Исследование пожароопасных свойств метилового спирта (стр. 3 из 9)
Низшая теплота горения индивидуальных веществ может быть определена переводом значения DНгор, кДж/моль в Qн, кДж/кг или кДж/м3. Для веществ сложного элементного состава низшая теплота горения может быть определена по формуле Д.И. Менделеева.
QН = 339,4×w(C) + 1257×w(H) - 108,9 [(w(O) +w(N)) -w(S)] - 25,1[9×w(H) +w(W)], кДж/кг,
где
w (С), w (Н), w (S), w (О),w (N) – – массовые доли элементов в веществе, %; w (W) – содержание влаги в веществе, %.
Для нашего вещества:
w (С) = 37.5%; w (Н) = 12,5%; w (О) = 50%; тогда:
QН = 339,4×37.5 + 1257×12,5- 108,9×50-25,1[9×12,5+ 0] =
= 23025 кДж/кг.
Ответ: низшая теплота горения СН4О равна 23025 кДж/кг
2.5 Стехиометрическая концентрация паров в смеси.
Стехиометрическая концентрация паров в смеси рассчитывается по следующим формулам:
Объемная концентрация:
%.Массовая канцентрация:
кг/м3.Подставим наши данные:
%. 
кг/м3=180 г/м3.Ответ: стехиометрическая концентрация в паровоздушной смеси
метилового спирта равна 12.3% (объемная) и 0,18 кг/м3 (массовая)- это является опасной концентрацией
2.6 Температура горения адиабатическая.
Алгоритм расчета температуры горения
1. Рассчитать суммарный объем продуктов горения и отдельно объем каждого компонента продуктов горения.
VПГпр = V(CO2) + V(H2O) + V(N2) + V(SO2) + DVвозд
Расчет объема продуктов горения выполняется в зависимости от характера горючего вещества (индивидуальное вещество, смесь газов или вещество сложного элементного состава).
Для индивидуальных веществ можно также определять количество продуктов горения в молях (коэффициенты в уравнении реакции горения).
2. Рассчитать низшую теплоту сгорания вещества.
Для индивидуальных веществ расчет выполняется по I следствию закона Гесса (при наличии табличных значений энтальпий образования).
По формуле Д.И. Менделеева расчет Qн может быть выполнен как для веществ с известным элементным составом, так и для индивидуальных веществ.
3. Если по условию задачи есть теплопотери (h), то рассчитывается количество тепла, пошедшего на нагрев продуктов горения QПГ
QПГ = Qн (1 –h), кДж/кг или кДж/м3
4. Находим среднее теплосодержание продуктов горения Qср
при отсутствии теплопотерь (h)
Qср = 
, кДж/м3
при наличии теплопотерь
Qср = 
, кДж/м3
5. По значению Qср с помощью таблиц приложений 3 и 4 (“Теплосодержание газов при постоянном давлении”), ориентируясь на азот , приближенно определяем температуру горения Т1.
При подборе температуры горения ориентируются на азот, т.к. в большей степени продукты горения состоят именно из азота. Однако, поскольку теплосодержание углекислого газа и паров воды выше, чем у азота, то их присутствие в продуктах горения несколько понижает температуру горения, поэтому ее нужно принимать несколько ниже (на 100-2000С), чем по азоту.
6. Рассчитываем теплосодержание продуктов горения при выбранной температуре Т1:
где
Q1(CO2), Q1(H2O), Q1(N2), Q1(SO2), Q1(возд) – табличные значения теплосодержания газов
при выбранной температуре Т1.
7. Сравниваем Q1ПГ с Qнили QПГ, рассчитанных по п.2 или п.3.
Если Q1ПГ < Qн (QПГ), то выбираем температуруТ2 > Т1 на 1000С;
если Q1ПГ > Qн (QПГ), то выбираем температуруТ2 < Т1 на 1000С .
8. Повторяем расчет теплосодержания продуктов горения при новой температуре Т2:
9. Расчет проводим до получения неравенства:
Q1ПГ < Qн (QПГ) < Q2ПГ , где
Q1ПГ иQ2ПГ – теплосодержание продуктов горения при температурах Т1 и Т2,
отличающихся на 1000С.
10. Интерполяцией определяем температуру горения ТГ:
ТГ = Т1 +
Если потери тепла не учитывались, то получаем адиабатическую температуру горения, а если учитывались, то - действительную температуру горения вещества.
Для метилового спирта:
СН4О + 1.5 (О2 + 3,76·N2) → СО2 + 2Н2О + 6·3,76·N2
1. nвозд=1.5·4,76=7.14 моль
2. Dnвозд=7.14·(1-1)=0 моль
3. VПГпр =6+ 0=6 м3/кг.
теплопотерь нет
4. Qср = 
= 
= 3838 Дж/моль
5. Т1 принимаем равную 25000 С.
6. Q1пг = 6209,6·0,7 + 5136,5·1,4+ 3797,4·3,95 = =26537,53Дж.
7. Q1ПГ < QПГ, выбираем температуру Т2 >Т1 на 1000С;
Т2 = 24000 С.
8. Q2пг = 5933·0,7 + 4890,9·1.4 + 3633,1·3,95 =
=25350 кДж.
9. Q3пг = 5660,7·0,7 + 4667,1·1.4 + 3469,3·3,95 =
=24200 кДж.
10. Q4пг = 5392,5·0,7 + 4405,8 ·1.4 + 3306,3·3,95 =
=23020 кДж.
11. Q4ПГ < QПГ < Q3ПГ
10. ТГ=Т1+
= 2000 + + 
= 2202К.Ответ: температура горения метилового спирта равна =2202К.
3. Определение показателей пожарной опасности.
Температура вспышки - наименьшая температура конденсированного вещества, при которой в условиях специальных испытаний над его поверхностью образуются пары, способные вспыхивать в воздухе от источника зажигания; устойчивое горение при этом не возникает.
Вспышка - быстрое сгорание газо- , паровоздушной смеси над поверхностью горючего вещества, сопровождающееся кратковременным видимым свечением.
Значение температуры вспышки следует применять для характеристики пожарной опасности жидкости, включая эти данные в стандарты и технические условия на вещества; при определении категории помещений по взрывопожарной и пожарной опасности в соответствии с требованиями норм технологического проектирования, при разработке мероприятий по обеспечению пожарной безопасности и взрывобезопасности в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.004 и ГОСТ 12.1.010.
1-й способ.
tвсп = tкип - 18
К – коэффициент горючести.
К = 4 n(C) + 4 n(S) + n(H) + n(N) – 2 n(O) – 2 n(Cl) – 3 n(F) – 5 n(Br),
где:
n(C), n(S), n(H), n(N), n(O), 2 n(Cl), n(F), n(Br) – число атомов углерода, серы, водорода, азота, кислорода, хлора, фтора и брома в молекуле вещества.
Для изобутилового спирта:
К = 4·1 + 1·4 - 2 = 6, тогда:
tвсп = 64.9 - 18
= 20.80 С.2-й способ.
, оС.где а0 - размерный коэффициент, равный минус 73,14 °С;
а1 -. безразмерный коэффициент, равный 0,659;
tкип- температура кипения исследуемой жидкости, °С;
аj - эмпирические коэффициенты, приведённые в табл. 9.3. в зависимости от связей в структурной формуле вещества;
lj - количество связей вида j в молекуле исследуемой жидкости.
Структурная формула метилового спирта:
Н
|
Н─ С─OH
|
H
tвсп =- 73,14 + 0,659·64.9 + (1.105·3+2,47+23,9) = -0.70 С.
Ответ: температура вспышки метилового спирта равна по 1-му способу 20.8 0С , по 2-му способу -0.7 0С.
(ГОСТ-12.1.044-89 приложение 2)
3.2. Температура воспламенения.
Температура воспламенения
Температура воспламенения - наименьшая температура вещества, при которой в условиях специальных испытаний вещество выделяет горючие пары и газы с такой скоростью, что при воздействии на них источника зажигания наблюдается воспламенение.
Воспламенение - пламенное горение вещества, инициированное источником зажигания и продолжающееся после его удаления.
Значение температуры воспламенения следует применять при определении группы горючести вещества, оценке пожарной опасности оборудования и технологических процессов, связанных с переработкой горючих веществ, при разработке мероприятий по обеспечению пожарной безопасности в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.004 и ГОСТ 12.1.010, а также необходимо включать в стандарты и технические условия на жидкости.