Прогрев жидкостей при горении. Вскипание. Выброс.

Прогрев жидкости при горении. Вскипание. Выброс.Прогрев жидкости при горении. Повышение поверхностного слоя жидкости до температуры кипения вызывает поток тепла вглубь жидкости. Теплопередача от поверхностного к нижележащим слоям реализуется в основном по механизму теплопроводности и ламинарной конвекцией. Прогрев жидкости за счет теплопроводности осуществляется на глубину в несколько сантиметров. Ламинарная конвекция возникает при горении жидкостей в резервуарах с металлическими стенками. Стенки при горении нагреваются быстрее жидкости. Поэтому и жидкость у стенок резервуара имеет более высокую температуру, чем в центре. В случае горения легкокипящих жидкостей возможно даже закипание жидкости вблизи стенки резервуара. Обра-зующиеся при этом пузырьки пара способствуют интенсивному переме-шиванию жидкости и быстрому ее прогреву на большую глубину. В подобных случаях возможно образование гомотермического слоя, то есть слоя жидкости с постоянной температурой. С течением времени толщина гомотермического слоя увеличивается…Образование гомотермического слоя возможно также при горении смесей жидкостей с разными температурами кипения, например, нефтепродуктов. При нагреве поверхностного слоя до температур, близких к температуре кипения, из него преимущественно испаряются легкокипящие компоненты, а оставшаяся жидкость обогащается более высококипящими, которые имеют соответственно, и большую плотность. Перемещение более плотных слоев вниз интенсифицирует процесс прогрева.Установлено, что чем выше температура кипения горящей жидкости, тем труднее образуется гомотермический слой.Знание условий образования гомотермического слоя особенно важно для обеспечения безопасности при тушении пожаров резервуаров с нефтью и нефтепродуктами. В процессе длительной эксплуатации резервуаров в придонном пространстве скапливается вода, содержащаяся в нефти. При возникновении горения образующийся гомотермический слой с температурой выше 100 °С достигает воды и вызывает ее вскипание. Возникающие при этом пузырьки пара устремляются вверх. Массовое вскипание воды сопровождается выбросом горящей жидкости из резервуара.

12. Рассчитать температурные пределы воспламенения бутилового спирта С₄Н₁₀О, если область воспламенения его паров находится в пределах 1, 7 –12, 0%.

Расход воздуха на горение.

Расход воздуха на горение.Для оценки расхода воздуха при горении и вычисления состава продуктов горения используются понятия стехиометрическая смесь, стехиометрический коэффициент, коэффициент избытка окислителя.

Стехиометрической называется горючая смесь, которая не содержит в избытке ни горючий компонент, ни окислитель. При избытке горючего смесь называют богатой, а при избытке окислителя —
Теоретический расход воздуха Lмин. определяется на основании долей отдельных газов в горючей смеси: Lмин. = ∑ ri • Li, мин.На практике всегда воздуха требуется больше, чем показывает теоретический расчет.Действительный расход воздуха для горения.

Действительный расход воздуха определяется по формуле: L = λ • Lмин., где λ — коэффициент избытка воздуха.

14. Свойства, определяющие пожароопасность пылей.

Свойства, определяющие пожаровзрывоопасность пылей.Из свойств горючих пылей, наиболее важными являются: дисперсность, химическая активность, адсорбционная способность, склонность к электризации.Дисперсность – степень измельчённости частиц оценивается удельной поверхностью (суммарная площадь поверхности единицы массы пыли). С увеличением дисперсности повышается химическая активность пыли, ее адсорбционная способность, склонность к электризации, снижается tсв и НКПВ, то есть повышается ее пожаро- и взрывоопасность.Химическая активность – способность пыли вступать в реакции с различными веществами (в том числе реакции окисления и горения). Химическая активность пыли определяется природой вещества и в большей степени зависит от ее дисперсности (так как химические реакции протекают в основном на поверхности) скорость реакции с увеличением дисперсности возрастает. Металлы (Fe, Al, Zn), обычно не горящие при нормальных условиях, в состоянии пудры мгновенно самовозгораются при контакте с воздухом. Таким образом, пыли по пожаровзрывоопасности во много раз превосходят продукт, из которого они получены.
Адсорбционная способность – способность поверхности твердых частиц пыли поглощать пары и газы из окружающей среды. Различают физическую (за счет сил межмолекулярного взаимодействия – сил Ван-дер-Ваальса) и химическую (за счет валентных связей) адсорбцию.Физическая и химическая адсорбция сопровождаются выделением тепла. Поэтому пыли в состоянии геля могут самонагреваться и самовозгораться. Адсорбированные на поверхности пыли молекулы горючих газов и паров повышают устойчивость аэровзвесей, ускоряют подготовку пыли к горению. И наоборот, адсорбция негорючих газов (СО2, N2) понижают склонность пыли к самовозгоранию. Это явление находит практическое применение в различных отраслях промышленности.Склонность пыли к электризации – способность пыли приобретать заряды статического электричества. Электризация пыли происходит в результате адсорбции ионов газов из воздуха, где пыль находится во взвешенном состоянии.Потенциал заряда пыли зависит от скорости движения пыли и ее дисперсности. Чем они выше – тем больше заряд статического электричества. Основная опасность, создаваемая электризацией пылей, состоит в возможности искрового разряда. Разряд С.Э. возникает тогда, когда напряженность электростатического поля над поверхностью диэлектрика или проводника достигает критической (пробивной) величины. Для воздуха эта величина равна 30 кВ/м. Воспламенение горючих пылей искровыми разрядами С.Э. произойдет, если выделяющаяся энергия будет больше Wmin энергии зажигания для данной смеси. Эффективным способом борьбы с накапливанием зарядов С.Э. является повышение влажности воздуха. Например, при относительной влажности воздуха 70% электризация пыли опасности уже не представляет (но иногдаподдерживать такую влажность трудно). Поэтому основным и достаточно эффективным мероприятием безопасности в этих случаях является надежное заземление подвижных и неподвижных частей оборудования.

15. Рассчитать время образования минимальной взрывоопасной концентрации паров этилового спирта С₂Н₅ОН в помещении объемом 100м³ при температуре 293 К, если испарение протекает с поверхности 2м² со скоростью 8, 13„Є10-5кг/м²„Єс.

Продукты сгорания. Дым.

Свойства, определяющие пожаровзрывоопасность пылей.Из свойств горючих пылей, наиболее важными являются: дисперсность, химическая активность, адсорбционная способность, склонность к электризации.Дисперсность – степень измельчённости частиц оценивается удельной поверхностью (суммарная площадь поверхности единицы массы пыли). С увеличением дисперсности повышается химическая активность пыли, ее адсорбционная способность, склонность к электризации, снижается tсв и НКПВ, то есть повышается ее пожаро- и взрывоопасность.
Химическая активность – способность пыли вступать в реакции с различными веществами (в том числе реакции окисления и горения). Химическая активность пыли определяется природой вещества и в большейстепени зависит от ее дисперсности (так как химические реакции протекают в основном на поверхности) скорость реакции с увеличением дисперсности возрастает. Металлы (Fe, Al, Zn), обычно не горящие при нормальных условиях, в состоянии пудры мгновенно самовозгораются при контакте с воздухом. Таким образом, пыли по пожаровзрывоопасности во много раз превосходят продукт, из которого они получены.Адсорбционная способность – способность поверхности твердых частиц пыли поглощать пары и газы из окружающей среды. Различают физическую (за счет сил межмолекулярного взаимодействия – сил Ван-дер-Ваальса) и химическую (за счет валентных связей) адсорбцию.Физическая и химическая адсорбция сопровождаются выделением тепла. Поэтому пыли в состоянии геля могут самонагреваться и самовозгораться. Адсорбированные на поверхности пыли молекулы горючих газов и паров повышают устойчивость аэровзвесей, ускоряют подготовку пыли к горению. И наоборот, адсорбция негорючих газов (СО2, N2) понижают склонность пыли к самовозгоранию. Это явление находит практическое применение в различных отраслях промышленности.Склонность пыли к электризации – способность пыли приобретать заряды статического электричества. Электризация пыли происходит в результате адсорбции ионов газов из воздуха, где пыль находится во взвешенном состоянии.
Потенциал заряда пыли зависит от скорости движения пыли и ее дисперсности. Чем они выше – тем больше заряд статического электричества. Основная опасность, создаваемая электризацией пылей, состоит в возможности искрового разряда. Разряд С.Э. возникает тогда, когда напряженность электростатического поля над поверхностью диэлектрика или проводника достигает критической (пробивной) величины. Для воздуха эта величина равна 30 кВ/м. Воспламенение горючих пылей искровыми разрядами С.Э. произойдет, если выделяющаяся энергия будет больше Wmin энергии зажигания для данной смеси. Эффективным способом борьбы с накапливанием зарядов С.Э. является повышение влажности воздуха. Например, при относительной влажности воздуха 70% электризация пыли опасности уже не представляет (но иногдаподдерживать такую влажность трудно). Поэтому основным и достаточно эффективным мероприятием безопасности в этих случаях является надежное заземление подвижных и неподвижных частей оборудования.

17. Теория горения аэровзвесей.

еория горения аэровзвесей Аэровзвесь топлива — комплекс взвешенных в воздухе мелких частиц топлива — по своим свойствам приближается к гомогенной горючей смеси.
Динамика горения аэровзвеси определяется закономерностями горения отдельных частиц и так же, как и при горении газовых систем, закономерностями тепло- и массообмена. Механизм распространения пламени в пылевоздушных смесях точно еще не выяснен.
Опыт показывает, что горение аэровзвеси распространяется на весь объем подобно горению газовых смесей, т. е. от источника зажигания образуется фронт пламени, который распространяется в сторону несгоревшей смеси. Однако при горении газов сгорание заканчивается во фронте пламени, а при горении пылевоздушных смесей горение частиц продолжается еще некоторое время после прохождения фронта пламени. Длительность первой и второй стадий составляет общее время горения и зависит от конкретных свойств пыли и механизма горения отдельных частиц. Вследствие значительно меньшей прозрачности запыленной среды в процессе воспламенения аэровзвесей значительную роль играет лучистый теплообмен. Этим обусловлена значительно большая скорость распространения пламени в аэровзвеси, чем в гомогенной газовой смеси.

18. Определить стехиометрическую концентрацию ацетилена С₂Н₂ в объемных

процентах и в кг/м3 при условии, что температура равна 20⁰С, а давление – 99990 Па.

19. Теплота сгорания.

Горение газов, понятие теплоты сгоранияОсновным условием для горения газа является наличие кислорода (а следовательно, воздуха). Без присутствия воздуха горение газа невозможно. В процессе горения газа происходит химическая реакция соединения кислорода воздуха с углеродом и водородом топлива. Реакция происходит с выделением тепла, света, а также углекислого газа и водяных паров.В зависимости от количества воздуха, участвующего в процессе горения газа, происходит полное или неполное его сгорание.При достаточном поступлении воздуха происходит полное сгорание газа, в результате которого продукты его горения содержат негорючие газы: углекислый газ С02, азот N2, водяные пары Н20. Больше всего (по объему) в продуктах горения азота — 69, 3—74%.Для полного сгорания газа также необходимо, чтобы он смешивался с воздухом в определенных (для каждого газа) количествах. Чем выше калорийность газа, тем требуется большее количество воздуха. Так, для сжигания 1 м3 природного газа требуется около 10 м3 воздуха, искусственного — около 5 м3, смешанного — около 8, 5 м3.
При недостаточном поступлении воздуха происходит неполное сгорание газа или химический недожог горючих составных частей; в продуктах сгорания появляются горючие газы—окись углерода СО, метан СН4 и водород Н2При неполном сгорании газа наблюдается длинный, коптящий, светящийся, непрозрачный, желтого цвета факел.Таким образом, недостаток воздуха приводит к неполному сгоранию газа, а избыток — к чрезмерному охлаждению температуры пламени. Температура воспламенения природного газа 530 °С, коксового — 640 °С, смешанного — 600 °С. Кроме того, при значительном избытке воздуха также происходит неполное сгорание газа. При этом наблюдается конец факела желтоватого цвета, не вполне прозрачный, с расплывчатым голубовато-зеленым ядром; пламя неустойчиво и отрывается от горелкиТеплота сгорания - количество теплоты, выделяющееся при полном сгорании определенного объема или массы газа. Минимальное количество кислорода или воздуха, необходимого для полного сгорания, а также теоретический состав продуктов сгорания (СО, Н О, N ). Измеряется в джоулях или калориях. Теплота сгорания, отнесённая к единице массы или объёма топлива, называется удельной теплотой сгорания (дж или кал на 1 кг, м³ или моль)Различают высшую ( ) и низшую ( ) теплоту сгорания.Под высшей теплотой сгорания понимают то количество теплоты, которое выделяется при полном сгорании вещества, включая теплоту конденсации водяных паров при охлаждении продуктов сгорания.Низшая теплота сгорания соответствует тому количеству теплоты, которое выделяется при полном сгорании, без учёта теплоты конденсации водяного пара. Теплоту конденсации водяных паров также называют скрытой теплотой сгорания.Низшая и высшая теплота сгорания связаны соотношением: , где k — коэффициент, равный 25 кДж/кг (6 ккал/кг); W — количество воды в горючем веществе, % (по массе); Н — количество водорода в горючем веществе, % (по массе).

20. Пределы воспламенения аэровзвесей.

Пределы воспламенения аэровзвесейНижним пределом воспламенения -аэровзвеси называется наименьшая концентрация вещества в воздухе, при которой смесь способна воспламеняться с последующим распространением пламени на весь объем смеси. Этот параметр характеризует степень пожаро- и взрывоопасности горючих пылей. Нижний предел воспламенения аэровзвеси учитывают при классификации производств по пожарной опасности в соответствии со СНиП и ПУЭ. Аэровзвесь твердого вещества считается взрывоопасной, если нижний предел воспламенения ее не превышает 65 г/м3. Особо взрывоопасными считаются аэровзвеси, нижний предел воспламенения которых не выше 15 г/м3.Нижний предел воспламенения аэровзвеси твердых веществ применяют также при расчете безопасных режимов работы установок пневмотранспорта, пылеосаждения и др.Верхний концентрационный - предел воспламенения аэровзвеси не нормируется, так как для большинства пылей он чрезвычайно велик (несколько килограммов вещества в 1 м3 воздуха) и практически недостижим.Концентрационные пределы воспламенения аэрозолей.Под концентрационными пределами воспламенения аэрозолей понимают область концентраций диспергированного в газовой среде вещества, в которой смесь способна воспламеняться от источника зажигания с последующим распространением горения на весь объем смеси. Граничные концентрации этой области называются нижним и верхним концентрационными пределами воспламенения аэрозолей.Верхний концентрационный предел воспламенения аэрозолей особенно нестабилен вследствие высоких концентраций пылей. Он изменяется в широких пределах при повторении опыта в одних и тех же условиях. Практическое значение верхнего предела весьма незначительно, так как постоянное существование концентраций аэрозолей выше верхнего предела, когда исключается воспламенение, невозможно и всегда может образоваться пыль взрывоопасной концентрации.Процесс горения пыли при концентрации, соответствующей нижнему пределу воспламенения, характеризуется наиболее низкими температурой, давлением и скоростью распространения пламени. При определении нижнего концентрационного предела воспламенения аэрозолей следует всегда учитывать, что на этот и другие показатели пожарной опасности оказывают существенное влияние дисперсность порошков, содержание в них влаги, золы и других примесей, длительность и условия хранения до испытаний.

21. Рассчитать область воспламенения паров ацетона СН₃СОСН₃ при температуре

60⁰С

22. Температура горения.

Температура горенияТемпература горения - это температура газов, образующихся при горении. Она может достигать 1500-2400 С и определяется соотношением между кислородом и топливом в зоне горения…..Температура горения вещества определяется как теоретическая, так и действительная. Температура горения (Тгор.) – температура, до которой нагреваются при горении продукты сгорания без учета потерь тепла (теоретическая температура горения) или с учетом потерь тепла (действительная температура горения).Максимальную температуру горения можно вычислить по формуле Тгор=(Q-∆ Q )/(∑ ▒ Cр), к Где Q – количество тепла, выделяющееся при горении, Дж; Δ Q – потери тепла, Дж; Σ Ср – сумма теплоемкости продуктов сгорания, Дж/к.
Температуры горения некоторых газов в смесях с воздухом и кислородом достаточно высоки (до 3000 º С), что вызывает тепловое само-ускорение реакции (т. е. происходит само-разогрев системы «горюче- окислитель»).Действительная температура горения на 30-50% ниже теоретической, так как значительная часть тепла, выделяющегося при горении, рассеивается в окружающую среду.
Высокая температура горения способствует распространению пожара, при ней большое количество тепла излучается в окружающую среду, и идет интенсивная подготовка горючих веществ к горению. Тушение пожара при высокой температуре горения затрудняется.
Скорость горения. Нормальная скорость горения – скорость перемещения фронта реакции относительно несгоревшего газа в направлении нормали к поверхности фронта пламени (см/с; м/с).Массовая скорость горения смеси – количество вещества, воспламеняющееся на единице поверхности

23. Факторы, влияющие на взрывчатость аэровзвесей

Факторы, влияющие на взрывчатость аэровзвесей.Взрывоопасная аэровзвесь – облако взвешенной в воздухе пыли, по которой возможно распространение пламени. Основными параметрами, определяющими взрывоопасную аэровзвесь являются: горючесть, влажность материала, распределение частиц взвеси по размерам (дисперсность) и среднеобъемная концентрация частиц в пылевоздушном облаке, скорость распространения пламени по аэровзвеси.
1.мощность ИЗ; 2.влажность пыли; 3.зольность материала; 4.содержание летучих компонентов; 5.содержание негорючих газов; 6.дисперсность пыли. Факторами, способствующими развитию и распространению первоначального взрыва к серии взрывов пылевоздушной смеси, являются: повышенная запыленность помещений; наличие связи между отдельными технологическими аппаратами, помещениями и зданиями; присутствие мелкодисперсного продукта в магистралях

24. Рассчитать концентрационные пределы распространения пламени бутана С₄Н₁₀ при нормальных условиях в объемных процентах и в кг/м³.

25. Классификация пожароопасных веществ.

.Классификация пожароопасных веществ.По способности к горению (горючести) пожароопасные вещества подразделяют на горючие, трудно горючие и негорючие. 1. Горючие – способные самостоятельно гореть после удаления источника зажигания. По воспламеняемости горючие вещества подразделяются на легковоспламеняющиеся и трудновоспламеняющиеся.
Легковоспламеняющиеся – это горючие вещества (материалы, смеси), способные воспламеняться от кратковременного воздействия пламени спички, искры. Наколенного электропровода и тому подобных источников зажигания с низкой энергией. К ним относятся практически все горючие газы (например, водороды, метан, окись углерода и т.п.), горючие жидкости (ГЖ) с температурой вспышки не более 61°С в закрытом тигле или 66°С в открытом тигле (например, ацетон, бензин, бензол, толуол, этиловый спирт, керосин, скипидар и др.), а также все твердые вещества (материалы), которые возгораются от пламени спички или горелки, прем горение распространяется по поверхности горизонтально расположенного испытуемого образца (например, сухая древесная стружка, полистирол и д).Трудновоспламеняющиеся - это горючие вещества (материалы, смеси), способные воспламенятся только под воздействия мощного источника зажигания (например, поливинилхлоридная конвейерная лента, карбамидный пенопласт для герметизации поверхности горного массива в подземных выработках, гибкие электрические кабели с изоляцией из поливинилхлорида, вентиляционные трубы из виниле кожи и др.).
2. Трудногорючие – способные гореть под воздействием источника зажигания, но не способные к самостоятельному горению после его удаления. К ним относятся: древесина, подвергнутая эффективной огнезащитной обработке путем нанесения покрытия или пропитки (бешефит); войлок, пропитанных глинистым раствором, некоторые полимеры и другие материалы.
3. Негорючие – неспособные к горению в атмосфере воздуха нормального состава. Достаточным критерием для отнесения к этой группе является неспособность материала гореть при температуре среды 900°С, к этой группе относятся естественные и искусственные органические материалы и применяемые в строительстве металлы.

26. Состав и свойства твердых горючих веществ.

Состав и свойства твёрдых горючих веществ.Твердые горючие вещества, в зависимости от состава и строения, ведут себя при нагревании различно. Некоторые из них, например, каучук, сера, стеарин плавятся и испаряются. Другие же, например, древесина, бумага, каменный уголь, торф при нагревании разлагаются с образованием газообразных продуктов и твердого остатка – угля. Третьи вещества при нагревании не плавятся и не разлагаются. К ним относится антрацит, древесный уголь и кокс.Пожароопасные свойства твердых материалов и веществ характеризуются склонностью к горению (возгоранию), особенностями горения, свойством поддаваться тушению теми или другими способами.Разные по химическим составам твердые материалы и вещества горят неодинаково. Горение твердых веществ имеет многостадийный характер. Простые твердые вещества (антрацит, кокс, сажа и т.п.), которые представляют собой химически чистый углерод, разогреваются или тлеют без образования искр, пламени и дыма, поскольку нет необходимости разлагаться перед тем, как вступить в реакцию с кислородом воздуха.Горение сложных по химическому составу твердых горючих веществ (дерево, каучук, пластмассы и т.п.) происходит в две стадии: разложение, которое не сопровождается пламенем и излучением света; горение, которое характеризуется наличием пламени или тления.Температура вспышки твердых веществ составляет 50-580 °С, а для большинства пород древесины температура вспышки составляет 270-300 °С.Взрывчатые вещества и порох имеют наибольшую скорость горения среди твердых горючих веществ, поскольку они содержат достаточное количество кислорода для полного их сгорания. Они горят под водою, под землею и в герметично закрытых емкостях.
При пожарах практически всегда содержатся продукты неполного сгорания, среди которых встречаются отравляющие и взрывоопасные вещества. При горении наиболее распространенных твердых материалов температура пожара, как правило, не превышает 1300 °С.

27. Температурный коэффициент скорости некоторой реакции равен 2, 4. Во

сколько раз увеличится скорость этой реакции, если повысить температуру на

20⁰С?

28. Пожар. Пожарная опасность. Показатели пожарной опасности веществ.

Пожар. Пожарная опасность. Показатели пожарной опасности веществ.Пожар – не контролированное горение вне специального очага, которое распространяется во времени и пространстве и наносящее материальный ущерб. В зависимости от размеров материального ущерба пожары делятся на особенно большие (когда ущерб составляет от 10000 и больше размеров минимальной заработной платы) и большие (убытки достигают от 1000 до 10000 размеров минимальной заработной платы) и другие. Вместе с тем пожары не ограничиваются только материальным ущербом, связанным с уничтожением или повреждением основных производственных и непроизводственных фондов, товарно-материальных ценностей, личного имущества населения, затратами на ликвидацию пожара и его последствий, на компенсацию пострадавшим и т.д.Пожарная опасность - состояние, при котором возможно возникновение и развитие пожара.Оценку пожарной опасности горючих материалов проводят на основании исследования их свойств.При этом определяют следующие основные показатели: -группу горючести; -температуру воспламенения; -температуру самовоспламенения; -температуру вспышки;
-область воспламенения; - температурные пределы воспламенения паров.

29. Горение древесины.

Горение древесины.Процесс горения древесины – это изотермический процесс, который сопровождается выделением тепла. Чтобы дерево загорелось, сначала его нужно нагреть до температуры воспламенения.Древесина является самым распространенным горючим материалом в условиях пожара. По структуре она представляет собой пористый материал с множеством ячеек, заполненных воздухом. Стенки ячеек состоят из целлюлозы и лигнина. Объем пустот в древесине превышает объем твердого вещества (пористость: дуба – 56, 6%, березы –62, 6%, сосны – 69, 3%, ели – 72, 0%).Характер строения древесины определяет ее низкую теплопроводность, быструю воспламеняемость и медленный прогрев внутренних слоев. При контакте древесины с пламенем быстро нагревается тонкий поверхностный слой – испаряется влага и начинается разложение: до температуры ~ 250 С в продукта разложения содержатся, в основном, водяной пар, диоксид углерода и очень мало горючих газов практически неспособных гореть (ниже НКПВ). При температурах 250…600 С – в летучих продуктах содержится в основном диоксид углерода и метан, они воспламеняются от источника зажигания и древесина начинает самостоятельно гореть. Температура воспламенения древесины зависит также от степени ее измельчения (соответственно, ее поверхности): ТНКПВсосны = 255 С; ТНКПВопилок = 230 С.

30. Газовая смесь состоит из водорода и кислорода. Реакция идет по уравнению:

2Н₂ + О₂ = 2Н₂О. Как изменится скорость реакции. Если увеличить давление в 3 раза?

31. Процесс горения. Условия, необходимые для возникновения горения.

Процесс горения. Условия, необходимые для возникновения горения.Горение – сложный физико-химический процесс, основой которого является быстро протекающая химическая реакция окисления, сопровождающаяся выделением значительного количества тепла и обычно ярким свечением (пламенем).Химическая реакция горения в большинстве случаев является сложной и состоит из большого числа элементарных химических процессов окислительно-восстановительного типа, приводящих к перераспределению валентных электронов между атомами взаимодействующих веществ. Кроме того, химическое превращение при горении тесно связано с рядом физических явлений – переносом тепла и масс и, соответственно, с гидро- и газодинамическими закономерностями. Согласно современной физико-химической теории горения, процесс горения – это реакции, связанные с быстрым превращением и тепловым или диффузионным ускорением.Различают три основных вида самоускорения химических реакций при горении: тепловое, цепное и цепочечно-тепловое (комбинированное). Другими словами, горение – это экзотермическая реакция, протекающая в условиях ее прогрессивного самоускорения.Для возникновения и протекания процесса горения необходимы следующие условия: 1)наличие в определенный момент в данной точке пространства горючего вещества, окислителя и источника зажигания; 2)горючее и окислитель должны находиться в определенном количественном отношении; источник зажигания должен обладать достаточной энергией.Все вещества и материалы по способности к горению (горючести) делятся на три группы: горючие – способные самовозгораться, а также возгораться от источника зажигания и самостоятельно гореть после его удаления; трудно горючие – способные возгораться в воздухе от источников зажигания, но не способные гореть после его удаления; негорючие вещества – неспособные к горению в воздухе.

32. Методы определения концентрационных пределов распространения пламени.

Методы определения концентрационных пределов распространения пламени. Концентрационные пределы распространения пламени (воспламенения) – нижний (НКПР), верхний (ВКПР). НКПР, ВКПР – минимальное (максимальное) содержание горючего вещества в однородной смеси с окислительной средой, при котором возможно распространение пламени по смеси на любое расстояние от источника зажигания.Сущность метода экспериментального определения концентрационных пределов распространения пламени заключается в зажигания газо-воздушной смеси заданной концентрации в объеме реакционного сосуда и установления факта наличия или отсутствия распространения пламени. Изменяя конценрацию горючего в смеси, устанавливают её минимальное и максимальное значение, при которых происходит распространение пламени.
НКПРП – это минимальная конценрация горючего вещества в смеси, при котором возможно воспламенение и горение смеси.ВКПРП называется максимальная конценрация горючего вещества в смеси при которой смесь может воспламеняться и гореть.При концентрации вещества ниже нижнего предела и выше верхнего предела пламени смесь не горючая.
Например, для метана CH4 концентрационные пределы распространения пламени составляют НКПР – 5 об. %, а ВКПР – 15 об. % (см. табл. Х приложения), для аммиака NH3 НКПР – 15 об. %, а ВКПР – 28 об. %. Скорость распространения пламени и его температура минимальны в предельных смесях, т.е. при концентрациях горючего, равных НКПР и ВКПР.КПРП могут быть вычислены по эмпирической зависимости: Yг = 100/an+ba и b – экспериментальные коэффициенты n – количество молей кислорода в стехиометрическом уравнении реакцииa и b имеют след.значения: для НКПРП: a = 8, 684b = 4, 679для ВКПРП: если n ≤ 7, 5 то a = 1, 550 b = 0, 560
если n > 7, 5 то a = 0, 768 b = 6, 554

33. Рассчитать температуру вспышки изобутилового спирта С₄Н₉ОН, если его температура кипения равна 107, 5⁰С.

34. Скорость химической реакции.

Скорость химической реакции. Зависимость Аррениуса. Энергия активации.
Закон действующих масс выражает зависимость скорости реакции от концентрации реагирующих веществ. При P и T-const или при V и T-const скорость хим. р-ции в однородной среде пропорциональна произведению [ ] реагир-их в-в.
Скорость химической реакции – это изменение количества реагирующего вещества или продукта реакции за единицу времени в единице объема (для гомогенной реакции) или на единице поверхности раздела фаз (для гетерогенной реакции).
Зависимость скорости реакции от T
Скорость гомогенной так и гетерогенной при Р-const зависит от температуры и концентрации реагирующих веществ.
С ростом температуры – скорость химической р-ции очень быстро возрастает.
Константа скорости реакции- K- характериз. собой ск-ть хим. реакции при данной T.
След-но чтобы определить ск-ть ракции горения от Т достаточно опред. К- эта зав-ть устан-ся законом Аррениуса lnk = lnk0 – E/RT
Выражение Аррениуса.
Const скорости р-ции – k – характерез. соб-ной скорости хим.р-ции при данной тем-ры, => чтобы опред-ть завис-ть скорости р-ции горения от тем-ры достаточно определ. k – эта зависимость устанав-ся з-ом Аррениуса:
lnk = lnk0 – E/RT lnk~(1/T)
k = k0exp(E/RT) = k0e-(E/RT), где
k0 – предэкспонента; Для бимолекулярной реакций К0=полному числу двойных соударений
^ E – эн-ия активации;
R – универсальн. газовая пост.;
T – абсолютная тем-ра.
Чем выше Е актив-ции, тем ­ зав-ть ск-ти хим. реакции от Т. Чем ¯ Е актив. тем ¯ зав-ть.
Энергия активации
Скорость химической реакции зависит от энергии ее активации. Эта энергия необходима для эффективного соударения молекул (частиц), приводящего к их взаимодействию.
Энергия активации (Еа) - энергия, необходимая для достижения системой переходного состояния, называемого активированным (или переходным) комплексом, который превращается в продукты реакции уже самопроизвольно.
Энергия активации Еа равна разности энергий переходного и исходного состояний:
Еа = Еперех.сост. - Еисх.сост.
Чем меньше энергия активации реакции, тем выше ее скорость. Эта зависимость выражается уравнением Аррениуса, которое связывает константу скорости реакции k сЕа:
где A – предэкспоненциальныи множитель (размерность совпадает с размерностью к), Еа -энергия активации, обычно принимающая положит. значения, Т-абс. температура, k-постоянная Больцмана. Принято приводить Еа в расчете не на одну молекулу. а на число частиц NA = 6, 02*1023 (постоянная Авогадро) и выражать в кДж/моль; в этих случаях в уравнении Аррениуса величину k заменяют газовой постоянной R. График зависимости 1nк от 1/kT (аррениусов график) – прямая линия, отрицательный наклон которой определяется энергией активации Еа и характеризует положит. температурную зависимость к.

35. Горение металлов.

Горение металлов.На поверхности металлов в процессе окисления образуются твердые оксиды, пленка которых препятствует прямому контакту с кислородом воздуха. На способность металлов возгораться и гореть большое влияние оказывают физико-химические свойства как самих металлов, так и их оксидов. Главными из этих свойств являются температуры плавления и кипения металлов и их оксидов. По этим физическим свойствам металлы подразделяются на летучие и нелетучие. Все летучие металлы (К, Na, Li, Mg, Ca) имеют низкую температуру
Плавления и при горении находятся в жидком состоянии. Температура кипения их (кроме калия) ниже температуры плавления оксидов. Поэтому на жидком металле могут находиться твердые оксиды. При контакте металла с пламенем – он нагревается и окисляется. Дальнейший нагрев металла приводит к его испарению. Пары металла диффундируют сквозь пористый твердый оксид в воздух. При достаточной кон- центрации паров начинается горение, и большая часть теплоты горения передается металлу, – в результате он вновь нагревается до температуры кипения, – происходит разрыв корки оксида и более интенсивное горение.Пары оксидов конденсируются в воздухе и превращаются в мельчайшие твердые частицы – дым. Образование белого плотного дыма является одним из признаков горения металлов. Нелетучие металлы имеют свои особенности горения (температура плавления оксидов часто ниже температуры кипения металлов, поэтому они могут находиться на поверхности металлов в жидком состоянии) – Al, Si, Ti, Zr. Горение этих металлов происходит энергичнее в состоянии порошков, аэрозолей и стружки без образования дыма. Титан способен образовывать твердый раствор оксида в металле, поэтому у него отсутствует четкая поверхность раздела между оксидом и металлом. Кислород воздуха имеет возможность диффундировать через оксид, в результате горение может продолжаться, если титан покрыт слоем твердого оксида. Температура горения титана около 3000 °С, т. е. ниже, чем температура кипения его оксида. В связи с этим в зоне горения оксид титана находится в жидком состоянии и образования плотного белого дыма не происходит.

36. Напишите математическое выражение для скоростей, следующих реакций: 4Al + 3O₂ = 2Al₂O₃, 2CO + O₂ = 2CO₂, C + O₂ = CO₂, S + O₂ = SO₂, CH₄ + 2O₂ = CO₂ + 2H₂O

37. Факторы, влияющие на скорость химической реакции.

⇐ Предыдущая1234Следующая ⇒

Поделиться: