Содержание
Теория горения и взрыва
61. Рассчитать объем воздуха, объем и процентный состав продуктов горения 46 кг п-Ксилол (С8Н10) при t=24 °С и Р=745 мм рт. ст., если горение протекает с коэффициентом избытка воздуха, равным 1,15.
148. Рассчитать показатели пожарной опасности п-Ксилол (С8Н10): температурные пределы распространения пламени, низшую теплоту горения, стехиометрическую концентрацию.
Выдержка из текста работы
Определить объемный состав, удельную газовую постоянную, плотность, среднюю молярную массу и объем смеси, зная массовый состав, давление, массу и температуру смеси:
Р= 0.1МПа; m=1 кг; t=100C;
|
Азот, ю(%) |
40 |
|
|
Углекислый газ, ю(%) |
5 |
|
|
Этан, ю(%) |
15 |
|
|
Этилен, ю(%) |
20 |
|
|
Ацетилен, ю(%) |
10 |
|
|
Бутан, ю(%) |
10 |
Решение
1. Находим массовый состав смеси:
2. Определяем количество каждого компонета:
Общее количество вещества равно:
3. Для газов принято, что величина мольной доли компонента смеси численно равна его объемной доле. Следовательно:
4. Находим среднюю молярную массу смеси:
2. Пользуясь уравнением Менделеева-Клайперона, объем смеси и ее плотность:
5. Удельную газовую постоянную определим по формуле:
Задача
Двигатель внутреннего сгорания, работающий по циклу с подводом теплоты при постоянном объеме, имеет известные степень сжатия е, степень повышения давления л, показатель адиабаты к, начальные значения температуры Т1, давления Р1 и удельного объема v1. Значения теплоемкости рабочего стола Сv. Определить значения температуры, давления и удельного объема в характерных точках цикла, количество подводимой теплоты, термический КПД. Изобразить цикл в координатах Р-v.
|
е |
5 |
|
|
л |
4 |
|
|
к |
1.35 |
|
|
Т1 |
290 |
|
|
Р1·105, Па |
0.8 |
|
|
v1, м3/кг |
0.6 |
|
|
Сv, кДж/(кг·К) |
0.9 |
Решение
Рабочее тело с начальными параметрами сжимается по адиабате от точки 1 до точки 2. По изохоре 2-3 рабочему телу сообщается количество теплоты q1. От точки 3 рабочее тело расширяется по адиабате 3-4. Наконец, по изохоре 4-1 рабочее тело возвращается в первоначальное положение. При этом отводится количество теплоты q2 в теплоприемник. Характеристиками цикла являются степень сжатия и степень повышения давления .
Термический КПД этого цикла, полагая, что теплоемкость Сv и величины к постоянны:
Количество подведенной теплоты:
Количество отведенной теплоты:
Термический КПД цикла можно рассчитать:
Параметры рабочего цикла во всех характерных точках цикла:
Точка 2.
Точка 3.
Точка 4.
Задача
Боковая поверхность печи, размерами 1х0.5 м., расположена на расстоянии r=0.6 м. от деревянной стены. Температура поверхности печи t1=5600C, температура поверхности стены t2=1000C. Определить результирующую плотность теплового потока излучением между поверхностью печи, выполненной из чугуна, и элементом сгораемой стены, расположенным напротив центра поверхности печи. Сделать вывод о возможности возгорания деревянной стены.
Решение
При расчете параметров лучистого теплообмена между плоскопараллельным элементом поверхности и площадкой конечных размеров необходимо воспользоваться коэффициентом облученности ц21:
Величина коэффициента облученности определяется по формуле:
где ц/21 — коэффициент облученности одной четвертой части площади поверхности.
а, в — величин сторон поверхности облучения.
В качестве условия воспламенения горючего материала в результате теплообмена излучением принять превышение плотности теплового потока над величиной критической плотности qкр, взятой из справочника.
где е1 и е2 — степени черноты поверхностей, участвующих в теплообмене
С0 =5.75 Вт/м2·К4 — коэффициент излучения абсолютно черного тела,
епр — приведенная степень черноты;
Т — абсолютное значение температуры поверхности, К;
q — плотность теплового потока, Вт/м2.
Учитывая, что для древесины критическая величина теплового потока составляет , можно сделать вывод, что условие воспламеняемости горючей стены выполняется.
Задача
При возникновении пожара температура в помещении достигла величины tf/=10000С рассчитать удельный тепловой поток и температуру на поверхностях смежной с соседним помещением (температура в котором достигла tf//=400С) перегородки толщиной д=0.25 м.
Решение
1. Коэффициент теплообмена между продуктами горения и внутренней поверхностью перегородки:
2. Принимаем в первом приближении произвольную температуру на наружной поверхности перегородки . Тогда коэффициент теплообмена между наружной поверхностью перегородки и воздухом:
3. Определяющая температура — средняя температура красного кирпича:
4. Коэффициент теплопроводности красного кирпича можно найти, пользуясь справочником:
5. Коэффициент теплопередачи:
6. Плотность теплового потока:
7. Температура на поверхности перегородки со стороны смежного помещения определяется по закону Ньютона:
откуда:
8. Принимаем во втором приближении
9. Температура на поверхности перегородки со стороны горящего помещения:
10. Средняя температура красного кирпича:
11. Коэффициент теплопроводности красного кирпича:
12. Коэффициент теплообмена между наружной поверхностью перегородки и воздухом:
13. Коэффициент теплопередачи:
14. Плотность теплового потока:
15. Искомая температура:
16. Расхождения между принятой во втором приближении и вычисленной температурой составляют:
С учетом того, что величина расхождения не превышает 5%, можно принять окончательную величину: .
Ответ: ;
Задача
Определить температуру на поверхностях стенок теплообменного аппарата, выполненного из чугуна, и плотность теплового потока между воздухом и водой, омывающих стенку толщиной д=0.01 м. Температура воздуха и воды . Коэффициенты теплоотдачи принять: от металла к воде , от воды к металлу . Коэффициент теплоотдачи в системе металл-воздух рассчитать по уравнению:
теплообмен молярный смесь горение
Решение
1. Коэффициент теплоотдачи от воды к теплообменному аппарату:
3. Принимаем в первом приближении произвольную температуру на наружной поверхности стенки чугуна . Тогда коэффициент теплообмена между наружной стенкой чугуна и воздухом:
4. Коэффициент теплопроводности чугуна:
5. Коэффициент теплопередачи от воды:
6. Плотность теплового потока:
Температура на поверхности теплообменного аппарата со стороны воздуха определяется по закону Ньютона:
откуда:
Ответ: ;
Задача
В середине цеха с внутренними размерами 50х20х15 на ограниченной площади пола , произошло возгорание бензина. Установившаяся скорость выгорания равна . Естественный воздухообмен при расчетных температурах внутреннего воздуха и наружного составляет величину . Определить значение температуры пожара через 1 час после момента возгорания.
Решение
1. Определяем поверхность теплообмена:
2. Для определения характерного линейного размера используются значения длины меньшей стороны помещения и его высоты:
3. Расход жидкости:
4. Для использования метода последовательных приближений примем предварительную среднеобъемную температуру через 30 мин
5. Определяем температуру на поверхности ограждающих конструкций в первом приближении:
6. Определяем разность среднеобъемной температуры и температуры на поверхности строительных конструкций:
7. Коэффициент теплообмена между продуктами горения и поверхностью ограждающих конструкций вследствие естественной конвекции в большом объеме равен:
8. Коэффициент теплопроводности среды при определяющей температуре tm:
Пользуясь методом линейной интерполяции, приняв из справочника параметры дымового газа:
находим:
9. При кратность воздухообмена увеличится в n раз:
10. Величина воздухообмена при нормальных условиях составит:
где ф=1 ч.
11. Действительный объем воздуха, приходящегося на 1 кг сгорающего бензина:
12. Объем продуктов горения, образующихся при сгорании 1 кг бензина можно определить из справочника:
13. При этих условиях коэффициент избытка воздуха составит:
— теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг бензина.
14. Объем продуктов горения с учетом избытка воздуха:
15. Теплоемкость продуктов горения можно принять, воспользовавшись формулой для расчета, учитывая величины и :
16. Рассчитаем адиабатическую температуру горения бензина:
17. Приведенная степень черноты составит:
18. Критерий Больцмана:
19. Критерий Нуссельта:
19. Безразмерная среднеобъемная температура:
20. Среднеобъемная температура вычисляется по формуле:
21. Величина расхождения между выбранной величиной и найденной расчетом () составляет:
Расчет считается удовлетворительным, если величина расхождения не превышает 5%. В данном случае отклонение невелико, поэтому окончательную величину среднеобъемной температуры примем:
Ответ:
Размещено на
