Пожар класса «C» — горение газообразных веществ
Разделение пожаров на категории (классы) осуществляется в зависимости от вида горючего вещества или материала и степени сложности их подавления.
Возгорания класса С – это горение газообразных веществ. Воспламеняющимся называют газ, который горит при нормальном содержании кислорода в воздухе. Он горит в том случае, если его концентрация в воздухе находится в границах диапазона горючести и смесь нагревается до температуры воспламенения. Тушение воспламеняющихся газов имеет свои трудности и особенности.
Чем опасны горючие газы
Со школьной скамьи известно, что газ заполняет емкость, принимая его форму, так как молекулы его не связаны друг с другом. Газ, который находится в резервуаре, имеет несколько другие свойства, чем выпущенный наружу.
При хранении или транспортировке газа необходимо соблюдать температурный режим в помещении и не размещать нагревательные приборы рядом с емкостью. Нагревание газа в закрытом пространстве провоцирует увеличение его давления, что может повлечь за собой утечку газа или повреждение баллона. Чтобы избежать таких последствий, на емкостях с газом устанавливают плавкие вставки и предохранительные клапаны.
Пожар нередко приводит и к разрывам баллонов с газами. Сжиженный воспламеняющийся газ обладает немалым запасом энергии, которая высвобождается после разрушения емкости. Сила взрыва зависит в основном от количества испаряющегося сжиженного газа при повреждении баллоне и массы его компонентов.
Еще одной опасностью, связанной с нарушением целостности резервуара и выходом наружу газа, является возможный вред от самого вещества. То есть если в баллоне находится кислород или воздух, то опасность их утечки нулевая. А вот другие газы, вытесняющие кислород, токсичные, вызывающие обморожение и т. д., могут нанести непоправимый вред здоровью человека.
Характеристики некоторых газов
Приведенные ниже газы выбраны исходя из частоты их применения. Это широко используемые вещества, которые нередко транспортируются или долго хранятся.
- Аммиак безводный. Обладает резким запахом и раздражающим действием. Сфера его применения – сельское хозяйство (как удобрение), промышленность (как холодильный агент и источник водорода при термической обработке металлов). Взорваться аммиак может при выходе из баллона, но такие случаи редки. Взрыв может произойти в случае хранения газа при слишком высоком давлении.
- Ацетилен. Взрыв или возгорание ацетилена при выходе из емкости вполне вероятно. Он легко воспламеняется и быстро горит. Из-за того, что масса ацетилена чуть меньше, чем у воздуха, газы перемешиваются, что способствует возникновению частых взрывов и трудностям с выходом ацетилена из помещения наружу.
- Сжиженный природный газ. Он не ядовит, но может привести к удушению. В составе природного газа – метан, этан, пропан и бутан. При выходе этого газа из баллона в закрытое помещение без доступа кислорода, может произойти взрыв и возгорание, а на открытом воздухе – нет.
Тушение пожаров класса С
Большинство газов невидимы и не имеют запаха, что затрудняет борьбу с их горением. Тушить сжиженный газ можно только после того выполнения некоторых условий:
- люди выведены из помещения в безопасную зону, техника по возможности эвакуирована;
- поток газа перекрыт, наличие взрывоопасных зон с высокой его концентрацией исключено;
- произведена оценка зоны загазованности, которая может появиться после тушения, и определено наиболее вероятное направление движения облака газа.
После выполнения всех правил можно начинать тушение пожара класса С. Его подавление осуществляют при помощи порошковых устройств. Струю огнетушащего вещества следует направлять сначала в основание газового факела и постепенно перемещать по направлению распространения огня до полного его отрыва и устранения.
Трудности хранения и транспортировки горючих газов. Основные свойства самых распространенных воспламеняющихся газов. Принципы тушения пожаров класса С.
Источник: compbez.ru
Температура воспламенения природного газа
КПД котельных на природном газе, используемых для отопления домов, обычно принимают равным 65 %.
Это означает, что 65 % теплоты, выделяющейся при сжигании газа, идет на обогрев здания.
Какое максимальное значение КПД использования этого газа для отопления можно обеспечить, если сжигать его на ТЭС при температуре 2100 °С.
В процессе расширения к газу подводится теплота 2000 Дж.
Определите следующие величины: работу, совершаемую газом1 в процессе изотермического расширения; количество теплоты, отбираемое от газа в процессе изотермического сжатия; работу, совершаемую над газом в процессе изотермического сжатия; КПД цикла.
1 Газ считать идеальным.
Используя выражение первого закона термодинамики, записанное для идеального газа, и определение энтропии, получите следующее соотношение: nR In p,, а индекс S означает стангде SC.
При следующем перемещении поршня вверх происходит вытеснение отработанного газа из цилиндра (рис.
Трение поршня о стенки цилиндра отсутствует, равно как и турбулентность, ускорения и иные диссипатив-ные процессы в газе.
) как идеальный газ.
Рабочее тело—1 моль идеального газа, у=1,4.
Выброс с выхлопными газами: углеводородов.
Выхлопные газы обусловливают около 65 % эмиссии автомобилей, они содержат СО2, Н2О, СО, МО*, частично или полностью несгоревшие углеводороды, компоненты свинца и следы других веществ.
В случае полного сгорания топлива выхлопные газы должны состоять только из Н2О и СО2, которые в обычном смысле не рассматривают как загрязняющие вещества.
Окись углерода можно также удалять из выхлопных газов с помощью различных уловителей, фильтров и т.
Температура в самом фронте пламени значительно выше, чем в остальном объеме газа,— около 2700 °С по сравнению с 830°С.
В экспериментах, в которых во впускной коллектор подавалось до 25 % выхлопных газов либо впрыскивалась вода (около 1,4 кг воды на 1,0 кг топлива), удалось добиться снижения выбросов NO* примерно на 80%.
Разработка фильтров для улавливания NO* из выхлопных газов является сложной и дорогостоящей.
Трудно объяснить наличие в выхлопных газах углеводородов (НС) с малой молекулярной массой.
Тем не менее исследования показывают, что до 50 % фотохимически активных углеводородов, присутствующих в выхлопных газах, имеют малую молекулярную массу и отсутствуют в топливе.
Было обнаружено, что в процессе распространения фронта пламени газ в цилиндре образует отдельные зоны.
Остается не ясным, объясняется ли ее наличие разностью температур газов и стенки или иными причинами.
Более 80 % свинца, содержащегося в топ-‘ливе, выбрасывается с выхлопными газами в виде соединений — в основном PbClBr и NpCl(PbCl)2Br.
На эти соединения приходится значительная доля твердых частиц в выхлопных газах.
Способов удаления свинца из выхлопных газов нет, более того, соединения свинца активно «отравляют» каталитические системы очистки, предназначенные для удаления СО и НС.
Предлагавшиеся уже для этих целей вещества сами в свою очередь представляют опасность для среды обитания, что показало сравнение прозрачности выхлопных газов ДВС, работающих на топливе с добавками и без добавок свинца.
В качестве возможных катализаторов для очистки выхлопных газов автомобилей испробованы практически все элементы периодической таблицы.
В настоящее время для очистки от МО* применяются в основном системы рециркуляции выхлопных газов (РВГ).
С помощью такой системы часть выхлопных газов возвращается в цилиндры двигателя, смешиваясь с воздухом, идущим на горение.
по эмиссии NO*, в автомобилях придется использовать РВГ, применять двигатели, работающие на обедненных смесях, и системы каталитической очистки выхлопных газов.
Поры могут также забиваться твердыми частицами, присутствующими в выхлопных газах — в особенности соединениями свинца.
Выхлопные газы его содержат в десять раз меньше СО, чем бензинового двигателя, примерно одинаковое количество НС и, видимо, несколько большее количество NO*.
Остается проблема дыма и запаха выхлопных газов, характерных для дизельного двигателя.
Соответствующие химические реакции недостаточно изучены, выяснено однако, что барий присутствует в выхлопных газах в виде BaSO4.
Растворимые соединения бария токсичны, но они присутствуют в выхлопных газах дизельных двигателей в дозах, которые представляются безопасными.
Причины характерного запаха дизельных выхлопных газов сегодня неизвестны, несмотря на то что этому вопросу был посвящен значительный объем исследований.
После воспламенения газы начинают расширяться, совершая работу (рис.
11, г) из первой зоны камеры сгорания осуществляется выхлоп, в то время как за счет расширения газа в зоне АС совершается работа, а в зоне ВС идет сжатие рабочей смеси.
В автомобиле Mazda эффективная очистка выхлопных газов от СО и СН осуществляется с помощью тепловых реакторов.
Остается, однако, неясным, удастся ли, увеличив объем камеры выдержки, очищать таким образом выхлопные газы более мощных двигателей.
Борьба с вредными выбросами ведется по трем направлениям: усовершенствование технологии топлива, технологии двигателей и технологии очистки выхлопных газов.
Характер движения рабочего тела в турбине весьма сложен и прежде чем понять, как она работает, потребуется уяснить некоторые основные свойства течений жидкостей и газов.
Течение жидкостей и газов
Поток движущейся жидкости или газа обладает запасом количества движения и энергии.
Математическое описание движения газа в трех рассмотренных случаях и соответствующие расчеты несколько упрощаются, если ввести еще одну термодинамическую функцию— энтальпию.
СВОЙСТВА РЕАЛЬНЫХ ГАЗОВ
Чтобы подробнее уяснить, как работает паровая турбина, необходимо ввести некоторые понятия, поскольку впервые рассматривается реальный газ (пар).
Поведение реальных газов существенно отличается от идеального газа: реальное вещество может претерпевать фазовые превращения, переходя из твердого состояния в жидкость и в пар.
Она отделяет области чистой жидкости от двухфазной области и чистого газа.
Пар, существующий в этой области, представляет собой газ.
14 для реального газа, принципиально отличает его от идеального.
Для идеального газа единственной температурой, при которой выполняется (4.
Для реального газа известны различные более или менее точные уравнения состояния.
Некоторые свойства реальных газов были рассмотрены потому, что в паровой турбине рабочее тело дважды переходит из одного фазового состояния в другое.
р, ‘^-диаграмма никла с использованием реального газа
Горячие выхлопные газы расширяются, проходя через одну или несколько ступеней турбины.
Сжатый газ, нагретый до высокой температуры, расширяется в турбине (процесс c—d).
Если считать рабочее тело идеальным газом, то температуры в этих точках будут связаны следующим образом: • Ta/Td^Tb/Tc.
В частном случае для идеального газа, имеющего т>=1,4, при ГС=820°С и отношении давлений 5: 1 получаем 7d=415°C и КПД — = 37 %.
его подогрев за счет теплоты, отдаваемой выхлопными газами, перед смешением с топливом) позволяет увеличить Ть и Тс, при этом Та остаетсй прежней.
Поэтому для увеличения КПД сжатие в компрессоре проводят в несколько ступеней, дополнительно охлаждая газ после каждой ступени.
Если количество теплоты, выделяемое в двигателе при сжатии газа, равно количеству теплоты, поглощенному газом при расширении, то этот обмен теплоты можно считать внутренним процессом и не учитывать при расчете КПД.
48) или для идеального газа с учетом pV=RT (для одного моля): dq = RTdV/V.
Газ в горячей зоне цилиндра расширяется, проходя через регенератор, охлаждается, затем попадает в пространство между двумя поршнями и толкает силовой поршень вниз (в идеализированном цикле это соответствует обратимым процессам — кривые cd и da, однако в реальном двигателе оба процесса идут одновременно и не могут быть отделены один от другого).
При этом он выталкивает газ из горячей зоны через регенератор, в котором газ охлаждается, нагревая керамическую засыпку регенератора.
Достигнув крайнего нижнего положения, силовой поршень движется вверх, вытесняя уже охлажденный газ назад в горячую зону через регенератор, в котором тот нагревается до температуры Ть (рис.
В горячей зоне газ вновь разогревается и выполняется новый цикл.
Бытовые холодильники на природном газе работают практически по тому же принципу.
Этого не вполне достаточно, чтобы осушить воздух во вращающемся осушителе, и дополнительная теплота получается за счет горения топлива (обычно природного газа).
Оцените себестоимость затрат получения 106 Дж теплоты в день при использовании: нагревателя на мазуте с КПД = 60 %; нагревателя на природном газе с КПД = 60 %; электронагревателя с КПД=100%; электрического теплового насоса, работающего с КПД, равным ‘/з теоретического, с граничными температурами цикла 4 и 20 °С.
Используйте следующие значения стоимости: электроэнергия 4,1 цент/кВт; природный газ 8,8 цент/м3; мазут 16.
В топливных элементах были опробованы многие активные вещества, в большинстве случаев газы, поскольку их подвод с постоянным расходом к элементу осуществляется наиболее просто.
В топливных элементах этого класса в качестве восстановительного активного вещества используется нерастворимый газ.
Кроме того, газы подавались в элемент при высоком давлении, около 1 МПа, а для повышения растворимости газов и ионной проводимости рабочая температура составляла 400 °С.
Природный газ, по-видимому, является ценным сырьем, где бы он ни использовался.
Поэтому использование в топливных элементах газа, получаемого при газификации угля, могло бы обеспечить существенную экономию природного газа.
Полученный водород затем передавался бы по трубопроводам ,к топливным элементам, расположенным у потребителя, или централизованным станциям, как сегодня транспортируется природный газ.
В распределении солнечного излучения по длинам волн, измеренном вблизи поверхности Земли, имеются большие провалы, обусловленные поглощением излучения на отдельных частотах или в отдельных интервалах частот атмосферными газами — кислородом, озоном, двуокисью углерода — и парами воды.
Создание в 30-х годах общенациональной сети газопроводов позволило ШИРОКО использовать ПРИРОДНЫЙ газ для отопления жилых ломов и производства электроэнергии.
): / — гидроэнергия; 2 — атомная энергия: 3 — природный газ; 4 — нефть и сжиженный природный газ; 5 — уголь; -6 — древесное топливо числе синтетического волокна, аммиака, лекарств и т.
Переход от угля и дров к нефти и природному газу, который начался в нашем столетии, вызвал большое количество социально-экономических проблем.
все большее число исследователей приходит к выводу, что использование нефти и природного газа в и энергетических целях должно начать уменьшаться, а использование угля и ядерного горючего должно увеличиваться.
Метод прямого преобразования энергии, рабочим телом в котором является нагретый ионизированный газ, в принципе может обеспечить очень высокий КПД и потому вызывает большой интерес в качестве альтернативы паротурбинным теплоэнергетическим установкам для получения электрической энергии — это магнитогидродинамический генератор или сокращенно МГД-генератор.
ЭДС создается за счет движения в магнитном поле электронов и ионов нагретого газа.
Высокий КПД МГД-генератора объясняется тем, что на’ входе в канал газ имеет очень высокую температуру.
В действительности электроны в газе, имеющем высо
Если они имеют достаточно высокую подвижность в газе (т.
газ обладает высокой электропроводностью), они будут вовлекаться в движение по круговым орбитам в объеме МГД-канала.
Отметим, что КПД такого преобразования энергии будет достаточно высоким при следующих условиях: высокой электропроводности рабочего тела; ” коэффициенте нагрузки, равном 0,5; высокой индукции магнитного поля; больших значениях Ср и у рабочего тела; максимально возможной температуре газа на входе в МГД-канал и минимально возможной на выходе; высокой скорости потока рабочего тела (большие значения числа Маха).
Во-первых, электропроводность нагретого газа крайне низка, за исключением электропроводности при очень высоких температурах (рис.
1 В СССР планируется создание МГД-генераторов как на угле, так и на природном газе.
Физические процессы в ветродвигателе с горизонтальной осью вращения можно рассмотреть, записав уравнение количества движения для потока идеального газа.
Пусть поток идеального газа с плотностью р и скоростью V воздействует на ветроколесо, которое ометает площадь А (рис.
10 ПДж/год теплоты, получаемой от сжигания природного газа в энергетических установках различного типа, используется для получения электроэнергии со средним КПД 37 %.
Какая экономия природного газа обеспечивалась бы при выработке половины этой электроэнергии с помощью топливных элементов на метане с КПД=56 %?
непрерывно из года в год падала добыча природного газа.
В этот период был частично снят контроль над ценами на газ и его добыча несколько увеличилась, но ждать существенного улучшения ситуации здесь нереально.
Синтетический природный газ
Наиболее распространенным методом получения теплоты является в настоящее время сжигание углеводородных топлив, прежде всего угля, нефтепродуктов и природного газа.
Наша энергетика сильнейшим образом зависит от нефти и газа, поэтому необходимо предусмотреть возможность покрытия разницы, которая в перспективе может образоваться между снабжением и потребностью в таких энергоресурсах, путем организации производства синтетических углеводородов.
Для условий США это в первую очередь относится к природному газу, поскольку в этой стране его добыча з течение последних 5 лет непрерывно снижалась и начала увеличиваться лишь после того, как был отменен контроль над ценами на газ.
Поскольку природный газ состоит в основном из метана (СН4), для производства его синтетического заменителя (СПГ) требуется дешевый природный углерод.
до появления возможности получать в необходимых количествах природный газ, из угля вырабатывали городской газ.
Природный газ (импорт)(36,2)
Природный газ, собственная добыча (833,7)
Для производства городского газа различного типа использовались многочисленные процессы.
Общий принцип получения синтетического газа представлен на рис.
Температура воспламенения природного газа КПД котельных на природном газе, используемых для отопления домов, обычно принимают равным 65 %. Это означает, что 65 % теплоты, выделяющейся при
Источник: mash.oglib.ru
Принцип работы двигателей грузовых автомобилей КамАЗ на метане
Природный газ, используемый в качестве моторного топлива, отличается повышенной устойчивостью к детонации и позволяет сократить количество вредных выбросов. На газообразном топливе способны работать моторы с воспламенением от искры и сжатия. Грузовой КамАЗ на метане начал разрабатываться в 1984 г., была выпущено несколько малых серий. С распадом СССР сборка подобной техники прекратилась. В 2015 г. в производственной программе завода появились новые версии грузовиков, оснащенных газодизельными моторами.
Как работает?
Из-за повышенного октанового числа газового топлива использование стандартного мотора недопустимо. Для эксплуатации на чистом метане необходим новый двигатель, что увеличивает стоимость автомобиля. Поэтому газовый КамАЗ оснащается специально доработанной стандартной силовой установкой. На моторах установлена головка блока с иной конструкцией, обеспечивающая снижение степени сжатия до 12. Изменениям подвергается поршневая группа и клапаны, поскольку температура горения газовой смеси выше.
Принцип работы двигателя основан на воспламенении смеси газа и воздуха искрой от свечи зажигания, которая установлена вместо форсунки впрыска топлива. Подача газа выполняется многоточечной системой впрыска во впускной коллектор. Форсунки расположены рядом с впускными каналами цилиндров, что обеспечивает однородность смеси и позволяет снизить токсичность выхлопа. Управление подачей топлива и воспламенением ведется электронным контроллером.
Альтернативный вариант основан на смешивании жидкого дизельного топлива с газом в необходимой пропорции.
Пуск силовой установки возможен только на дизельном топливе. Затем газ подается через специальный редуктор, понижающий давление. После этого газ попадал в смеситель, формировавший рабочую смесь. В конструкции узла имелся регулятор частоты вращения, а также устанавливался ограничитель объема подаваемой горючей смеси.
Рабочая смесь сжималась в цилиндре. Для воспламенения используется малая доза дизельного топлива. Момент подачи дозы рассчитан таким образом, что она воспламенится раньше объема газа. После вспышки дизельного топлива начинается горение смеси метана и воздуха. Такая схема газового двигателя позволяла работать на жидком и газообразном горючем. Но развития конструкция не получила.
Ранние и экспериментальные версии машин оснащались баллонной установкой, размещенной за кабиной или на раме. Затем появилась схема монтажа 8 баллонов параллельно лонжеронам рамы. Емкости установлены симметрично продольной оси автомобиля на специальных защитных ложементах. Встречается комбинированная схема: часть емкостей смонтирована за кабиной, а часть — под грузовой платформой или самосвальным кузовом. Все баллоны соединены между собой магистралями с предохранительными клапанами и вентилями.
Технические характеристики
Основные характеристики двигателя семейства КамАЗ-840:
- диаметр цилиндра — 120 мм;
- ход поршня — 130 мм;
- рабочий объем — 11760 см³;
- мощность — 300 л.с. при 1900 об/мин;
- крутящий момент — 1225 Н/м при 1200-1400 об/мин;
- степень сжатия — 12;
- расход топлива — 25-30 м³ газа на 100 км пробега;
- норма токсичности — Евро-4.
На некоторые модификации грузовиком КамАЗ устанавливают импортные дизели, адаптированные для работы на метане. Моторы удовлетворяют нормативам Евро-5. Завод выпускает пробные модели автомобилей с мотором Mercedes Benz, способным работать как на чистом дизельном топливе, так и смеси солярки и метана.
Запас газа располагается в баллонах, размещенных за кабиной (вместимостью по 80 л) и на раме (объем 100 л). Стандартная комплектация предусматривает установку 9 малых и 7 больших емкостей, имеющих вместимость 1420 л. Общий запас метана, сжатого до давления 200 атм, составляет 284 м³.
Отзывы владельцев и цена установки
Стоимость седельного тягача, оснащенного газовым оборудованием, начинается от 3,4 млн рублей. Цена переоборудования дизельной машины в газобаллонный вариант составляет 0,5-0,7 млн рублей. За эту сумму переделывается двигатель, на раме устанавливаются баллоны и магистрали. Владельцу выдается сертификат, позволяющий эксплуатировать грузовой автомобиль. Кустарная переделка двигателей запрещена.
Александр, 38 лет, Краснодарский край.
В эксплуатации находится самосвал, оснащенный газобаллонной установкой в заводских условиях. За полгода эксплуатации пришлось заменить 1 из свечей. Крутящего момента двигателя хватает для движения полностью нагруженного автомобиля. Запаса газа хватает в среднем на 400 км пробега. Минусом является длительность заправки (30-40 минут), а также расположение газового редуктора, который заливается водой. Встречается проблема заклинивания вентилей на баллонах.
Олег, 43 года, Екатеринбург.
Организация приобрела несколько седельных тягачей с переоборудованным под газовое топливо мотором. Машины используются для перевозки грузов на расстояния 300-500 км. Из положительных моментов — стабильный тепловой режим при работе двигателя, нет запаха дизельного топлива и гари. Но первое обслуживание у дилера обходится в 55 тыс. рублей, второе дешевле — 13-25 тыс. рублей. Стоимость зависит от того, менялись свечи зажигания или нет. Дополнительным минусом является повышенный расход масла двигателем.
Как работает КамАЗ на метане. Подходы к переводу двигателя на работу с газом. Технические характеристики моторов работающих на дизельном и газовом топливе. Отзывы владельцев грузовых автомобилей с газобаллонными установками. Стоимость грузовиков с ГБО, цена переоборудования, газодизельные машины
Источник: specmahina.ru
Станьте первым!