Инвентаризация выбросов загрязняющих веществ в атмосферу

В нынешнее время, когда происходит рост различных новых производств и следующее за этим распространение пожароопасных технологий, что значительно повышает пожароопасность объектов, в связи с чем и возрастает ответственность подразделений пожарной аварийно-спасательной службы МЧС Беларуси.

Успех тушения пожара достигается комплексом служебных и оперативно-тактических действий. Среди них особое значение имеют – умение анализировать явления, происходящие на пожаре, факторы способствующие и препятствующие распространению огня а так же тушению пожара.

Для оценки реальной обстановки и ее прогнозирования на пожаре, разработке мероприятий по тушению и управлению боевыми действиями подразделений необходимо знать закономерности развития пожара, его параметры, характеристику огнетушащих средств, возможности подразделений и многие другие вопросы пожаротушения.

Таким образом, работники пожарной аварийно-спасательной службы должны в совершенстве владеть методикой расчета сил и средств, необходимых для тушения пожаров, проектирования стандартных систем пожаротушения, проведения исследования процессов горения а так же тушения различных веществ и материалов, что изучает дисциплина «Физико-химические основы теории горения и взрыва».

I. Исходные данные для выполнения 1 части.

Наименование горючей жидкости: гептан

Химическая формула: С7H16

Смесь газов:

Н2 – 20%

С4Н10– 30%

С2Н2 – 17%

H2S – 13%

Параметры окружающей среды:

t = 40С

Р = 740 мм.рт.ст.

Коэффициент избытка воздуха:

aВ = 1,2

Характеристика вещества

Гептан - С7H16

ЛВЖ

Молекулярная масса: 100,203

Температура кипения: 98,43 0С

 Температура плавления:-90,6 0С

 Температура воспламенения: -4 0С

Температура вспышки: -4 0С

Температура самовоспламенения: 223 0С

Коэффициент диффузии пара в воздухе: 0,0609 см/с

Плотность: 683,76 кг/м3

Теплота образования: -187,7 кДж/моль.

Теплота сгорания: -4501 кДж/моль

Концентрационные пределы распространения пламени:

нижний: 1,07%

верхний: 6,7%

Температурные пределы распространения пламени:

нижний: -7 0С

верхний:26 0С

Водород Н2

Молекулярная масса: 2,016

Температура кипения: 252,8 0С

Температура самовоспламенения: 510 0С

Плотность по воздуху: 0,0695 кг/м3

Концентрационные пределы распространения пламени

нижний 4,12 %

верхний 75,0 %

Водород Н2

Молекулярная масса: 2,016

Плотность при 200С: 0,0695 кг/м3

Температура кипения: 252,8 0С

Температура самовоспламенения: 510 0С

Пропан – С3Н8

Бутан С4Н10

Молекулярная масса: 58,123

Температура кипения: -0,5 0С

Температура самовоспламенения: 4050С

Теплота сгорания:-2657 кДж/моль

Температура вспышки:-69 0С

Максимальное давление взрыва:843 кПа

Нормальная скорость распространения пламени:0,45 м/с

Концентрационные пределы распространения пламени в воздухе

нижний 1,8 %

верхний 9,1 %

Ацетилен С2Н2

Молекулярная масса: 26,04

Температура кипения: 83,6 0С

Температура самовоспламенения: 335 0С

Плотность по воздуху: 0,9107 кг/м3

Концентрационные пределы распространения пламени

нижний 2,5 %

верхний 81 %

Молекулярная масса: 44

Сероводород – Н2S

Молекулярная масса: 34,08

Плотность в воздухе: 1,19 кг/м3

a = 2,60

Температура кипения: 319,25 0С

Температура плавления: 160,9 0С

Часть 1.Аналитическая оценка параметров пожароопасности веществ

1.1 определение теоретического количества воздуха, необходимого для горения исследуемого вещества

а) Индивидуальное химическое соединение:

С7Н16+ 11О2+ 113,76 N2 = 7CO2 +8H2O + 113,76 N2

Определение объема 1-го киломоля воздуха при заданных условиях:

 м3/кмоль.

Определение объема воздуха, необходимого для горения 1 кг горючего вещества при нормальных условиях:

 м3/кг.

Определение объема воздуха, необходимого для горения 1 кг горючего вещества при заданных условиях:

 м3/кг.

Определение объема воздуха, необходимого для горения 1 кг горючего вещества при нормальных условиях с учетом коэффициента избытка воздуха:

 м3/кг.

Определение объема воздуха, необходимого для горения 1 кг горючего вещества при заданных условиях с учетом коэффициента избытка воздуха:

 м3/кг.

б) Горение смеси газов

Н2+ 0,5О2+ 0,53,76 N2 = H2O + 0,53,76 N2

С4Н10+ 6,5О2+ 6,53,76 N2 = 4CO2 + 5H2O + 6,53,76 N2

C2H2 + 2,5O2 + 2,53,76N2 = 2CO2 + H2O +2,53,76N2

H2S+ 1,5О2 + 1,53,76N2= SО2 + H2O + 1,53,76N2

Определение объема воздуха, необходимого для горения 1 м3 смеси при нормальных условиях:

 м3/ м3

Определение объема воздуха, необходимого для горения 1 м3 смеси при заданных условиях:

 м3/кмоль.

Определение объема воздуха, необходимого для горения 1 м3 смеси при нормальных условиях с учетом коэффициента избытка воздуха:

12,71·1,2 = 15,25 м3

Определение объема воздуха, необходимого для горения 1 м3 смеси при заданных условиях с учетом коэффициента избытка воздуха:

13,24·1,2 = 15,89 м3

1.2 Определение объема и состава продуктов горения в единице объема

а) Индивидуальное химическое соединение: С7Н16

С7Н16+ 11О2+ 113,76 N2 = 7CO2 +8H2O + 113,76 N2

Определение объемных долей продуктов горения в единице объема:

 (12,4 %)

 (14,2 %)

 (73,4 %)

Определение объема продуктов горения для 1 кг вещества при нормальных условиях:

12,62 м3/кг.

Определение объема продуктов горения для 1 кг вещества при заданных условиях:

13,15 м3/кг.

Определение объемов компонентов продуктов горения для 1 кг вещества при нормальных условиях:

12,62 ·0,124 = 1,56 м3/кг;

12,62 · 0,142 = 1,79 м3/кг;

12,62 · 0,734 = 9,26 м3/кг.

Определение объемов компонентов продуктов горения для 1 кг вещества при заданных условиях:

13,15 · 0,124= 1,63 м3/кг;

13,15 · 0,142= 1,87 м3/кг;

 13,15 · 0,734 = 9,65 м3/кг.

Определение объема продуктов горения для 1 кг вещества при нормальных условиях с учетом коэффициента избытка воздуха:

11,72· (1,2 - 1) = 2,34 м3/кг;

12,62 + 2,34= 14,96 м3/кг.

Определение объема продуктов горения для 1 кг вещества при заданных условиях с учетом коэффициента избытка воздуха:

12,22 · (1,2 - 1) = 2,44 м3/кг;

13,15 +2,44 = 15,59 м3/кг.

Определение объемов компонентов продуктов горения для 1 кг вещества при нормальных условиях с учетом коэффициента избытка воздуха:

1,56 м3/кг;

1,79 м3/кг;

9,26 +2,34 · 0,79 = 11,10 м3/кг;

2,34 · 0,21 = 0,49 м3/кг.

Определение объемов компонентов продуктов горения для 1 кг вещества при заданных условиях с учетом коэффициента избытка воздуха:

1,63 м3/кг;

1,87 м3/кг;

9,65 + 2,44 · 0,79 = 11,57 м3/кг;

2,44 · 0,21 = 0,51 м3/кг.

Определение объемных процентов компонентов продуктов горения с учетом коэффициента избытка воздуха:

б) Смесь газов

Н2 – 20%

С4Н10 – 30%

С2Н2 – 17%

Н2S – 13%

Н2+ 0,5О2+ 0,53,76 N2 = H2O + 0,53,76 N2

С4Н10+ 6,5О2+ 6,53,76 N2 = 4CO2 + 5H2O + 6,53,76 N2

C2H2+ 2,5O2 + 2,53,76N2 = 2CO2 + H2O +2,53,76N2;

Н2S + 1,5О2 + 1,53,76N2= SО2 + H2O +1,5 3,76N2.

Определение объемов компонентов продуктов горения для 1 м3 смеси при нормальных условиях:

40,30 + 20,17= 1,54 м3/м3

10,20 + 50,30+ 10,17 + 10,13= 2 м3/м3

1,88·0,2+24,44 · 0,3 + 9,4 · 0,17+ 5,64 ·0,13 =  10,04 м3/м3

10,13 = 0,13 м3/м3

Определение объема продуктов горения для 1 м3 смеси при нормальных условиях:

1,54+2+10,04+0,13=13,71 м3/м3

Определение объемов компонентов продуктов горения для 1 м3 смеси при заданных условиях:

м3/м3

м3/м3

м3/м3

м3/м3

Определение объема продуктов горения для 1 м3 смеси при заданных условиях:

м3/м3

Определение объемных процентов компонентов продуктов горения без учета коэффициента избытка воздуха:

Определение объема продуктов горения для 1 м3 смеси при нормальных условиях с учетом коэффициента избытка воздуха:

= 12,71(1,2 – 1) = 2,54м3/м3

13,71+ 2,54 = 16,25 м3/м3

Определение объемов компонентов продуктов горения для 1 м3 смеси при нормальных условиях с учетом коэффициента избытка воздуха:

2 м3/м3

1,54 м3/м3

10,04 + 2,540,79 = 12,05 м3/м3

2,540,21 = 0,53 м3/м3

0,13 м3/м3

Определение объема продуктов горения для 1 м3 смеси при заданных условиях с учетом коэффициента избытка воздуха:

= 13,24(1,2 – 1) = 2,65м3/м3

14,29+2,65= 16,94 м3/м3

Определение объемов компонентов продуктов горения для 1 м3 смеси при заданных условиях с учетом коэффициента избытка воздуха:

2,08 м3/м3

1,6 м3/м3

10,46+2,650,79 = 12,55 м3/м3

2,650,21 = 0,56 м3/м3

0,13 м3/м3

Определение объемных процентов компонентов продуктов горения с учетом коэффициента избытка воздуха:

Теоретическое количество воздуха, необходимого для горения веществ, объем и состав продуктов горения.

Определяем QН по закону Гесса:

С7Н16+ 11О2+ 113,76 N2 = 7CO2 +8H2O + 113,76 N2

Из справочной литературы находим:

кДж/моль;

кДж/моль;

кДж/моль;

= 4528,2кДж/моль = 45282кДж/кг.

б) Смесь газов:

Определяем QH для Н2:

Н2+ 0,5О2+ 0,53,76 N2 = H2O + 0,53,76 N2

кДж/моль;

242,2 кДж/моль =10812,5кДж/ м3

Определяем QН для С4Н10 по формуле Менделеева:

С4Н10+ 6,5О2+ 6,53,76 N2 = 4CO2 + 5H2O + 6,53,76 N2

;

2483160,38 кДж/моль =110855,37кДж/ м3

Определяем QН для С2Н2 по формуле Менделеева:

С2Н2+2,5O2 +2,5 · 3,76 N2 = 2CO2 + H2O +2,5 · 3,76N2

 кДж/моль;

1262,75 кДж/моль = 1262750 кДж/кмоль =

= 56372,77 кДж/м3

Определяем QН для Н2S по формуле Менделеева из-за отсутствия в справочной литературе значения :

;

;

16312,54 кДж/моль == 24760,11 кДж/м3

Определяем QН для смеси по формуле:

=10812,50,2+110855,370,3+56372,770,17+24760,110,13= 45322,3кДж/м3

1.4 Определение теоретической температуры горения, давления взрыва паров горючего вещества

а) Индивидуальное химическое соединение:

Определяем среднее теплосодержание продуктов горения гептана:

кДж/м3

Принимаем Т1 по из приложения 2 и при Т1 определяем теплосодержание продуктов горения:

Т1 = 22000С

1,565392,5+1,794405,8+9,263306,3=46915,02 кДж/м3

Так как > QН, принимаем Т2 < Т1:

Т2 = 21000С

1,565118,2+1,794166,1+9,263142,9=44544,97 кДж/м3

Так как < QН < , температуру горения определяем по методу линейной интерполяции:

=

 0С

Определяем давление взрыва:

атм.

б) Смесь газов:

Определяем среднее теплосодержание продуктов горения смеси газов:

=45322,3/13,71 = 3035,78 кДж/м3

Принимаем Т1 по  из приложения 2 и при Т1 определяем теплосодержание продуктов горения:

Т1 = 2000 0С

1,54·4847,8+2·3928,5+10,04·2979,9+0,13·4667,6=45847,6 кДж/м3

Так как , принимаем Т2 <Т1

Т2 = 1900 0С

1,54·4579,7+2·3693,5+10,04·2818,2+0,13·4529,8=43323,34 кДж/м3

Так как <<, температуру горения определяем по методу линейной интерполяции:

=

1979

Определяем давление взрыва:

атм

1.5 Определение концентрационных пределов воспламенения газов и паров горючей жидкости

а) Индивидуальное химическое соединение:

φН(В) = 100/ (а · n + в)

φН = 100/(8,684 · 11+4,679 ) =1,0%

φВ = 100/(0,768 · 11 + 6,554) = 6,66 %

б) Смесь газов:

100/(8,684 · 6,5 + 4,679) = 1,64 %

100/(8,684 · 0,5 + 4,679) = 11,09%

100/(8,684 · 2,5 + 4,679) = 3,79 %

100/(8,684 · 1,5 + 4,679) = 5,65 %

%

100/(1,55 · 6,5 + 0,56) =9,69 %

100/(1,55 · 0,5 + 0,56) =74,9 %

100/(1,55 · 2,5 + 0,56) =22,55 %

100/(1,55 · 1,5 + 0,56) =34,66 %

1.6 Определение температуры вспышки и температурных пределов воспламенения паров горючей жидкости

а) Определение температуры вспышки.

Определим Р по уравнению Антуана:

,

где А = 6,07647 (кПа);

В = 1295,405 (кПа);

СА = 219,819 (кПа) – постоянные Антуана для гептана.

Берем:

t1 = 10 0C; Т1 =283 0К

= 2753 Па

Р1 · Т1 = 2753 · 283 = 779157 Па · К

Выбираем:

t2 = 2 0C; Т2 = 275 0К

 = 1724 Па

Р2 · Т2=1724 · 275= 487907 Па · К

Так как Т2 · Р2 < Твсп · Рвсп < Т1 · Р1, то методом линейной интерполяции определяем Твсп:

б) Определение температурных пределов воспламенения.