ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ

Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.

Отёска стен и прирубка косяков - Когда на доме не достаёт окон и дверей, красивое высокое крыльцо ещё только в воображении, приходится подниматься с улицы в дом по трапу.

Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) - В простых моделях рынка спрос и предложение обычно полагают зависящими только от текущей цены на товар.

Массовая концентрация (кг/м3, г/м3).

Общие сведения

Бутанол С₄Н₉ОН

Физико-химические свойства

Бесцветная вязковатая жидкость с характерным запахом сивушного масла, плотность 0,81 г/см³, температура плавления -90,2 °С, температура кипения 117,4 °С, растворимость в воде 7,9 г/100 мл, диэлектрическая проницаемость 17,7, предельно допустимая концентрация паров в воздухе рабочей зоны 10 мг/м.

Расчет относительной плотности паров по воздуху (Dвозд).

Относительная плотность газа (пара) по воздуху определяется по формуле:

Молекулярная масса бутанола С₄Н₉ОН равна 74.

= 74/29 = 2,55

2.2. Расчет плотности паров при нормальных условиях (ρпар = М/Vм, кг/м3).

Молярная масса бутанола составляет 74 г/моль. Значит плотность бутанола при нормальных условиях составит:

= 74/22,4 = 3,3 л/моль

Расчет процентного элементного состава вещества.

Молярная масса бутанола составляет 74 г/моль.

Процентное содержание углерода составит [С] = 48/74 = 64,9 %

Процентное содержание водорода составит [Н] = 10/74 = 13,5 %

Процентное содержание кислорода составит [О] = 16/74 = 21,6 %

Расчет коэффициента горючести.

Коэффициент горючести рассчитывается по следующей формуле:

-число атомов углерода, серы,

водорода, азота, кислорода, хлора, фтора и брома в молекуле вещества.

В молекуле бутанола n (С) = 4, n (Н) = 10, n (О) = 1

К = 4*4 + 10 – 1 = 25

Так как коэффициент горючести бутанола больше единицы (К ≥ 1), бутанол является горючим веществом.

Расчет характеристик горения

Определение характера свечения пламени.

Характер свечения пламени при горении веществ зависит от процентного содержания элементов в веществе, главным образом, углерода, водорода, кислорода и азота.

Массовые доли углерода и кислорода в молекуле бутанола составляют [С] = 48/74 = 64,9 %, [О] = 16/74 = 21,6 %.

Так как массовая доля углерода > 50 %, а массовая доля кислорода < 25 %, следовательно, пламя при горении бутанола яркое и коптящее.

Низшая теплота сгорания.

Низшая теплота сгорания вещества может быть рассчитана по формуле Д.И.Менделеева

= 33,4*64,9 + 1257*13,5 – 108,9*21,6 – 25,1*9*13,5 = 33594 кДж/кг = 33,6 МДж/кг.

Уравнение реакции горения.

Составим уравнение реакции горения бутанола в воздухе:

С₄Н₉ОН + 6(O₂ + 3,76N₂) = 4CO₂ + 5H₂O + 6×3,76N₂

Объем воздуха на горение (теоретический).

(для 1 кг горючего вещества при нормальных условиях)

Теоретический объем воздуха, необходимый для горения рассчитывается по уравнению реакции горения.

1 кг

С₄Н₉ОН + 6(O₂ + 3,76N₂) = 4CO₂ + 5H₂O + 6×3,76N₂

М=74 кг 6*4,76*22,4 м3

По уравнению реакции найдем теоретический объем воздуха,

необходимый для полного сгорания бутанола:

= 1*6*4,76*22,4/74 = 8,7 м³

Объем и состав продуктов горения (теоретический)

(для 1 кг горючего вещества при нормальных условиях)

1 кг х₁ х₂ х₃ х₄

С₄Н₉ОН + 6(O₂ + 3,76N₂) = 4CO₂ + 5H₂O + 6×3,76N₂

М=74 кг 6*4,76*22,4 м3 4*22,4 м3 5*22,4 м3 6*3,76*22,4 м3

1) Теоретический объем продуктов горения определяем по уравнению реакции.

= (1*(4+5+6*3,76)*22,4)/74 = 9,6 м³

2) Определим объем отдельных компонентов продуктов горения бутанола:

V (CO₂) = х₂ = (1*4*22,4)/74 = 1,2 м³

V (H₂O) = х₃ = (1*5*22,4)/74 = 1,5 м³

V (N₂) = х₄ = (1*6*3,76*22,4)/74 = 6,9 м³

3) Определим объемную концентрацию каждого компонента по формулам:

= (1,2*100)/9,6 = 12,5%

= (1,5*100)/9,6 = 15,6%

= (6,9*100)/9,6 = 71,8%

Стехиометрическая концентрация в паровоздушной смеси.

3.6.1. Объемная концентрация (%).

С₄Н₉ОН + 6(O₂ + 3,76N₂) = 4CO₂ + 5H₂O + 6×3,76N₂

= 6

Рассчитаем стехиометрическую концентрацию по уравнению реакции горения индивидуального вещества по формуле:

= 100/(1+4,76*6) = 3,38%

Массовая концентрация (кг/м3, г/м3).

= 100/((1+4,76*6)*22,4) = 111,7 г/м3

3.7. Концентрационные пределы распространения пламени.

Рассчитаем концентрационные пределы распространения пламени (область воспламенения) бутанола по следующей формуле:

где - нижний (верхний) концентрационный предел распространения

пламени ( НКПР и ВКПР ), %; β - число молекул кислорода ( коэффициент перед кислородом в уравнении реакции горения вещества ); a и b - константы

С₄Н₉ОН + 6(O₂ + 3,76N₂) = 4CO₂ + 5H₂O + 6×3,76N₂

= 6

= 100/(8,684*6+4,679 = 1,76%

= 100/(1,55*6+0,56) = 10,14%

3.8. Расчет давления насыщенного пара по уравнению Антуана (для температуры 25°С).

Рассчитаем давление насыщенного пара бутанола при заданной температуре по уравнению Антуана:

где Р - давление насыщенного пара, кПа; t_Р - рабочая (заданная) температура, °С; А, В, С - константы уравнения Антуана (приводятся в справочной литературе).

Запишем уравнение Антуана для бутанола:

= 8,72232 - 2664,684/(279,638 + t)

Таким образом, константы уравнения Антуана:

А = 8,72232, В = 2664,684, С = 279,638, t = 25°С

Р = 10 ^{(8,72232-2664,684/279,638+25)} = 10 ^-0,024 = 0,946 кПа

Список использованной литературы

1. Е.Г. Коробейникова. Химия процессов горения: Методические рекомендации по выполнению контрольной работы и контрольные задания по специальности 280705.65 – "Пожарная безопасность". СПб.: Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России, 2011.

2. Корольченко А.Я. Процессы горения и взрыва. М.: Пожнаука, 2007.

3. Глинка Н.Л. Общая химия: Учебное пособие для вузов/ Под ред. А.И. Ермакова. – изд. 30-е, исправленное-М.: Интеграл-Пресс, 2007.

4. А.С. Андросов, И.Р. Бегишев. Лабораторный практикум по курсу «Теория горения и взрыва». М., 2006.