|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
|
|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Г.А. Тихановская, Л.М. ВоропайСтр 1 из 6Следующая ⇒
Г.А. Тихановская, Л.М. Воропай
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАЗВИТИЯ И ТУШЕНИЯ ПОЖАРОВ Методическое пособие для студентов всех форм обучения
Вологда УДК 544.03: 614.844(076) ББК 68.923я73 Т46
Рецензенты: Д.В. Карлович, начальник управления пожаротушения ГУ МЧС России по Вологодской области; М.Б. Гусев, главный эксперт ЭКЦ УМВД России по Вологодской области Печатается по решению редакционно-издательского совета ВоГУ Тихановская, Г.А. Т46.Физико-химические основы развития и тушения пожаров: метод. пособие / Г.А. Тихановская, Л.М. Воропай. – Вологда: ВоГУ, 2014. – 88 с.
Методическое пособие по курсу «Физико-химические основы развития и тушения пожаров» предназначено для студентов направления бакалавриата 20.03.01 «Техносферная безопасность», профиль «Защита в чрезвычайных ситуациях». Методическое пособие составлено в соответствии с программой курса и может быть использовано студентами всех форм обучения. В методическое пособие включены решения типовых задач по основным разделам курса, задачи для выполнения контрольных работ студентами заочного отделения, практические и лабораторные работы. Приложения, включающие таблицы, необходимы для осуществления расчетов в практических работах и при выполнении контрольных работ студентами заочного отделения. Пособие может быть использовано при самостоятельной работе и при подготовке к экзаменам студентами направления «Техносферная безопасность» всех форм обучения.
УДК 544.03: 614.844(076) ББК 68.923я73
© ВоГУ, 2014 © Тихановская Г.А., Воропай Л.М. 2014 ВВЕДЕНИЕ Специалисту направления «Техносферная безопасность» необходимо владеть как теоретическими основами физико-химических процессов развития и тушения пожаров, так и методами расчетов основных параметров пожара, таких как: - стехиометрические расчеты расхода воздуха на горение и расчет объема продуктов сгорания; - расчет теплоты и температуры горения на основании термодинамических расчетов и по приведенным формулам; - определение температуры самовоспламенения и определение йодного числа и т.д. Предлагаемое пособие включает решение типовых задач по всем разделам курса и может служить руководством при самостоятельном выполнении контрольных работ студентами заочного отделения. Практические и лабораторные работы, включенные в пособие, призваны сформировать у студента представление о законах и зависимостях процессов горения и пожаротушения. Это поможет выработать правильный подход к оценке конкретного пожара и выбрать оптимальные методы его ликвидации. В приложениях приведено большое количество справочного материала по физико-химическим параметрам пожара. Правильное использование справочного материала и умение свободно работать с таблицами должно способствовать быстрому определению пожарной ситуации и выбору стратегии по предотвращению бедствия. Пособие является дополнением к учебному пособию по дисциплине «Физико-химические основы развития и тушения пожаров» часть I и II, где изложены теоретические основы процессов горения и пожаротушения. РЕШЕНИЯ ТИПОВЫХ ЗАДАЧ 1. Определение плотности газа при определенных условиях При нормальных условиях плотность азота равна 1, 25 г/л. Определить плотность газа при 00С и давлении 5, 065 ∙ 105 Па. Решение: Из закона Бойля – Мариотта вытекает следствие: при постоян-ной температуре плотность газа (
тогда
2. Определение объема газа при переменных условиях При температуре 180С и давлении 98, 64 кПа объем газа равен 2 л. Чему будет равен объем газа при нормальных условиях? Решение: Объединенный закон Гей-Люссака – Бойля-Мариотта выражается уравнением
3. Определение объема газа при нормальных условиях Какой объем занимает 2 моль кислорода при нормальных условиях? Решение: Закон Авогадро: в равных объемах различных газов при одинаковых условиях содержится равное число молекул. Число молекул (NA) в 1 моль вещества одинаково у всех веществ и равно 6, 02∙ 1023 (число Авогадро). Следовательно, количества веществ 1 моль, находящихся в газообразном состоянии при одинаковой температуре и одинаковом давлении, занимают равные объемы. При нормальных условиях (температура 00С и давление = 1, 01325 ∙ 105 Па) объем 1 моль газа = 22, 414 л≈ 22, 4 л (мольный объем газа). Тогда 2 моль газа (О2) займет объем =22, 4∙ 2=44, 8 литра. 4. Определение массы газа по его объему при переменных условиях Найти массу 1 литра О2 при температуре 170С и нормальном давлении. Решение: уравнение состояния идеального газа – уравнение Клайперона-Менделеева для 1 моль газа имеет вид: pV=RT, а для любого количества газообразного вещества: pV=nRT; где R – универсальная газовая постоянная, числовое значение которой зависит от единиц измерения других величин. Ее величина выражается в единицах СИ Дж/моль∙ К; n – число моль газа = m/M; где m – масса вещества. Тогда
5. Нахождение количества вещества по его объему при определенных условиях Какое количество вещества и какая масса кислорода находится в газометре емкостью 10 л при 200С и под давлением 100 кПа? Решение: уравнение состояния идеального газа (уравнение Клайперона-Менделеева): pV=nRT решаем его относительно количества вещества (n):
Данные задачи подставляем в уравнение в единицах СИ: R = 8, 314 Дж/(моль∙ К); р = 1 ∙ 105Па, Т = 273 + 20=293 К, V=0, 01 м3.
m (масса в-ва) = nM; m=0, 41∙ 32=13, 12 г. 6. Определение парциального давления газа и состава смеси газов 0, 5 моль водорода и 0, 25 моль азота находятся в газометре вместимостью 5 л при 100С. Вычислить парциальное давление каждого из газов и состав смеси в объемных долях. Решение: Парциальное давление каждого компонента находим из уравнения Клайперона-Менделеева: pV = nRT;
По формуле: Х (мольная доля) =
7. Определение мольной доли горючего в стехиометрической смеси Определить мольную долю горючего в стехиометрической смеси метана с кислородом. Решение: Если горючие (углеводород) и окислитель (кислород) расходуют друг друга полностью, образуя двуокись углерода (СО2) и воду (Н2О), то такая смесь называется стехиометрической. Следовательно: СН4+2О2=СО2+2Н2О. Мольная доля горючего (Хгор.стех) равна числу моль горючего (СН2), отнесенного к общему числу моль в смеси. Т.е. Хгор.стех=1/3; Уравнение в общем виде: 8. Определение числа моль окислителя и мольную долю горючего в стехиометрической смеси Определить число моль О2 и мольную долю горючего Х для стехиометрической смеси пропана с воздухом. Решение: В том случае, если окислителем является воздух, следует принимать во внимание что: сухой воздух содержит: 21% кислорода; 78% азота; 1% благородных газов. Тогда для воздуха мольная доза азота составит 3, 762 мольных долей кислорода (79: 21=3, 762). Уравнение реакции горения пропана в воздухе С3Н8 + 5О2 + 5 ∙ 3, 762 N2 = 3СО2 + 4Н2О + 5 ∙ 3, 762 N2. Тогда: Хгор.стех.= Ответ: число моль кислорода ( 9. Определение мольной и массовой доли окислителя в стехиометрической смеси Сколько кислорода О2 необходимо для стехиометрического горения метана. Найти молярное отношение (Х) и массовое отношение ( Решение: стехиометрическое горение метана выражается уравнением СН4 + 2О2 = СО2 + 2Н2О. Молярное отношение (Х) – это отношение числа моль кислорода к числу моль всей смеси, т.е. Х = 2/3; Массовое отношение ( 10. Нахождение мольной (моль %) и массовой доли горючего (вес %) для стехиометрической смеси Каковы значения мольной (Х) и массовой ( Решение: Уравнение реакции: СН4 + 2, 0 О2 + 2, 0 ∙ 3, 762N2 = СО2 + 2Н2О + 2 ∙ 3, 762N2 Мольная доля горючего (Х) – это отношение числа моль горючего к числу моль всех компонентов смеси.
11. Нахождение стехиометрической концентрации горючего в воздухе Рассчитать стехиометрическую концентрацию этиленгликоля в воздухе. Решение: Для расчета стехиометрической концентрации этиленгликоля в воздухе ( Находим 12. Расчет объема воздуха, идущего на горение газообразного горючего Рассчитать объем воздуха, необходимого для полного сгорания 5 м3 метана. Решение: 1 способ (химический): Уравнение (брутто): СН4 + 2О2 + 2 ∙ 3, 76N2 = СО2 + 2Н2О + 2 ∙ 3, 76 N2 Из уравнения следует, что на 1 моль СН4, т.е. 22, 4 л расходуется 2+2∙ 3, 76моль, т.е. 2∙ 22, 4+22, 4∙ 2∙ 3, 76 (л) воздуха. Составляем пропорцию: 22, 4 л СН4 --------- (1+3, 76)44, 8 л. воздуха 5 м3 СН4 ---------- Х м3 воздуха. Следовательно 2 способ (технический): Расчет производится по формуле:
где
тогда 13. Определение объема воздуха, необходимого для сгорания твердого горючего Рассчитать объем воздуха, необходимого для сгорания 10 кг сухих дров (н.у.) Решение: 1 способ (химический): С6Н10О5+6О2+6∙ 3, 76 N2 = 6 СО2+5Н2О+6∙ 3, 76 N2 На 1 моль ) С6Н10О5 расходуется 6+6∙ 3, 76 моль воздуха. Пропорция: 1 моль С6Н10О5 --------- 6(1+3, 76) моль воздуха
Х = 1 моль – 22, 4 м3, тогда Х = 2 способ (технический): Для твердых и жидких веществ применяется уравнение:
14. Определение массы горючего, выгорающего в закрытом помещении определенного объема Какая масса сухих дров выгорит на складе 10х10х4 м3 до самопроиз-вольного потухания. Помещение считать замкнутым. Решение:
15. Определение объема воздуха, идущего на горение твердого горючего сложного состава Определить объем воздуха, необходимого для сгорания 5 кг торфа (в%). С – 40, 0; Н – 4, 0; О – 13, 0; N – 20, 0; А – 10, 0; W – 13, 0. Решение: Используем формулу:
Азот, зола и влага при определении воздуха не учитываются. где
Определяем: С + О2 = СО2
H2 + 0, 5O2 = H2O
1 кмоль О2(32 кг) --------22, 4 м3; 1 кг О2 занимает объем 22, 4/32 (м3), то Подставляем в уравнение:
4, 2 ∙ 5≈ 21 м3 16. Определение объема воздуха, необходимого для горения определенного объема газа сложного состава Какой объем воздуха (н.у.) необходим для сгорания 10 м3 природного газа, содержащего (об.%): СН4 (метан) – 87%; С2Н6 (этан) – 3, 5 %; С3Н8 (пропан) – 2%; СО2 – 6, 3%; N2 – 2, 2 %. Решение: Составляем уравнения реакции горения газа, входящего в состав смеси: СН4 + 2О2=СО2 + 2Н2О
С2Н6 + 3, 5О2=2СО2 + 3Н2О
С3Н8 + 5О2=3СО2 + 4Н2О
Или в расчете на 10 м3 – 146 м3 17. Определение объема воздуха, идущего на горение определенного объема смеси газов Определить объем воздуха, необходимого для 5 м3 смеси газов, состоящих из 20% СН4; 40% С2Н2; 10% СО; 5% N2 и 25% О2, если коэффициент избытка воздуха равен 1, 8. Решение: Горючее – смесь газов; записываем уравнение реакции: СН4 + 2О2 = СО2 + 2Н2О С2Н2 + 2, 5О2 = 2СО2 + Н2О СО + 0, 5О2 = СО2 тогда
В расчете на 5 м3: Vв = 4, 398 ∙ 5 = 21, 99 м3≈ 22 м3 Практическое количество воздуха: Vв = 22 ∙ 1, 8 = 39, 6 м3 18. Определение коэффициента избытка воздуха Указать величину коэффициента избытка воздуха при горении уксусной кислоты СН3СООН, если на горение 1 кг поступило 3 м3 воздуха. Решение: α – коэффициент избытка воздуха – это отношение объема воздуха практически участвующего в горении к теоретически необходимому.
υ пр = 3 м3 (по условию). СН3СООН + 2О2 = 2СО2 +2Н2О; β =2/1=2
α =3/3, 55=0, 84 т.к. α < 1, смесь богатая, образуются продукты неполного сгорания. 19. Определение объема продуктов горения определенного объема индивидуального вещества Определить объем продуктов сгорания 10 м3 метана Решение: Составляем уравнение горения метана в воздухе. СН4 + 2О2 + 2 ∙ 3, 76N2=СО2 + 2Н2О + 2 ∙ 3, 76 N2 1. Определяем объем СО2. По уравнению реакции составляем пропорцию: 22, 4 м3СН4-------22, 4 м3СО2 10 м3 СН4 ----- Х м3СО2 Х= 2. Определяем объем Н2О (для определения влажных продуктов реакции). Пропорция: 22, 4 м3 СН4 -------2 ∙ 22, 4 (м3) Н2О 10 м3 СН4 ------ Х’ м3 Н2О Тогда Х’= 3. Находим объем азота (Х’’) Пропорция: 22, 4 м3 СН4 -------2 ∙ 3, 74 ∙ 22, 4 (м3) N2 10 м3 СН4 ------ Х’’ м3 N2 Тогда Х’’= Vпг = 10 + 20 + 75, 2 = 105, 2 м3/м3 20. Определение объема и состава продуктов горения определенной массы индивидуального вещества Определить объем и состав сухих продуктов сгорания 1 кг ацетона. Решение: Уравнение реакции горения 10 кг ацетона: СН3СОСН3 + 4О2 + 4 ∙ 3, 76N2 = 3CO2 + 3H2O + 4 ∙ 3, 76N2
1. Находим объем СО2: 58 кг СН3СОСН3-------------3 ∙ 22, 4 (м3)СО2 10 кг СН3СОСН3------------ Х м3 СО2 Х = 2. Находим объем азота (Х’): Х’ = 3. Исходя из расчетов, объем сухих продуктов составит: 11, 58 + 58, 08 = 69, 66 м3/кг. 21. Определение объема влажных продуктов горения определенной массы твердого вещества сложного состава Определить объем влажных продуктов сгорания 1 кг каменного угля состава (вес.%): С – 75, 8; Н – 3, 8; О – 2, 8; N – 1, 1; S – 2, 5; W – 3, 0; А – 11, 0. Решение: 1. С + О2 + 3, 76N2 = СО2 + Н2О + 3, 76N2 а) по уравнению реакции находим объем образовавшегося СО2: Пропорция: 12 кг С ----- 22, 4 м3 СО2 0, 758 кг С ---- Х м3 СО2 Х = б) по уравнению реакции находим объем образовавшегося азота: Пропорция: 12 кг С ----- 3, 76∙ 22, 4 (м3) азота 0, 758 кг С ------ Х м3 азота
2. Н2 + О2 + 0, 5 ∙ 3, 76 = Н2О + 0, 5 ∙ 376 а) По уравнению реакции находим объем паров воды: Пропорция: 2 кг Н2 ------- 22, 4 м3 Н2О 0, 038 кг Н2 ------ Х м3 Н2О
3. S + O2 + 3, 76N2 = SO2 + 3, 76N2 а) По уравнению реакции находим объем SO2: 32 кг S------22, 4 ∙ 3, 76 м3N2 0, 025 кг S------ Х м3 N2
4. Находим азот из горючего вещества (1, 1 вес %), т.е. 0, 011 кг. Пропорция: 28 кг N2 ------ 22, 4 м3 0, 011 кг N2 ----- Х м3
5. Находим влагу в горючем веществе: 18 кг Н2О ------ 22, 4 м3 0, 03 кг Н2О ------- Х
6. Находим сумму азота, образовавшегося при горении.
7. Из общего объема азота (6, 7708 м3) вычитаем объем азота, приходящийся на кислород в составе каменного угля. а) находим объем азота, приходящегося на кислород в составе каменного угля ( 32 кг О2 -------- 3, 76 ∙ 22, 4 (м3) N2 0, 028 кг О2 -------- Х м3 N2
б) 8. Находим объем продуктов горения: Vпг= 1, 4 + 0, 462 + 6, 6972 + 0, 017 = 8, 576 м3/кг 22. Определение объема влажных продуктов сгорания определенного объема газа сложного состава Определить объем влажных продуктов сгорания 1 м3 доменного газа следующего состава (в%): СО2 – 10, 5; СН4 – 0, 3; СО – 28; N2 – 58, 5; Н2 – 2, 7. Решение: Количество и состав продуктов горения для смеси газов определяется по уравнениям горения каждого газа, входящего в смесь. Негорючие газы переходят в продукты горения, а содержание кислорода в смеси газов снижает количество азота в продуктах горения. 1. Метан СН4; 0, 3 % об. СН4 + 2О2 + 2 ∙ 3, 76N2=СО2 + 2Н2О + 2 ∙ 3, 76N2 а) Находим объем образовавшегося СО2: 22, 4 м3 СН4 ------- 22, 4 м3 СО2 0, 003 м3 СН4-------- Х
б) Находим объем образовавшегося N2: 22, 4 м3 СН4 ------- 22, 4 ∙ 2 ∙ 3, 76 (м3) N2 0, 003 м3 СН4-------- Х м3 N2
в) Находим объем образовавшейся при горении метана воды: 22, 4 м3 СН4 ------- 22, 4 ∙ 2 (м3) Н2О 0, 003 м3 СН4-------- Х м3 Н2О
2. СО – оксид углерода: 2, 8 % об. СО + 0, 5О2 + 0, 5 ∙ 3, 76N2=СО2 + 0, 5 ∙ 3, 76 N2 а) Находим объем СО2: 22, 4 м3 СО ------- 22, 4 м3 СО2 0, 028 м3 СО ------- Х м3 СО2
б) При этом образовалось азота: 22, 4 м3 СО ------- 22, 4∙ 0, 5∙ 3, 76 (м3) N2 0, 028 м3 СО ------- Х м3 N2
3. Водород (Н2) – 2, 7 (% об) Н2 + 0, 5О2 + 0, 5 ∙ 3, 76N2 = Н2О + 0, 5 ∙ 3, 76 N2 а) Находим объем Н2О: 22, 4 м3 Н2 ------- 22, 4 м3 Н2О (пар) 0, 027 м3 Н2------- Х м3 Н2О
б) При этом образуется азота: 22, 4 м3 Н2 -------- 22, 4∙ 0, 5∙ 3, 76 (м3) N2 0, 027 м3 Н2------- Х м3 N2
4. Находим объем СО2 в составе газа:
5. Находим азот в составе газа
6. Находим суммарный объем каждого из продуктов горения
7. Находим объем продуктов горения: Vг=0, 388+0, 033+1, 183=1, 604 м3/м3 Ответ: 1, 604 м3/м3 23. Определение низшей теплоты горения вещества на основании термодинамических расчетов Рассчитать низшую теплоту горения бензола (кДж/моль); кДж/кг; кДж/м3) Решение: 1. По закону Гесса и на основании уравнения реакции горения бензола находим С6Н6 + 7, 5О2 + 7, 5∙ 3, 76N2 = 6СО2 + 3Н2О + 7, 5∙ 3, 76N2
где
или 3142, 8 ∙ 103 кДж/кмоль. 2. Переводим в кДж/кг: 1 кмоль С6Н6 = 78 кг, тогда 3142, 8∙ 103--------- 78 кг Х --------- 1 кг r wsp: rsidR=" 00000000" wsp: rsidRPr=" 0054782C" > < w: pgSz w: w=" 12240" w: h=" 15840" /> < w: pgMar w: top=" 1134" w: right=" 850" w: bottom=" 1134" w: left=" 1701" w: header=" 720" w: footer=" 720" w: gutter=" 0" /> < w: cols w: space=" 720" /> < /w: sectPr> < /wx: sect> < /w: body> < /w: wordDocument> "> 3. При сгорании 1 кмоль паров С6Н6 т.е. 22, 4 м3 выделяется 3142, 8∙ 103кДж/моль тогда Ответ: Теплота горения 1 м3 паров бензола (н.у.) равна 24. Определение низшей и высшей теплоты горения вещества по формуле Д.И.Менделеева Определить по формулам Д.И. Менделеева высшую и низшую теплоты горения 4 метал 5β оксиэтилтиазола (С6Н9ОNS) Решение: 1. Определяем процентное отношение элементов в молекуле С6Н9ОNS
С = 12∙ 6∙ 100/143 = 50, 3 % Н = 1∙ 9∙ 100/143 = 6, 3 % О = 1∙ 16∙ 100/143 = 11, 2 % N = 1∙ 14∙ 100/143 = 9, 8 % S = 1∙ 32∙ 100/143 = 22, 4 % 2. Низшая теплота горения С6Н9ОNS: Qн = 339, 4∙ 50, 3+1257∙ 6, 3 – 108, 9(11, 2-22, 4) – 25(9∙ 6, 3 + 0) = 23720, 2 кДж/кг 3. Высшая теплота горения С6Н9ОNS: Qв = 339, 4∙ 50, 3+1257∙ 6, 3 – 108, 9(11, 2-22, 4) = 25143, 38 кДж/кг Ответ: Qн = 23720, 2 кДж/кг; Qв = 25143, 38 кДж/кг. 25. Определение низшей теплоты горения смеси газов Определить низшую теплоту горения (кДж/м3; кДж/кмоль) газовой смеси, имеющей следующий состав компонентов смеси (% об): СО – 20%; СН3 – 20%; Н2 – 10%; С2Н6 – 20%; СО2 – 10%; N2 – 10%; O2 – 10%. Решение: Для смеси газов низшую теплоту горения определяют как сумму теплот сгорания компонентов горючей смеси. По таблице термодинамических величин находим теплоты сгорания (кДж/м3).
Qн = 12650 ∙ 0, 2 + 10770 ∙ 0, 1 + 35820 ∙ 0, 2 + 63690 ∙ 0, 2 = 23509 кДж/м3 2. Теплоту горения 1 моль газовой смеси: 1 кмоль газа – 22, 4 м3 тогда 23509 кДж – 1 м3 Х – 22, 4 м3
Ответ: Qн∙ 1 м3= 23509 кДж; Qн∙ 1 моль= 526, 6 кДж 26. Определение теплоты горения определенного объема стехиометрической смеси Рассчитать теплоту горения 1 м3 стехиометрической гексано-воздушной смеси. Решение: Уравнение реакции горения: С6Н14 + 9, 5О2 + 9, 5 ∙ 3, 76N2 = 6СО2 + 7Н2О + 9, 5 ∙ 3, 76N2 Находим мольную долю горючего в стехиометрической смеси:
Теплоту сгорания гексана находим на основании теплот образования веществ. Qн = 6 ∙ 396, 6 + 7 ∙ 242, 2 – 167, 2 = 3909, 6 кДж/моль Qн = 3909, 6/22, 4 ∙ 103 = 174, 5 ∙ 103 кДж/м3 Учитывая, что гексана в смеси 2, 2%
Ответ: Qн смеси = 3839 кДж/м3 27.1. Определение температуры самовоспламенения предельного углеводорода Рассчитать Тсв 3, 3-диэтиленпентана Решение: 1. Структурная формула:
2. Нумеруем все атомы углерода. 3. Одинаковые цепи с концевой метильной группой 4. 4. Производим расчет общих чисел цепей. s w: val=" 28" /> < /w: rPr> < m: t> M-1< /m: t> < /m: r> < /m: e> < /m: d> < m: r> < w: rPr> < w: rFonts w: ascii=" Cambria Math" w: h-ansi=" Cambria Math" /> < wx: font wx: val=" Cambria Math" /> < w: i/> < w: sz w: val=" 28" /> < w: sz-cs w: val=" 28" /> < /w: rPr> < m: t> /2< /m: t> < /m: r> < /m: e> < /m: nary> < /m: oMath> < /m: oMathPara> < /w: p> < w: sectPr wsp: rsidR=" 00000000" wsp: rsidRPr=" 00C63858" > < w: pgSz w: w=" 12240" w: h=" 15840" /> < w: pgMar w: top=" 1134" w: right=" 850" w: bottom=" 1134" w: left=" 1701" w: header=" 720" w: footer=" 720" w: gutter=" 0" /> < w: cols w: space=" 720" /> < /w: sectPr> < /wx: sect> < /w: body> < /w: wordDocument> ">
5. Находим число цепей с одинаковым числом атомов углерода – С5 – их 6. В данном соединении длина всех цепей одинакова. 6. Находим среднюю длину цепи.
7. По таблице находим Твс = 560 К Ответ: Твс = 560 К 3, 3 диэтилпентана. 27.2. Определение температуры самовоспламенения предельного углеводорода Рассчитать температуру самовоспламенения 2, 2-диметилгексана Решение: 1. Записываем структурную формулу соединения и определяем количество цепей.
Мр = 4, т.к. присутствуют 4 группы СН3 ni = 6 2. Находим длину каждой из 6ти цепей и среднюю длину молекулы
По таблице находим Тсв = 643 К 3. Можно по формуле: Тсв = 300 + 116 Ответ: 643 – 655 К 28. Определение температуры воспламенения предельных спиртов Рассчитать температуру самовоспламенения изопропилового спирта. Решение: 1.
Мр – число радикалов 3, т.к. 2 гр. – СН3 и 1 гр. ОН Мц = 3 (содержит гр. СН3) 2. Находим длину каждой цепи
По таблице определяем температуру самовоспламенения изопропилового спирта Твс = 706 К. Согласно справочным данным Твс С3Н7ОН = 693 К. Относительная ошибка составит:
Ответ: Твс = 693 К, ошибка 1, 9% 29. Определение температуры самовоспламенения ароматического вещества Рассчитать температуру самовоспламенения 1 метил-4-этилбензола. Решение: 1. Структурная формула вещества: СН3 – С6Н4 – СН2 – СН3; Мр = 3, т.к. 2 метильные группы и 1 фенильная группа. 2. Определяем длину цепей.
Длина цепи уменьшается на 1 атом углерода, т.к. в нее входит фенил.
3. По таблице определяем Твс = 712 К. Ответ: Твс = 712 К 30. Определение нижнего концентрационного предела воспламенения Определить НКПВ метана. Решение: Нижний концентрационный предел воспламенения рассчитывается по уравнению: t wx: val=" Cambria Math" /> < w: i/> < w: sz w: val=" 28" /> < w: sz-cs w: val=" 28" /> < /w: rPr> < m: t> +< /m: t> < /m: r> < m: r> < w: rPr> < w: rFonts w: ascii=" Cambria Math" w: h-ansi=" Cambria Math" /> < wx: font wx: val=" Cambria Math" /> < w: i/> < w: sz w: val=" 28" /> < w: sz-cs w: val=" 28" /> < w: lang w: val=" EN-US" /> < /w: rPr> < m: t> b< /m: t> < /m: r> < /m: den> < /m: f> < /m: oMath> < /m: oMathPara> < /w: p> < w: sectPr wsp: rsidR=" 00000000" wsp: rsidRPr=" 00EA0C34" > < w: pgSz w: w=" 12240" w: h=" 15840" /> < w: pgMar w: top=" 1134" w: right=" 850" w: bottom=" 1134" w: left=" 1701" w: header=" 720" w: footer=" 720" w: gutter=" 0" /> < w: cols w: space=" 720" /> < /w: sectPr> < /wx: sect> < /w: body> < /w: wordDocument> "> 1. Находим n – число атомов кислорода, необходимого для полного сгорания горючего. СН4 + 4О2 + 4 ∙ 3, 76N2 = СО2 + 2Н2О + 4 ∙ 3, 76 N2 Из уравнения следует что n = 4. 2. Из таблицы выбираем значения постоянных 3. Подставляем данные в формулу и находим НКПВ
Ответ: НКПВ = 4, 5 % об. 31. Вычисление НКПВ смесей нескольких паров или газов по формуле Ле Шателье Вычислить НКПВ смеси пропана и бутана, если пропана 80% об, бутана 20% об. Решение: В соответствии с формулой Ле Шателье:
Находим: 1. НКПВ пропана (С3Н8):
где С3Н8 + 5О2 + 5 ∙ 3, 76 N2 = 3СО2 + 4Н2О + 5 ∙ 3, 76 N2 Популярное:
|
Последнее изменение этой страницы: 2017-03-03; Просмотров: 684; Нарушение авторского права страницы
) прямо пропорциональна его давлению: 
, 
– плотность азота при давлении 
будет равна: 
(г/л)
, где р – давление и V – объем данной массы газа при температуре Т1; р0 – давление, V0 – объем данной массы газа при нормальных условиях, т.е. Т0 = 273, а р0 = 1, 013 ∙ 105 Па. Данные задачи переводим в единицы СИ и находим объем: 
; 
(м3) или 1, 83 л.
; 
, где 
– объемная доля (%). Тогда: 
; 
; 
, где 𝜈 обозначает число моль О2 в уравнении реакции с образованием СО2 и Н2О. Ответ: 1/3
) = 5; мольная доля горючего ( 
).
) – это отношение массы О2 к массе всей смеси. Т.е. 
) долей горючего для стехиометрической смеси метана с воздухом.
; 
) используем формулу: 
, где (в общем случае) β = mc+ms+msi+2, 5mp+0, 25(mн – mx) – 0, 5m0 где mc, s, si, p, н, o – число атомов углерода, серы, кремния, фосфора, водорода и кислорода в молекуле горючего; mx – суммарное число атомов F, Cl, Br, J в молекуле горючего. Тогда этиленгликоль С2Н6О2. Β = 2 + 0, 25 ∙ 6 – 0, 5 ∙ 2 = 2, 5.
м3 воздуха.
(м3/м3 или кмоль/кмоль)
– объем воздуха (н.у.)
– отношение молекул окислителя к количеству моль горючего в уравнении реакции.
м3
моль С6Н10О5 --------- Х моль воздуха
м3/кг
(м3/кг), где 
= 22, 4 м3/кмоль; 
– молярная масса горючего в-ва.
м3/кг или 39, 49 на 10 кг.
(кг)
= 101, 3 кг 
, 
– количество воздуха, необходимого для горения каждого элемента (м3/кг)
и 
– содержание каждого элемента (вес %) в горючем.
; тогда 
– количество воздуха, в котором содержится 1 кг кислорода (м3/кг)
м3/м3
м3/м3
м3/м3
м3/м3
м3/м3
м3/м3
м3/м3
м3/м3
β ∙ 22, 4 / 
; 
= 60 кг/кмоль
м3/кг
м3
м3
м3
м3
м3
м3
м3
м3
м3
м3
м3
м3
м3
м3
м3
м3
м3
м3
м3
м3
м3
м3
м3
м3
м3
м3
– стандартные энтальпии образования веществ.
; теплота горения 1 кг бензола равна 
кДж/м3
– число цепей
– число концевых групп в молекуле.
– длина i-й углеродной цепи.
=3850 или 655К
и 
: 
; 
(1)
(2)
– число атомов кислорода, необходимого для полного сгорания пропана (по уравнению реакции).