Здравствуйте форумчане.
Выручите! Не могу решить нестандартную задачу. Она из области химии и горения.
Необходимо посчитать объем выделяемого газа при термическом воздействии на полимер (электрической дугой например), а в частности на поливинилхлорид или сшитый полиэтилен. Время действия - 4 секунды. Температуру дуги можно приблизительно принять 2000 Кельвинов.
В данном случае ток короткого замыкания условно принимаем за дугу.
Объем горючей массы принимаем 0,87литра. Т.е. в отрезке 10 см кабеля объем горючей массы равен 0,087 литра/дм (или 0,87 л/м).
если дугу (между одной из фаз и местом замыкания) очень условно принять за цилиндр, то диаметр цилиндра можно принять 0,5 см, а длину 6 см.
Напишите пожалуйста Ваши предположения, буду очень благодарен, так как далек от химии. Как можно это решить, нигде не могу найти...
Объем выделяемого газа при термич-ом воздействии на полимер
Объем выделяемого газа при термич-ом воздействии на полимер
У вас нет необходимых прав для просмотра вложений в этом сообщении.
Re: Объем выделяемого газа при термич-ом воздействии на поли
Так это!
1) Задача в принципе не решаема, потому что не указана плотность и состав и доля каждого из горючих компонентов, а именно жильной изоляции, заполнителя, поясной изоляции, прослойки и оболочки.
2) Даже если нам будут известны эти данные мы не сможем ничего точно подсчитать, потому что нам нужно договорится(или исходя из результатов экспериментов) принять некую модель горения. Которая будет предполагать глубину окисления по продуктам(те какие будут подукты окисления), степень конверсии (те процентное отношение продуктов друг к другу в смеси.
Предположительно в смеси продуктов могут быть углерод(сажа), окись углерода,двуокись углерода, пары воды,хлористый водород, хлор. Опять же в задаче не уточнено объем газа при 2000К в момент дуги или объем газов поле остывания смеси до н.у. там и состав и объем будет разный, опять же и давление и температура там будет меняться в процессе горения, а с ним и объем газа.
Так что для расчетов элементарно не хватает исходнх данных. Поэтому поясните подробно, что и для чего вы считаете.
1) Задача в принципе не решаема, потому что не указана плотность и состав и доля каждого из горючих компонентов, а именно жильной изоляции, заполнителя, поясной изоляции, прослойки и оболочки.
2) Даже если нам будут известны эти данные мы не сможем ничего точно подсчитать, потому что нам нужно договорится(или исходя из результатов экспериментов) принять некую модель горения. Которая будет предполагать глубину окисления по продуктам(те какие будут подукты окисления), степень конверсии (те процентное отношение продуктов друг к другу в смеси.
Предположительно в смеси продуктов могут быть углерод(сажа), окись углерода,двуокись углерода, пары воды,хлористый водород, хлор. Опять же в задаче не уточнено объем газа при 2000К в момент дуги или объем газов поле остывания смеси до н.у. там и состав и объем будет разный, опять же и давление и температура там будет меняться в процессе горения, а с ним и объем газа.
Так что для расчетов элементарно не хватает исходнх данных. Поэтому поясните подробно, что и для чего вы считаете.
Re: Объем выделяемого газа при термич-ом воздействии на поли
А если более подробно расписать, то в подземном кабельном сооружении стояла кабельная муфта (которая соединяет концы кабеля), на которую надет стальной кожух. В муфте произошло короткое замыкание, ток короткого составил более 7 кА.
И собственно стальной кожух(с одной стороны наглухо закрыт, а с другой открыт) как бы явился направляющей для вылета газообразных продуктов, в сторону люка, который вылетел.(вентиляции для выхода газов не было).
Собственно и проверяется теоретическая возможность образования необходимого количества газообразных продуктов для выброса люка.
Примерно это выглядит так
И собственно стальной кожух(с одной стороны наглухо закрыт, а с другой открыт) как бы явился направляющей для вылета газообразных продуктов, в сторону люка, который вылетел.(вентиляции для выхода газов не было).
Собственно и проверяется теоретическая возможность образования необходимого количества газообразных продуктов для выброса люка.
Примерно это выглядит так
У вас нет необходимых прав для просмотра вложений в этом сообщении.
Re: Объем выделяемого газа при термич-ом воздействии на поли
Вопрос о температуре тока КЗ на данный момент изучаю. Можно принять от 2000-4000 тысяч градусов. Объем газа нужен в начальный момент времени, ну скажем за 0,5 секунд действия дуги.
Расчет можно провести с большими упрощениями, например принять, что горючий материал будет одним (полиэтилен например)
Посчитать объем газа необходимо для того, чтобы оценить сил ударной волны, которая образуется при этом. Нужна самая сырая математическая модель этого процесса, хотя бы упрощенная....
Расчет можно провести с большими упрощениями, например принять, что горючий материал будет одним (полиэтилен например)
Посчитать объем газа необходимо для того, чтобы оценить сил ударной волны, которая образуется при этом. Нужна самая сырая математическая модель этого процесса, хотя бы упрощенная....
Re: Объем выделяемого газа при термич-ом воздействии на поли
И какова может быть температура выделяемых газообразных веществ в момент КЗ?
Re: Объем выделяемого газа при термич-ом воздействии на поли
Гыы!!! Основной удар произошел не от сгоревшего полиэтилена, а от разогрева газов уже имеющихся в цилиндре.
Если у вас на метр кабеля приходится 870 мл. изоляции то на 6см придется примерно 50мл изоляции и пусть это будет 50 г ПЭ. И пусть эти 50г сгорели полностью окислились так сказать до двуокиси углерода и воды. Полиэтилен можно условно принять за соединение со стехиометрией СН2. Тогда один моль СН2 при сгорании даст один моль СО2 и один моль Н2О, но при этом будет поглощено 1,5 моля О2 . Итого с одного моля СН2 имеем прироста газа 0,5 моля. 50г, приблизительно это 3,5 моля, которые при полном сгорании должны выдать 1,7 моля газа или рримерно 40л при нормальном условиях если температуру этих газов от нормальных условий поднять до 3000К то приблизительно объем уеличится в 10 раз и станет равным 0,4 кубометра. Если объем самой камеры составлял 10л, то это даст еще 100л и того пол куба или 50 атмосфер давления. И это самый оптимистичный прогноз. Потому что 10л воздуха в камере это всего лишь 2л кислорода, а это даже меньше чем 0.1 моля следовательно его никак не хватит что бы окислить 3.5 моля ПЭ. Правда при неполном окислении на моль ПЭ образуется моль газа, а не пол моля из-за более низкого поглощения кислорода. Так что, что либо определенное сказать сложно проще асего натурный эксперимент поставить.
Если у вас на метр кабеля приходится 870 мл. изоляции то на 6см придется примерно 50мл изоляции и пусть это будет 50 г ПЭ. И пусть эти 50г сгорели полностью окислились так сказать до двуокиси углерода и воды. Полиэтилен можно условно принять за соединение со стехиометрией СН2. Тогда один моль СН2 при сгорании даст один моль СО2 и один моль Н2О, но при этом будет поглощено 1,5 моля О2 . Итого с одного моля СН2 имеем прироста газа 0,5 моля. 50г, приблизительно это 3,5 моля, которые при полном сгорании должны выдать 1,7 моля газа или рримерно 40л при нормальном условиях если температуру этих газов от нормальных условий поднять до 3000К то приблизительно объем уеличится в 10 раз и станет равным 0,4 кубометра. Если объем самой камеры составлял 10л, то это даст еще 100л и того пол куба или 50 атмосфер давления. И это самый оптимистичный прогноз. Потому что 10л воздуха в камере это всего лишь 2л кислорода, а это даже меньше чем 0.1 моля следовательно его никак не хватит что бы окислить 3.5 моля ПЭ. Правда при неполном окислении на моль ПЭ образуется моль газа, а не пол моля из-за более низкого поглощения кислорода. Так что, что либо определенное сказать сложно проще асего натурный эксперимент поставить.
Кто сейчас на конференции
Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и 9 гостей