Розділ II. ВИНИКНЕННЯ ПРОЦЕСУ ГОРІННЯ Тема 4.

  • Размер: 323.5 Кб
  • Автор:
  • Количество слайдов: 30

Описание презентации Розділ II. ВИНИКНЕННЯ ПРОЦЕСУ ГОРІННЯ Тема 4. по слайдам

  Розділ II.  ВИНИКНЕННЯ ПРОЦЕСУ ГОРІННЯ Тема 4.  САМОСПАЛАХУВАННЯ ГОРЮЧИХ СИСТЕМ. Лекція 5 Розділ II. ВИНИКНЕННЯ ПРОЦЕСУ ГОРІННЯ Тема 4. САМОСПАЛАХУВАННЯ ГОРЮЧИХ СИСТЕМ. Лекція 5 САМОСПАЛАХУВАННЯ. ФАКТОРИ, ЩО ВПЛИВАЮТЬ НА ТЕМПЕРАТУРУ САМОСПАЛАХУВАННЯ

  План лекції 1.  Теорії,  що пояснюють процес само-спалахування 2.  Температура самоспалахування План лекції 1. Теорії, що пояснюють процес само-спалахування 2. Температура самоспалахування речовин. Фактори, що впливають на температуру самоспалахування 3. Визначення температури самоспалахування горючих речовин. 4. Практичне значення температури само-спалахування.

  1. ТЕОРІЇ, ЩО ПОЯСНЮЮТЬ ПРОЦЕС САМОСПАЛАХУВАННЯ Самоспалахування – виникнення горіння внаслідок різкого збільшення швидкості 1. ТЕОРІЇ, ЩО ПОЯСНЮЮТЬ ПРОЦЕС САМОСПАЛАХУВАННЯ Самоспалахування – виникнення горіння внаслідок різкого збільшення швидкості екзотермічних реакцій під впливом зовнішнього нагріву всієї горючої системи до критичної температури у відсутності джерела запалювання. Горіння при самоспалахуванні є гомогенним, кінетичним.

  1. 1. Теплова теорія самоспалахування За тепловою теорією умовою виникнення горіння є досягнення критичної 1. 1. Теплова теорія самоспалахування За тепловою теорією умовою виникнення горіння є досягнення критичної температури в системі, за якої інтенсивність виділення тепла в ході реакції окислення перебільшує інтенсивність віддачі тепла від системи в навколишнє середовище: q(+) > q(–) Виділення тепла обумовлено протіканням хімічної реакції окислення: q(+) = Qн Vгс хр Віддача тепла виникає за рахунок конвекційної теплопередачі від нагрітого тіла: q(–) = S (Т – Т о ).

  Температура самонагрівання  - найменша температура горючої системи,  при якій виникає самовільне підвищення Температура самонагрівання — найменша температура горючої системи, при якій виникає самовільне підвищення температури за рахунок протікання внутрішніх екзотермічних реакцій.

  Інтенсивність тепловиділення:  Графік зміни швидкості тепловиділення q(+)  з температурою відображається експоненційною кривою. Інтенсивність тепловиділення: Графік зміни швидкості тепловиділення q(+) з температурою відображається експоненційною кривою. Інтенсивність тепловіддачі: q(-) = (Тсс — То ) Sтв Графік зміни швидкості тепловіддачі із зміною температури Т відображається прямою, що про-ходить через точку (Т о , 0). хрнгс. QV)(q RT E expk. VQ)(q акт о n ок m гргсн

  Критичні умови виникнення горіння:  q(+)  = q(–) ;    Критичні умови виникнення горіння: q(+) = q(–) ; . cccc. TTd. T )(dq 0 d. T )(qd cc. T

  Період часу  з початку перевищення температури горючої системи над температурою навколиш - нього Період часу з початку перевищення температури горючої системи над температурою навколиш — нього середовища до моменту виникнення горіння називається періодом індукції або часом індукції.

  1. 2. Ланцюгова теорія самоспалахування За ланцюговою теорією виникнення горіння (тобто різке збільшення швидкості 1. 2. Ланцюгова теорія самоспалахування За ланцюговою теорією виникнення горіння (тобто різке збільшення швидкості реакції окислення) є наслідком накопичення в системі каталізуючих продуктів реакції — активних центрів (АЦ) — атоми, радикали або активні молекули, які мають енергію більшу, ніж енергія активації, що обумовлює їх високу реакційну спроможність. Ланцюговими називають процеси, у яких перетворення вихідних речовин у продукти реакції здійснюється шляхом регулярного чергування декількох реакцій за участю АЦ. ПГАЦОк. ГР реакція. ланцюгактивація

  ТИПИ ЛАНЦЮГОВИХ РЕАКЦІЙ Зародження  (ініціювання) ланцюгів - стадія ланцюгової реакції,  в якій ТИПИ ЛАНЦЮГОВИХ РЕАКЦІЙ Зародження (ініціювання) ланцюгів — стадія ланцюгової реакції, в якій утворюються вільні радикали з валентнонасичених молекул: Н 2 + О 2 = Н * + НО 2 Продовження ланцюга — стадія ланцюгової реакції, що йде із збереженням вільної валентності (один АЦП вступає в реакцію, внаслідок якої один АЦП утворюється): ОН * + Н 2 = Н 2 О + Н *

  Розгалуження  ланцюгів - стадія ланцюгового процесу,  у якій перетворення активних проміжних продуктів Розгалуження ланцюгів — стадія ланцюгового процесу, у якій перетворення активних проміжних продуктів реакції призводить до збільшення числа вільних радикалів (один АЦП вступає в реакцію, внаслідок якої утворюється два чи більше АЦП): Н* + О 2 = ОН * + * О* Обрив ланцюга — стадія ланцюгового процесу, що призводить до зникнення вільної валентності. Н * + ОН* + М = Н 2 О + М

  Схема нерозгалуженої та розгалуженої ланцюгової реакціїCl 2 + h = 2 Cl * H Схема нерозгалуженої та розгалуженої ланцюгової реакціїCl 2 + h = 2 Cl * H 2 + Cl * = HCl + H * Cl 2 + H * = HCl + Cl * O 2 + Е =2 О * H 2 + O * = OH * + H * O 2 + H * = OH * + H *

  Швидкість ланцюгової реакції:  де  n  – концентрація активних центрів,  о Швидкість ланцюгової реакції: де n – концентрація активних центрів, о — швидкість початкового ініціювання ( утворення) АЦ, f — швидкість розгалуження ланцюга; g — швидкість обриву ланцюга. Умовою самоспалахування є перебільшення швидкості реакції розгалуження над швидкістю обриву ланцюга f >> g. При цьому загальна швидкість процесу лр різко збільшується, реакція окислення переходить у процес горіння. Спалахування відбувається після періоду індукції — часу, за який концентрація АЦ в системі досягне критичного значення (внаслідок протікання реакцій зародження й розгалуження). gfoлр d dn

  2. ТЕМПЕРАТУРА САМОСПАЛАХУВАННЯ  (Т сс ).  ФАКТОРИ, ЩО ВПЛИВАЮТЬ НА Т сс. 2. ТЕМПЕРАТУРА САМОСПАЛАХУВАННЯ (Т сс ). ФАКТОРИ, ЩО ВПЛИВАЮТЬ НА Т сс. Температура самоспалахування — найменша температура системи, при якій відбувається різке збільшення швидкості екзотермічної реакції, що призводить до появи полум’яного горіння. Т сс = T о + RT о 2 /Е акт

  На T сс речовин впливають три групи факторів : 1) вид горючої речовини середня На T сс речовин впливають три групи факторів : 1) вид горючої речовини середня довжина вуглецевого ланцюга l сер ; теплотворна здатність горючої речовини Q н. 2) склад горючої суміші концентрація горючої речовини в суміші гр ; вміст кисню в окислювальному середовищі О 2 ; наявність негорючих газів в суміші нг ; присутність каталізаторів або інгібіторів горіння. 3) умови, в яких знаходиться горюча суміш площа тепловіддачі S ; об’єм V гс і діаметр посудини d ; коефіцієнт тепловіддачі ; тиск в системі Р ; початкова температура суміші Т

  2. 1. Хімічна будова горючої речовини  При збільшенні енергії розриву зв'язку реакція окислення, 2. 1. Хімічна будова горючої речовини При збільшенні енергії розриву зв’язку реакція окислення, а отже й процес самонагрівання йдуть повільніше, T сс підвищується. гексан C 6 H 14 T сс = 534 К бензол C 6 H 6 T сс = 864 К Сполуки з ненасиченими зв’язками окислюються легше, ніж насичені вуглеводні з таким самим числом атомів карбону, отже і T сс нижче. бутан C 4 H 10 T сс = 704 К бутилен C 4 H 8 T сс = 657 К Для вуглеводнів ізомерної будови із збільшенням розгалужень в молекулі T сс підвищується. бутан C 4 H 10 T сс = 704 К ізобутан C 4 H 10 T сс = 749 К

  2. 2. Склад горючої суміші Концентрація горючої речовини q(+)=Qн Vгс wхр  Найбільша швидкість 2. 2. Склад горючої суміші Концентрація горючої речовини q(+)=Qн Vгс wхр Найбільша швидкість хімічної реакції, а отже і тепловиділення в системі, спостерігаються за стехіометричної концентрації горючої речовини. Цій концентрації відповідає мінімальна Т сс. 1 моль ГР + (1 моль О 2 + 3, 76 моль N 2 ) — 100 % 1 моль ГР — стм % в повітрі: в кисні: , % 76, 41 100 о стм , % 1 100 о стм

  Існують такі концентрації горючої речовини ( гр  н  або гр  в Існують такі концентрації горючої речовини ( гр в ), за яких тепловиділення в системі буде недостатнім для самонагрівання і подальшого самоспалахування.

  Концентрація  кисню в окислювальному середовищі  φ О 2  W хр Концентрація кисню в окислювальному середовищі φ О 2 W хр q(+) T сс

  Концентрація негорючих компонентів в суміші φнг хр q(+)  Tсс Концентрація негорючих компонентів в суміші φнг хр q(+) Tсс

  2. 3. Умови, в яких знаходиться система Об'єм і діаметр посудини. q(+) = Q 2. 3. Умови, в яких знаходиться система Об’єм і діаметр посудини. q(+) = Q н Vгс w хр q(-) = S(Тсс — То ) V гс d 3 S d 2 S/V d 2 /d 3 1/d — визначальний розмір d S/V q(-) T сс Вогнеперешкоджувач розбиває горючу систему на маленькі об’єми і різко збільшує площу тепловіддачі. При цьому T сс горючої системи різко збільшується і запалити таку суміш вже практично неможливо.

  3. ВИЗНАЧЕННЯ Т сс Експериментальні методи  1) метод впускання заздалегідь готової холодної суміші 3. ВИЗНАЧЕННЯ Т сс Експериментальні методи 1) метод впускання заздалегідь готової холодної суміші у вакуумовану нагріту посудину; 2) метод адіабатичного стиснення заздалегідь готової суміші; 3) метод “краплі”, коли горюча суміш утворюється в нагрітій посудині за рахунок випаровування горючої речовини.

  Метод “краплі” Метод “краплі”

  Розрахункове визначення  T сс при l cеp  5 Ланцюг -  безперервна Розрахункове визначення T сс при l cеp 5 Ланцюг — безперервна послідовність пов’язаних атомів карбону, що починається і закінчується кінцевими групами ( m ). n ланц = 0, 5 m (m — 1 ). cеpccl 5116300 t 5 l 38300 tcеpcc ланц і i сер n l l

  Залежність t сс  вуглеводнів від ефективної довжини вуглецевого ланцюгаlcptcсlcptcс 3, 04706, 12329, 120812, Залежність t сс вуглеводнів від ефективної довжини вуглецевого ланцюгаlcptcсlcptcс 3, 04706, 12329, 120812, 1204 3, 14656, 22319, 220812, 2204 3, 24606, 32309, 320812, 3204 3, 34556, 42299, 420712, 4204 3, 44506, 52289, 520712, 5204 3, 54446, 62279, 620712, 6204 3, 64396, 72269, 720712, 7204 3, 74336, 82259, 820612, 8204 3, 84266, 92249, 920612, 9204 3, 94207, 022310, 020613, 0204 4, 04137, 122210, 120613,

  Температуру самоспалахування інших класів органічних сполук можна розрахувати за формулою: t сс = а Температуру самоспалахування інших класів органічних сполук можна розрахувати за формулою: t сс = а t сс алк + b де a, b — константи гомологічного ряду tсс алк — температура самоспалахування алкана.

  4. Практичне значення температури самоспалахування Тсс використовують  для оцінки пожежної небезпеки речовин Чим 4. Практичне значення температури самоспалахування Тсс використовують для оцінки пожежної небезпеки речовин Чим нижче температура самоспалахування речовини, тим легше виникне горіння, і, отже, тим вище її пожежна небезпека для визначення допустимої (безпечної) температури нагріву робочих поверхонь технологічного обладнання t безп =0, 8 tсс

  Для визначення групи вибухонебезпечних сумішей газів з повітрям при виборі вибухозахищеного енергоустаткування. Група вибухонебез- Для визначення групи вибухонебезпечних сумішей газів з повітрям при виборі вибухозахищеного енергоустаткування. Група вибухонебез- печних сумішей Тсс, о С Т 1 більше за 450 Т 2300 -450 Т 3200 -300 Т 4135 -200 Т 5100 -135 Т 685 —

  Завдання на самопідготовку:  1. Вивчити матеріал 1.  Демидов,  Шандыба,  Щеглов: Завдання на самопідготовку: 1. Вивчити матеріал 1. Демидов, Шандыба, Щеглов: — Горение и свойства горючих веществ, стор. 42 -64. 2. Демидов, Саушев. Горение и свойства горючих веществ, стор. 70 -103.