36) необходимо подставить среднее значение теплоёмкости именно в этом интервале температур. Но температура горения нам неизвестна и мы хотим её найти. В этом случае можно поступить следующим образом. Среднее значение температуры горения большинства веществ в воздухе составляет примерно 1500 К. Поэтому с небольшой погрешностью в определении Т_г для расчётов можно взять среднее значение теплоёмкости в интервале температур 273–1500 К. Эти значения для основных продуктов горения приведены в табл. 6.

Таблица 6

Средние значения теплоёмкостей основных продуктов горения в интервале температур 273–1500^оС

 

Вещество	Удельная теплоёмкость, срi
кДж/(м3*К)	кДж/(моль*К)
Диоксид углерода	2, 27	5, 08*10-2
Диоксид серы	2, 28	5, 11*10-2
Вода (пар)	1, 78	3, 99*10-2
Азот	1, 42	3, 18*10-2
Воздух	1, 44	3, 23*10-2

Среднее значение теплоёмкости некоторых газообразных веществ в различных температурных интервалах приведены также в табл. III приложения.

Рассмотрим примеры решения задач на расчёт температуры горения.

 

 

ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ

1. В каком случае в условиях пожара при горении бутана выделится больше тепла: при полном горении или неполном, протекающем по реакции С₄Н₁₀ + 4, 5О₂ → 4СО+5Н₂О. Ответ необходимо подтвердить расчётом с использованием закона Гесса.

2. Вычислить теплоту образования ацетилена из элементов, если его теплота горения равна 1411, 2 кДж/моль.

3. Определить теплоту сгорания 12 кг бензола, если теплота его образования составляет 82, 9 кДж/моль, теплота образования углекислого газа 396, 9 кДж/моль, теплота образования водяного пара 242, 2 кДж/моль.

4. Определить теплоту образования пимелиновой кислоты (С₇Н₁₂О₄), если теплота её сгорания составляет 3453, 5 кДж/моль.

5. Определить теплоту сгорания салициловой кислоты, если теплота её образования составляет 589, 5 кДж/моль.

6. Вычислить теплоту образования метана, если при сжигании 10 г его в стандартных условиях выделяется 556, 462 кДж тепла.

7. Определить теплоту сгорания бензилового спирта (С₇Н₈О), если теплота его образования составляет 875, 4 кДж/моль.

8. При образовании октана из элементов выделяется 208, 45 кДж/моль тепла. Рассчитать его теплоту горения.

9. Теплота образования ацетона составляет -248, 28 кДж/моль. Определить его теплоту горения и количество тепла, которое выделится при сгорании 30 г вещества.

10. Рассчитать теплоту сгорания сульфапиридазина (С₁₁Н₁₂О₃N₄S) без учёта потерь на испарение влаги.

11. Определить теплоту сгорания сульфофенилгидразина (С₆Н₈О₃N₂S) с учётом потерь на испарение воды. Содержание влаги в веществе 20 %.

12. Определить теплоту сгорания 4, 4^/-диаминодифенилсульфона (С₁₂Н₁₂О₂N₂S) без учёта потерь на испарение влаги.

13. Определить теплоты сгорания 4, 6-диметилгексагидро-1, 3, 5-триазинтиона-2 (С₅Н₉N₃S) по формулам Д. И. Менделеева.

14. Определить теплоту сгорания диаминомезитилен-6-сульфокислоты (С₉Н₁₄О₃N₂S), если содержание влаги в веществе 35 %.

15. Определить низшую теплоту горения древесины состава: С – 41, 5%; Н – 6%; О – 43 %; N – 2%; W– 7, 5%.

16. Определить теоретическую температуру горения ацетона с использованием средних значений теплоёмкостей.

17. Определить теоретическую температуру горения пентана с использованием средних значений теплоёмкостей.

18. Определить теоретическую температуру горения октана и использованием средних значений теплоёмкостей.

19. Определить теоретическую температуру горения бензола с использованием средних значений теплоёмкостей.

20. Методом последовательных приближений рассчитать адиабатическую температуру горения пропанола.

21. Рассчитайте температуру горения для стехиометрической смеси горючего вещества с воздухом (табл. 7).

Таблица 7

№ задания	Горючее вещество	Химическая формула
21.1	Толуол	С7Н8
21.2	Анилин	С6Н5NН2
21.3	Глицерин	С3Н5 (ОН)3
21.4	Этиленгликоль	С2Н4 (ОН)2
21.5	Ацетон	С3Н6О
21.6	Диэтиловый эфир	С4Н10О
21.7	Пропилацетат	С5Н10О2
21.8	Этанол	С2Н6О
21.9	Пропанол-1	С3Н8О
21.10	Бутанол-1	С4Н10О

22. Методом последовательных приближенийрассчитать действительную температуру горения горючего вещества (табл. 8), если горение протекает при коэффициенте избытка воздуха α, а доля потерь тепла излучением составляет η.

Таблица 8

№ задания	Название вещества	Элементный состав вещества, масс. %	α	η
C	H	O	S	N	W	зола
22.1	Антра-цит				0, 5	1, 0		21, 5	1, 1	0, 2
22.2	Горю-чий сланец	24, 2	1, 8	4, 5	3, 0	2, 0		39, 5	1, 2	0, 3
22.3	Керо-син		13, 7	0, 3	-	-		-	1, 3	0, 4
22.4	Бензин		8, 0	5, 0	-	2, 0			1, 4	0, 3
22.5	Соля-ровое масло	86, 0	12, 0	1, 2	0, 8	-	-	-	1, 5	0, 2
22.6	Мазут					-		-	1, 6	0, 3
22.7	Древе-сина				-			-	1, 7	0, 4
22.8	Уголь							-	1, 8	0, 3
22.9	Цере- зин				-	-	-	-	1, 7	0, 2
22.10	Горю-чий сланец								1, 6	0, 3

23. Определить теоретическую температуру горения резины состава: С = 80 %, Н = 15 %, S = 2 %, О= 1 %, N = 2 %.

24. Определить действительную температуру горения бумаги состава: С = 55 %, Н = 25 %, N = 3 %, О = 15 %, Н₂О = 2 %, если потери тепла за счёт недожога составили η _х=0, 15, за счёт излучения η _изл=0, 20.

25. Определить действительную температуру горения пластмассы состава: С = 70 %, Н = 20 %, N = 5 %, О = 2 %, негорючие компоненты (наполнители) составили 3 %/, если потери тепла за счёт недожога составили η _х=0, 20, за счёт излучения η _изл=0, 25. Коэффициент избытка воздухаα = 1, 4.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Список принятых обозначений

 

n – число молей вещества;

β – стехиометрический коэффициент;

V_в^теор – теоретически необходимый для горения, м³;

V_в^д – действительный (практический) объём воздуха, пошедшего на горение, м³;

V_пг^т – теоретический объём продуктов горения, м³;

Р – давление газа, Па;

Р₀ – исходное (атмосферное) давление, Па;

Т – температура вещества, К;

Q – количество теплоты, Дж;

V_i – объём i-того газообразного вещества, м³, кмоль;

α - коэффициент избытка воздуха;

m – масса вещества, кг;

М – масса одного кмоля вещества, кг/кмоль;

Q_н – низшая теплота сгорания вещества, кДж/моль, кДж/кг;

Н_i – энтальпия i-го вещества, кДж/моль, кДж/м³ ;

Т_г – температура горения, К;

срi – теплоёмкость i-го газа при постоянном давлении, кДж/моль*К; кДж/^м3 ;

η – коэффициент теплопотерь.

 

 

Таблица I

Основные физические константы некоторых газов

 

123456Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. I. ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
2. I. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ВЫПУСКНОЙ КВАЛИФИКАЦИОННОЙ РАБОТЫ
3. I.6. Педагогика как учебный предмет и задачи профессионального
4. III.10 Задачи на сцепление генов
5. III.2 Задачи на моногибридное скрещивание
6. III.8 Задачи на взаимодействие неаллельных генов
7. Q Задача об аренде оборудования: постановка задачи и методы решения
8. V. Методические указания к выполнению контрольной работы.
9. Административно-процессуальное право: предмет, метод и задачи. Источники административно-процессуального права. Система а-п права. Административно-процессуальные нормы в системе норм права.
10. Административное расследование: задачи, место и сроки проведения.
11. Административный процесс в узком (правоохранительном) смысле представляет административно-юрисдикционную деятельность, деятельность по рассмотрению и разрешению административно-правовых споров.
12. Асинхронные задачи интерфейса с устройствами ввода/вывода.