ТЕМА 2 МАТЕРІАЛЬНИЙ І

Скачать презентацию ТЕМА 2    МАТЕРІАЛЬНИЙ  І Скачать презентацию ТЕМА 2 МАТЕРІАЛЬНИЙ І

tgv_2_mat_bal.ppt

  • Размер: 524.0 Кб
  • Автор:
  • Количество слайдов: 36

Описание презентации ТЕМА 2 МАТЕРІАЛЬНИЙ І по слайдам

  ТЕМА 2 МАТЕРІАЛЬНИЙ  І ТЕПЛОВИЙ  БАЛАНС ПРОЦЕСУ  ГОРІННЯ Лекція ОСНОВНІ ТЕМА 2 МАТЕРІАЛЬНИЙ І ТЕПЛОВИЙ БАЛАНС ПРОЦЕСУ ГОРІННЯ Лекція ОСНОВНІ ПОНЯТТЯ МАТЕРІАЛЬНОГО БАЛАНСУ. РОЗРАХУНОК ОБ’ЄМУ ПОВІТРЯ ТА ПРОДУКТІВ ЗГОРЯННЯ ПРИ ГОРІННІ РЕЧОВИН ТА МАТЕРІАЛІВ

  План лекції. 1.  Основні поняття матеріального балансу процесу горіння 2. Розрахунок об’єму повітря План лекції. 1. Основні поняття матеріального балансу процесу горіння 2. Розрахунок об’єму повітря та продуктів згоряння при горінні індивідуальних речовин. 2. 1. Горіння горючого газу індивідуального складу 2. 2. Горіння індивідуальних речовин у рідкому або твердому агрегатному стані 3. Розрахунок об’єму повітря та продуктів згоряння при горінні матеріалів складного складу 3. 1. Горіння суміші газів. 3. 2. Горіння твердих і рідких матеріалів складного складу.

  1. Основні поняття матеріального балансу процесу горіння Матеріальний баланс реакції горіння  – рівність 1. Основні поняття матеріального балансу процесу горіння Матеріальний баланс реакції горіння – рівність між кількістю речовин, що вступають у реакцію, та кількістю речовин, що утворюються внаслідок цієї реакції. Узагальнений запис матеріального балансу реакції горіння в повітрі: ГР + О 2 + 3, 76 N 2 = ni ПГi Стехіометричний коефіцієнт показує скільки молів кисню необхідно для повного згоряння одного молю горючої речовини.

  Розрізняють питомі та  повні ,  теоретичні  та дійсні  кількості повітря, Розрізняють питомі та повні , теоретичні та дійсні кількості повітря, що витрачається на згоряння горючої речовини, та продуктів згоряння. питома кількість повітря — кількість повітря, яка необхідна для згоряння одиниці кількості горючої речовини (1 моль, 1 м 3 , 1 кг); n пов [ моль/моль ] або vпов [ м 3 /м 3 ] , [ м 3 /кг ] питома кількість продуктів згоряння — кількість продуктів горіння, що утворюється при згоряння одиниці кількості горючої речовини (1 моль, 1 м 3 , 1 кг); n пг [ моль/моль ] або vпг [ м 3 /м 3 ] , [ м 3 /кг ] повна кількість повітря — кількість повітря, яка необхідна для згоряння певної кількості горючої речовини; N пов = nпов ·nгр [ моль ] або Vпов = vпов · vгр [ м 3 ] V пов = vпов ·mгр [ м 3 ]

  теоретична кількість повітря  - мінімальна кількість повітря,  яка необхідна для повного згоряння теоретична кількість повітря — мінімальна кількість повітря, яка необхідна для повного згоряння горючої речовини ( no пов , v o пов , N o пов , V o пов ) ; дійсна кількість повітря — кількість повітря, яка витрачається на згоряння горючої речовини за даних умов ( n пов , vпов , N пов , Vпов ). Різниця між кількістю повітря, що дійсно іде на горіння, і теоретично необхідною кількістю повітря, називається надлишком повітря. о повповпов vvv

  Коефіцієнт надлишку повітря ( п ) показує у скільки разів кількість повітря,  що Коефіцієнт надлишку повітря ( п ) показує у скільки разів кількість повітря, що дійсно надходить до зони горіння, відрізняється від теоретично необхідної кількості повітря для повного згоряння горючої речовини. о повповvv 1 vvvv о повповпов о повпов vv

  кінетичне горіння = 1  ( v пов  =  v о пов кінетичне горіння = 1 ( v пов = v о пов ) — суміш ГР з повітрям є стехіометричною. 1 ( v пов v о пов ) — суміш бідна (нестача ГР і надлишок Ок), продукти горіння містять в собі надлишок повітря. н — найменший вміст ГР в суміші з повітрям, за якого вже може виникнути горіння. в о пов в min v 100 α н о пов н max v 100 α

   1 - зона горючих парів та газів  2 - зона горіння (ЗГ) 1 — зона горючих парів та газів 2 — зона горіння (ЗГ) 3 — зона продуктів горіння (ПГ) 4 — зона повітря Повітря, яке надходить до ЗГ , проходить через зону ПГ і змішується з ними. Це упові-льнює процес дифузії Ок , швидкість реакції горіння зменшується. Повної витрати кисню під час дифузійного горіння немає. Коефіцієнт надлишку повітря під час дифузійного горіння — відношення вмісту кисню у повітрі до його вмісту, що залишився у продуктах горіння. дифузійне горіння)пг(О )диф( 2 21 21 α

  Продукти горіння  – це газоподібні,  тверді та рідкі речовини,  що утворюються Продукти горіння – це газоподібні, тверді та рідкі речовини, що утворюються при взаємодії окисника з горючою речовиною у процесі горіння. Склад продуктів горіння залежить від складу горючої речовини та умов протікання реакції горіння. Класифікація продуктів горіння: за агрегатним станом за повнотою згоряння за реакційною спроможністю газоподібні рідкі тверді СО, СО 2 , N 2 , SO 2 H 2 O, C 2 H 5 OH, CH 2 O, смоли C (сажа) , Na 2 O , Р 2 О 5 повного згоряння неповного згоряння СО 2 , N 2 , SO 2 , H 2 O, Н Cl , Na 2 O СО, H 2 S , CH 2 O, смоли , C (сажа) хімічно інертні реакційноздатні СО 2 , N 2 , H 2 O, Na 2 O продукти неповного згоряння (СО, С H 2 O, C ), Н Cl , SO

  Дим -  дисперсна система,  що складається з твердих і рідких часток (дисперсної Дим — дисперсна система, що складається з твердих і рідких часток (дисперсної фази), завислих у газовому дисперсійному середовищі. Небезпека диму обумовлена: непрозорість (обумовлена присутністю твердих продуктів горіння) знижена концентрація кисню ( φкр < 14%) ; підвищена температура ( t кр = 70 ° С) ; можливість утворення вибухонебезпечних концентрацій продуктів неповного згоряння; токсичність продуктів горіння Середньосмертельна концентрація диму L 50 — вміст диму, що викликає загибель 50 % піддослідних тварин при заданій експозиції.

  2. РОЗРАХУНОК ОБ’ЄМУ ПОВІТРЯ ТА  ПРОДУКТІВ  ЗГОРЯННЯ ПРИ ГОРІННІ РЕЧОВИН ІНДИВІДУАЛЬНОГО СКЛАДУ 2. РОЗРАХУНОК ОБ’ЄМУ ПОВІТРЯ ТА ПРОДУКТІВ ЗГОРЯННЯ ПРИ ГОРІННІ РЕЧОВИН ІНДИВІДУАЛЬНОГО СКЛАДУ

  1 ГР +  (О 2 + 3, 76 N 2 ) = 1 ГР + (О 2 + 3, 76 N 2 ) = ni ПГi питоме теоретичне число молів повітря: n о пов =(1+3, 76)· =4, 76· , моль/моль; продуктів горіння: n о ПГ = n. ПГi , моль/моль; питоме дійсне число молів повітря: n пов = n о пов · , моль/ моль продуктів горіння : n пг = n о пг + ∆ n о пов = n о пг +( -1)n о пов моль/ моль

  2. 1. ГОРІННЯ ГАЗУ ІНДИВІДУАЛЬНОГО СКЛАДУ 1 кмоль газу за даних Р і Т 2. 1. ГОРІННЯ ГАЗУ ІНДИВІДУАЛЬНОГО СКЛАДУ 1 кмоль газу за даних Р і Т займає об’єм V м 3. Визначення об’єму повітря: 1 кмоль ГР — n о пов = 4, 76· , кмолів повітря V ГР м 3 ГР — nо пов · V пов , м 3 повітря 1 м 3 ГР — vо пов , м 3 повітря , м 3 /м 3 273 101, 322, 4 T PV P 273 T 101, 3 22, 4 V гр пов o пов V V 76, 4 v

  Якщо ГР і повітря знаходяться за однакових умов,  то  Vµ гр = Якщо ГР і повітря знаходяться за однакових умов, то Vµ гр = V µ пов. питомі об’єми повітря теоретичний : v о пов = 4, 76 , м 3 /м 3 ; дійсний : v пов = 4, 76 · , м 3 /м 3 При горінні заданої кількості горючого газу V гг м 3 визначають повні об’єми повітря теоретичний : V о пов = v о пов ·Vг. г , м 3 ; дійсний : V пов = vпов ·Vг. г , м

  Визначення об’єму продуктів горіння 1 ГР +  (О 2 + 3, 76 N Визначення об’єму продуктів горіння 1 ГР + (О 2 + 3, 76 N 2 ) = ni ПГi 1 кмоль ГР — , кмолів ПГ м 3 ГР — , м 3 ПГ 1 м 3 ГР — , м 3 ПГ , м 3 /м 3. Якщо ГР і ПГ знаходяться за однакових умов, то питомі об’єми ПГ теоретичний : , м 3 /м 3 дійсний : , м 3 /м 3 іПГ о ПГnn ГР V пго пг. Vn о пгv гр пг пгo пг V Vn vі пггр VV іпг о пгnv 76, 41 nvvv іпгпов о пгпг

  Під час горіння ПГ мають підвищену температуру (температуру горіння),  при цьому відбувається їх Під час горіння ПГ мають підвищену температуру (температуру горіння), при цьому відбувається їх розширення: о горо. Т пг гор. Т пг TT VV

  2. 2. ГОРЮЧА РЕЧОВИНА ІНДИВІДУАЛЬНОГО СКЛАДУ У КОНДЕНСОВАНОМУ СТАНІ  1 кмоль ГР важить 2. 2. ГОРЮЧА РЕЧОВИНА ІНДИВІДУАЛЬНОГО СКЛАДУ У КОНДЕНСОВАНОМУ СТАНІ 1 кмоль ГР важить кг Визначення об’єму повітря 1 ГР + (О 2 + 3, 76 N 2 ) = ni ПГi 1 кмоль ГР — n о пов = 4, 76· , кмолів повітря кг ГР — n о пов · Vµ пов , м 3 повітря 1 кг ГР — v о пов , м 3 повітря

  питомі об’єми повітря:  теоретичний      ,  м 3 питомі об’єми повітря: теоретичний , м 3 /кг ; дійсний : , м 3 /кг. повні об’єми повітря: теоретичний V о пов = v о пов · m ГР , м 3 ; дійсний : V пов = v пов · m ГР , м 3 пов о пов V 76, 4 v

  Визначення об’єму продуктів горіння 1 кмоль ГР  —     , Визначення об’єму продуктів горіння 1 кмоль ГР — , кмолів ПГ кг ГР — , м 3 ПГ 1 кг ГР — , м 3 ПГ , м 3 /кг. іПГ о ПГnnпго пг Vn о пгv пг Р 273 T 101, 322, 4 V гор пг

  питомий теоретичний об’єм ПГ:     , м 3 /кг,  питомий питомий теоретичний об’єм ПГ: , м 3 /кг, питомий дійсний об’єм ПГ: v пг = v о пг + ( — 1) v о пов , м 3 /кг повний теоретичний об’єм ПГ V о пг = v о пг m гр , м 3 ; повний дійсний об’єм ПГ V пг = v пг m гр , м 3 іПГ ГР ПГ о ПГn V v

  3. РОЗРАХУНОК ОБ’ЄМУ ПОВІТРЯ ТА  ПРОДУКТІВ ЗГОРЯННЯ ПРИ ГОРІННІ МАТЕРІАЛІВ СКЛАДНОГО СКЛАДУ 3. РОЗРАХУНОК ОБ’ЄМУ ПОВІТРЯ ТА ПРОДУКТІВ ЗГОРЯННЯ ПРИ ГОРІННІ МАТЕРІАЛІВ СКЛАДНОГО СКЛАДУ

  3. 1. РОЗРАХУНОК ОБ’ЄМУ ПОВІТРЯ ТА ПРОДУКТІВ ЗГОРЯННЯ СУМІШІ ГАЗІВ  Визначення об’єму повітря: 3. 1. РОЗРАХУНОК ОБ’ЄМУ ПОВІТРЯ ТА ПРОДУКТІВ ЗГОРЯННЯ СУМІШІ ГАЗІВ Визначення об’єму повітря: питомий теоретичний: , м 3 /м 3 якщо присутній кисень: і i і повсум пов rvv і iі 100 76, 4 і 100 i і 76, 4 v o сум пов 21 і iі 100 76, 4 v 2 2 О О o сум пов

  Визначення об’єму продуктів згоряння Питомий теоретичний:      vо пг = Визначення об’єму продуктів згоряння Питомий теоретичний: vо пг = n. ПГi , м 3 Негорючі компоненти вихідної суміші переходять у продукти горіння. При горінні 1 м 3 метану CH 4 + 2(О 2 + 3, 76 N 2 ) = CO 2 + 2 H 2 O +2· 3, 76 N 2 утворюються 1 м 3 CO 2 , 2 м 3 H 2 O та 7, 52 м 3 N 2 і i о іпг o сумпгrvv

  Питомі об’єми продуктів згоряння деяких газів Питомі об’єми продуктів згоряння деяких газів

  Визначення   з використанням таблиці зводиться до перемноження об’ємних часток компонентів ri Визначення з використанням таблиці зводиться до перемноження об’ємних часток компонентів ri на відповідні коефіцієнти таблиці з наступним їхнім додаванням по колонках. o сумпгv

  питомий дійсний:  об'єм повітря   , м 3 /м 3 об'єм ПГ питомий дійсний: об’єм повітря , м 3 /м 3 об’єм ПГ , м 3 /м 3 повний теоретичний: об’єм повітря , м 3 об’єм ПГ , м 3 повний дійсний: об’єм повітря , м 3 об’єм ПГ , м 3 о сумпов о сумпгv 1 vv сум o сумпов о пов Vv. V о сумпов vvсум сумповпов Vv. V сум o сумпг о пг Vv. V сумпгпг. Vv. V

  3. 2. РОЗРАХУНОК ОБ’ЄМУ ПОВІТРЯ ТА ПРОДУКТІВ ЗГОРЯННЯ ПРИ ГОРІННІ СКЛАДНИХ РЕЧОВИН В КОНДЕНСОВАНОМУ 3. 2. РОЗРАХУНОК ОБ’ЄМУ ПОВІТРЯ ТА ПРОДУКТІВ ЗГОРЯННЯ ПРИ ГОРІННІ СКЛАДНИХ РЕЧОВИН В КОНДЕНСОВАНОМУ СТАНІ Визначення об’єму повітря: питомий теоретичний Загальний об’єм повітря складається із об’ємів повітря, що витрачається на горіння кожного елементу, за вирахуванням кількості повітря, що відповідає кількості кисню в речовині. іi о і пов o скл пов gvv 100 vv Oо пов(О) Hо пов(Н) Sо пов(S) Со пов(С)скл о пов

  1 кмоль кисню ( 32 кг ) міститься в 4, 76 кмолях  повітря 1 кмоль кисню ( 32 кг ) міститься в 4, 76 кмолях повітря ( 4, 76 V м 3 ), тоді 1 кг кисню відпо-відає об’єму повітря: , м 3 /кг. Реакції горіння елементів речовини (С, Н, S). С + (О 2 + 3, 76 N 2 ) = СО 2 + 3, 76 N 2 12 кг – 4, 76 V µ м 3 1 кг – v o пов (C) м 3 , м 3 /кг. 32 V 76, 4 v о )O(пов 12 V 76, 4 v о )С(пов

  Н 2 +  0, 5 (О 2 + 3, 76 N 2 ) Н 2 + 0, 5 (О 2 + 3, 76 N 2 ) = Н 2 О + 0, 5 3, 76 N 2 2 кг — 0, 5 4, 76 V м 3 1 кг — , м 3 /кг. S + (О 2 + 3, 76 N 2 ) = S О 2 + 3, 76 N 2 32 кг — 4, 76 V м 3 1 кг — , м 3 /кг. о )H(повv 2 V 76, 45, 0 v о )Н(пов о )S(повv 32 V 76, 4 v о )S(пов

      Якщо ГР склада ється з С, Н, О,  S Якщо ГР склада ється з С, Н, О, S , то м 3 /кг. Якщо прийняти, що V = 22, 4 м 3 /кмоль м 3 /кг. , 831004 V 76, 4 v OS H Сμ cкл о пов , 83 267, 0 v OS H С cкл о пов кгм , 3 / 32100 V 76, 4 v О іі ііμ cклпов

  Визначення об’єму продуктів горіння питомий теоретичний С + (О 2 + 3, 76 N Визначення об’єму продуктів горіння питомий теоретичний С + (О 2 + 3, 76 N 2 ) = СО 2 + 3, 76 N 2 12 кг 22, 4 м 3 3, 76· 22, 4 м 3 1 кг v o CO 2 v o N 2 м 3 /кг. і i g о i пг v cкл о пг v 88, 1 12 4, 22 vo CO 2 0, 7 12 4, 2276, 3 v o N

  Якщо в ГР міститься оксиген, то повітря для горіння знадобиться менше. Це означає, що Якщо в ГР міститься оксиген, то повітря для горіння знадобиться менше. Це означає, що до зони реакції, а потім і в ПГ надійде менше азоту. В повітрі на 1 кмоль кисню (32 кг) приходиться 3, 76 кмолів або 3, 76 V м 3 азоту, тоді наявність 1 кг оксигену зменшує об’єм азоту в ПГ на величину: , м 3/кг. Якщо в складі ГР міститися нітроген та волога, то при горінні вони переходять у газоподібн і ПГ. Об’єм 1 кг азоту і пари води за нормальних умов дорівнює : ; . 32 V 76, 3 v о )N(пг 2 кг м 3 , 28 V v о )N(пг 2 кг м , 18 V v 3 о )Он(пг

  Питомий об’єм продуктів горіння елементів. кгм , 1 -3 i i o пг V Питомий об’єм продуктів горіння елементів. кгм , 1 -3 i i o пг V v і

  Визначення   з використанням таблиці зводиться до перемноження масових часток компонентів gi Визначення з використанням таблиці зводиться до перемноження масових часток компонентів gi на відповідні коефіцієнти таблиці з наступним їхнім додаванням по колонках. o склпг v

  питомий дійсний:  об'єм повітря  ,  м 3 /м 3 об'єм ПГ питомий дійсний: об’єм повітря , м 3 /м 3 об’єм ПГ , м 3 /м 3 повний теоретичний: об’єм повітря , м 3 об’єм ПГ , м 3 повний дійсний: об’єм повітря , м 3 об’єм ПГ , м 3 о склпов о склпгv 1 vv гр o склпов о пов mv. V о склпов vv гр склповповmv. Vгрo склпго пг mv. V гр склпгпгmv. V

  Завдання на самопідготовку: Вивчити матеріал 1.  Демидов,  Шандыба,  Щеглов: - Горение Завдання на самопідготовку: Вивчити матеріал 1. Демидов, Шандыба, Щеглов: — Горение и свойства горючих веществ, стор. 18 -29. 2. Демидов, Саушев. Горение и свойства горючих веществ, стор. 24 -42.