Розв’язування

Приклад розв'язку задачі

Методичні вказівки до розв'язування задачі

Перед розв'язуванням задачі необхідно вивчити відповідний теоретичний матеріал), знаючи фізичну суть параметрів пожежної небезпеки, які підлягають розрахунку.

Уважно прочитати умову задачі і переписати її в зошит. Виписати в стовпчик дані для свого варіанту. Відомі величини підкреслити, під рискою записати, що вимагається визначити. Посередині рядка під умовою задачі записати «Розв’язування», а потім по пунктам послідовно розв’язувати задачу.

Під час розв'язування необхідно показати весь хід розв'язку і математичні перетворення. Проміжні і кінцеві величини, які отриманні під час розв'язування, повинні супроводжуватись одиницями вимірювання. В кінці розв'язку задачі необхідно проаналізувати отриманні результати, щоб виключити нереальні величини, які підлягають визначенню.

Обчислення необхідно проводити до сотих долів числа з розрахунком тепловмісту - до цілого числа.

Під час розв'язування задачі на ЕВМ прикласти програму і роздруківку розв'язку.

Дано:

Г.Р. – етилацетат Vn = 200м³

СНзСООС₂Н₅ – рідина S випаровування = 3м²

Рн = 104000 Па

t_u = 27⁰ С = 300К

a =1,5

G = 1,6 г/м^{2 .} с

Визначити: V_п, V_пг, % склад П.Г., Q_н, t_гор, С_нас, С_ст, Р_виб, НКМПП, ВКМПП, НТМПП, ВТМПП, t_cп, t_вип.

1. Розрахуємо об’єм повітря, який необхідний для згорання 1кг етилацетату:

де: β₀₂, β_N2, β_гр – кількість або число кіломолів О₂, N₂ і горючої речовини за рівнянням реакції горіння етилацетату;

V_pt – об’єм кіломоля будь – якого газу при заданих умовах;

М – молекулярна маса горючої речовини;

m – маса горючого (розрахунок ведеться на 1кг).

Ця формула отримана із аналізу рівняння реакції горіння.

1.1 Складемо рівняння реакції горіння етилацетату на повітрі:

СН₃СООС₂Н₅ + 5О₂ + 5 ^. 3,76N₂ = 4CO₂ + 4Н₂О + 5 ^. 3,76N₂

Звідси β₀₂ = 5;

β_N2 = 5 ^. 3,76

1.2 Визначаємо об’єм газу при заданих умовах

1.3 Визначаємо масу кіломоля етилацетату

1.4

2. Розрахуємо об’єм і процентний склад продуктів горіння 1кг етилацетату:

- кількість кіломолів азоту, що знаходяться в надлишку повітря:

β¹о₂ - кількість кіломолей надлишкового кисню

3. Розрахуємо нижчу теплоту згорання етилацетату за формулою Д.І. Мендєлєєва:

де: відсотковий вміст відповідно карбону, гідрогену, оксигену, сульфуру та вологи горючої речовини.

3.1 Розрахуємо відсотковий вміст етилацетату, вважаючи молекулярну масу за 100%.

Тоді

4. Розрахуємо температуру горіння етилацетату:

4.1.Визначаємо середній тепловміст одного м³ продуктів горіння

4.2 Враховуючи, що продукти горіння в основному (на 72,86%) складаються із азоту, приймаємо t_ГОР = 1500⁰ С

;

4.3 Так як тепловміст продуктів горіння не може перевищувати тепловиділення (Q_н), а Q_{1500 >} Q_н, приймаємо t_ГОР = 1400⁰С і розрахунок повторюємо

;

4.4 Дійсну температуру горіння знаходимо інтерполяцією, приймаючи тепловміст продуктів горіння у вибраному інтервалі від 1400⁰ С до 1500⁰ С постійною

5. Визначаємо густину пари етилацетату по відношенню до густини повітря:

М – молекулярна маса етилацетату

M_n = 29 – середня маса кіломоля повітря;

тобто пари етилацетату в 3,03 рази важчі за повітря.

6. Розрахуємо концентрацію насиченої пари

6.1 За таблицею або номограмою знаходимо тиск насиченої пари етилацетату при 300 К. Він дорівнює приблизно 1425 Па.

6.2. Концентрація парів в % за об’ємом складає:

6.3.Переведемо об’ємну концентрацію в масову:

7. Розрахуємо стехіометричну концентрацію пари етилацетату в суміші з повітрям, вважаючи об’єм всієї суміші за 100%

7.1.у відсотках за об’ємом

7.2. в грамах на м³

8. Розрахуємо тиск від часу вибуху парів етилацетату на стехіаметричній концентрації при t_ВИБ = t_ГОР

де:

βст = βгр + βо_{2 +} β_N2 = 1+5+5 ∙ 3,76 = 24,8 кмоль

9. Розрахуємо концентраційні межі поширення полум’я етилацетату

9.1. В об’ємних відсотках:

де: а і b – табличні дані.

9.2. В грамах на м³:

10. Розрахуємо температурні межі поширення полум’я речовини

10.1. Визначаємо тиск пари на нижній та верхній концентраційних межах поширення полум’я:

10.2. За таблицею тиску насиченої пари визначаємо температурні межі поширення полум’я етилацетату за значеннями Pt_H і Pt_B Pt_H = 2163 Па

Pt_в = 12511 Па

Примітка: Під час розрахунку НТМПП (або ВТМПП) дві температури з різницею в t 10К вибрані так, щоб при одній із них табличне значення тиску насиченої пари етилацетату було більше за розрахункове Рt_Н при іншій – менше за розрахункове Рt_Н. ТМПП, яку визначають повинна бути у вибраному температурному інтервалі.

11. Розрахуємо температуру спалаху етилацетату.

11.1. З таблицею 2 знаходимо температуру кипіння етилацетату

11.2. Знаходимо коефіцієнт горючості, виходячи із складу горючої речовини:

K= 4 “С” + 4 “S” + “Н” – 2 “О” – 2 “Cl” – 3 “F” – 5 “Br” + “N”

де: “С”, “S”, “Н”, “О”, “СІ”, “F”, “Br”, “N” – кількість атомів елементів в молекулі горючої речовини.

В етилацетаті: 4 атома С, 8 атомів Н, 2 атома О

11.3. Знаходимо температуру спалаху за формулою Елея:

Отже, етилацетат відноситься до ЛЗР 2 розряду (постійно небезпечні)

12. Знаходимо час утворення НКМПП парів етилацетату

12.1 Визначаємо масу етилацетату, яку потрібно випаровувати, щоб в приміщенні об’ємом V_п = 200м³ створилась концентрація парів, рівна НКМПП.

12.2.Визначаємо час випаровування із формули швидкості випаровування:

з умови задачі S = 3м²;

ВИСНОВОК: для етилацетату при заданих t_H = 27⁰С, Рн = 104000 Па,

a = 1,5,

визначені наступні показники пожежної небезпеки:

1.

2.

3. Q_H = 23930

4. t_ГОР = 1435,22⁰С

5. d = 3,03

6. j_НАС = 1,37%, С_НАС = 50,28

7. j_СТ = 4,08%, С_СТ = 147,8

8. Р_ВИБ = 639857 Па

9. j_Н (НКМПП) = 2,08%,

j_В (ВКМПП) = 12,03%,

10. t_Н (НТМПП) = -7,06⁰С

t_В (ВТМПП) = 24,6⁰С

11. t_СПАЛ = -3⁰С (ЛЗР 2 розряду)

12. t_ВИП = 53 хв (при V_п = 200м³, S_ВИП = 3м²)

Дата добавления: 2014-11-29