Задача 10

Рассчитать максимальное давление взрыва 2-метил-2-бутанол. Считать, что исходная смесь до взрыва находилась при нормальных условиях (T₀ = 273 K, P₀ = 101,3 кПа). Оценить возможность разрушения технологического оборудования, рассчитанного на давление Р_пред = 1,5∙10³ кПа при взрыве 2-метил-2-бутаноловой смеси.

Решение.

Запишем уравнение материального баланса процесса горения 2-метил-2-бутанол в воздухе

С₅Н₁₂O +7,5 (О₂ + 3,76N₂) = 5CO₂ +6H₂O + 7,5∙3,76N₂,

По уравнению определим количество молей газовой смеси до взрыва n_c и после взрыва n_пг

n_c = n_г + n_О2 + n_N2 = 1 + 7,5 + 7,5∙3,76 = 36,7 моль;

n_пг = n_СО2 + n_Н2О + n_N2 = 5 + 6 + 7,5∙3,76 = 39,2 моль;

Рассчитаем максимальное давление взрыва:

Р^max_взр = Р₀ Т_взрn_пг = 101,3∙2301,26∙39,2 = 912,08кПа.

Т₀ n_c 273∙36,7

Избыточное давление взрыва

Р_взр = Р^max_взр – Р₀ = 912,08– 101,3 = 810,77кПа,

так как Р^max_взр < Р_пред, можно сделать вывод, что технологическое оборудование не разрушится.

Ответ: Р^max_взр= 810,77 кПа.

Задача 11

Рассчитать тротиловый эквивалент вещества 2-метил-2-бутанол.

Решение.

1. Для определения тротилового эквивалента вещества _ТНТ паровоздушного облака необходимо рассчитать низшую теплоту сгорания Q_H:

Низшую теплоту сгорания 2-метил-2-бутанол рассчитаем по закону Гесса, взяв значение теплоты образования веществ из табл. II приложения.

Q_H = 5ΔH⁰_CO2 + 6ΔH⁰_H2O - ΔH⁰_C5H12О = 5∙316.6 + 6∙242.2 – 330 =2706,2 кДж/моль.

Q`_H = Q_Н = 2706,2=30,75 ∙ 10³

M 88∙10^-3

Доля потенциальной энергии, перешедшей в кинетическую энергию при взрыве облака парогазовой смеси принимается равной 0,4. Энергия взрыва тротила Q_ТНТ = 4,19 ∙ 10² кДж/кг.

2. Рассчитаем тротиловый эквивалент вещества 2-метил-2-бутанол:

_ТНТ = Q`_Н;

Q_ТНТ

_ТНТ = 30,75 ∙ 10³ = 7,34

4,19 ∙ 10³

Ответ: _ТНТ = 7,34

Часть 2. Сравнение полученных расчетных значений со справочными данными.

Расчетные значения параметров горения и взрыва 2-метил-2-бутанол:

Параметр горения и взрыва	Адиабат. т-а гор., ТАД	Тем-ра взрыва, ТВЗР	КПР	МФК (Н2О)	МВСК	ТПР	Тем-ра самовоспл., ТСВ	Макс. давление взрыва, PMAX	Тротил. эквивалент вещ-ва, ТНТ
Значение параметра	1847,15	2301,26	Н = 1,43%; В = 8,12%;	МФК = 56,55%.	МВСК = 8,4%.	tН = 270,9К; tВ = 53,9К.	ТСВ = 444оС;	Рmaxвзр= 810,77кПа.	ТНТ = 7,34

Показатели пожарной опасности 2-метил-2-бутанол из справочной литературы:

Параметр горения и взрыва	Адиабат. т-а гор., ТАД	Тем-ра взрыва, ТВЗР	КПР	МФК (Н2О)	МВСК	ТПР	Тем-ра самовоспл., ТСВ	Макс. давление взрыва, PMAX	Тротил. эквивалент вещ-ва, ТНТ
Значение параметра	2200,2	2612	Н = 1,25%; В = 7,45%;	МФК = 33,68% %.	МВСК = 16,84%.	tН = 327К; tВ = 363 К.	ТСВ = 300оС;	-	-

Рассчитаем погрешности параметров горения и взрыва:

Т_АД = 2200,2 – 2140,35∙ 100 = 2,7%;

2200,2

Т_ВЗР = 2612 – 2574,26 ∙ 100 = 1,75%;

2612

КПР: _Н = 1,25 – 1,2 ∙ 100 = 4%;

1,25

_НВ = 7,45 – 7,4 ∙ 100 = 0,67%;

7,45

МФК (Н₂О) = 33,68 – 32,25 ∙ 100 = 4,25%;

33,68

МВСК = 16,84 – 16,49 ∙ 100 = 2,08%;

16,84

Т_СВ = 300 – 219 ∙ 100 = 27%.

300