Специальность 280104.65 – «Пожарная безопасность»
Мурманск – 2013
Методические рекомендации предназначены для организации заочного обучения курса «Теория горения и взрыва». Рассмотрена методика решения расчетных задач по курсу ТГиВ, примеры решений. Для выполнения расчетов в приложении приведены справочные таблицы. Для выполнения контрольной работы по курсу предложены варианты теоретических вопросов и расчетных заданий.
ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ
Приступая к изучению курса "Теория горения и взрыва", необходимо ознакомиться с программой, настоящими методическими указаниями и списком рекомендуемой литературы.
Усвоив основные теоретические положения отдельных тем курса, слушатель может переходить к решению задач по этой дисциплине.
Слушатель должен выполнить одну контрольную работу, включающую теоретическую часть (два вопроса) и расчетную часть.
Задание на контрольную работу состоит из 100 вариантов. Вариант контрольной работы определяется по таблице 1 по двум последним цифрам номера зачетной книжки. Например, номер зачетной книжки 76125. Следовательно, вариант контрольной работы 25. По таблице 1 определяем номера теоретических вопросов и расчетного задания : 29, 46, 25.Вещество для расчетного задания выбирается по таблице 2. В данном случае это будет диметиловый эфир (№ 25).
Работа должна быть выполнена разборчивым почерком, грамотно и аккуратно оформлена.
При затруднении в самостоятельном решении какого-либо вопроса или задачи можно обратиться за консультацией к практическим работникам пожарной охраны или преподавателям университета.
Оценивается работа с учетом глубины изложения материала, правильности решения задач, самостоятельности выполнения, умения увязывать теоретические вопросы с практикой работы пожарной охраны.
Таблица 1. Задания для выполнения контрольной работы
| Две последние цифры номера зачетной книжки | Номера вопросов и заданий | ||
| Теоретические вопросы | Расчетное задание | ||
| Две последние цифры номера зачетной книжки | Номера вопросов и заданий | ||
| Теоретические вопросы | Расчетное задание | ||
I. Теоретические вопросы
1. Сущность процесса горения. Условия, необходимые для горения. Полное и неполное горение. Продукты горения, дым.
2. Виды горения (пламен): гомогенное и гетерогенное, кинетическое и диффузионное, ламинарное и турбулентное.
3. Классификация пожаров по пожарной нагрузке, виды пожарной нагрузки, ее размерность.
4. Массовая скорость выгорания, ее размерность; линейная скорость выгорания, ее размерность. Зависимость скорости выгорания от различных факторов.
5. Чем отличается низшая теплота горения от высшей? Какой закон используют для определения теплоты горения индивидуальных веществ? Как называется формула для расчета низшей теплоты горения конденсированных систем (смесей известного элементного состава)?
6. Температура горения веществ и материалов. Чём отличается теоретическая температура от действительной, от адиабатической? Какие факторы влияют на температуру горения?
7. Самовоспламенение, сущность процесса. Температура самовоспламенения, ее практическое значение, как показателя пожарной опасности веществ и материалов.
8. В чем суть радикально-цепного процесса самовоспламенения? Назовите причины обрыва цепи. Как влияют температура и давление на развитие цепного процесса самовоспламенения?
9. Тепловая теория самовоспламенения академика Н. Н. Семенова. Изобразить графически и объяснить изменение тепловыделения и теплоотвода от температуры.
10. Практическое значение температуры самовоспламенения как показателя пожарной опасности. От каких факторов зависит температура самовоспламенения?
11. Как можно увеличить теплоотвод при самовоспламенении? Как изменится при этом температура самовоспламенения? Принцип работы гравийных, сетчатых и др. огнепреградителей, щелевой защиты.
12. Сущность процесса самовозгорания. В чем отличие самовозгорания от самовоспламенения? Причины и условия самовозгорания.
13. Причины и условия самовозгорания жиров и масел. Какие масла наиболее склонны к самовозгоранию? Что называется йодным числом? Меры профилактики, исключающие самовозгорание жиров и масел.
14. Причины и условия самовозгорания веществ на воздухе (сульфиды железа, белый фосфор, порошки металлов). Меры профилактики.
15. Причины и условия самовозгорания веществ в контакте с водой (щелочные металлы, карбиды, гидриды я т.д.). Меры профилактики.
16. Причины и условия самовозгорания каменного угля. Меры профилактики.
17. Самовозгорание веществ при контакте друг с другом (смеси горючего с окислителем). Меры профилактики, исключающие самовозгорание веществ при контакте друг с другом.
18. В чем отличие самовоспламенения от зажигания? Какой процесс называется зажиганием? Виды источников зажигания. Минимальная энергия зажигания, ее практическое значение, как показателя пожарной опасности веществ и материалов.
19. Дефлаграционное горение газо-паровоздушных смесей. Нормальная скорость распространения пламени, ее практическое значение, как показателя пожарной опасности веществ.
20. Практическое значение, нормальной скорости горения. Зависимость ее от концентрации горючего в смеси, от начальной температуры и от концентрации флегматизаторов.
21. Концентрационные пределы распространения пламени (КПР) их практическое значение, как показателя пожарной опасности веществ.
22. Изменение КПР в гомологическом ряду (на примере ряда метана). Влияние на КПР функциональных групп и ненасыщенных связей, температуры, давления, флегматизаторов и ингибиторов.
23. Чем отличается детонационное горение от дефлаграционного горения? Условия возникновения детонационного горения?
II. Расчетная часть задания
Общие сведения
Название вещества.
Физико-химические свойства
Агрегатное состояние; внешний вид, цвет, запах; плотность;. температура плавления; температура кипения; растворимость в воде; коэффициент молекулярной диффузии пара; удельное электрическое сопротивление; диэлектрическая проницаемость; предельно допустимая концентрация ПДК (справочные данные).
2.1. Расчет относительной плотности паров по воздуху (Dвозд);
2.2. Расчет плотности паров при нормальных условиях
(rпар = М/Vм, кг/м3);
2.3. Расчет процентного элементного состава вещества.
2.4. Расчеткоэффициента горючести.
Расчет характеристик горения
Определение характера свечения пламени.
Низшая теплота сгорания
По формуле Д.И. Менделеева в кДж/кг.
Уравнение реакции горения.
Объем воздуха на горение (теоретический и практический)
По уравнению реакции горения (для 1 кг горючего вещества при нормальных условиях).
Объем и состав продуктов горения (теоретический)
По уравнению реакции горения (для 1 кг горючего вещества при нормальных условиях).
Стехиометрическая концентрация в паровоздушной смеси
3.6.1. Объемная концентрация (%).
3.6.2. Массовая концентрация (кг/м3, г/м3).
Концентрационные пределы распространения пламени
3.8. Расчет давления насыщенного пара по уравнению Антуана(для температуры 250С).
Таблица 2. Физико-химические константы некоторых веществ
| № вар | Вещество | Константы уравнения Антуана | Диэлектр. прониц. | tКИПЕНИЯ, 0С | DН образ.кДж/моль | DН исп.кДж/моль |
| 1. | Амиловый спирт С5Н11 ОН | lgр = 6,3073 - 1287,625/(161,330 + t) | 14,4 | - 36,39 | 46,05 | |
| 2. | Ацетон С3Н6О | lgр = 6,37551 – 1281,721/(237,088 + t) | 20,7 | 56,5 | - 248,28 | 32,29 |
| 3. | Ацетальдегид С2Н4О | lgр = 6,31653 – 1093,537/(233,413 + t) | 21,1 | 20,2 | - 166,36 | 27,00 |
| 4. | Бензол С6Н6 | lgр = 5,61391 - 902,275/(178,099 + t) | 2,02 | 80,1 | + 82,9 | 48,14 |
| 5. | Гексан С6Н14 | lgр = 5,99517 – 1166,274/(223,661 + t) | 1,890 | 68,74 | - 167,2 | 28.88 |
| 6. | Гептан С7Н16 | lgр = 6,07647 – 1295,405/(219,819 + t) | 1,974 | 98.43 | - 187,7 | |
| 7. | Диэтиловый эфир С4Н10О | lgр = 6,9979 - 1098,945/(232,372 + t) | 4,22 | 34,5 | - 252,2 | 26,71 |
| 8. | м-Ксилол С8Н10 | lgр = 6,58807 -1906,796/(234,917 + t) | 2,374 | - 28,4 | 36,84 | |
| 9. | п-Ксилол С8Н10 | lgр = 6,25485 – 1537,082/(223,608 + t) | 2,270 | 138,3 | - 24,4 | 36,56 |
| 10. | о-Ксилол С8Н10 | lgр = 6,28893 – 1575,114/(223,579 + t) | 2,568 | 144,4 | - 24,4 | 36,71 |
| 11. | Метанол СН3ОН | lgр = 7,3527 - 1660,454/(245,818 + t) | 32,63 | 64,9 | - 203,1 | 35,28 |
| 12. | Этилбензол С8Н10 | lgр = 6,35879 – 1590,660/(229,581 + t) | 2,4 | 136,2 | + 29,9 | 36,31 |
| 13. | Этиленгликоль С2Н4О2 | lgр = 8,13754 – 2753,183/(252,099 + t) | 37,7 | - 453,8 | 56,93 | |
| 14. | Бутанол С4Н9ОН | lgр = 8,72232 – 2664,684/(279,638 + t) | 17,7 | - 274,6 | 43,83 | |
| 15. | Октан С8Н20 | lgр = 6,09396 – 1379,556/(211,896 + t) | 1,948 | 125,7 | - 208 | 34.62 |
| 16. | Пентан С5Н12 | lgр = 5,97208 – 1062,555/(231,805 + t) | 1,844 | - 146,4 | 52,12 | |
| 17. | Пропанол С3Н7ОН | lgр = 7,44201 – 1751,981/(225,125 + t) | 19,7 | 97,8 | - 257,7 | 46,15 |
| 18. | Пропанол-2 С3Н7ОН | lgр = 7,51055 – 1733,00/(232,380 + t) | 18,3 | 83,2 | - 272,4 | 40,19 |
| 19. | Пропилбензол С9Н12 | lgр = 6,29713 – 1627,827/(220,499 + t) | 2,284 | + 7,9 | 38,47 | |
| 20. | Толуол С7Н8 | lgр = 6,0507 - 1328,171/(217,713 + t) | 2,379 | 110,6 | + 50,17 | 33,53 |
| 21. | Уксусная кислота С2Н4О2 | lgр = 7,10337 – 1906,53/(255,973 + t) | 6,15 | 118,1 | - 437,3 | 27,2 |
| 22. | Этанол С2Н5ОН | lgр = 7,81158 – 1918,508/(252,125 + t) | 25,2 | 78,5 | - 234,9 | 38,59 |
| 23. | Этилацетат С4Н8О2 | lgр = 6,22672 – 1244,951/(217,881 + t) | 6,02 | - 442,9 | ||
| 24. | 2,2-Диметилбутан С6Н14 | lgр = 5,87976 – 1081,176/(229,343 + t) | 2,02 | 49,7 | - 185,6 | |
| 25. | Диметиловый эфир С2Н6О | lgр = 6,34963 – 1004,099/(254,831 + t) | 3,50 | - 24,8 | - 184 | |
| 26. | Дипропиловый эфир С6Н14О | lgр = 6,2408 - 1397,34/(240,177 + t) | 3,88 | 89,5 | - 293,4 | |
| 27. | 2-Метилбутан С5Н12 | lgр = 5,91799 – 1022,511/(233,493 + t) | 1,9 | 27,9 | - 154,5 | |
| 28. | Муравьиная кислота СН2О2 | lgр = 4,99272 - 765,889/(154,546 + t) | 57,9 | 100,8 | - 378,6 | 46,3 |
| 29. | Циклогексан С6Н12 | lgр = 5,96991 – 1203,526/(222,863 + t) | 2,02 | 80,7 | - 123,13 | 30,73 |
| 30. | Циклогексанон С6Н10О | lgр = 6,33089 – 1670,009/(230,312 + t) | 18,3 | 155,6 | - 226 | |
| 31. | Циклогексен С6Н10 | lgр = 6,0111 - 1229,973/(224,104 + t) | 2,220 | 82,9 | - 5,36 | |
| 32. | Циклопентан С5Н10 | lgр = 6,00291 – 1119,208/(230,738 + t) | 1,965 | 49,3 | -77,2 | |
| 33. | 2-Метилгексан С7Н16 | lgр = 5,99812 – 1236,026/(219,545 + t) | 1,9 | - 194,9 | ||
| 34. | Пентанон-2 С5Н10О | lgр = 6,98913 – 1870,4/(273,2 + t) | 14,0 | 103,3 | - 258,6 |
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ
КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ
I. Теоретическая часть.
Для ответов на поставленные вопросы необходимо ознакомиться с материалом следующих учебных пособий и нормативных материалов:
1. Демидов П.Г., Шандыба В.А., Щеглов П.П.. Горение и свойства горючих веществ. - Москва, Химия, 1981.
2. Демидов П.Г., Саушев B.C. Горение и свойства горючих веществ:
Учебное пособие. М.: ВИПТШ МВД СССР, 1984.
3. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения
(Справочное издание в двух книгах) / Баратов А.Н., Корольченко А.Я.,
Кравчук Г.Н. и др. - М.: Химия, 1990.
4. ГОСТ 12.1.044. -89 Пожаровзрывоопасность веществ и материалов.
Номенклатура показателей и методы их определения.
II. Расчетная часть (примеры решения задач).
Все расчеты выполняются для вещества, указанного в Вашем задании.