Курсовая работа по физической химии на тему ФХОРиТП

1 Введение
Целью курсовой работы является определение исследование пожаровзрывоопасности 2,2-Диметилпентана.


3 Определение характеристик горения
3.1 Характер свечения пламени
Характер свечения пламени зависит от элементного состава горючего вещества. Свечение пламени напрямую зависит от наличия частиц углерода и трехатомных молекул [2].
Определяем характер свечения пламени 2,2-Диметилпентан (С7Н16).
Определение молярной массы горючего вещества по формуле:

На основании того, то содержание углерода более 75%, а кислород отсутствует можно судить о характере свечения пламени - при горении пламя будет ярким и коптящим, так как не окислившийся в пламени углерод выделится в виде копоти.
3.2 Теоретический и практический расход воздуха на горение
Составим уравнение реакции горения 2,2-Диметилпентан (С7Н16) в воздухе и определим стехиометрический коэффициент β.
С_7 H_16+11(O_2+3,76N_2 )=7CO_2+8H_2 O+11·3,76N_2
Стехиометрический коэффициент β=11.
Молярная масса 2,2-Диметилпентан (С7Н16) равна 100 кг/кмоль.
Рассчитаем практический объем воздуха, необходимый для сгорания 1 кг 2,2-Диметилпентан (С7Н16).
Горение протекает с коэффициентом избытка воздуха 1,3 [2], следовательно, в состав продуктов горения будет входить избыточный воздух.
По формуле расчета определяем теоретический объем воздуха, необходимый для горения 2,2-Диметилпентан:
Vвтеор = 1∙ 0,267(84/3+16) = 11,75 м3
Определим избыток воздуха:
Vв= Vвтеор(1) = 11,75(1,3 – 1) = 3,5 м3
С учетом избытка воздуха практический объем продуктов горения составит: VПГ* = VПГ + Vв = 12,58 + 3,5 = 16,08 м3
Приводим полученный объем продуктов горения 1 кг 2,2-Диметилпентан заданного состава к температуре 38 °С и давлению 107 кПа:
V(ПГ)= (〖V(ПГ)〗^*∙Р_0∙Т)/(Т_0∙Р)= (16,08∙101,3∙311)/(273∙107)=17,3 м3

3.6 Расчет температуры горения
Максимальная температура, до которой нагреваются продукты горения, называется температурой горения.
Температура горения зависит от состава горючего материала, условий горения: разбавления продуктов горения избыточным воздухом, температуры воздуха, полноты сгорания исходного горючего материала.
1) Уравнение реакции горения 2,2-Диметилпентана:
С_7 H_16+11(O_2+3,76N_2 )=7CO_2+8H_2 O+11·3,76N_2
2) определяем по реакции горения количество кмоль продуктов горения:

4 Определение показателей пожарной опасности
4.1 Температура вспышки
Вспышка - быстрое сгорание паров или газов горючей смеси, которое не сопровождается устойчивым горением. Температура при таком процессе горения называется температурой вспышки [3].
Температура вспышки – это минимальная температура жидкости, при которой в условиях специальных испытаний над поверхностью жидкости начинают образовываться пар и газ, способные вспыхивать от источника зажигания; устойчивое горение при таких условиях не возникает.
Температура вспышки является основным показателем пожарной опасности жидкостей.
4.1.1 Расчет температуры вспышки
Температуру вспышки жидкостей (tвсп) в закрытом тигле в °С, вычисляют по формуле:

4.2.2 Расчет температуры воспламенения алифатических спиртов и сложных эфиров
2,2-Диметилпентана не расчитывается по этой формуле, т.к. не является спиртом или эфиром.
4.3 Температура самовоспламенения
Температурой самовоспламенения называют наименьшую температуру окружающей среды, при которой в специальных испытательных условия можно наблюдать самовоспламенение вещества.
Температура самовоспламенения зависит от:
объема реакционного сосуда
геометрической формы сосуда
состава горючей смеси, т.е. концентрации горючего и окислителя
давления окружающей среды
наличия катализаторов или ингибиторов
длины углеводородной цепи вещества.

4.5.2 Расчет температурных пределов распространения пламени для веществ, состоящих из атомов С, Н, О, N
Если неизвестна зависимость давления насыщенного пара от температуры, то для веществ, состоящих из атомов С, Н, О, N значение нижнего или верхнего температурного предела (t_п) вычисляют по формуле:

4.6 Нормальная скорость распространения пламени
Нормальная скорость распространения пламени – скорость перемещения фронта пламени относительно несгоревшего газа в направлении, перпендикулярном к его поверхности.
Максимальная нормальная скорость горения Su –максимальная линейная скорость распространения фронта пламени в газовых смесях, определяемая в специальных условиях.
Расчет максимальной нормальной скорости распространения пламени для органических веществ, состоящих из атомов С, Н, N, O, S и структурных групп, представленных в таблице 11, вычисляется по формуле:

4.7 Критический диаметр огнегасящего канала и безопасного экспериментального максимального зазора
Безопасный максимальный экспериментальный зазор (БЭМЗ) − максимальный зазор между фланцами оболочки, через который не происходит передача взрыва из оболочки в окружающую среду при любой концентрации горючего в воздухе.
Безопасный максимальный экспериментальный зазор (БЭМЗ) рассчитывается по формуле:

4.8.3. Расчет минимальной энергии зажигания в зависимости от величины нормальной скорости распространения пламени (Способ №3)
Минимальная энергия зажигания W(Дж) может быть рассчитана по формуле:
W=α∙q∙l_кр^3
где α = 0,5 – коэффициент пропорциональности;
q – удельное объемное количество тепла, необходимое для нагрева горючей смеси от её начальной температуры tн до температуры самовоспламенения. Дж/м3;
lк–величина критического зазора, м.
Удельное объемное количество тепла, необходимое для нагрева горючей смеси от tнач до tсв, рассматривается как тепло, нужное для нагрева воздуха qг, и вычисляется(Дж)по формуле:

4.9 Способность гореть и взрываться при взаимодействии с водой, кислородом и другими веществами
2,2-Диметилпентан является органическим соединением класса алканов.
2,2-Диметилпентан — бесцветная жидкость, хорошо растворимая в большинстве органических растворителей, нерастворимая в воде.
Обладают всеми химическими свойствами алканов.
Легко воспламеняется.
4.10. Минимальная флегматизирующая концентрация флегматизатора и минимальное взрывоопасное содержание кислорода
Минимальная флегматизирующая концентрация флегматизатора (далее - МФКФ) - наименьшая концентрация флегматизатора в смеси с горючим и окислителем, при которой смесь становится неспособной к распространению пламени при любом соотношении горючего и окислителя.
Фгф – концентрация горючего в экстремальной точке области воспламенения, объемные проценты.
μгф – то же, но в нормальных долях, моль/моль.
φф – минимальная флегматизирующая концентрация негорючего компонента, объемные проценты.
μф–мольная доля флегматизатора в смеси.
φкис(ф)– минимальное взрывоопасное содержание кислорода в точке флегматезации, объемные проценты.

Решение:
1. Определяем массу жидкости, которая поступит в помещение из аппарата и трубопроводов mАП.
m_АП=669,53 0,06 0,86=34,5 кг
2. Определяем площадь разлива жидкости FРАЗЛИВА.
Объем жидкости составляет V = 0,060,86 = 0,0516 м3 = 51,6 л
Коэффициент растекаемости f = 1, следовательно, 1 л жидкости растекается на площади 1 м2
FРАЗЛИВА= 51,6 л.
3. Определяем площадь испарения жидкости.
Площадь помещения
SПОМЕЩ = 74 = 28 м2.
FРАЗЛИВА> SПОМЕЩ, следовательно принимаем площадь испарения
SИСПАР= SПОМЕЩ= 28 м2.
4. Определяем интенсивность испарения WИСП.
Определяем коэффициент  при 300С и wВОЗД= 0,29 м/с