Расчет концентрационных пределов распространения пламени смесей горючих газов

Для расчета концентрационных пределов распространения пламени смесей горючих газовиспользуют правило Ле-Шателье:

, (4)

где нижний (верхний) КПР пламени смеси газов, % об.;

нижний (верхний) предел распространения пламени i-ro горючего газа %, об.;

–мольная доля i-ro горючего газа в смеси.

Следует при этом иметь в виду, что ∑μ_i=1, т.е. концентрация горючих компонентов газовой смеси принимается за 100%.

 

Таблица 3.4

Состав (процентное содержание) газовой смеси

Вариант	Процентное содержание в смеси, %
	Пропан	Бутан	Пропилен

 

Рекомендации по выполнению задания

1. Изучить теоретический материал и образец выполнения задания.

2. Выбрать произвольно вариант задания (таблица 3.1).

3. Рассчитать концентрационные пределы распространения пламени паров горючего газа в воздухе по предельной теплоте горения.

4. Рассчитать концентрационные пределы распространения пламени паров горючего газа в воздухе по аппроксимационной формуле.

5. Рассчитать концентрационные пределы распространения смеси газов, используя правило Ле-Шателье. Вариант состава газовой смеси определяется по таблице 3.4 произвольно.

6. Результаты расчетов сравнить симеющимися справочными данными (Таблица 3.3) и определить относительную ошибку.

7. Оформить отчёт на бланке выполнения задания 3.

 

Образец выполнения задания 3

1. По предельной теплоте сгорания определить нижний концентрационный предел воспламенения бутана в воздухе.

Решение.

Находим из таблицы 3.1 низшую теплоту сгорания вещества 2882,3 кДж/моль. Эту величину надо перевести в другую размерность – кДж/м³:

.

По формуле 1 определим НКПВ:

.

Экспериментальное значение = 1,8% (таблица 3.3). Относительная ошибка расчета, следовательно, составила:

 

2. Определить концентрационные пределы распространения пламени этилена в воздухе по аппроксимационной формуле.

Решение.

Определяем значение стехиометрического коэффициента при кислороде на основе уравнения реакции горения:

С₃Н₄+3О₂ = 2СО₂+2Н₂О.

Из уравнения видно,что стехиометрическая смесь этилена с воздухом содержит 1 моль этилена и 3 моля кислорода, таким образом, стехиометрический коэффициент n = 3.

Рассчитываем нижний концентрационный предел распространения пламени по аппроксимационной формуле(3), воспользовавшись значениями a и b из табл. 3.2

;

 

.

 

Определим относительную ошибку расчета. По табл. 3.3 экспериментальные значения пределов составляют 2,7–34,0 %.

Следовательно, при расчете НКПР этилена результат практически не завышен (на 0,55)%, а при расчете ВКПР – занижен на 15,74%.

 

3. Расчёт концентрационных пределов распространения смеси газов, с помощью правила Ле-Шателье.

Определить концентрационные пределы распространения пламени газовой смеси, состоящей 40% пропана, 50% бутана и 10% пропилена (таблица 4).

Решение.

Для расчета КПР пламени смеси газов, но правилу Ле-Шателье (4) необходимо определить КПР пламени индивидуальных горючих веществ, методы расчета которых рассмотрены выше.

С₃Н₈-2,1÷9,5%; С₃Н₆-2,2÷10,3%; С₄Н₁₀-1,9÷9,1% (таблица 3)

 

Министерство образования и науки Российской Федерации

 

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Тольяттинский государственный университет»

____________________________________________________________

(институт)

____________________________________________________________

(кафедра)

 

Практическое задание 3

 

по учебному курсу «Пожарная безопасность технологических процессов»

 

Вариант ____ (при наличии)

 

Студент	(И.О. Фамилия)
Группа
Ассистент	(И.О. Фамилия)
Преподаватель	(И.О. Фамилия)

 

Тольятти 20__

 

Бланк выполнения задания 3

Расчет концентрационных пределов распространения пламени для предотвращения взрыва или пожара

Задание	Расчёт
1. Рассчитать концентрационные пределы распространения пламени паров горючего газа в воздухе по предельной теплоте горения.
2. Рассчитать концентрационные пределы распространения пламени паров горючего газа в воздухе по аппроксимационной формуле
3. Рассчитать концентрационные пределы распространения смеси газов, используя правило Ле-Шателье

Практическое задание №4. Порядок определения параметров взрывопожарной опасности горючих газов