Исходя из уравнения теплового баланса реакции горения для прекращения горения необходимо

Видео:Уравнивание реакций горения углеводородовСкачать

Уравнивание реакций горения углеводородов

Тепловая теория прекращения горения

Процесс тушения пожара – это комплекс управленческих решений, направленных на обеспечение безопасности людей, животных, спасение материальных ценностей и ликвидацию горения.

Исходя из этого, работа на пожаре всегда ведется сразу по нескольким направлениям: спасание людей, сохранение материальных ценностей, развертывание сил и средств, вскрытие и разборка конструкций и собственно прекращение горения. В рамках дисциплины «Физико-химические основы развития и тушения пожаров» рассматривается только одна составляющая тушения пожара – прекращение горения, общие принципы, пути и способы достижения этой цели. Важность понимания этих вопросов обусловлена тем, что на пожаре основным процессом является процесс горения. Нет процесса горения – нет и пожара. Поэтому прекращение горения во всех его видах означает ликвидацию пожара.

При рассмотрении вопросов, связанных с возникновением и прекращением горения, используют понятие классического «треугольника горения». Процесс горения возникает и развивается, когда во времени и пространстве сходятся: горючее вещество (ГВ), источник зажигания (ИЗ) и окислитель (ОК) (см. рисунок 14). Если разорвать любую связь или исключить один из элементов данной схемы, горение станет невозможным.

Рисунок 14 — Схема «треугольника горения»

Исходя из уравнения теплового баланса реакции горения для прекращения горения необходимо

Пламенное горение на пожаре является диффузионным и гомогенным. При этом газообразное горючее непрерывно поступает в зону горения, смешивается с газообразным окислителем и воспламеняется от источника зажигания. На пожаре таким непрерывно действующим источником зажигания является само пламя. Следовательно, ликвидация факела пламени означает исключение из «треугольника горения» одного угла – источника зажигания и является условием, необходимым для прекращения горения. Однако выполнения только этого условия не всегда достаточно для тушения пожара. Так, при горении многих твердых, склонных к тлению материалов (древесно-стружечные плиты, древесина, ткани, органические волокна и т. д.) температура поверхности составляет 600–700 °С, что вполне достаточно для зажигания выделяющихся газообразных продуктов пиролиза и при отсутствии пламени. В таких случаях достаточным условием для тушения пожара является прекращение поступления горючих газов в зону горения, т. е. ликвидация еще одного угла треугольника пожара – горючего вещества.

Наиболее распространенной и научно обоснованной теорией прекращения процессов горения является тепловая теория потухания пламени, разработанная советским ученым Я. Б. Зельдовичем. Суть ее в том, что в результате нарушения теплового равновесия в зоне химических реакций горения при определенных условиях самопроизвольное и непрерывное протекание этих реакций становится невозможным – процесс горения прекращается. Это происходит тогда, когда температура в зоне горения снижается до некоторого критического значения, которое мы будем в дальнейшем называть температурой потухания:

где Тад – адиабатическая температура горения;

ΔТ – изменение температуры.

Подобное явление наблюдается в первую очередь для смесей заранее перемешанных газов (кинетических смесей), для которых существуют пределы распространения пламени, обусловленные тепловыми потерями от зоны горения в стенки сосуда и на излучение. Из-за тепловых потерь снижается температура пламени и уменьшается скорость его распространения. Снижение скорости приводит к тому, что тепловые потери увеличиваются еще больше, температура пламени прогрессирующе падает и т. д. Критическое условие возможности горения характеризуется предельной величиной, на которую может понизиться температура пламени. Если тепловые потери приводят к снижению температуры пламени на величину, большую чем , то происходит его потухание (здесь R – универсальная газовая постоянная, Е – энергия активации реакции). Эта величина получила наименование «характеристический интервал».

Однако на пожарах горение является не кинетическим, а диффузионным. В диффузионном пламени уменьшение температуры не приводит к значительному изменению количества газа, сгорающего на единице его поверхности, поскольку скорость горения определяется скоростью диффузии. Поэтому срыв горения из-за теплопотерь осуществляется в диффузионном пламени при меньшей интенсивности горения по сравнению с пламенем в смеси заранее перемешанных газов, да и природа критического условия иная.

Проинтегрировав уравнения диффузии и теплопроводности, используя уравнение скорости химической реакции и теорию размерности, Я. Б. Зельдович получил максимально возможную величину снижения температуры диффузионного пламени, при которой наступает потухание:

где R – универсальная газовая постоянная, 8,32 кДж/моль;

Тад– адиабатическая температура пламени, ≈ 2 300 К;

Е – энергия активации, ≈ 126 000 кДж/моль.

Выразив отсюда собственно температуру потухания и подставив численные значения входящих величин, можно оценить значение этой критической температуры пламени:

То есть адиабатическая температура потухания пламени составляет около 1000 °С.

На практике же в зоне горения реализуется не адиабатическая, а действительная температура горения. Она существенно ниже адиабатической вследствие потерь тепла, связанных сразу с несколькими физико-химическими процессами.

Во-первых, у диффузионных пламен выше светимость из-за наличия в них твердых частиц углерода (сажи), которые не успевают сгорать до СО и СО2 из-за недостатка кислорода. Во-вторых, диффузионные пламена имеют более протяженную зону реакции и, соответственно, большую поверхность излучения и меньшую интенсивность тепловыделения в расчете на единицу объема. В-третьих, при диффузионном горении на величину тепловых потерь от факела пламени существенно влияет конвективный теплообмен с окружающим пространством. В сумме эти потери для диффузионных пламен составляют до 40 % от всего тепла, выделяющегося в зоне горения.

При реализации процесса тушения в зоне реакции резко снижаются потери на излучение (ниже 1 000 °С частицы углерода уже практически не светятся, а значит, и не излучают), уменьшается и конвективный теплообмен с окружающим пространством. Это позволяет нам считать, что на температурах, близких к температурам потухания, процесс горения действительно крайне близок по своим характеристикам к адиабатически-изобарическому и полученное расчетным методом значение температуры потухания реализуется на практике.

Таким образом, тепловая теория потухания дает удобный инструмент для физического обоснования способов и средств прекращения горения на пожаре.

Видео:Составление уравнений реакций горения. 11 класс.Скачать

Составление уравнений реакций горения. 11 класс.

1.1 Тепловая теория прекращения горения

Согласно тепловой теории потухания прекращение горения наступает в результате понижения температуры пламени до некоторой критической величины, называемой температурой потухания Тпот. Это достигается путем увеличения интенсивности теплоотвода из зоны горения и (или) уменьшением интенсивности тепловыделения за счет снижения скорости реакции горения.

В результате введения воды в зону горения часть тепла химической реакции начинает затрачиваться на нагрев, испарение воды и нагрев образующегося пара. Учитывая высокие теплоёмкости воды и водяного пара, а также теплоту парообразования, всё это приводит к снижению температуры зоны горения. В то же время появление водяного пара уменьшает концентрацию молекул горючего и окислителя в зоне горения, т.е. приводит к ее разбавлению и снижению скорости реакции горения, а значит и тепловыделения. Согласно тепловой теории, адиабатическая температура потухания кинетического пламени может быть легко найдена, если известна адиабатическая температура пламени. Для углеводородных горючих Тпот, как правило, составляет около 1000 оС.

Все способы прекращения горения по принципу, на котором основано условие прекращения горения, можно разделить на четыре группы:

— способы охлаждения зоны горения или горящего вещества;

— способы разбавления реагирующих веществ;

— способы изоляции реагирующих веществ от зоны горения;

— способы химического торможения реакции горения.

Вид огнетушащего средства, применяемого для прекращения горения, зависит от обстановки на пожаре и, в основном, определяется:

— свойствами и состоянием горящего материала;

— наличием на пожаре огнетушащих средств и их количества;

— группой пожара (в открытом пространстве, в ограждениях);

— условиями газообмена в помещении;

— параметрами пожара, определяющими способ прекращения горения (объемом помещения);

— трудоемкостью и безопасностью работ подразделений по прекращению горения;

— эффективностью огнетушащего средства.

Следует отметить, что огнетушащие средства, поступая в зону горения, действуют комплексно, а не избирательно, т. е. одновременно производят, например, охлаждение горящего материала и разбавление его паров или газов. Однако в зависимости от свойств огнетушащего средства, его физического состояния и свойств горящего материала к прекращению горения может привести только один из этих процессов, другой же только способствует прекращению горения.

Например, ВМП средней кратности при тушении бензина охлаждает верхний слой его и одновременно изолирует от зоны горения. Основным процессом, приводящим к прекращению горения бензина, является изоляция, так как пена, имеющая температуру 5-15°С, не может охладить бензин ниже его температуры вспышки минус 35°С.

В зависимости от основного процесса, приводящего к прекращению горения, все наиболее распространенные способы можно отнести к группам.

Способы охлаждения — охлаждение сплошными струями воды; охлаждение распыленными струями воды; охлаждение перемешиванием горючих материалов.

Способы разбавления — разбавление струями тонкораспыленной воды; разбавление горючих жидкостей водой; разбавление негорючими парами и газами.

Способы изоляции — изоляция слоем пены; изоляция слоем продуктов взрыва ВВ; изоляция созданием разрыва в горючем веществе; изоляция слоем огнетушащего порошка; изоляция огнезащитными полосами.

Способы химического торможения реакции горения — торможение реакций огнетушащими порошками; торможение реакций галоидопроизводными углеводородами.

Видео:Закон сохранения превращения энергии в тепловых процессах. 8 класс.Скачать

Закон сохранения превращения энергии в тепловых процессах. 8 класс.

Тепловой баланс процессов горения

Исходя из уравнения теплового баланса реакции горения для прекращения горения необходимо

Видео:Количество теплоты, удельная теплоемкость вещества. Практическая часть - решение задачи. 8 класс.Скачать

Количество теплоты, удельная теплоемкость вещества. Практическая часть - решение задачи. 8 класс.

1333. Тепловой баланс процессов горения

Видео:Уравнение теплового баланса. Тепловые явления. ЕГЭ по физике 2023Скачать

Уравнение теплового баланса. Тепловые явления. ЕГЭ по физике 2023

3.1 Расчёт теплоты сгорания

При тепловых расчётах определят, как правило, низшую теплоту сгорания вещества. Низшая теплота рассчитывается как количество тепла, выделяющегося при сгорании единицы количества вещества или единицы массы при газообразном состоянии воды как продукта реакции. В первом случае речь идёт о мольной теплоте сгорания, во втором – об удельной теплоте сгорания. Связь мольной и удельной теплоты сгорания даётся формулой

Исходя из уравнения теплового баланса реакции горения для прекращения горения необходимо, 2 43

где Исходя из уравнения теплового баланса реакции горения для прекращения горения необходимо— низшая удельная теплота сгорания, Исходя из уравнения теплового баланса реакции горения для прекращения горения необходимо— низшая мольная теплота сгорания, Mг –молярная масса горючего.

Формулы, для расчёта низшей теплоты сгорания приводятся в таблице 3-1.

Табл. 3-1 Расчётные формулы для определения низшей теплоты сгорания.

Исходя из уравнения теплового баланса реакции горения для прекращения горения необходимо4 55

Исходя из уравнения теплового баланса реакции горения для прекращения горения необходимо6 67

Формула (3.2) представляет следствие из закона Гесса. Согласно этому следствию тепловой эффект реакции будет равен разности сумм теплот образования продуктов реакции и теплот образования исходных веществ. Здесь Исходя из уравнения теплового баланса реакции горения для прекращения горения необходимои Исходя из уравнения теплового баланса реакции горения для прекращения горения необходимостандартные теплоты образования i — того продукта реакции и j – того исходного вещества, которые приводятся в справочной литературе, ni, nj — количества молей (стехиометрические коэффициенты в уравнении реакции) продуктов и исходных веществ соответственно. Напомним из курса химии, что теплота образования простых веществ (т. е. состоящих из атомов одного вида кислорода, азота и др.) равна нулю. С учётом вышесказанного, и того, что уравнение реакции записывается так, чтобы коэффициент при горючем был равен единице, формула (3.2) принимает вид

Исходя из уравнения теплового баланса реакции горения для прекращения горения необходимо. 8 79

Формула (3.3) носит название формулы . Она применяется для расчёта теплот сгорания сложных веществ, если известен их состав в массовых процентах. Здесь C, H,S, N,O – содержание соответствующего элемента в массовых процентах, W — влажность горючего.

Теплоту сгорания газовоздушных смесей определяют по формуле

Исходя из уравнения теплового баланса реакции горения для прекращения горения необходимо, 10 811

где Qн – низшая теплота сгорания газообразного горючего, ц – содержание горючего в смеси (в объёмных %). В случае нескольких горючих газов производится суммирование по всем горючим

Исходя из уравнения теплового баланса реакции горения для прекращения горения необходимо. 12 913

Пример 1. Рассчитать мольную и удельную теплоту сгорания уксусной кислоты.

Горючее – индивидуальное вещество. Для расчёта мольной теплоты сгорания воспользуемся следствием из закона Гесса (3.4). Запишем уравнение реакции

CH3CO2H + 2(O2 +3,76N2) = 2CO2 + 2H2O + 2·3,76N2.

Кислород и азот – простые вещества и их стандартные теплоты образования равны нулю. теплоты образования остальных участников реакции возьмём из справочных данных: ДfH0(CH3CO2H) = -485,6 кДж/моль, ДfH0(CO2) = -396,9 кДж/моль, ДfH0(H2O) = -242,2 кДж/моль. Теплота сгорания уксусной кислоты будет равна Исходя из уравнения теплового баланса реакции горения для прекращения горения необходимокДж/моль = 7,926·105 кДж/кмоль. Молярная масса уксусной кислоты – 64 кг/кмоль. По формуле (3.1) удельная теплота сгорания будет Исходя из уравнения теплового баланса реакции горения для прекращения горения необходимокДж/кг.

Пример 2. Рассчитать низшую теплоту сгорания органического вещества состава С – 62%, H – 8%, O – 28%, S – 2%.

Горючее – сложное вещество, для расчёта теплоты сгорания воспользуемся формулой Менделеева (3.3). Исходя из уравнения теплового баланса реакции горения для прекращения горения необходимокДж/кг.

Пример 3. Рассчитать теплоту сгорания газовой смеси состава (в об. %) CH4 – 40%, C4H10 – 20%,O2 – 15%, H2S – 15%, NH3 – 10%, CO2 – 10%.

Определим низшую теплоту сгорания каждого горючего газа в смеси CH4, C4H10, H2S и NH3 используя следствие из закона Гесса (3.4). Теплоты образования горючих продуктов реакции возьмём из справочных таблиц. Поскольку теплота образования азота равна нулю (простое вещество) то для простоты не будем включать азот воздуха в уравнение реакции.

Табл. 3-2. Теплоты сгорания компонентов газовой смеси.

Теплота сгорания, кДж/моль

CH4 +2O2 = CO2 + 2H2O

Исходя из уравнения теплового баланса реакции горения для прекращения горения необходимо

C4H10 + 6,5O2 = 4CO2 + 5H2O

Исходя из уравнения теплового баланса реакции горения для прекращения горения необходимо

H2S +1,5O2 = H2O + SO2

Исходя из уравнения теплового баланса реакции горения для прекращения горения необходимо

NH3 +0,75O2 = 0,5N2 + 1,5H2O

Исходя из уравнения теплового баланса реакции горения для прекращения горения необходимо

По формуле (3.6) определим теплоту сгорания газовой смеси.

Исходя из уравнения теплового баланса реакции горения для прекращения горения необходимокДж/моль = 1,2785·106 кДж/кмоль. Для пересчёта теплоты сгорания на 1 м3 следует разделить мольную теплоту сгорания на объём, занимаемый одним киломолем газа при нормальных условиях(22,413 м3). Исходя из уравнения теплового баланса реакции горения для прекращения горения необходимокДж/м3.

Пример 4: Рассчитать теплоту сгорания 1 м3 стехиометрической смеси гексана с воздухом.

Стехиометрический состав смеси находится из уравнения реакции

C6H14 + 9,5(O2 + 3,76N2) = 6CO2 + 7H2O + 9,5·3,76N2.

Весь объём участников реакции, т. е. сумму стехиометрических коэффициентов, примем за 100%. А количество горючего (1 моль) будет соответствовать стехиометрической концентрации Исходя из уравнения теплового баланса реакции горения для прекращения горения необходимо. теплоту сгорания 1 м3 чистого гексана определим по формулам (3.4) и (3.5). Исходя из уравнения теплового баланса реакции горения для прекращения горения необходимокДж/кмоль, Исходя из уравнения теплового баланса реакции горения для прекращения горения необходимокДж/м3. Теплоту сгорания 1 м3 гексана с воздухом определяем по формуле (3.5). Исходя из уравнения теплового баланса реакции горения для прекращения горения необходимокДж/м3.

Видео:Решение задач на термохимические уравнения. 8 класс.Скачать

Решение задач на термохимические уравнения. 8 класс.

3.2 Тепловой баланс и расчёт температуры горения

Под температурой горения понимают максимальную температуру, до которой нагреваются продукты горения. В технике и пожарном деле различают теоретическую, калориметрическую, адиабатическую и действительную температуру горения.

Теоретическая температура горения – это температура, при которой выделившаяся теплота горения смеси стехиометрического состава расходуется на нагрев и диссоциацию продуктов горения. Практически диссоциация продуктов горения начинается при температуре выше 2000 К

Калориметрическая температура горения – это температура, которая достигается при горении стехиометрической горючей смеси с начальной температурой 273 К и при отсутствии потерь в окружающую среду.

Адиабатическая температура горения – это температура полного сгорания смесей любого состава при отсутствии тепловых потерь в окружающую среду.

Действительная температура горения – это температура горения, достигаемая в условиях реального пожара. Она намного ниже теоретической, калориметрической и адиабатической, т. к. в реальных условиях до 40 % теплоты горения обычно теряется на излучение, недожог, нагрев избытка воздуха и т. д.

Экспериментальное определение температуры горения для большинства горючих веществ представляет значительные трудности, особенно для жидкостей и твёрдых материалов. Однако в ряде случаев теория позволяет с достаточной для практики точностью вычислить температуру горения веществ, основываясь только на знании их химической формулы, состава исходной горючей смеси и продуктов горения.

В общем случае используется зависимость вида

Исходя из уравнения теплового баланса реакции горения для прекращения горения необходимо, 14 1015

где Qпг – теплота, перешедшая в продукты горения (энтальпия или теплосодержание продуктов горения), Vпг – объём продуктов горения, Cp – удельная теплоёмкость продуктов горения при постоянном давлении, Tг – температура горения. Но напрямую пользоваться формулой (3.7) нельзя, т. к. теплоёмкость есть функция температуры (Исходя из уравнения теплового баланса реакции горения для прекращения горения необходимо).

Энтальпия продуктов горения определяется из уравнения теплового баланса.

Исходя из уравнения теплового баланса реакции горения для прекращения горения необходимо, 161117

Исходя из уравнения теплового баланса реакции горения для прекращения горения необходимо181219

где Qпг – энтальпия продуктов горения, Qисп – теплота испарения, Qпот – тепловые потери за счёт излучения (Qи), недожога (Qнед) и диссоциации (Qдисс) продуктов горения. В зависимости от рода учитываемых потерь теплоты в зоне горения (на излучение, недожог, диссоциацию продуктов горения) вычисляется та или иная температура.

Энтальпия продуктов реакции может быть представлена как сумма энтальпий всех продуктов реакции.

Исходя из уравнения теплового баланса реакции горения для прекращения горения необходимо, 201321

где Vпг. i – объём i-того продукта горения, Cp, i – его изобарная теплоёмкость, Tг – температура горения.

При кинетическом горении газопаровоздушных смесей потери теплоты из зоны горения пренебрежимо малы, поэтому для этих смесей действительная температура горения близка к адиабатической, которую и используют в пожарно-технических расчетах.

Для расчёта температуры горения составим уравнение теплового баланса, учитывая, что выделяющееся тепло нагревает продукты горения от начальной температуры T0 до температуры Tг.

Исходя из уравнения теплового баланса реакции горения для прекращения горения необходимо, 221423

где з — коэффициент теплопотерь (доля потерь тепла на излучение, а также в результате неполноты сгорания). из уравнения теплового баланса следует

Исходя из уравнения теплового баланса реакции горения для прекращения горения необходимо24 1525

Трудность в определении температуры горения по этой формуле заключается в том, что теплоёмкость газа зависит от температуры. Так как газы нагреваются от температуры T0 до температуры Тг, то в формулу (3.12) необходимо подставить среднее значение теплоёмкости именно в этом интервале температур. Но температура горения нам неизвестна и мы хотим её найти. В этом случае можно поступить следующим образом. Среднее значение температуры горения большинства веществ в воздухе составляет примерно 1500 К. Поэтому с небольшой погрешностью в определении Тг для расчётов можно взять среднее значение теплоёмкости в интервале температур 273–1500 К.

Видео:Химия | Тепловой эффект химической реакции (энтальпия)Скачать

Химия | Тепловой эффект химической реакции (энтальпия)

3.3 Расчёт температуры горения методом последовательных приближений

Для более точных расчётов температуры горения используют метод последовательных приближений, по известной зависимости теплосодержания (энтальпии) продуктов горения от температуры. Если теплосодержание продуктов горения при Т=273 К принять равным нулю, то полное теплосодержание продуктов горения при Тг будет равно количеству теплоты, выделившейся в результате химической реакции. Учётом теплопотерь

Исходя из уравнения теплового баланса реакции горения для прекращения горения необходимо, 26 1627

где Hпг, i – энтальпия i – того продукта горения. Задача состоит в том, чтобы найти температуру, при которой будет справедливо это равенство. Энтальпии продуктов горения приведены в справочных таблицах.

Алгоритм расчёта приведён в табл. 3-3.

Табл. 3-3. Алгоритм расчёта температуры горения.

Объём и состав продуктов горения

Низшая теплота сгорания или количество тепла, пошедшего на нагрев продуктов горения (при наличии теплопотерь)

Среднее значение энтальпии продуктов горения

Исходя из уравнения теплового баланса реакции горения для прекращения горения необходимо281729

Температура горения T1 по средней энтальпии с помощью справочным таблицам, ориентируясь на азот (наибольшее содержание в продуктах горения)

Теплосодержание продуктов горения с температурой Т1

Исходя из уравнения теплового баланса реакции горения для прекращения горения необходимо301831

Теплосодержание продуктов горения с температурой Т2 Если Q1>Qпг то T2 T1

Исходя из уравнения теплового баланса реакции горения для прекращения горения необходимо

Расчёт ведётся до получения неравенства Исходя из уравнения теплового баланса реакции горения для прекращения горения необходимоили Исходя из уравнения теплового баланса реакции горения для прекращения горения необходимо

Исходя из уравнения теплового баланса реакции горения для прекращения горения необходимо32 1933

Температура взрыва, протекающего в изохорно-адиабатическом режиме (при постоянном объёме) рассчитывается по уравнению теплового баланса (3.13) и алгоритму табл. 3-3, В отличие от горения вместо энтальпии продуктов горения используется их внутренняя энергия (также находимая по справочным таблицам)

Исходя из уравнения теплового баланса реакции горения для прекращения горения необходимо, 34 2035

где Cv – теплоёмкость при постоянном объёме кДж/моль·К, кДж/кг·К.

Пример 5: Рассчитать адиабатическую температуру горения стехиометрической смеси этилового спирта (C2H6O) с воздухом.

Так как горючее – индивидуальное вещество для определения состава и объёма продуктов горения запишем уравнение реакции.

C2H6O + 3(O2 + 3,76N2) = 2CO2 + 3H2O + 3·3,76N2.

Объёмы продуктов реакции Исходя из уравнения теплового баланса реакции горения для прекращения горения необходимомоля, Исходя из уравнения теплового баланса реакции горения для прекращения горения необходимо= 3 моля, Исходя из уравнения теплового баланса реакции горения для прекращения горения необходимомоля. Общий объём продуктов горения – 16,28 моля. Тепловой эффект реакции определим по следствию из закона Гесса (3.4). Исходя из уравнения теплового баланса реакции горения для прекращения горения необходимокДж/моль. Средняя энтальпия продуктов горения — Исходя из уравнения теплового баланса реакции горения для прекращения горения необходимокДж/моль. Ориентируясь на азот, найдём первую приближённую температуру горения T1 – 21000С. Рассчитаем при найденной температуре теплосодержание продуктов реакции. Исходя из уравнения теплового баланса реакции горения для прекращения горения необходимокДж/моль. Сравнивая находим Исходя из уравнения теплового баланса реакции горения для прекращения горения необходимо, следовательно Исходя из уравнения теплового баланса реакции горения для прекращения горения необходимо. Выбираем температуру 20000С. Находим теплосодержание продуктов горения при этой температуре Исходя из уравнения теплового баланса реакции горения для прекращения горения необходимокДж/моль. Так как Исходя из уравнения теплового баланса реакции горения для прекращения горения необходимоопределим температуру горения по формуле (3.16) Исходя из уравнения теплового баланса реакции горения для прекращения горения необходимо.

Пример 6: Рассчитать адиабатическую температуру горения органического вещества состава С – 60%, H – 7%, O – 25%, W – 8%.

Горючее – сложное вещество, состав продуктов горения определяем по формулам §2.2. Исходя из уравнения теплового баланса реакции горения для прекращения горения необходимом3, Исходя из уравнения теплового баланса реакции горения для прекращения горения необходимом3, Исходя из уравнения теплового баланса реакции горения для прекращения горения необходимом3. Общий объём продуктов горения – 7,01295 м3. Теплоту сгорания (низшую) определим по формуле Менделеева (3.3). Исходя из уравнения теплового баланса реакции горения для прекращения горения необходимокДж/кг. Определим среднюю энтальпию продуктов горения Исходя из уравнения теплового баланса реакции горения для прекращения горения необходимокДж/м3. По средней энтальпии, считая, что продукты горения состоят только из азота, определим примерную температуру горения – 21000С. Рассчитаем содержание всех продуктов горения при этой температуре. Исходя из уравнения теплового баланса реакции горения для прекращения горения необходимокДж/м3. Так как Исходя из уравнения теплового баланса реакции горения для прекращения горения необходимото выбираем следующую температуру Исходя из уравнения теплового баланса реакции горения для прекращения горения необходимо. выберем T2 – 19000C. для выбранной температуры теплосодержание всех продуктов горения составит Исходя из уравнения теплового баланса реакции горения для прекращения горения необходимокДж/м3. Соблюдается неравенство Исходя из уравнения теплового баланса реакции горения для прекращения горения необходимо, температуру горения можно найти по формуле линейной интерполяции (3.16), Исходя из уравнения теплового баланса реакции горения для прекращения горения необходимо.

Пример 7: Рассчитать действительную температуру горения фенола (C6H6O, Исходя из уравнения теплового баланса реакции горения для прекращения горения необходимокДж/моль)методом средних теплоёмкостей, если горение происходило в избытке воздуха (коэффициент избытка 2.2), а потери тепла составили 25%.

Так как горючее – индивидуальное вещество составим уравнение реакции горения фенола.

C6H6O + 7(O2 + 3,76N2) = 6CO2 + 3H2O + 7·3,76N2

Определим объём и состав продуктов горения фенола. Исходя из уравнения теплового баланса реакции горения для прекращения горения необходимомоль, Исходя из уравнения теплового баланса реакции горения для прекращения горения необходимомоль, Исходя из уравнения теплового баланса реакции горения для прекращения горения необходимомоль, Исходя из уравнения теплового баланса реакции горения для прекращения горения необходимомоль. Определяем низшую теплоту сгорания фенола Исходя из уравнения теплового баланса реакции горения для прекращения горения необходимокДж/моль. Учитывая, что по условию 25% тепла теряется, найдём теплосодержание продуктов реакции Исходя из уравнения теплового баланса реакции горения для прекращения горения необходимокДж/моль. По формуле (3.12) определим температуру горения Исходя из уравнения теплового баланса реакции горения для прекращения горения необходимоК.

Пример 8: Рассчитать температуру взрыва метановоздушной смеси стехиометрического состава.

Расчет едём по алгоритму, изложенному в табл. 3-3. с учётом формулы (3.17). Составим уравнение реакции взрыва и найдём объём и состав продуктов горения

CH4 + 2(O2 + 3,76N2) = CO2 + 2H2O + 2·3,76N2.

Объёмы продуктов горения Исходя из уравнения теплового баланса реакции горения для прекращения горения необходимомоль, Исходя из уравнения теплового баланса реакции горения для прекращения горения необходимомоля, Исходя из уравнения теплового баланса реакции горения для прекращения горения необходимомоля. Низшая теплота сгорания метана по формуле (3.4) (для метана Исходя из уравнения теплового баланса реакции горения для прекращения горения необходимокДж/моль) принимается равной теплоте взрыва. Исходя из уравнения теплового баланса реакции горения для прекращения горения необходимокДж/моль. Средняя внутренняя энергия продуктов сгорания Исходя из уравнения теплового баланса реакции горения для прекращения горения необходимокДж/моль. Ориентируясь на внутреннюю энергию азота, как главного компонента продуктов взрыва, находим приближённую температуру взрыва 27000С. Внутренняя энергия продуктов взрыва будет равна Исходя из уравнения теплового баланса реакции горения для прекращения горения необходимокДж/моль. Поскольку Исходя из уравнения теплового баланса реакции горения для прекращения горения необходимото температуру T2 выбираем меньше, чем T1. Для второго приближения выберем T2 = 25000С. Внутренняя энергия продуктов взрыва при этой температуре будет Исходя из уравнения теплового баланса реакции горения для прекращения горения необходимокДж/моль. Так как соблюдается неравенство Исходя из уравнения теплового баланса реакции горения для прекращения горения необходимотемпературу взрыва можно найти методом линейной интерполяции по формуле (3.16). Исходя из уравнения теплового баланса реакции горения для прекращения горения необходимо.

Видео:Урок 112 (осн). Уравнение теплового балансаСкачать

Урок 112 (осн). Уравнение теплового баланса

3.4 Задачи для самостоятельного решения

1. В каком случае в условиях пожара при горении бутана выделится больше тепла: при полном горении или неполном, протекающем по реакции С4Н10 + 4,5О2→4СО+5Н2О. Ответ необходимо подтвердить расчётом с использованием закона Гесса.

2. Вычислить теплоту образования ацетилена (C2H2) из элементов, если его теплота горения равна 1411, 2 кДж/моль.

3. Определить теплоту сгорания 12 кг бензола (C6H6), если теплота его образования составляет -82,9 кДж/моль/

4. Определить теплоту образования пимелиновой кислоты (С7Н12О4), если теплота её сгорания составляет 3453, 5 кДж/моль.

5. Определить теплоту сгорания салициловой кислоты (C7H6O3), если теплота её образования составляет -589,5 кДж/моль.

6. Вычислить теплоту образования метана, если при сжигании 10 г его в стандартных условиях выделяется 556,462 кДж тепла.

7. Определить теплоту сгорания бензилового спирта (С7Н8О), если теплота его образования составляет -875, 4 кДж/моль.

8. При образовании октана (C8H18) из элементов выделяется 208,45 кДж/моль тепла. Рассчитать его теплоту горения.

9. Теплота образования ацетона (C3H6O) составляет -248,28 кДж/моль. Определить его теплоту горения и количество тепла, которое выделится при сгорании 30 г. вещества.

10. Рассчитать теплоту сгорания сульфапиридазина (С11Н12О3N4S) без учёта потерь на испарение влаги.

11. Определить теплоту сгорания сульфофенилгидразина (С6Н8О3N2S) с учётом потерь на испарение воды. Содержание влаги в веществе 20 %.

12. Определить теплоту сгорания 4, 4-диаминодифенилсульфона (С12Н12О2N2S) без учёта потерь на испарение влаги по формуле .

13. Определить теплоты сгорания 4, 6-диметилгексагидро-1, 3, 5-триазинтиона-2 (С5Н9N3S) по формуле .

14. Определить теплоту сгорания по формуле диаминомезитилен-6-сульфокислоты (С9Н14О3N2S), если содержание влаги в веществе 35 %.

15. Определить низшую теплоту горения древесины состава: С – 41,5%; Н – 6%; О – 43 %; N – 2%; W– 7,5%.

16. Определить теоретическую температуру горения ацетона (C3H6O) с использованием средних значений теплоёмкостей.

17. Определить теоретическую температуру горения пентана (C5H12) с использованием средних значений теплоёмкостей.

18. Определить теоретическую температуру горения октана (C8H18) и использованием средних значений теплоёмкостей.

19. Определить теоретическую температуру горения бензола (C6H6) с использованием средних значений теплоёмкостей.

20. Методом последовательных приближений рассчитать адиабатическую температуру горения пропанола (C3H8O).

21. Рассчитайте температуру горения для стехиометрической смеси горючего вещества с воздухом (табл. 3-4).

📸 Видео

Решение задач на уравнение теплового баланса. Физика 8 классСкачать

Решение задач на уравнение теплового баланса. Физика 8 класс

10 класс, 11 урок, Уравнение теплового баланса с учетом изменения агрегатного состояния веществаСкачать

10 класс, 11 урок, Уравнение теплового баланса с учетом изменения агрегатного состояния вещества

Реакции горенияСкачать

Реакции горения

ЕГЭ физика. Уравнение теплового баланса (термодинамика)Скачать

ЕГЭ физика. Уравнение теплового баланса (термодинамика)

Задача на Тепловой обмен. физика 8 классСкачать

Задача на Тепловой обмен. физика 8 класс

78. Тепловой эффект реакции. Термохимические уравнения (часть 1)Скачать

78. Тепловой эффект реакции. Термохимические уравнения (часть 1)

Теплообмен. Уравнение теплового баланса 8-10 класс | Физика TutorOnlineСкачать

Теплообмен. Уравнение теплового баланса 8-10 класс | Физика TutorOnline

Урок 175. Уравнение теплового балансаСкачать

Урок 175. Уравнение теплового баланса

Урок 127 (осн). Задачи на уравнение теплового баланса - 1Скачать

Урок 127 (осн). Задачи на уравнение теплового баланса - 1

8 класс. ОВР. Окислительно-восстановительные реакции.Скачать

8 класс. ОВР. Окислительно-восстановительные реакции.

Энергия топлива, удельная теплота сгорания топлива. 8 класс.Скачать

Энергия топлива, удельная теплота сгорания топлива. 8 класс.

Урок 113 (осн). Задачи на уравнение теплового балансаСкачать

Урок 113 (осн). Задачи на уравнение теплового баланса
Поделиться или сохранить к себе: