Раздел 3. Расчёт дефлаграционного горения газовоздушных смесей

Задача

Взрывается смесь этилена с воздухом стехиометрического состава. Начальные параметры: р₀=101,3 кПа, Т₀=293  К. процесс горения – дефлаграционный.

Справочные данные:

• удельная теплота сгорания этилена

• концентрация газа в смеси с воздухом, % об.:

С_нкпр (нижний концентрационный предел распростр. пламени) – 2,7 % об.;

С_сх (концентрационный предел для стехиометр. состава смеси) – 6,5 % об.;

С_вкпр (верхний концентрационный предел распростр. пламени) – 34 % об.;

• Максимальные параметры взрыва ГВС (давление, температура, степень расширения):

• Нормальная скорость распространения пламени:

.

Определить максимальное давление взрыва в замкнутом объёме.

Решение:

Записываем уравнение реакции:

,

откуда

Максимальная температура:

=12∙2+1∙4=28 г/моль

=12+16∙2=44 г/моль

=1∙2+16=18 г/моль

=14∙2=28 г/моль

Максимальное давление взрыва:

Максимальная нормальная скорость распространения пламени в ГВС соответствует концентрации отличной от стехиометрической (справочные данные). Давление взрыва и нормальная скорость распространения пламени зависит от концентрации газа в смеси с воздухом.

Р_max, кПа

811(830)

215

% об.

2,7

6,5

34

Рис. 4. Зависимость давления взрыва в замкнутом объёме концентрации горючего в газовоздушной смеси

Для расчёта избыточного давления используются многочисленные методы, учитывающие состав горючего вещества (индивидуальное вещество или смесь горючих веществ), место взрыва (открытое пространство или закрытое помещение) и т. д.

Метод определения избыточного давления для воздушных взрывов по формуле М.А. Садовского:

где m- масса тротилового эквивалента взрывного вещества, кг;

r - расстояние до центра взрыва, м.

Проанализировав произведённые вычисления, сделала вывод:

_{Максимальное давление взрыва этилена в замкнутом объёме ,а избыточное давление для воздушных взрывов}

Давление в ударной волне:

При р=7,6 кПа, степень повреждения – разрушение гофрированного асбеста. Гофрированные стальные или алюминиевые панели ослабляются в креплении и подвергаются изгибу. Деревянные панели разрушаются.

Заключение

Горением называется физико-химический процесс, при котором горючие вещества под воздействием высоких температур вступают в химическое взаимодействие с окислителем, превращаясь в продукты горения.

В данной курсовой работе газообразным веществом является этилен. Этилен представляет собой газ, состоящий из углерода и водорода. Обычно он применяется в химической промышленности, например, при изготовлении полиэтилена; в меньших количествах используется для дозревания фруктов. Этилен имеет широкий диапазон воспламеняемости и быстро горит. Будучи нетоксичным, он является анестезирующим и удушающим средством.

Этилен перевозится в сжатом виде в баллонах и в криогенном состоянии в теплоизолированных грузовых автомобилях и желе­знодорожных вагонах-цистернах. Большинство баллонов с этиленом защищено от избыточного давления разрывными диафрагмами. Баллоны с этиленом, применяемые в медицине, могут иметь плавкие вставки или комбинированные предохранительные устройства. Для защиты цистерн применяют предохранительные клапаны. Баллоны могут разрушаться под воздействием пожара, но не расширяющихся паров кипящей жидкости, поскольку жидкости в них нет.

При выходе этилена из баллона возможны взрыв и пожар. Этому способствуют широкий диапазон воспламеняемости и высокая скорость горения этилена. В раде случаев, связанных с выходом в атмосферу большого количества газа, происходят взрывы.

Максимальное давление взрыва в замкнутом объёме

В основе механизма распространения дефлаграционного горения лежит теплопередача в соседние с зоной горения участки материала. Скорость распространения процесса зависит от теплоемкости материала, его теп­лопроводности и некоторых других свойств.