Хелпикс

Главная

Контакты

Случайная статья



Практическая работа. Тема: Расчет интенсивности подачи воды, требуемой для прекращения пламенного горения.. Теоретическая часть



Практическая работа

 Тема: Расчет интенсивности подачи воды, требуемой для прекращения пламенного горения.

Цель работы:изучив теоретическую часть, научиться производить расчёт интенсивности подачи тонкораспылённой воды, требуемой для прекращения пламенного горения

Теоретическая часть

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

В результате попадания воды в зону горения часть тепла химической реакции начинает затрачиваться на нагрев, испарение воды и нагрев образующегося пара. В этом заключается механизм охлаждения зоны горения. Образующийся водяной пар уменьшает концентрацию молекул горючего и окислителя в зоне горения, что приводит к снижению скорости химической реакции соответственно и интенсивности тепловыделения.

Уравнение теплового баланса пламени имеет вид:

qп = qз.г  + qлуч,

где qп – интенсивность выделения тепла в зоне горения, кВт; qз.г  - интенсивность накопления тепла в зоне горения; qлуч – интенсивность отвода тепла из зоны горения излучением.

Температура пламени непосредственно определяется величиной qз.г :

qз.г = qп  - qлуч.

Величину qлуч можно выразить как долю потерь тепла от qп, называемую коэффициентом излучения. Обозначаем его k1. тогда

qз.г = qп - k1 qп или

qз.г = (1 – k1) qп.

Интенсивность теплоотвода от зоны горения, требуемую для ее охлаждения до Тпот, также выразим в виде доли k2 от qп. При этом за температуру потухания примем температуру горения смеси, в которой содержание горючего равно нижнему концентрационному пределу распространения пламени Тгн.

Максимальная температура пламени равна температуре горения смеси стехиометрического состава Тгст. Тогда количество тепла, котрое необходимо отвести от пламени, будет пропорционально разности ∆Т = Тгст – Тгн.

Отношение ∆Т/ Тгст, составит величину k2.

Таким образом, требуемая интенсивность теплоотвода q ,будет равна:

qз.г = (1 – k1) k2 qп.

Коэффициент k1 зависит от состава горючего вещества. В случае горения газов его можно оценить по выражению:

                                                         k1 = 0,048 ,

где Мi и ai – молекулярная масса и объемная доля i-го горючего газа в смеси.

Действительную температуру горения при α = 1 находят по формуле:

Тгст = Т0 + ,

где VCO 2, V H2O, VN2 - количество соответствующего компонента,

найденное по уравнению реакции горения при α = 1; ср   , ср    ,ср

- удельная теплоёмкость соответствующего компонента при 1500 К.

Действительную температуру горения на нижнем концентрационном пределе находят по формуле:

                                Тгн = Т0  +

Коэффициент избытка воздуха на нижнем концентрационном пределе распространения пламени αн равен:

αн = ,

с использованием формул (63) – (65) рассчитывается коэффициент  как соотношение (  - )/ . Низшую теплоту сгорания находят по таблицам или известным формулам.

   Количество тепла, которое способна отнять вода от зоны горения при полном испарении складывается из трех составляющих:

Q =  +  ,

где  - количество тепла, затрачиваемое на нагрев воды до температуры кипения, кДж;  - количество тепла, отбираемое за счет испарения воды, кДж;  - количество тепла, затрачиваемое на нагрев пара от 100 о С до температуры потухания.

      В развернутой форме это уравнение имеет вид:

Q = mв Св Тв + mв r + mп Сп Тп ,

 где mв и mп – масса испарившейся воды и пара соответственно, кг; Св – удельная теплоемкость воды, кДж / (кг  град); r – удельная теплота испарения воды, кДж/кг; Сп – средняя удельная теплоемкость пара в диапазоне температур от 100 до 1000 о С, кДж/(кг  град).

   Очевидно, что mв = mп. После подстановки численных значений получим Q 4400 кДж/кг. Это означает, что каждый килограмм (литр) воды, подаваемой в объем зоны горения, после полного испарения и разогрева пара до Тпот, отнимает от зоны химических реакций примерно 4400 кДж. При расходе воды, равном gв, л/с, интенсивность отвода тепла от факела пламени при указанных условиях составит:

Gотв = Q gв.

Тушение наступит, если gотв g. Откуда получим требуемый расход воды gтр, л/с:

gтр g / Q =  , л/с.

Практическая часть

  1. Изучите теоретическую часть практической работы, в тетради сделайте краткие записи основных формул и определений.
  2. Просмотрите по ссылке решение задачи.
  3. Составьте алгоритм решения задачи
  4. Самостоятельно решите задачу из своего варианта

 

ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ

Рассчитать интенсивность подачи тонкораспылённой воды, теоретически необходимой для тушения пламени. Коэффициент полноты сгорания принять равным 0,8; начальную температуру окружающей среды 20 0С.

№ варианта Вещество Qн кДж/моль φн%     ύ ,м кг/(м2*с) k1
1. Гептан(С7Н16) 1,07 0,09 0,3
2. Ксилол(С8Н10) 1,1 0,07 0,4
3. Кумол(С9Н12) 5608,9 0,88 0,06 0,4
4. Гексан(С6Н14) 4200,9 1,2 0,1 0,3
5. Этилбутират(С6Н12О2) 1,4 0,057 0,2
6. Сероуглерод(CS2) 1065,5 1,25 0,04 0,2
7. Октан(С8Н18) 0,98 0,079 0,3
8. Этилбензол(С8Н10) 4386,9 0,088 0,4
9. Нонан(С9Н20) 0,78 0,062 0,38
10. N-Цимол (С6Н12) 0,8 0,055 0,3
11. Ацетон 2,2 0,09 0,3
12. Бензол  1,4 0,06 0,3
13. Глицерин 2,6 0,04 0,2
14. Пентан 1,4 0,05 0,3
15. Метанол 0,057 0,3
16. Этанол 3,6 0,04 0,2
17. Пропанол -1 2,1 0,06 0,3
18. Бутанол-1 1,7 0,039 0,3
19. Амиловый спирт 1,2 0,04 0,2
20. Толуол 1,3 0,1 0,3
21. Диэтиловый эфир 1,7 0,07 0,3
22. Уксусноэтиловый эфир 3,5 0,05 0,2
23. Этиленгликоль 3,8 0,04 0,2
24. Уксусная кислота 3,3 0,05 0,3
25. Эфир уксусно амиловый 1,7 0,09 0,3

 

 
  

© helpiks.su При использовании или копировании материалов прямая ссылка на сайт обязательна.