По предельной теплоте сгорания определить нижний концентрационный предел воспламенения бутана в воздухе.

Решение: Для расчета по формуле(3.1.)в табл.3 приложения находим низшую теплоту сгорания вещества -2882,3кДж/моль. Эту величину надо перевести в другую размерность- кДж/м³:   

 

 =128,7∙10³ кДж/м³

По формуле (3.1) определим НКПВ:   

 

φ_Н= ₃=1,42%

По таблице 4 приложения находим, что экспериментальное значение φ_Н=1,9%.Относительная ошибка расчета, следовательно, составила:

 

∆_н=

Определить концентрационные пределы воспламенения этилена

В воздухе

Решение: Расчет КПВ проводим по апроксимационной формуле. Определяем значение стехиометрического коэффициента при кислороде:

 

С₂Н₂+3О₂=2СО₂+2Н₂О

 

Таким образом, n=3,тогда:

 

φ_н= 100/8,684∙3+4,679=3,25%;

 

φ_н=100/1,55∙3+0,56=19,23%.

 

Определим относительную ошибку расчета. По табл.4 приложения экспериментальные значения пределов равны 3,0+32,0:

 

∆н=3,25-3,0/3,0≈8%

 

∆в=19,23-32,0/32≈-40%  

 

Следовательно, при расчете НКПВ этилена результат завышен на 8% , а при расчете ВКПВ - занижен на 40%.

 

Определить концентрационные пределы воспламенения насыщенных

Паров метанола в воздухе, если известно, что его температурные

 пределы равны280+312К. Атмосферное давление – нормальное

Решение: Для расчета по формуле (3.3)необходимо определить давление насыщенных паров, соответствующих нижнему(280К) и верхнему (312К) пределам воспламенения.

По табл. 7 приложения находим, что давление насыщенного пара на нижнем температурном пределе воспламенения находится между 53,3 и 79,99 ГПа. Так как ближайшие НТПВ по таблице равны 273 и 285,1 К , линейной интерполяцией находим давление, соответствующее нижнему температурному пределу (280К):

 

Р_н=53,33+

 

Давление насыщенного пара метанола, соответствующее верхнему пределу, находится между 266,64 и 533,29ГПа:

 

Р_в=266,64+

По формуле(3.3) определим НКПВ:

 

φ_н=

 

φ_в =

 

Экспериментальное значение КПВметанола-6,0+34,7% (табл. Приложения 5). Относительная ошибка расчета:

 

∆ _н =

 

∆_в =

 

Следовательно, результаты расчета ВКПВ по известным значениям ТПВ занижены на 3 %. Это связано с ошибкой в определении давления насыщенного пара линейной интерполяцией.

Определить концентрационные пределы воспламенения газовой смеси,

состоящей из 40% пропана,50% бутана,10% пропилена

Решение: Для расчета КПВ смеси газов по правилу Ле-Шателье (3.4) необходимо определить КПВ индивидуальных горючих веществ, методы расчета которых рассмотрены выше:

 

С3Н8-2,1+9,5%; С3Н6-2,2+10,3%; С4Н10-1,9+9,1%

 

φСМН= ;

 

φСМВ=

 

Каково минимальное количество диэтилового эфира, кг, способное

при испарении в емкости объемом 350 м^{2 .}создать взрывоопасную

Концентрацию

Решение: Концентрация будет взрывоопасной, если φ_пr=φ_н;φ_пr-концентрация паров горючего вещества.

Расчетом (см. пример 1+3) или по табл. 5 приложения находим НКПВ диэтилового эфира, необходимой для создания в объеме 350м³ этой концентрации:

V_пr= ³

Таким образом, для создания НКПВ диэтилового эфира в объеме 350м³необходимо ввести 5,95 ³ его паров. Принимая во внимание, что 1 кмоль(74кг) газа, пара, приведенный к нормальным условиям, занимает объем, равный 22,4 ³, находим количество диэтилового эфира:

 

Р_r=

Определить возможно ли образование взрывоопасной концентрации в объеме 50м³при испарении 35кг гексана, если температура

Окружающей среды 300К.

Решение: Очевидно, паровоздушная смесь будет взрывоопасной, если φ_н  φ_пr  φ_в. При 300К объем паров гексана, образующийся в результате испарения5 кг вещества, найдем объем, принимая во внимание, что при испарении 1 кмоля (86кг) гексана при 273К объем паровой фазы будет равен 22,4 м³:

 

V_пr= ³

Следовательно, концентрация паров гексана в помещении объемом 50м³, будет равна:

φ_пr=

 

Определив концентрационные пределы воспламенения гексана в воздухе (1.2+7,5%), по таблицам или расчетом устанавливаем, что образующаяся смесь является взрывоопасной.

Определить, образуется ли взрывоопасная концентрация насыщенных паров над поверхностью резервуара , содержащего 60% диэтилового

эфира и 40% этилового спирта, при температуре 245К?

Решение: концентрация паров будет взрывоопасной, если

 

φ_н^см_≤ φ_нп^см_≤ φ_в^см.

 

(φ_в^см-концентрация насыщенных паров смеси жидкостей). Очевидно, что в результате различной летучести веществ состав газовой фазы будет отличаться от конденсированной. Содержание компонентов в газовой фазе по известному составу жидкой определим по закону Рауля для идеальных растворов жидкостей.

1. Определим мольный состав жидкой фазы:

 

μi= ;

 

где μi-мольная доля -того вещества, весовая доля 𝒾-того вещества, молекулярная масса 𝒾-того вещества (Мдэ=70, Мэс=46)

μД.З(Ж)=  =0,496

μЭ.С.(Ж) =1-0,496=0,504

2. По табл. 7 приложения определим давление насыщенного пара при 245К над индивидуальными жидкостями:

3.

Р_нп(дэ) =53,34ГПа

 

Р_{нп(дэ) =1,33+    =}15,00 Гпа

 

4. .По закону Рауля, парциальное давление насыщенных паров -той жидкости   над смесью равно произведению насыщенного пара над чистой жидкостью на ее мольную долю в жидкой фазе, т.е.

 

Р пар(дэ)=53,34∙0,496=26,46ГПа;

 

Р пар(ас)=15.00∙0,504=7,56ГПа.

 

5. Приняв сумму давлений насыщенных паров диэтилового эфира и этилового спирта (26,46+7,56),равной 100%, определим:

концентрацию паров в воздухе:

 

φ_нп^см=

 

мольный состав газовой фазы(закон Рауля- Дуэртье)

 

μ_д.э(r)=

 

μ_э.с(п)=1,00-0,781=0,222

 

6. Определив расчетом или по справочным данным (табл.5 приложения)КПВ индивидуальных веществ (диэтиловый эфир 1,7+49%,этиловый спирт 3,6+19%),по правилу Ле-Шателье рассчитаем КПВ паровой фазы:

φ_н^см= =1,93%;

 

φ_в^см= =36,28%

 

7. Сравнивая  полученные в п.4а концентрацию паровоздушной смеси с КПВ, делаем заключение, что при 245К над данной жидкой фазой образуется взрывоопасная концентрация насыщенных паров в воздухе.

---

Дата добавления: 2018-08-06; просмотров: 1699; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!