«Дальневосточный государственный университет путей сообщения» Заведующий кафедрой Ахтямов М.Х.

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Дальневосточный государственный университет путей сообщения»
полное наименование института/факультета
УТВЕРЖДАЮ
Заведующий кафедрой
Ахтямов М.Х.
подпись, Ф.И.О.
«__» __________ 20___г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
дисциплины «Теория горения и взрыва»
полное наименование дисциплины
для специальности (ей)/ направления подготовки 280101.65 «Безопасность жизнедеятельности в техносфере», 280104.65 «Пожарная безопасность» ____________
оставить нужное
код и наименование специальности/направления подготовки
Составитель (и) профессор, Катин В.Д. ____________________________________
должность, Ф.И.О.
Обсуждена на заседании кафедры «Безопасность жизнедеятельности»
_____________________________________________________________________
полное наименование кафедры-разработчика
«18» ноября 2009 г., протокол № 5
Одобрена на заседании методической комиссии Естественно-научный институт
полное наименование института/факультета
«__» ____________ 20____ г., протокол № ___
.
Одобрена на заседании методической комиссии Естественно-научный институт _
________________________
полное наименование института/факультета
«__» ____________ 20____ г., протокол № ___
2009 г.
ТРЕБОВАНИЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО СТАНДАРТА
по специальности 280101 «БЖД в техносфере» в части, касающейся
учебной дисциплины «Теория горения и взрыва»
Физико-химические основы горения, теории горения: тепловая, цепная, диффузионная, виды пламени и скорости его распространения;
условия возникновения и развития процессов горения; взрывы: типы
взрывов, физические и химические взрывы, классификация взрывов по
типам химических реакций, энергия и мощность взрыва, форма ударной
волны; длительность импульса.
1. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ
Целью дисциплины «Теория горения и взрыва» является изучение
физико-химических основ горения в свете современных представлений
теории горения и взрыва, а также оценка взрывобезопасности на различных объектах железнодорожного транспорта.
Задачи дисциплины:
 Изучение основных понятий, терминов и определений в рассматриваемой области знаний.
 Анализ физико-химических свойств горючих газов.
 Теория горения газов, реакции горения и их тепловой эффект,
изучение цепного механизма реакций горения.
 пределы воспламенения и температуры горения.
 Расчет давления, развиваемого при взрыве газов.
 Классификация методов сжигания.
 Основы теории диффузионного горения.
 Горение и токсичные продукты сгорания, механизмы их образования.
 Взрывы, пожары и оценка взрывобезопасности.
2. ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ОСВОЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ
ДИСЦИПЛИНЫ
В результате освоения содержания дисциплины студент должен:
уметь рассчитывать и экспериментально определять критические условия теплового самовоспламенения, определять скорость распространения горения ударных волн, рассчитывать термодинамические параметры горения и взрыва, рассчитывать и экспериментально определять параметры детонации.
3. ОБЪЕМ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ
Виды учебной работы
Всего часов
Общая трудоемкость дисциплины
Аудиторные занятия
Лекции
Практические занятия
Самостоятельная работа
Вид итогового контроля
Семестры
102
54
36
18
48
экзамен
6
4. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ. ЛЕКЦИОННЫЕ ЗАНЯТИЯ
№ Тема
п/п
1
Введение. История
развития науки о горении
2
3
4
5
6
7
Содержание
Цель и задачи дисциплины. Место и роль дисциплины в подготовке специалистов в области
безопасности в техносфере.
Связь дисциплины с другими
предметами
Понятие горения.
Определения основных понятий и
Терминология в обтерминов в области горения,
ласти горения и
взрыва. Виды горения, пожары,
взрыва
взрывы.
Физико-химические
Основные газовые законы, уравсвойства горючих га- нения газового состояния. Темпезов
ратура, давление, плотность, теплота сгорания газов. Газовые
смеси, их свойства.
Горение углеводоРеакции горения газов, их теплородных газов
вой эффект. Расчеты горения газов на кислороде и воздухе. Цепной механизм реакций горения.
Температуры гореВиды температур горения: жарония газов
производительность, калометрическая, теоретическая, действительная, их расчет.
Воспламенение гаПонятие температуры воспламезов и пределы взры- нения. Пределы воспламенения.
ваемости
Расчет давления при взрыве газов. Формула Ле Шателье
Нормальное распро- Строение пламени, скорости расстранение пламени
пространения пламени, их рас-
Объем
в часах
2
2
4
4
2
2
2
8
Горение газов в ламинарном и турбулентном потоке.
9
Принципы сжигания
газов
10
Основы теории
диффузионного и
кинетического горения газов
11
Горение газов и образование загрязняющих веществ в
пламени
Взрывы и пожары на
объектах экономики,
оценка взрывобезопасности.
12
четное определение.
Проблемы устойчивости горения.
Горелка Бунзена. Закон ГюиМихельсона. Отрыв и проскок
пламени в горелку. Типы стабилизаторов пламени.
Классификация методов сжигания
газов. Характеристика диффузионного, кинетического и смешанного принципа сжигания газов.
Строение диффузионного и кинетического факелов.
Математическое описание процессов горения газов. Расчет
времени сгорания и пребывания
компонентов газов. Определение
безразмерного времени горения.
Экологические проблемы при горении газов. Механизмы образования оксидов азота, серы, углерода и ПАУ при горении
Источники и последствия пожаров
и взрывов. Показатели пожаро- и
взрывоопасности. взрывчатые
вещества и их характеристики.
Ударная воздушная волна, ее параметры.
2
4
4
4
4
5. СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ
№
практич.
занятия
1
№
недели
Объем Содержание занятия
в часах
2
2
2
4
2
3
6
2
Решение задач по основным газовым
законам. Расчет параметров горючих
газов и их приведение к нормальным и
стандартным условиям
Расчетное определение высшей и низшей теплоты сгорания газов. Условное
топливо.
Горение углеводородных газов, реакции горения с кислородом и расчет
4
8
2
5
6
10
12
2
2
7
14
2
8
16
2
9
18
2
продуктов сгорания при сжигании газов
Горение газов с воздухом, расчет продуктов сгорания и потребного количества воздуха для полного сжигания
различных газов
Расчет температур горения газов
Расчет пределов взрываемости газовоздушных смесей
Расчет давления, развиваемого при
взрыве газов
Расчетное определение выбросов загрязняющих веществ при сжигании газообразного топлива
Расчет и оценка взрывобезопасности
на объектах экономики
6. ПРИМЕРНЫЕ ТЕМЫ РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКИХ РАБОТ
1. Особенности горения жидкого топлива
2. Горение водомазутных эмульсий.
3. Анализ экологичности горения газообразного и жидкого топлива
4. Анализ мазута как топлива.
5. Горение угля в кипящем слое
6. Двухступенчатое сжигание газа и мазута
7. Конструкции горелок двухступенчатого горения топлива.
8. Анализ механизмов образования продуктов неполного горения.
9. Теория акад. Я.Б. Зельдовича образования воздушных оксидов
азота при горении.
10. Анализ механизмов образования «топливных» оксидов азота при
горении.
11. Анализ механизмов образования «быстрых» оксидов азота при
горении.
12. Изучение теоретических основ образования оксидов серы при горении.
13. Теория образования ПАУ при горении топлива.
14. Анализ механизмов образования сажистых частиц при горении.
15. Анализ факторов, влияющих на повышенный выход оксидов азота, при горении.
16. Расчетные зависимости выхода загрязняющих веществ при горении.
17. Сопоставление различных видов топлива с экологической точки
зрения.
18. Малоотходные технологии сжигания топлив.
19. Расчет выбросов вредных веществ в атмосферу при горении.
20. Анализ методик расчетного определения выбросов загрязняющих
веществ при горении.
21. Современные приборы для определения концентрации вредных
веществ в продуктах сгорания.
7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
7.1. Рекомендуемая литература
Основная литература
2. Розловский А.И. Основы техники взрывобезопасности при работе
с горючими газами и парами. М.: Химия, 2002.-376 с.
3. Корольченко А.Я. Пожаровзрывобезопасность промышленной пыли. М.: Химия, 2002.-216 с.
9.
11. Основы практической теории горения. Под ред. В.В. Померанцева. Учебное пособие. –Л.: Энергия, 2001.-263 с.
Дополнительная литература
5. Иост В. Взрывы и горение в газах. –М.: Мир, 2002.-687 с.
6. Лавров Н.В. Процессы горения топлива и защита окружающей
среды. –М.: Металлургия, 2001.-240.
8. Образование и разложение загрязняющих веществ в пламени. Под ред. Н.А. Чигира. -М.: Машиностроение, 2001.-407 с.
9. Катин В.Д. Мельник Е.И. Загрязнение воздушного бассейна на
транспорте и пути его предотвращения. -Учебное пособие.-Хабаровск:
ДВГУПС, 2003.-96 с.
10. Катин В.Д. Теория горения и взрыва. –Учебное пособие.Хабаровск: ДВГУПС, 2003.-86 с.
7.2. Средства обеспечения освоения дисциплины
При чтении курса используется разработанное учебное пособие по
теории горения и взрыва.
Использование ПК для контроля качества знаний в форме тестовых
заданий.
8. ОСНОВНЫЕ ВИДЫ КОНТРОЛЯ ЗНАНИЙ
- Основной формой контроля знаний является экзамен.
- На практических занятиях предусмотрена защита расчетнографических работ, выполненных студентами в соответствии с тематикой.
9. САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА СТУДЕНТОВ
Методические рекомендации по организации изучения дисциплины.
Рекомендуется самостоятельное изучение студентами особенностей
горения жидкого топлива, водомазутных эмульсий, а также твердого
топлива в кипящем слое.
При изучении дисциплины студенты выполняют по заданиям расчетно-графические работы и публично защищают их в аудитории.
10. ВОПРОСЫ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ЭКЗАМЕНУ
1. Цель и задачи дисциплины «Теория горения и взрыва»
2. Содержание дисциплины и ее связь с другими предметами
3. Историческое развитие науки о горении
4. Термины и определения в области горения и взрыва.
5. Что должен знать студент по изучаемой дисциплине?
6. Что должен знать студент по изучаемой дисциплине?
7. Основные физико-химические свойства горючих газов?
8. Основные газовые законы.
9. Горение газов, понятие теплоты сгорания.
10. Реакции горения и их тепловой эффект. Тепловой механизм.
11. Цепной механизм реакций горения. Теория Н.Н. Семенова и его
учеников.
12. Зависимость Аррениуса. Энергия активации.
13. Скорость химических реакций горения.
14. Температуры горения и их расчет.
15. Условия воспламенения горючих газов.
16. Пределы воспламенения газов. Принцип Ле-Шателье.
17. Расчет давления при взрыве газов.
18. Нормальное распространение пламени.
19. Строение пламени. Закон Гюи-Михельсона.
20. Распространение пламени в ламинарном потоке.
21. Распространение пламени в турбулентном потоке.
22. Принципы горения газов.
23. Классификация методов горения.
24. Характеристика способов сжигания газов.
25. Диффузионное горение, его анализ
26. Кинетическое горение, его анализ
27. Смешанное горение, его анализ
28. Структура пламени при диффузионном горении.
29. Структура пламени при кинетическом горении.
30. Структура пламени при смешанном горении.
31. Проблемы устойчивости горения.
32. Понятие отрыва пламени и методы стабилизации.
33. Понятие проскока пламени и методы борьбы с ним.
34. Причины проскока и отрыва пламени.
35. Типы стабилизаторов пламени.
36. Экологические проблемы при горении газов и других видов топлива.
37. Образование сажи и оксида углерода при горении.
38. Образование оксидов азота при сжигании газов.
39. Тепловой механизм Я.Б. Зельдовича образования NO при горении
40. Образование канцерогенных ПАУ при горении.
41. Способы сокращения выбросов оксидов азота с продуктами горения.
42. Способы очистки вредных веществ в дымовых газах.
43. Методы подавления образования ПАУ при горении.
44. Методы подавления образования сажи и оксида углерода при горении.
45. Малоотходные технологии горения газообразного топлива.
46. Источники пожаров и взрывов, их последствия.
47. Показатели параметров пожаро- и взрывоопасности.
48. Средства и методы пожаротушения.
49. Взрывчатые вещества, их характеристики.
50. Ударная волна, ее параметры. Энергия и мощность взрыва.
51. Классификация взрывов и их характеристика.
52. Оценка и расчет взрывобезопасности на объектах экономики.
Технологическая карта дисциплины
Раздел
курса
Свойства горючих газов,
температур
горения газов
Основы теории горения и
образования
вредных веществ
Защита РГР
Подготовка к
экзамену
Итого
№
лекции
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
-
Затраты
времени
2
2
4
4
2
2
2
2
4
4
4
4
36
Лекции
Формы
ТСО
К
К
К
К
К
К
К
К
К
К
К
К
-
Формы
контроля
Конспект
Конспект
Конспект
Конспект
Конспект
Конспект
Конспект
Конспект
Конспект
Конспект
Конспект
Конспект
-
Практические работы
Затраты
Формы
Формы
времени
ТСО
контроля
ДЛ
Отчет
2
ДЛ
Отчет
2
ДЛ
Отчет
2
ДЛ
Отчет
ДЛ
Отчет
2
ДЛ
Отчет
ДЛ
Отчет
2
ДЛ
Отчет
2
ДЛ
Отчет
2
ДЛ
Отчет
2
ДЛ
Отчет
2
ДЛ
Отчет
18
-
-
Самостоятельная Рейтинг
работа
2
3
5
5
2
3
2
3
5
5
5
5
4
5
10
10
4
4
4
4
8
8
8
8
5
9
10
20
54
10