Практическая работа по теории горения и взрыва

Тема: Расчет коэффициента горючести. Составление уравнений реакций горения в кислороде и воздухе Цель работы: научиться составлять уравнения реакций горения в кислороде и воздухе и рассчитывать коэффициент  горючести Практическая работа №1    С точки зрения электронной теории, горение – это перераспределение валентных электронов между горючим веществом и окислителем. Горючим веществом называется вещество, атомы (молекулы) которого способны отдавать в процессе реакции свои валентные электроны. Горючее вещество в процессе реакции окисляется, образуя продукты окисления. Окислителем называется   вещество,   атомы   (молекулы)   которого   способны   присоединять   валентные   электроны   в   процессе   реакции. Окислитель   в ходе  реакции  восстанавливается.   Скорость  реакции   согласно закону   действующих   масс увеличивается   с возрастанием   концентрации   реагентов.   Скорость   горения   максимальна   при   стехиометрическом   составе   смеси   –   когда отношение реагентов соответствует коэффициентам в уравнении реакции. 1. Составление уравнений реакций горения в кислороде Ход работы: Составляя уравнение реакции горения, следует помнить, что в пожарно­ технических расчетах    принято все величины относить   к   1   молю   горючего   вещества.   Следовательно,   в   уравнении   реакции   горения     перед   горючим   веществом коэффициент   всегда   равен   1.   Коэффициенты,   стоящие   в   уравнении   реакции,   называются   стехиометрическими коэффициентами и показывают, сколько молей (кмолей) веществ участвовало   в реакции или образовалось   в результате реакции. Стехиометрический коэффициент, показывающий число молей   кислорода, необходимое для полного сгорания вещества, обозначается буквой  . β Пример 1. Составить уравнение горения пропана в кислороде. С3 Н8   +     О2    =   СО2   +   Н2О Поставим коэффициент перед углекислым газом  3 в правой части уравнения, а перед водой 4. А теперь уравниваем кислород. В правой части 10 атомов кислорода. И в левой части уравнения их тоже 10. Поэтому,   = 1 .  При этом помните, что перед горючим веществом всегда коэффициент 1. β С3 Н8   +     О2    =   3СО2   +   4Н2О Пример 2. Составить уравнение горения глицерина в кислороде. С3 Н8 О3   +  3,5 О2 =   3СО2   +   4Н2О Поставим коэффициент перед углекислым газом  3 в правой части уравнения, а перед водой 4. А теперь уравниваем кислород. В правой части 10 атомов кислорода. Поставим коэффициент 3,5 перед кислородом в левой части. Поэтому,   = 3,5 .  При этом помните, что перед горючим веществом всегда коэффициент 1. β Составьте уравнения реакций горения  этана, этена, пропана, пропена, , бутана, бутена, пентана, пентена, гексана, гексена, гептана, гептена, октана, октена по вариантам. 2. Составление уравнений реакций горения в воздухе. Чаще всего в условиях пожара горение протекает не в среде чистого кислорода, а в воздухе. Воздух состоит из азота (79%), кислорода (21%), окислов азота, углекислого газа, инертных газов и других соединений (1%). Для проведения расчетов принимают, что в воздухе содержится 79% азота и 21% кислорода. На 1 объем кислорода приходится 3,76 объема азота (79: 21 = 3,76). В соответствии с законом Авогадро, соотношение молей этих газов будет 1:3,76. Таким образом, можно записать, молекулярный состав воздуха (О  2  + 3,76  N  2  ). Составление реакций горения веществ в воздухе аналогично сотавлению реакций горения веществ в кислороде. Особенность состоит в том, что при азот воздуха при   температуре горения ниже 2000°С в реакцию горения не вступает и выделяется из зоны горения вместе с продуктами горения. Пример 1. Составить уравнение горения водорода в воздухе. Н2 + 0,5 (О 2 + 3,76 N 2 ) = Н2О + 0,5 ∙ 3,76 N 2, т. е.  β  = 0,5 Составьте   уравнения   реакций   горения     метана,   этилена,   этана,   ацетилена,   бензола,   гексана,   октана,   метанола, этанола, пропанола, бутанола, уксусного альдегида, уксусной кислоты, диэтилового эфира, нитробензола, фенола, олеиновой кислоты.  3. Расчет коэффициента горючести. Коэффициент   горючести К является   безразмерным   коэффициентом   и   служит   для   определения   горючести   вещества. Рассчитанный   коэффициент   горючести   может   быть   использован   для   приближенного   вычисления   температуры   вспышки вещества, а также величины нижнего концентрационного коэффициента распространения пламени. Коэффициент горючести рассчитывается   по   следующей   формуле:  К   =   4 n(C)   +   4 n(S)   + n(H)   + n(N)   –   2 n(O)   –   2 n(Cl)   –   3 n(F)   –   5 n(Br),   где n(C), n(S), n(H), n(N), n(O),   2 n(Cl), n(F), n(Br) –   число атомов углерода,   серы,   водорода,   азота,   кислорода,   хлора,   фтора   и брома в молекуле вещества. Если коэффициент горючести К больше единицы (К  1), то вещество является горючим; при значении К меньше единицы (К < 1) – вещество негорючее.  Рассчитать коэффициент горючести анилина С6Н5NH2 В молекуле анилина n(C) = 6; n(Н) = 7; n(N) = 1;  6 4 + 7 + 1 = 32 .   К =   > 1, следовательно, анилин – горючее вещество. Рассчитайте коэффициент горючести для С17Н20N2Cl2S, C10H8ON3Cl,  С6Н5NHNHCSNNC6H5.