Тема 1. Процесс Взрыва

ТЕОРИЯ ГОРЕНИЯ И ВЗРЫВА

 

Методические указания и контрольные задания

для студентов заочного отделения специальности

330500 «Безопасность технологических процессов и производств»

 

Пермь 2003

 

УДК 662.215.1; 662.311.1

 

Теория горения и взрыва: Методические указания и контрольные задания для студентов заочного отделения специальности 330500 «Безопасность технологических процессов и производств». / М.А.Верещагина. Пермский гос. техн. ун-т. – Пермь, 2003. – 16 c.

 

 

Приведены общие методические указания при изучении курса «Теория горения и взрыва», контрольные задания, список учебной литературы, подробная программа, методические указания и вопросы для самопроверки по отдельным темам курса в объеме 102 часа.

Предназначены для студентов-заочников отделения подготовки специалистов специальности 330500 «Безопасность технологических процессов и производств»

Библиогр.: 18 назв.

 

Рецензент: доцент каф. РМПИ, канд. техн. наук В.Г. Артемов

 

 

ÓПермский государственный

технический университет, 2003

ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

 

Настоящие методические указания составлены по программе изучения курса «Теория горения и взрыва» для студентов-заочников, обучающихся по специальности «Безопасность технологических процессов и производств» и утверждены на заседании кафедры «Безопасность жизнедеятельности и рудничная вентиляция» Пермского государственного технического университета 17.04.2003.

Курс «Теория горения и взрыва» является важной составной частью программы подготовки специалистов с квалификацией «Инженер по безопасности технологических процессов и производств». Методические указания составлены в плане изучения основных теоретических и практических положений, необходимых для изучения данной проблемы. Специфика решения этой проблемы в конкретных условиях производства должна изучаться специалистами самостоятельно, основываясь на базовых знаниях, полученных при изучении этого курса.

Для изучения курса «Теория горения и взрыва» необходимо: настоящие методические указания, учебная и справочная литература, приведенная ниже.

При изучении отдельных тем курса необходимо использовать вначале ту литературу, которая указана первой в скобках. При отсутствии таковой необходимо использовать другие источники, приведенные в скобках.

При изучении литературы студентам-заочникам рекомендуется вести конспект, помогающий систематизировать полученные знания по отдельным темам курса, выполнению контрольной работы и подготовке к сдаче экзамена.

Изучение курса целесообразно вести в последовательности, приведенной в методических указаниях.

Контроль знаний по каждой теме курса необходимо осуществлять путем ответов на вопросы для самопроверки. Ответы на вопросы должны быть полными, конкретными, при необходимости сопровождаться рисунками (эскизами), расчетами, графиками и таблицами. При возникновении затруднений с ответами на вопросы можно получить письменную или устную консультацию в университете на кафедре.

После изучения курса студент-заочник выполняет контрольную работу и предоставляет ее в университет на рецензию. При получении положительной оценки студент-заочник допускается к сдаче экзамена во время экзаменационной сессии.

Основная задача контрольной работы – помочь в самостоятельном изучении курса, получении навыков практического использования знаний.

Контрольная работа представляет собой самостоятельно выполненную работу объемом до 15 стр. машинописного текста. Допускаются и аккуратно оформленные рукописные тексты. Материал должен быть изложен последовательно и аргументировано, содержать расчеты, иметь ссылки на использованную литературу и ее список.

Законченная контрольная работа студентом-заочником сдается на рецензию преподавателю, ведщему дисциплину. В рецензии на контрольную работу преподаватель-консультант указывает замечания по выполненной работе и дает рекомендации по подготовке к экзамену.

Во время экзаменационной сессии в университете организуется чтение установочных (консультационных) лекций по курсу и проведение практических занятий.

На лекции студенты-заочники должны являться с полностью проработанным материалом курса по настоящим методическим указаниям, потому что эти лекции являются лишь обзорными, либо посвящаются отдельным наиболее сложным темам курса.

Экзамены принимаются у студентов-заочников при выполнении контрольной работы на положительную оценку. На экзамене к студенту-заочнику предъявляются требования в объеме программы изучения курса, утвержденной университетом. Во время экзамена проверяется глубина знаний материала курса, умение студента-заочника ориентироваться в возможностях использования полученных знаний в практической деятельности.

ПРОГРАММА И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

ПО ТЕМАМ КУРСА

ВВЕДЕНИЕ

Необходимость изучения процессов горения и взрыва в связи с разработкой новых энергетических систем и интенсификацией процессов сжигания, составляющих основу многих химических, металлургических, горнодобывающих и других производств.

Знания о горении и взрыве как основа создания различных способов осуществления технических процессов в разнообразных целях, в частности, для производства энергии.

Литература: /6, 9, 17, 23/.

Вопросы для самопроверки

1. В каких отраслях промышленности используется энергия взрыва?

2. Укажите отрасли промышленности, в которых применяется процесс горения.

 

Раздел 1. Процесс горения.

Тема 1. Физико-химические основы горения.

Характеристика горения как сложного физико-химического процесса. Горючие и окислительные элементы, примеры процессов горения.

Литература: /1, 2, 6, 9, 17, 18 /.

Методические указания

При изучении данного раздела следует обратить внимание на положения современной теории окисления.

Вопросы для самопроверки

1. Что понимается под горением?

2. Каковы отличительные характеристики процесса горения?

3. Какие вещества называются горючими?

 

Тема 2. ПРОЦЕСС ГОРЕНИЯ

Полное и неполное сгорание веществ. Классификация веществ по горючести. Высшая и низшая теплота сгорания. Расчет теплоты сгорания согласно закону Гесса.

Расход воздуха при горении, его расчет. Классификация горючих веществ: газовая смесь, сложное химическое соединение, индивидуальное химическое соединение.

Продукты сгорания, дым. Расчет объема продуктов сгорания в зависимости от состава горючего вещества.

Температура горения: калориметрическая, теоретическая, действительная.

Гомогенное и гетерогенное горение. Теории горения: тепловая, цепная, диффузионная.

Литература: /6, 7, 17, 19 /.

Методические указания

Особое внимание обратить на различия расчетов для зависимости от состава горючих веществ различного состава.

Вопросы для самопроверки

1. Каким образом экспериментально определяется теплота сгорания?

2. Перечислите условия, при которых протекает процесс горения?

3. Какова зависимость скорости реакции от температуры горения в различных областях (диффузионной и кинетической)?

Тема 3. Пламя.

Химические процессы в пламени. Критерии, по которым классифицируют виды пламени: начальное физическое состояние, дисперсия, число компонентов, аэродинамика движения.

Факторы, влияющие на микроструктуру пламени. Факторы, влияющие на внешний вид пламени: метод стабилизации, начальные условия, внешние силы.

Макроскопические параметры пламени: скорость пламени, минимальная энергия воспламенения и расстояние тушения, температура воспламенения, пределы распространения пламени.

Температура зон и структура пламени.

Холодное пламя. Механизм его распространения.

Литература: /6, 8, 7, 11, 13, 15…17/.

Методические указания

При изучении данного раздела следует обратить внимание на механизм химических реакций (цепных).

Вопросы для самопроверки

1. Что характеризует степень перемешивания применительно к пламени?

2. Как измеряется скорость горения?

3. Опишите взаимодействие пламени с электрическим, магнитным и гравитационным полями.

4. В чем особенность холодного пламени?

Тема 4. Самовоспламенение и самовозгорание.

Температура самовоспламения. Условия, влияющие на скорость горения. Превращение горючих веществ при нагревании.

Виды самовозгорания: химическое, микробиологическое, тепловое.

Вещества, самовозгорающиеся под действием воздуха, воды и окислителей.

Литература: /11, 14, 17/.

Методические указания

При изучении темы обратить внимание на влияние концентрации, температуры и катализаторов на процесс самовозгорания.

Вопросы для самопроверки

1. Как влияют ингибиторы на скорость горения?

2. Какое основное различие между самовоспламенением и самовозгоранием?

3. Почему вода может быть причиной самовозгорания?

 

Тема 5. ГОРЕНИЕ СМЕСЕЙ ГАЗОВ И ПАРОВ С ВОЗДУХОМ.

Концентрационные пределы воспламенения газовых смесей. Условия воспламенения горючих смесей. Нижний и верхний концентрационные пределы распространения пламени (воспламенения), факторы, влияющие на это значение.

Горение газовых смесей. Скорость перемещения фронта в газовых смесях. Нормальная скорость перемещения фронта горения. Вибрационное (импульсное) горение. Пути уменьшения скорости горения горючих смесей.

Температура и давление при горении газовых смесей. Теоретические значения температуры горения: при постоянном объеме, при постоянном давлении.

Литература: /6, 7, 11, 15…17/.

Методические указания

При рассмотрении данной темы обратить внимание на то, как мощность источника зажигания, турбулентность, примеси негорючих веществ и газов, давление смеси, объем и диаметр сосуда влияют на значение верхнего и нижнего пределов распространения пламени (воспламенения).

Вопросы для самопроверки

1. Какое влияние оказывают примеси на горение газов?

2. Какова нормальная скорость распространения пламени?

3. Чем отличается распространение пламени от детонации?

4. Почему температура горения при постоянном давлении ниже, чем горение при постоянном объеме?

Раздел 2. Взрывные процессы и явления.

Тема 1. Процесс Взрыва.

История развития взрывных работ. Определение понятия «взрыв». Причины взрывных процессов.

Физические и химические взрывы. Классификация взрывов: по плотности вещества, по типам химических реакций.

Кислородный баланс: нулевой, положительный и отрицательный. Расчет состава продуктов взрыва. Ядовитые газы взрыва. Реакции превращения взрывчатых веществ.

Литература: /3…5, 10/.

Методические указания

При расчете состава продуктов взрыва следует обратить внимание на влияние кислородного баланса.

Вопросы для самопроверки

1. В каком физическом состоянии могут находиться взрывчатые вещества?

2. В чем сходства и различия физических и химических взрывов?

3. Что такое химическое равновесие?

4. Что характеризует кислородный баланс?

 

Тема 2. Основы теории взрыва и создания промышленных взрывчатых веществ.

Основные теории детонации взрывчатых веществ. Особенности детонации промышленных взрывчатых веществ.

Факторы, влияющие на скорость и устойчивость детонации: диаметр и оболочка заряда; плотность взрывчатого вещества; тип, дисперсность и состав.

Литература: /3…5, 9/.

Методические указания

При изучении обратить внимание на понятия «расширение продуктов взрыва», «волна разряжения».

Вопросы для самопроверки

1. Для чего в промышленных взрывчатых веществах применяют стабилизаторы и флегматизаторы?

2. Как классифицируются взрывчатые вещества?

3. При каких условиях происходит затухание детонации?

4. Какова зависимость скорости детонации от плотности взрывчатого вещества?

 

Тема 3. детонация взрывчатых веществ

(начальный импульс и чувствительность взрывчатых веществ)

Начальный импульс и механизм возбуждения взрыва. Возбуждение взрывного превращения тепловым и механическим импульсом. Действие взрывного импульса, ионов, электронов, α - частиц, лучей Рентгена и ультразвука.

Литература: /3, 9, 11, 15/.

Методические указания