Тепловая теория прекращения горения

МИНИСТЕРСТВО РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ДЕЛАМ ГРАЖДАНСКОЙ ОБОРОНЫ, ЧРЕЗВЫЧАЙНЫМ СИТУАЦИЯМ И ЛИКВИДАЦИИ ПОСЛЕДСТВИЙ СТИХИЙНЫХ БЕДСТВИЙ

Воронежский институт Государственной противопожарной службы

Кафедра химии и процессов горения

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине «Физико-химические основы развития и тушения пожаров»

Тема: Расчет параметров выгорания жидкостей и газов

Расчетно-пояснительная записка

Выполнил: курсант 32 учебной группы

рядовой внутренней службы

Д.Е.Ерохин

Руководитель: Профессор кафедры

Доктор химических наук

Ю.В.Спичкин

Защищена_____________________Оценка _____________________дата

Воронеж 2012

ВОРОНЕЖСКИЙ ИНСТИТУТ ГПС МЧС РОССИИ

Кафедра химии и процессов горения

ЗАДАНИЕ

на курсовую работу по дисциплине «Физико-химические основы развития и тушения пожаров»

Курсанту______________________ (специальное звание, фамилия, имя, отчество)

Руководитель_______________________ (должность, ученая степень, специальное звание, фамилия, имя, отчество)

Тема:Расчет параметров выгорания жидкостей и газов

Теоретическая часть

Раскрыть содержание вопросов в соответствии с вариантом Практическая часть

Задача 1. Найти теоретический расход воды (g), требуемый для прекращения горения газового фонтана и безопасное расстояние от факела пламени, на котором л/с может работать без специальных средств защиты (Lб).

Задача 2. Найти теоретический расход воды (g), требуемый для прекращения горения жидкости в резервуаре.

Дата выдачи задания «____»_________________201__г.

Руководитель _____________________

Дата, подпись, инициалы, фамилия Курсант ___________________________

Дата, подпись, инициалы, фамилия

СОДЕРЖАНИЕ

Введение…………………………………………………………………………..……...4

Раздел 1. Теоретичесике вопросы……………………………………………….……5

1) Тепловая теория прекращения горения………………………………….…….5

2) Твердотопливные аэрозолиобразующие составы………………………….…8

Раздел 2. Методика расчетов………………………………………………………….10

1) Методика расчета теоретического расхода воды, требуемого для прекращения горения газового фонтана……………………………………………………..10

2) Методика расчета теоретического расхода воды, требуемой для прекращения горения жидкости в резервуаре……………………………………………....13

Раздел 3. Расчетная часть………………………….…………………………………15

1) Теоретический расчет расхода воды, требуемого для прекращения горения газового фонтана и безопасного расстояния для личного состава при тушении газового фонтана………………………………………………………………….15

2) Теоретический расчет расхода воды, требуемого для прекращения горения жидкости в резервуаре………………………………………………………........18

Заключение………………………………………………………………………….…...20

Список литературы…………………………………………………………………......21

Введение

Увеличивающаяся с каждым годом добыча нефти и газа, ежегодный объем которой в настоящее время в стране составляет сотни млрд. м3, повышает вероятность аварийных ситуаций, которые могут сопровождаться крупными пожарами, большими материальными потерями, ухудшением экологической обстановки в зоне пожара и прилегающих районах, а нередко и человеческими жертвами. Это обусловливается отказом механизмов, нарушением технологии добычи, природными катастрофами и приводит к серьёзным авариям.

Борьба с пожарами на нефтяных и газовых месторождениях, часто находящихся в труднодоступных районах, требует привлечения огромных материально-технических ресурсов и может длиться неделями. Затраты на тушение нередко составляют миллионы рублей. Вред, нанесённый окружающей среде в зоне пожара и прилегающих районах, точно оценить практически невозможно.

Пожары на открыто фонтанирующих газонефтяных скважинах являются одними из наиболее сложных видов промышленных аварий.

Некоторое представление о пожаре на фонтанирующей скважине можно получить по следующим данным: дебит мощных газовых фонтанов может достигать 10 - 20 миллионов кубометров в сутки, высота горящего факела - 80 - 100 м, а интенсивность тепловыделения в факеле - несколько миллионов киловатт.

Целью курсовой работы «Теоретические основы и расчет параметров тушения газов и жидкостей» является выработка навыков использования теоретических знаний, полученных при изучении дисциплины «Физико-химические основы развития и тушения пожаров» при проведении расчетов параметров пожаров и расхода огнетушащих веществ.

Раздел 1 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ

Тепловая теория прекращения горения.

Согласно тепловой теории потухания прекращение горения наступает в результате понижения температуры пламени до некоторой критической величины, называемой температурой потухания Т_пот. Это достигается путем увеличения интенсивности теплоотвода из зоны горения и (или) уменьшением интенсивности тепловыделения за счет снижения скорости реакции горения.
В результате введения воды в зону горения часть тепла химической реакции начинает затрачиваться на нагрев, испарение воды и нагрев образующегося пара. Учитывая высокие теплоёмкости воды и водяного пара, а также теплоту парообразования, всё это приводит к снижению температуры зоны горения. В то же время появление водяного пара уменьшает концентрацию молекул горючего и окислителя в зоне горения, т.е. приводит к ее разбавлению и снижению скорости реакции горения, а значит и тепловыделения. Согласно тепловой теории, адиабатическая температура потухания кинетического пламени может быть легко найдена, если известна адиабатическая температура пламени. Для углеводородных горючих Т_пот, как правило, составляет около 1000 ^оС.

Все способы прекращения горения по принципу, на котором осно­вано ус­ловие прекращения горения, можно разделить на четыре группы:

- способы охлаждения зоны горения или горящего вещества;

- способы разбавления реагирующих веществ;

- способы изоляции реагирующих веществ от зоны горения;

- способы химического торможения реакции горения.

Вид огне­туша­щего сред­ства, применяемого для прекращения горения, зависит от обстановки на пожаре и, в основном, определяется:

- свойствами и состоянием горящего материала;

- наличием на пожаре огнетушащих средств и их количества;

- группой пожара (в открытом пространстве, в ограждениях);

- условиями газообмена в помещении;

- параметрами пожара, определяющими способ прекращения горе­ния (объемом помещения);

- трудоемкостью и безопасностью работ подразделений по прекра­щению горения;

- эффективностью огнетушащего средства.

Следует отметить, что огнетушащие средства, поступая в зону го­рения, действуют комплексно, а не из­бирательно, т. е. одновременно производят, например, охлаждение горящего материала и разбавле­ние его паров или газов. Однако в зависимости от свойств огнету­шащего средства, его фи­зического состояния и свойств горящего материала к прекращению горе­ния может привести только один из этих процессов, другой же только способствует прекращению горе­ния.

Например, ВМП средней кратности при тушении бензина охлаж­дает верхний слой его и одновременно изолирует от зоны горения. Основным процессом, приводящим к прекращению горения бензина, является изо­ляция, так как пена, имеющая температуру 5-15°С, не может охладить бензин ниже его температуры вспышки минус 35°С.

В зависимости от основного процесса, приводящего к прекращению го­рения, все наиболее распростра­ненные способы можно отнести к груп­пам.

Способы охлаждения - охлаждение сплошными струями воды; ох­лажде­ние распыленными струями воды; охлаждение перемешива­нием горючих материалов.

Способы разбавления - разбавление струями тонкораспыленной воды; разбавление горючих жидкостей водой; разбавление негорю­чими парами и газами.

Способы изоляции - изоляция слоем пены; изоляция слоем продук­тов взрыва ВВ; изоляция созданием разрыва в горючем веществе; изоляция слоем огнетушащего порошка; изоляция огнезащитными полосами.

Способы химического торможения реакции горения - торможение реак­ций огнетушащими порошками; торможение реакций галоидо­производ­ными углеводородами.