Физико-химические методы исследования процессов горения и взрыва

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Уфимский государственный нефтяной технический университет»

Кафедра «Пожарная и промышленная безопасность»

Контрольная работа

На тему: «Физико-химические методы исследования процессов горения и взрыва»

Выполнила: студ. гр. МПБ-17-01

Н.С. Жоэль

Проверил: преподаватель, канд. хим. наук

И.В. Озден

Уфа 2018



Содержание

Введение

1. Основные пожаровзрывоопасные свойства веществ и материалов

2. Исходные данные для расчетов

3. Расчет показателей пожаровзрывоопасности веществ и материалов

3.1 Расчет температуры вспышки

3.2 Расчет температуры воспламенения

3.3 Расчет нижнего концентрационного предела распространения пламени

3.4 Расчет верхнего концентрационного предела распространения пламени

3.5 Расчет нижнего и верхнего температурных пределов распространения пламени

Список использованных источников



Введение

Современные условия жизни нашего общества в значительной мере обусловлены быстро идущим научно-техническим прогрессом, большими темпами роста производства, изменением экономических связей как внутри страны, так и в международном масштабе. Появление новых средств труда, технологических процессов предъявили и новые требования к организации, принципам и методам противопожарной защиты объекта.

Из года в год растет число пожаров и гибель людей в них. Огромный материальный и экологический ущерб наносят пожары в жилых зданиях, лесные и торфяные пожары, пожары в производственных зданиях, базах и складах.

Это обстоятельство заставляет специалистов постоянно искать новые, отвечающие требованиям времени, средства и методы противопожарной защиты и тушения пожаров.

Человечество несет огромные материальные потери, связанные также с крупными промышленными авариями, взрывами, технологическими катастрофами, стихийными бедствиями.

Однако, с ростом потенциальной и реальной угрозы пожаров для экономики, появились частные фирмы и организации, занимающиеся изготовлением и монтажом различных систем автоматических установок пожаротушения, пожарной техники и пожарно-технического вооружения и др. Для повышения эффективности их деятельности и улучшения качества противопожарной защиты объектов необходимо обеспечить опережающее развитие систем активной и пассивной защиты. Одной из важнейших ее составляющих является экономическая необходимость и целесообразность противопожарной защиты объектов. Обеспечение пожарной безопасности объекта зависит от того, насколько правильно подобраны автоматические системы обнаружения и тушения пожара, как быстро и качественно проведены необходимые профилактические мероприятия, в результате чего минимизирована вероятность возникновения пожара и ущерба от него.



1. Основные пожаровзрывоопасные свойства веществ и материалов

Вещества, способные самостоятельно гореть после удаления источника зажигания, называются горючими, в отличие от веществ, которые на воздухе не горят и называются негорючими.

По степени горючести вещества делятся на горючие (сгораемые), трудногорючие (трудносгораемые) и негорючие (несгораемые).

Горючие вещества могут быть в трех агрегатных состояниях: жидком, твердом и газообразном. Большинство горючих веществ независимо от агрегатного состояния при нагревании образует газообразные продукты, которые при смешении с воздухом, содержащим определенное количество кислорода, образуют горючую среду. Горючая среда может образоваться при тонкодисперсном распылении твердых и жидких веществ.

1. Горючие газы (ГГ) - вещества, способные образовывать с воздухом воспламеняемые и взрывоопасные смеси при температурах не выше 50 °С. К горючим газам относятся индивидуальные вещества: аммиак, ацетилен, бутадиен, бутан, бутилацетат, водород, винилхлорид, изобутан, изобутилен, метан, окись углерода, пропан, пропилен, сероводород, формальдегид, а также пары легковоспламеняющихся и горючих жидкостей.

2. Легковоспламеняющиеся жидкости (ЛВЖ) - вещества с температурой вспышки не выше 61 °С (в закрытом тигле) или 66 °С (в открытом), способные воспламеняться от кратковременного (не более 30 с) воздействия источника зажигания с низкой энергией (пламени спички, искры, тлеющей сигареты и т.д.) и самостоятельно гореть после удаления источника зажигания. К таким жидкостям относятся индивидуальные вещества: ацетон, бензол, гексан, гептан, диметилфорамид, дифтордихлорметан, изопентан, изопропилбензол, ксилол, метиловый спирт, сероуглерод, стирол, уксусная кислота, хлорбензол, циклогексан, этилацетат, этилбензол, этиловый спирт, а также смеси и технические продукты: бензин, дизельное топливо, керосин, уайтспирт, растворители.

3. Горючие жидкости (ГЖ) - вещества, способные самостоятельно гореть после удаления источника зажигания и имеющие температуру вспышки выше 61 °С (в закрытом тигле) или 66 °С (в открытом). К горючим жидкостям относятся следующие индивидуальные вещества: анилин, гексадекан, гексиловый спирт, глицерин, этиленгликоль, а также смеси и технические продукты, например, масла: трансформаторное, вазелиновое, касторовое.

4. Горючие пыли (ГП) - твердые вещества, находящиеся в мелкодисперсном состоянии (частицы размером менее 850 мкм). Осевшая на стенах, потолке, поверхностях оборудования пыль (аэрогель) пожароопасна. Горючая пыль, у которой нижний концентрационный предел воспламенения не превышает 65 г/м3, находящаяся в воздухе (аэрозоль), способна образовывать с ним взрывчатые смеси: мука древесная, пробковая; пыль угольная, эпоксидная, сахарная, крахмальная, мучная, серная и др.

5. Взрывоопасное вещество (ВВ) - вещество, способное к взрыву или детонации без участия кислорода в воздухе.

Из горючих газов и пыли горючие смеси образуются при любой температуре, в то время как твердые вещества и жидкости могут образовать горючие смеси только при определенных температурах.

В производственных условиях может иметь место образование смесей горючих газов или паров в любых количественных соотношениях. Однако взрывоопасными эти смеси могут быть только тогда, когда концентрация горючего газа или пара находится между границами воспламеняемых концентраций.

Горючие пыли по степени взрыво- и пожароопасности делятся на четыре класса:

· 1-й класс - наиболее взрывоопасные - аэрозоли, имеющие нижний концентрационный предел воспламенения (взрываемости) (НКПВ) до 15 г/м3 (сера, нафталин, канифоль, пыль мельничная, торфяная, эбонитовая).

· 2-й класс - взрывоопасные - аэрозоли, имеющие величину НКПВ от 15 до 65 г/м3 (алюминиевый порошок, лигнин, пыль мучная, сенная, сланцевая).

· 3-й класс - наиболее пожароопасные - аэрогели, имеющие величину НКПВ больше 65 г/м3 и температуру самовоспламенения до 250 °С (табачная, элеваторная пыль).

· 4-й класс - пожароопасные - аэрогели, имеющие величину НКПВ больше 65 г/м3 и температуру самовоспламенения больше 250 °С (древесные опилки, цинковая пыль).

Основными показателями пожарной опасности являются температура самовоспламенения и концентрационные пределы воспламенения.

I. Температура самовоспламенения характеризует минимальную температуру вещества, при которой происходит резкое увеличение скорости экзотермических реакций, заканчивающееся возникновением пламенного горения.

II. Температура вспышки - самая низкая (в условиях специальных испытаний) температура горючего вещества, при которой над поверхностью образуются пары и газы, способные вспыхивать в воздухе от источника зажигания, но скорость их образования еще недостаточна для последующего горения.

По этой характеристике горючие жидкости делятся на 2 класса:

1) жидкости с tвсп < 61 °C (бензин, этиловый спирт, ацетон, нитроэмали и т.д.) - легковоспламеняющиеся жидкости (ЛВЖ);

2) жидкости с tвсп >61 °C (масло, мазут, формалин и др.) - горючие жидкости (ГЖ).

Температура воспламенения - температура горения вещества, при которой оно выделяет горючие пары и газы с такой скоростью, что после воспламенения их от источника зажигания возникает устойчивое горение.

Температурные пределы воспламенения - температуры, при которых насыщенные пары вещества образуют в данной окислительной среде концентрации, равные соответственно нижнему и верхнему концентрационным пределам воспламенения жидкостей.

Минимальная концентрация горючих газов и паров в воздухе, при которой они способны загораться и распространять пламя, называется нижним концентрационным пределом воспламенения.

Максимальная концентрация горючих газов и паров, при которой еще возможно распространение пламени, называется верхним концентрационным пределом воспламенения.

Указанные пределы зависят от температуры газов и паров: при увеличении температуры на 100 °С величины нижних пределов воспламенения уменьшаются на 8-10 %, верхних - увеличиваются на 12-15 %.

Пожарная опасность вещества тем больше, чем ниже нижний и выше верхний пределы воспламенения и чем ниже температура самовоспламенения.

Пыли горючих и некоторых не горючих веществ (например, алюминий, цинк) могут в смеси с воздухом образовать горючие концентрации.

Наибольшую опасность по взрыву представляет взвешенная в воздухе пыль. Однако и осевшая на конструкциях пыль представляет опасность не только с точки зрения возникновения пожара, но и вторичного взрыва, вызываемого в результате взвихривания пыли при первичном взрыве.

Минимальная концентрация пыли в воздухе, при которой происходит ее загорание, называется нижним пределом воспламенения пыли.

Поскольку достижение очень больших концентраций пыли во взвешенном состоянии практически нереально, термин "верхний предел воспламенения" к пылям не применяется.

Воспламенение жидкости может произойти только в том случае, если над ее поверхностью имеется смесь паров с воздухом в определенном количественном соотношении, соответствующем нижнему температурному пределу воспламенения.

Аэрозоль способен взрываться при размерах твердых частиц менее 76 мкм.

Верхние пределы взрываемости пыли весьма велики и внутри помещений практически трудно достижимы, поэтому они не представляют интереса. Например, ВКПВ пыли сахара составляет 13,5 кг/м3

2. Исходные данные для расчетов

Состав / информация об ингредиентах:

Химическое название: П-ксилол

Химическая формула: С8Н10

Синонимы: Ксилол; Диметил бензол; Метилтолуол

Химическое семейство: Ароматические углеводороды.

Nє CAS¹: 1330-20-7

(1) CAS - уникальная численная идентификация химических соединений, полимеров, биологических последовательностей, препаратов и сплавов.

Цель состоит в том, чтобы выполнить поиск в единой базе данных, поскольку разные имена часто назначаются одному и тому же соединению.

пожаровзрывоопасный воспламенение температурный пламя



Картинка 1. Атомная структура

Физические и химические свойства:

Физическое состояние: Ясная и бесцветная жидкость.

Внешний вид и запах: Характерный ароматический запах.

Давление пара: Менее 15,8 кПа.

Удельный вес: 0,84 a 0,90.

Плотность паров: В 3 - 4 раза тяжелее воздуха.

Растворимость в воде: Неразрешимой.

Пределы воспламеняемости: 1% минимум, максимум 7% (объем воздуха).

Взрывоопасность: Взрыв в замкнутых пространствах.

Идентификация опасностей. Марки на этикетке: Класс 3 (NCh 382 и NCh 2190) «Легковоспламеняющаяся».

Классификация риска химического

a) Опасность для здоровья: Пары вызывают головокружение и головокружение. Жидкость раздражает глаза и кожу. Если он достигает легких, он вызывает кашель с быстрым развитием отека легких. При проглатывании он вызывает тошноту, рвоту, головную боль и как. Это может быть фатальным. Повреждение почек и печени может произойти.

b) Опасность для окружающей среды: Загрязнение воды

c) Особая опасность: Наибольшей опасностью является его воспламеняемость.

Меры по борьбе с огнем. Огнетушащие вещества: Пена, сухой химический порошок или двуокись углерода. Водный туман может быть неэффективным.

Специальные боевые процедуры: В трехмерном огне или движущемся топливе механическая пена не эффективна, вода служит только как хладагент.

Защитное оборудование: Надеть респираторную защиту с цилиндром и полной маской. Шлем с козырьком, который позволяет отражать тепло. Защитные сапоги.

Меры по управлению утечками. Чрезвычайные меры: Содержат абсорбирующий материал, чтобы он не доходил до водоемов, канализаций.

Защитное оборудование: Используйте детектор пара для ограничения радиуса захода на посадку и защиты, используйте защиту глаз и рук, не подвергайте себя контакту с ксилолом или парами (опасность возгорания).

Способ очистки: Восстановить с помощью абсорбирующего материала или насосов с взрывозащищенным двигателем.

Обращение и хранение. Технические рекомендации: Хранить контейнеры в хорошо проветриваемых местах, если это возможно на открытом воздухе. Хранение внутри зданий должно быть специально обустроенным местом для хранения легковоспламеняющихся веществ.

Меры предосторожности: Соблюдайте обычные меры предосторожности для хранения легковоспламеняющихся: хорошо проветриваемых мест, с взрывозащищенным освещением, с закрытым оборудованием для пожаротушения.

Подходящая и неадекватная упаковка: Контейнеры должны иметь одобренный материал, стеклянные контейнеры не допускаются, за исключением лабораторных продуктов или анализа.



3. Расчет показателей пожаровзрывоопасности веществ и материалов

3.1 Расчет температуры вспышки

a₀= -73.14 С-Н=10 a_j=1.05

a₁=0.659 С-С=2a_j=-2.03

T_кип=138, 3 °С С=С=6a_j= -0.28

3.2 Расчет температуры воспламенения

a₀= -47, 79 С-Н=10 a_j=-2,118

a₁=0.882 С-С=2a_j=0,027

T_кип=138, 3 °С С=С=6a_j= -2,069



3.3 Расчет нижнего концентрационного предела распространения пламени

С-Н=10 h_s=49.2

С-С=2h_s=41.2

h_s=485.2 (Углеродный скелет бензольного кольца)

3.4 Расчет верхнего концентрационного предела распространения пламени

m_C= 8

m_H= 10

3.5 Расчет нижнего и верхнего температурных пределов распространения пламени

P₀=101, 3 kПа

А=7,32611

В=1635,74

С=231,4

Расчет нижнего температурных пределов распространения пламени

Расчет верхнего температурных пределов распространения пламени



Список использованных источников

1) Методы расчета показателей пожарной опасности гозов и жидкостей, Ульяновск 2005.

2) Расчет основных показателей пожаровзрывоопасности веществ и материалов , Москва 2002.

3) Гост 12.1.044.89 ??Система стандартов безопасности труда пожаровзрывоопасность веществ и материалов ??

4) Иванников в.п. Справочник руководителя тушения пожара/ В.П. Иванников, П.П. Киюс.- М. Стойиздат, 1987.

Размещено на Allbest.ru