Раздел 2. Расчёт дефлаграционного горения газовоздушных смесей
Задача
Взрывается смесь этилена с воздухом стехиометрического состава. Начальные параметры: р0=101,3 кПа, Т0=293 
К. процесс горения – дефлаграционный.
Справочные данные:
ü удельная теплота сгорания этилена 
ü концентрация газа в смеси с воздухом, % об.:
Снкпр (нижний концентрационный предел распростр. пламени) – 2,7 % об.;
Ссх (концентрационный предел для стехиометр. состава смеси) – 6,5 % об.;
Свкпр (верхний концентрационный предел распростр. пламени) – 34 % об.;
ü Максимальные параметры взрыва ГВС (давление, температура, степень расширения):
ü Нормальная скорость распространения пламени:
.
Определить максимальное давление взрыва в замкнутом объёме.
Решение:
Записываем уравнение реакции:
,
откуда 
кДж/(кг 
);
кДж/(кг 
).
Максимальная температура:
=12∙2+1∙4=28 г/моль
=12+16∙2=44 г/моль
=1∙2+16=18 г/моль
=14∙2=28 г/моль
Максимальное давление взрыва:
Максимальная нормальная скорость распространения пламени в ГВС соответствует концентрации отличной от стехиометрической (справочные данные). Давление взрыва и нормальная скорость распространения пламени зависит от концентрации газа в смеси с воздухом.
| Рmax, кПа |
| 811(830) |
| % об. |
| 2,7 |
| 6,5 |
Рис. 4. Зависимость давления взрыва в замкнутом объёме концентрации горючего в газовоздушной смеси
Для расчёта избыточного давления используются многочисленные методы, учитывающие состав горючего вещества (индивидуальное вещество или смесь горючих веществ), место взрыва (открытое пространство или закрытое помещение) и т. д.
Метод определения избыточного давления для воздушных взрывов по формуле М.А. Садовского:
где m- масса тротилового эквивалента взрывного вещества, кг;
r - расстояние до центра взрыва, м.
Проанализировав произведённые вычисления, сделал вывод:
Максимальное давление взрыва этилена в замкнутом объёме 
,а избыточное давление для воздушных взрывов 
Давление в ударной волне:
При р=7,6 кПа, степень повреждения – разрушение гофрированного асбеста. Гофрированные стальные или алюминиевые панели ослабляются в креплении и подвергаются изгибу. Деревянные панели разрушаются.
Задача 2
Исходные данные:
Разгерметизировался технологический блок с газообразным этиленом, размещенный в помещении.
Характеристика технологического блока:
- кратность воздухообмена аварийной вентиляции 
;
- объем аппарата 
;
- избыточное давление в аппарате 
кПа;
- температура газа в аппарате 
°С;
- подача компрессора 
- подводящий трубопровод: длина 
,диаметр 
;
- отводящий трубопровод: длина 
,диаметр 
;
- продолжительность отключения задвижек 
.
Характеристика газа:
этилен С2Н4;
- удельная энергия взрывчатого превращения этилено-воздушной смеси 
кДж/кг
- нормальная скорость распространения пламени при концентрации стехиометрического состава 
- степень теплового расширения этилена 
- плотность смеси 
1,285 кг/м3 (табл. 18.2).
Характеристика помещения:
- длина 
, ширина 
, высота 
- коэффициент свободного объема помещения 
.
Определить:
1. Параметры взрыва при дефлаграционном горении.
2. Параметры взрыва при детонационном горении ( 
и 
) на расстоянии 100 м от центра взрыва.
Расчет.
Обоснование массы ГВС при возможной аварии технологического оборудования внутри помещения:
где 
кПа; 
;
кг/м3;
кг;
кг;
кг.
Параметры взрыва при дефлаграционном горении:
;
кПа,
где 
кПа;
кПа;
; 
; 
;
;
;
;
с.
При отсутствии преград 
.
Если для горючих субстанций отсутствуют сведения о коэффициенте теплового расширения 
, последнее может быть определено по формуле
Длительность действия давления примерно в 5 раз больше времени горения ГВС.
с.
Вывод:
Тогда параметры взрыва при дефлаграционном горении:
33 кПа; 
0,34 с; 
1,7 с.
Параметры взрыва при детонационном горении:
;
Так как 
кДж,
где 
При 
кПа; 
Вывод:
Тогда параметры взрыва при детонационном горении на расстоянии 100 м от центра взрыва кПа; 
Заключение
Горением называется физико-химический процесс, при котором горючие вещества под воздействием высоких температур вступают в химическое взаимодействие с окислителем, превращаясь в продукты горения.
В данной курсовой работе газообразным веществом является этилен. Этилен представляет собой газ, состоящий из углерода и водорода. Обычно он применяется в химической промышленности, например, при изготовлении полиэтилена; в меньших количествах используется для дозревания фруктов. Этилен имеет широкий диапазон воспламеняемости и быстро горит. Будучи нетоксичным, он является анестезирующим и удушающим средством.
Этилен перевозится в сжатом виде в баллонах и в криогенном состоянии в теплоизолированных грузовых автомобилях и железнодорожных вагонах-цистернах. Для защиты цистерн применяют предохранительные клапаны. Баллоны могут разрушаться под воздействием пожара, но не расширяющихся паров кипящей жидкости, поскольку жидкости в них нет.
При выходе этилена из баллона возможны взрыв и пожар. Этому способствуют широкий диапазон воспламеняемости и высокая скорость горения этилена. В раде случаев, связанных с выходом в атмосферу большого количества газа, происходят взрывы.
Максимальное давление взрыва в замкнутом объёме 
Параметры взрыва при дефлаграционном горении: 33 кПа; 0,34 с; 1,7 с. Параметры взрыва при детонационном горении на расстоянии 100 м от центра взрыва кПа;
В основе механизма распространения дефлаграционного горения лежит теплопередача в соседние с зоной горения участки материала. Скорость распространения процесса зависит от теплоемкости материала, его теплопроводности и некоторых других свойств.
Список литературы
1. Девисилов В.А., Дроздова Т.И., Тимофеева С. С. Теория горения и взрыва под общ. ред. В.А. Девисилова.- М. : ФОРУМ, 2012.- 352 с.- (Высшее образование).
2. Информационный сайт bezop-pogar.ru/obuchayushhie-materialy-teoreticheskie-osnovy-goreniya-i-vzryva/93-deflagracionnoe-vzryvnoe-gorenie.html
3. Информационный сайт http://www.0-1.ru/articles/showdoc.asp?dp=50
4. Информационный сайт http://www.nalogi.ru/faq/detail.php?ID=1579190
5. Информационный сайт http://fern-flower.ru/articles/kratkaya_informaciya_o_processe_goreniya
6. Информационный сайт http://www.newtemper.com/dom/kulinariya/obschie_svedeniya_o_gorenii_1720
7. Информационный сайт http://bgdstud.ru/podborka-lekczij-po-bzhd/19-lekcii-po-predmetu-bzhd/966-vidy-goreniya.html
8. Информационный сайт ru.wikipedia.org/wiki/%DD%F2%E8%EB%E5%ED