по дисциплине Б.2.4. Теория горения и взрыва

МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Майкопский государственный технологический университет»
Факультет
Кафедра
аграрных технологий
химии, физики и физико-химических методов исследования_
УТВЕРЖДАЮ
Проректор по учебной работе
___________Л.И.Задорожная
«_____»__________ 201____г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
по дисциплине Б.2.4. Теория горения и взрыва
по направлению
подготовки бакалавров 280700.62 Техносферная безопасность
по профилю подготовки
Охрана природной среды и ресурсосбережеие
Квалификация (степень)
выпускника
Бакалавр
Майкоп
Рабочая программа составлена на основе ФГОС ВПО и учебного плана МГТУ по
направлению (специальности) 280700.62 Техносферная безопасность_________________
Составитель рабочей программы:
кандидат химических наук, доцент
(должность, ученое звание, степень)
(подпись)
Попова А.А.
(Ф.И.О.)
Рабочая программа утверждена на заседании кафедры
химии, физики и физико-химических методов исследования
(наименование кафедры)
Заведующий кафедрой
«___»________201__г.
(подпись)
Одобрено учебно-методической комиссией
экологического факультета
(где осуществляется обучение)
Попова А.А.
(Ф.И.О.)
«___»_________201__г.
Председатель
учебно-методического
совета направления (специальности)
(где осуществляется обучение)
(подпись)
Декан факультета
(где осуществляется обучение)
«___»_________201__г.
(подпись)
СОГЛАСОВАНО:
Начальник УМУ
«___»_________201__г.
Кулова Д.Д.
(Ф.И.О.)
Сухоруких Ю.И.
(Ф.И.О.)
(подпись)
Гук Г.А.
(Ф.И.О.)
(подпись)
Кулова Д.Д.
(Ф.И.О.)
Зав. выпускающей кафедрой
по направлению (специальности)
2
1. Цели и задачи освоения дисциплины
Для профессиональной деятельности инженера на современном этапе развития
промышленности необходимы глубокие знания основных физико-химических
закономерностей, приводящих к возникновению горения и взрыва. Производственнотехнологические взрывы и пожары являются продуктом хозяйственной деятельности
человека и происходят по причине нарушения технологической и производственной
дисциплины, мер техники безопасности. Фундаментальная подготовка специалистов в
области техносферной безопасности обеспечивает решение вопросов пожарной
безопасности как на производстве, так и в бытовых условиях.
Цель изучения дисциплины “Теория горения и взрыва” - усвоение студентами
основных понятий теории горения и взрыва, научных фактов, законов и ведущих
идей, составляющих основу трудовой деятельности специалиста в области
техносферной безопасности, обеспечение безопасности человека в современном мире,
сохранение жизни и здоровья человека за счет использования технических средств,
методов контроля и прогнозирования.
Задачи изучения дисциплины:
- ознакомление с теоретическими основами процессов горения и взрыва;
- выработка базовых умений разработки научно обоснованных рекомендаций по
организации безопасного функционирования технологических циклов взрывоопасных
производств;
- овладение навыками расчетов физико-химических величин, характеризующих
процессы горения и взрыва.
2. Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата
Дисциплина “Теория горения и взрыва” входит в базовую часть математического
и естественно-научного цикла и позволяет получить глубокие знания основных
физико-химических закономерностей, приводящих к возникновению горения и
взрыва. Она позволяет классифицировать виды горения, уяснить их отличительные
особенности и объяснить с позиций современных теорий, понять особенности
органических и неорганических горючих веществ, механизм и условия возникновения
взрыва, типы взрывчатых веществ и их основные характеристики, условия и химизм
реакций детонации, отличительные особенности ударной волны в различных средах,
характер и механизм образования кумулятивного эффекта.
Велика роль дисциплины в развитии народного хозяйства, так как она решает
проблемы предотвращения аварий и катастроф в техносфере.
Дипломированный специалист в области техносферной безопасности должен знать
условия возникновения, протекания и химизм процессов горения, тушения пожаров,
потенциально опасные технологические процессы и производства. Методы и средства
защиты человека и окружающей среды основаны на знаниях фундаментальной науки
химии.
Выпускники
специальности
“Техносферная
безопасность”
проводят
идентификацию источников опасности на предприятии, определяют зоны повышенного
техногенного риска, участвуют в разработке средств спасения и организационнотехнических мероприятий по защите территорий от природных и техногенных
чрезвычайных ситуаций в чем имеется роль дисциплины “Теория горения и взрыва”.
Грамотно разработать рекомендации и инструкции по безопасности, выполнить
мониторинг полей и источников опасностей в среде обитания, а также выполнить
научные исследования в области безопасности может специалист, владеющий знаниями
базовых дисциплин, в том числе, теорией горения и взрыва. Последняя необходима для
разработки оптимальных систем защиты производственных технологий с целью снижения
воздействия негативных факторов на человека и окружающую среду.
3
Для
проведения
нормативно-правого
регулирования
и
осуществления
государственных мер в области техносферной безопасности необходимы знания
возникновения, распространения и прекращения горения и взрыва, а также условия
перехода горения в детонацию.
Дисциплина позволяет студентам грамотно разрабатывать научно обоснованные
нормы
и
инструкции
по
организации
безопасного
функционирования
технологического оборудования, а также зданий и сооружений.
Успешное изучение теории горения и взрыва обеспечивают общетеоретические
дисциплины:
- математика;
- общая и неорганическая химия;
- органическая химия;
- аналитическая химия и физико-химические методы анализа;
- физика.
На базе дисциплины “Теория горения и взрыва” изучаются общепрофессиональные
дисциплины: управление техносферной безопасностью, надзор и контроль в сфере безопасности
медико-биологические основы безопасности жизнедеятельности, а также дисциплины
специализации.
Программа составлена в соответствии с государственным стандартом по данной
дисциплине.
3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения
дисциплины
В результате освоения дисциплины студент должен:
знать: физико-химические основы горения, теории горения, взрыва; основы
процессов горения, необходимые и достаточные
условия
возникновения
распространения и прекращения горения. Условия перехода горения в детонацию (ОК-1,
ОК - 4, ОК-6, ОК-7, ОК-8, ОК-9, ОК-10, ОК-11, ОК-12, ОК-13, ОК-14, ПК-1, ПК-8, ПК11, ПК-19).
уметь: прогнозировать возможность, самопроизвольность и направление
протекания химических реакций, определять термодинамические характеристики
химических реакций и равновесные концентрации веществ, рассчитывать и оценивать
энергетические эффекты и пожароопасность различных процессов (ОК-1, ОК - 4, ОК-6,
ОК-7, ОК-8, ОК-9, ОК-10, ОК-11, ОК-12, ОК-13, ОК-14, ПК-1, ПК-8, ПК-11, ПК-19).
владеть: навыками по применению закономерностей термодинамики и
тепломассообмена для предсказания протекания возможных химических реакций и их
кинетики при решении вопросов противопожарной защиты (ОК-1, ОК - 4, ОК-6, ОК-7,
ОК-8, ОК-9, ОК-10, ОК-11, ОК-12, ОК-13, ОК-14, ПК-1, ПК-8, ПК-11, ПК-19).
4. Объем дисциплины и виды учебной работы. Общая трудоемкость
дисциплины.
4.1. Объем дисциплины и виды учебной работы по очной форме обучения.
Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетные единицы (108 часов).
Семестры
Всего
Вид учебной работы
часов/з.е.
3
Аудиторные занятия (всего)
51/1,416 51/1,416
В том числе:
Лекции (Л)
34/0,944 34/0,944
Практические занятия (ПЗ)
Семинары (С)
Лабораторные работы (ЛР)
17/0,472 17/0,472
Самостоятельная работа студентов (СРС) (всего) 21/0,58
21/0,58
4
В том числе:
Курсовой проект (работа)
Расчетно-графические работы
Реферат
Другие виды СРС (если предусматриваются,
приводится перечень видов СРС)
1. Составление письменного отчета
2. Выполнение расчетных заданий
3. Поиск и анализ информации
Форма промежуточной аттестации:
экзамен
Общая трудоемкость
6/0.17
6/0.17
7/0,19
8/0,22
36/1
7/0,19
8/0,22
36/1
108/3
108/3
4.1. Объем дисциплины и виды учебной работы по заочной форме обучения.
Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетные единицы (108 часов).
Семестры
Всего
Вид учебной работы
часов/з.е.
3
Аудиторные занятия (всего)
10/0,28
10/0,28
В том числе:
Лекции (Л)
6/0,167
6/0,167
Практические занятия (ПЗ)
Семинары (С)
Лабораторные работы (ЛР)
4/0,111
4/0,111
Самостоятельная работа студентов (СРС) (всего) 98/2,72
98/2,72
В том числе:
Курсовой проект (работа)
Расчетно-графические работы
Реферат
26/0,722 26/0,722
Другие виды СРС (если предусматриваются,
приводится перечень видов СРС)
1. Составление письменного отчета
32/0,889 32/0,889
2. Выполнение расчетных заданий
40/1,111 40/1,111
3. Поиск и анализ информации
Форма промежуточной аттестации:
экзамен
Общая трудоемкость
108/3
108/3
5
5. Структура и содержание дисциплины
5.1. Структура дисциплины для очной формы обучения
Виды учебной работы,
включая самостоятельную и
трудоемкость (в часах)
Неделя
№
Раздел дисциплины семест
п/п
ра
Л
С/ПЗ ЛР
СРС
1. Раздел 1. Основные
понятия и определения
теории
горения
и
взрыва
2. Раздел
горения
2.
Теория
3. Раздел
взрыва
3.
Теория
4. Промежуточная
аттестация
ИТОГО:
8/
0,22
9/
0,25
7/
0,19
7-12
18/
0,50
4/
0,11
7/
0,19
Тестирование
13-16
8/
0,22
4/
0,11
7/
0,19
Тестирование
36/1
Экзамен
1-6
17
34/0,94
17/0,47 57/1,58
5.2. Структура дисциплины для заочной формы обучения
Виды учебной работы,
включая самостоятельную и
трудоемкость (в часах)
Неделя
№
Раздел дисциплины семест
п/п
ра
Л
С/ПЗ ЛР
СРС
1. Раздел 1. Основные 1-6
понятия и определения
теории
горения
и
взрыва
2. Раздел
2.
Теория 7-12
горения
3. Раздел
3.
Теория 13-16
взрыва
4. Промежуточная
аттестация
ИТОГО:
Формы текущего
контроля
успеваемости
(по неделям
семестра)
Форма
промежуточной
аттестации
(по семестрам)
Тестирование,
обсуждение
докладов
2/
0,056
2/
0,056
2/
0,056
2/
0,056
2/
0,056
Формы текущего
контроля
успеваемости
(по неделям
семестра)
Форма
промежуточной
аттестации
(по семестрам)
32/
0,889
Тестирование,
обсуждение
докладов
32/
0,889
34/
0,944
Тестирование
Тестирование
Экзамен
17
6/0,17
4/0,11 98/2,72
6
5.3. Содержание разделов дисциплины «Теория горения и взрыва», образовательные технологии
Лекционный курс
№
п/п
Трудоемкость
Наименование
(часы / зач. ед.)
темы
дисциплины
ОФО
ЗФО
Раздел 1. Основные
8/
понятия
и 0,222
определения
теории горения и
взрыва
2/
0,056
Содержание
Формир
уемые
компете
нции
Результаты освоения
(знать, уметь, владеть)
Образовательные
технологии
Тема
1.1
Химические
процессы при горении
Классификация
неорганических и органических
соединений.
Валентность
элементов. Степень окисления
(окислительное
число)
элементов
в
соединениях.
Окислительные
и
восстановительные
свойства
элементарных
веществ
и
химических
соединений.
Внутренняя энергия и энтальпия
образования
веществ.
Энергетические характеристики
атомов. Современная квантовомеханическая
трактовка
химической
связи. Энергия
химической
связи.
Типы
взаимодействия молекул. Силы
межмолекулярного
взаимодействия.
Водородная
связь, ее природа и особенности
проявления.
Энергетические
характеристики молекул.
ОК-1,
ОК-3,
ОК-4,
ОК-6,
ОК-8,
ОК-9,
ОК-13,
ОК-14,
ПК-1,
ПК-6,
ПК-8,
ПК-9,
ПК-12,
ПК-14,
ПК-15,
ПК-10,
ПК-17,
ПСК-2,
ПСК-3,
ПСК-7,
ПСК-8,
ПСК-9,
ПСК-11,
ПСК-16,
ПСК-18,
Знать: Основные законы химии,
их современные формулировки.
Теорию химической связи. Типы
взаимодействия
молекул.
Окислительные
и
восстановительные
свойства
элементарных
веществ
и
химических соединений.
Энергетические
эффекты
химических
процессов,
термодинамический
критерий
направления химической реакции,
цепные реакции; обратимость
химических реакций; основные
факторы,
определяющие
направления реакций; фазовое
равновесие; катализ.
Уметь: характеризовать свойства
элементов; определять характер
их
соединений.
Определять
природу
и
особенности
химической связи между атомами
и
молекулами.
Составлять
уравнения
окислительно
восстановительной реакций.
Информативная
лекция
7
Химические реакции и условия ПСК-20 Вести термохимические расчеты
их протекания. Классификация ПСК-32. на основе закона сохранения
химических реакций по числу
энергии;
рассчитывать
взаимодействующих
частиц,
термодинамический
потенциал
фазовому
состоянию
системы
и
определять
реагирующих
веществ,
направления процессов.
обратимости,
наличию
Владеть: навыками составления
катализатора,
степени
электронных структур атомов;
окисления. Условия смешения
составления формул молекул и
равновесных
окислительноуравнений реакций, физическими
восстановительных систем.
константами
и
типовыми
Тема 1.2. Термодинамическая
формулами; термодинамическими
характеристика
химических
и кинетическими понятиями.
реакций
Основные понятия химической
термодинамики.
Энтальпия
процесса.
Вычисление
стандартных энтальпий реакций
горения на основе закона Гесса.
Энтропия
и
изобарноизотермический
потенциал
химической
реакции.
Термодинамические
критерии
самопроизвольно протекающего
процесса.
Определение
направления самопроизвольно
протекающих
реакций
при
нестандартных
условиях.
Термодинамическая
классификация
химических
реакций.
Тема
1.3.
Кинетика
химических реакций
8
Раздел 2. Теория горения
18/
0,5
2/
0,056
Скорость протекания реакций в
гомогенной и гетерогенной
системах. Факторы, влияющие
на скорость реакции: природа
реагирующих веществ, их
концентрация, температура,
величина поверхности
соприкосновения. Порядок и
молекулярность реакции.
Кинетические уравнения
реакции. Цепные реакции.
Энергия активации.
Кинетические характеристики
реакций горения.
Тема 2.1. Характеристики
процесса горения
Сущность процесса горения.
Условия возникновения горения.
Типы горючих веществ, их
элементный состав. Полное и
неполное
горение
веществ.
Свойства продуктов горения.
Дым, состав дыма. Гомогенное,
гетерогенное и диффузионное
горение.
Пламя.
Строение
диффузионного
пламени.
Процессы,
протекающие
в
диффузионном
пламени.
Свечение пламени. Термическое
и люминесцентное излучение.
Температура слоев пламени.
Химические
процессы
при
горении. Окисление. Активация
ОК-1,
ОК-3,
ОК-4,
ОК-6,
ОК-8,
ОК-9,
ОК-13,
ОК-14,
ПК-1,
ПК-6,
ПК-8,
ПК-9,
ПК-12,
ПК-14,
ПК-15,
ПК-10,
ПК-17,
ПСК-2,
ПСК-3,
Знать: суть и особенности
горения как физико-химического
процесса, суть и особенности
тепловой,
цепной
и
диффузионной теорий горения,
условия
возникновения
и
классификация видов и типов
горения.
Уметь:
использовать
полученные
знания
при
моделировании
и
прогнозировании
опасных
процессов
в
техносфере,
проводить расчеты тепловых и
взрывных зон поражения, решать
практические задачи, связанные с
горением газов, жидких и
твердых горючих систем.
Владеть: основами механизмов
Информативная
лекция,
тренировочные
задания
9
молекулы кислорода. Цепные
реакции.
Зарождение,
продолжение и обрыв цепей.
Разветвляющиеся
и
неразветвляющиеся
цепные
реакции. Перекисная теория
окисления.
Современное
представление
механизме
окисления горючих веществ.
Тема 2.2.
Возникновение
процессов горения
Самовоспламенение, условия
его
возникновения.
Тория
самовоспламенения,
ее
сущность.
Цепная
теория
самовоспламенения.
Зависимость
температуры
самовоспламенения от давления,
концентрации горючих веществ,
состава воздуха и наличия
катализаторов. Положительные
и отрицательные катализаторы.
Период индукции.
Зажигание.
Отличие
от
самовоспламенения.
Самовозгорание.
Температура
начала развития самовозгорания.
Стадии
прогрева.
Тепловое
самовозгорание. Самовозгорание
дисперсных
материалов.
Химическое самовозгорание.
Тема 2.3. Развитие горения
Распространение пламени по
ПСК-7,
ПСК-8,
ПСК-9,
ПСК-11,
ПСК-16,
ПСК-18,
ПСК-20
ПСК-32.
возникновения
горения
как
сложного
физико-химического
процесса, основами механизмов и
процессов, влияющих на пиролиз
и разложение органических и
неорганических соединений в
пламенах.
10
газам. Нижний и верхний
концентрационные
пределы
распространения пламени.
Диффузионное
горение
жидкостей. Механизм горения.
Форма и размеры пламени.
Прогрев жидкости при горении.
Расчет количества теплоты,
воспринятое
поверхностью
жидкости.
Влияние
концентрации кислорода на
скорость
выгорания.
Особенности
горения
нефтепродуктов.
Горение углерода. Механизм
процесса горения. Первичные и
вторичные
реакции,
протекающие
при
взаимодействии
углерода
с
кислородом.
Зависимость
скорости гетерогенных реакций
от
температуры,
давления,
концентрации
реагирующих
веществ, величины поверхности
углерода и скорости диффузии к
ней кислорода.
Горение
древесины.
Температурные стадии горения.
Периоды
горения.
Влияние
количества воздуха на скорость
горения древесины.
Механизм горения твердых
материалов. Стадии процесса
11
горения. Зависимость скорости
распространения пламени от
ориентации
поверхности,
толщины материала. Процесс
выгорания.
Количественная
характеристика
процесса
выгорания. Расчет величины
приведенной массовой скорости
выгорания.
Тема
2.4.
Прекращение
горения
Условия
потухания пламени.
Флегматизация газовых смесей.
Флегматизация пылевоздушных
смесей
инертными
разбавителями,
инертными
частицами.
Ингибирование
процесса горения. Механизм и
химические
процессы
при
ингибировании.
Раздел 3. Теория взрыва
8/
0,222
2/
0,056
Тема 3.1.
Взрывчатые
вещества
Классификация
взрывчатых
веществ. Принцип составления
взрывчатых смесей. Группы
взрывчатых смесей. Зависимость
чувствительности
взрывчатых
веществ от химического состава
и
строения,
теплоты
их
образования
и
разложения,
агрегатного состояния. Формы
разложения
взрывчатых
ОК-1,
ОК-3,
ОК-4,
ОК-6,
ОК-8,
ОК-9,
ОК-13,
ОК-14,
ПК-1,
ПК-6,
ПК-8,
ПК-9,
Знать: механизм и условия
возникновения взрыва, основные
положения теории взрыва и
механизм действия продуктов
взрыва на окружающую среду,
типы взрывчатых веществ и их
основные
характеристики,
основные
закономерности
и
отличительные
особенности,
происходящие при детонации
газов, пределы распространения
детонации,
отличительные
Информативная
лекция,
тренировочные
задания
12
веществ.
Разложение
взрывчатых
веществ
с
достаточным
содержанием
кислорода:
нитроглицерина,
аммонита,
нитроманнита.
Реакции разложения взрывчатых
веществ,
имеющих
недостаточное
количество
кислорода: пикриновой кислоты,
гексогена.
Тема 3.2. Термодинамика и
кинетика взрыва
Положительный
и
отрицательный
кислородный
баланс взрыва. Особенности
термодинамики
взрывчатых
систем. Принцип максимальной
работы. Расчет теплоты взрыва.
Скорость взрывной реакции.
Условия ускорения взрывной
реакции.
Тема 3.3. Действие взрыва в
различных средах
Ударные
волны,
их
характеристика.
Основные
свойства
и
механизм
образования
ударных
волн.
Взрывы
газовых
смесей.
Условия
для
образования
взрыва.
Концентрационные
пределы
взрыва.
Области
безопасных
концентраций.
Детонация в газовых смесях.
ПК-12,
ПК-14,
ПК-15,
ПК-10,
ПК-17,
ПСК-2,
ПСК-3,
ПСК-7,
ПСК-8,
ПСК-9,
ПСК-11,
ПСК-16,
ПСК-18,
ПСК-20,
ПСК-32.
особенности образования ударной
волны,
основные
параметры
ударной
волны
и
их
характеристики.
Уметь:
проводить
оценку
поражающих факторов ударной
волны, образующихся при взрыве
конденсированных и газовых
взрывоопасных систем.
Владеть: методами расчета и
прогнозирования зон поражения,
образующихся
при
взрыве
топливно-воздушных систем и
конденсированных
взрывчатых
веществ.
13
Характерные
свойства
детонационной волны.
Взрывы пылевых смесей. Пыль
как коллоидная система. Золи,
гидрозоли
и
аэрозоли.
Классификация
пылей.
Концентрационные
пределы
взрыва. Причины повышения
давления при взрыве пылей.
Факторы,
влияющие
на
взрывчатость пыли: источник
воспламенения, влажность пыли
и
воздуха,
зольность,
дисперсность пыли, содержание
летучих веществ, состав воздуха
и температура пылевоздушной
смеси.
Итого
34/0,94
6/0,17
14
5.4. Практические и семинарские занятия, их наименование, содержание и объем
в часах
учебным планом не предусмотрены
5.5. Лабораторные занятия, их наименование и объем в часах
№
№ раздела
п/
дисциплины
п
1. Раздел 1.
Тема 1.1.
2. Раздел 1.
Тема 1.2.
3. Раздел 1.
Тема 1.2.
Наименование лабораторных работ
Расчет валентности и степени окисления
кислорода методами ВС и МО.
Составление
окислительновосстановительных реакций с участием
кислорода.
Вычисление
энтальпий
образования
оксидов и тепловых эффектов фазовых
превращений.
Определение теплоты реакций горения
при постоянных объеме и давлении.
Расчет реакции образования воды с
учетом теплот образования исходных
веществ и энергии связи.
Определение теплот полного и неполного
сгорания горючих веществ.
4. Раздел 1.
Тема 1.3.
Определение скорости реакций горения.
Физические и газодинамические факторы,
влияющие
на
концентрацию
реагирующих веществ.
Построение кинетической зависимости
концентрации реагирующего вещества от
времени.
Раздел 2.
Тема 2.3.
7. Раздел 2.
Тема 2.4.
Расчет приведенной массовой скорости
выгорания.
Составление
химических
реакций,
ингибирующих
процесс
горения.
Механизм
ингибирующего
действия
огнетушащего аэрозоля.
Определение направления реакции и ее
продуктов по формуле взрывчатого
вещества.
Коллоквиум по темам.
6.
8- Раздел 3.
9. Тема 3.1
Итого:
Объем в часах /
трудоемкость в з.е.
ОФО
ЗФО
2/0,055
2/0,055
2/0,055
2/0,055
3/0,083
2/0,055
2/0,055
2/0,055
4/0,111
17/0,47
4/0,11
15
5.6. Примерная тематика курсовых проектов (работ)
Курсовой проект (работа) учебным планом не предусмотрены.
5.7. Самостоятельная работа студентов
Содержание и объем самостоятельной работы студентов
Объем в часах /
Разделы и темы рабочей
Перечень домашних заданий и
трудоемкость в
№
Сроки
программы
других вопросов для
з.е.
п/п
выполнения
самостоятельного изучения
самостоятельного изучения
ОФО
ЗФО
1. Раздел 1. Основные понятия и
Окислительные
и 1-2 неделя 2/0,055
10/
определения теории горения восстановительные
свойства
0,278
и взрыва
элементарных
веществ
и
Тема
1.1
Химические химических
процессы при горении
соединений.Энергетические
характеристики
атомов.
Современная
квантовомеханическая
трактовка
химической
связи.
Энергия
химической
связи.
Типы
взаимодействия молекул. Силы
межмолекулярного
взаимодействия. Энергетические
характеристики молекул.
Химические реакции и условия
их
протекания.
Условия
смешения
равновесных
окислительно-восстановительных
систем.
Отчет
2. Раздел 1. Основные понятия и Энтропия
и
изобарно- 3-4 неделя 2/0,055
10/
определения теории горения изотермический
потенциал
0,278
и взрыва
химической
реакции.
Тема 1.2. Термодинамическая Термодинамические
критерии
характеристика химических самопроизвольно протекающего
реакций
процесса.
Определение
направления
самопроизвольно
протекающих
реакций
при
нестандартных
условиях.
Термодинамическая
классификация
химических
реакций.
Расчетное задание
3. Раздел 1. Основные понятия и Скорость протекания реакций в 5-6 неделя 3/0,083
12/
определения теории горения гомогенной
и
гетерогенной
0,333
и взрыва
системах. Факторы, влияющие на
Тема
1.3.
Кинетика скорость
реакции:
природа
химических реакций
реагирующих
веществ,
их
концентрация,
температура,
16
величина
поверхности
соприкосновения. Порядок и
молекулярность
реакции.
Кинетические уравнения реакции.
Цепные
реакции.
Энергия
активации.
Кинетические
характеристики реакций горения.
4. Раздел 2. Теория горения
Полное и неполное горение 7-8 неделя 2/0,055
Тема 2.1. Характеристики веществ. Свойства продуктов
процесса горения
горения. Дым, состав дыма.
Гомогенное,
гетерогенное
и
диффузионное
горение.
Термическое и люминесцентное
излучение.
Химические процессы при
горении. Окисление. Активация
молекулы кислорода. Цепные
реакции. Зарождение,
продолжение и обрыв цепей.
Разветвляющиеся и
неразветвляющиеся цепные
реакции. Перекисная теория
окисления. Современное
представление о механизме
окисления горючих веществ.
Расчетное задание
5. Раздел 2. Теория горения
Самовоспламенение, условия 9-10 неделя 2/0,055
Тема 2.2.
Возникновение его
возникновения.
Тория
процессов горения
самовоспламенения, ее сущность.
Цепная
теория
самовоспламенения. Зависимость
температуры самовоспламенения
от
давления,
концентрации
горючих
веществ,
состава
воздуха и наличия катализаторов.
Положительные и отрицательные
катализаторы. Период индукции.
Зажигание.
Отличие
от
самовоспламенения.
Самовозгорание.
Температура
начала развития самовозгорания.
Стадии
прогрева.
Тепловое
самовозгорание. Самовозгорание
дисперсных
материалов.
Химическое самовозгорание.
Отчет
6. Раздел 2. Теория горения
Распространение пламени по 11-12 неделя 3/0,083
Тема 2.3. Развитие горения
газам. Нижний
и верхний
концентрационные
пределы
распространения пламени.
Диффузионное
горение
17
10/
0,278
10/
0,278
12/
0,333
жидкостей. Механизм горения.
Форма и размеры пламени.
Прогрев жидкости при горении.
Расчет
количества
теплоты,
воспринятое
поверхностью
жидкости. Влияние концентрации
кислорода
на
скорость
выгорания. Особенности горения
нефтепродуктов.
Горение углерода. Механизм
процесса горения. Первичные и
вторичные реакции, протекающие
при взаимодействии углерода с
кислородом.
Зависимость
скорости гетерогенных реакций
от
температуры,
давления,
концентрации
реагирующих
веществ, величины поверхности
углерода и скорости диффузии к
ней кислорода.
Горение
древесины.
Температурные стадии горения.
Периоды
горения.
Влияние
количества воздуха на скорость
горения древесины.
Механизм
горения
твердых
материалов. Стадии процесса
горения. Зависимость скорости
распространения пламени от
ориентации
поверхности,
толщины материала. Процесс
выгорания.
Количественная
характеристика
процесса
выгорания.
Отчет
7. Раздел 3. Теория взрыва
Классификация
взрывчатых 13-14 неделя 2/0,055
Тема 3.1.
Взрывчатые веществ. Принцип составления
вещества
взрывчатых
смесей.
Группы
взрывчатых смесей. Зависимость
чувствительности
взрывчатых
веществ от химического состава и
строения,
теплоты
их
образования
и
разложения,
агрегатного состояния. Формы
разложения взрывчатых веществ.
Разложение взрывчатых веществ
с достаточным содержанием
кислорода:
нитроглицерина,
аммонита,
нитроманнита.
Реакции разложения взрывчатых
веществ, имеющих недостаточное
18
10/
0,278
количество
кислорода:
пикриновой кислоты, гексогена.
Расчетное задание
8. Раздел 3. Теория взрыва
Положительный и отрицательный 15-16 неделя 2/0,055
10/
Тема 3.2. Термодинамика и кислородный баланс взрыва.
0,278
кинетика взрыва
Особенности
термодинамики
взрывчатых систем. Принцип
максимальной работы. Расчет
теплоты
взрыва.
Скорость
взрывной
реакции.
Условия
ускорения взрывной реакции.
Расчетное задание
9. Раздел 3. Теория взрыва
Ударные
волны,
их 17 неделя
3/0,083
14/
Тема 3.3. Действие взрыва в характеристика.
Основные
0,389
различных средах
свойства и механизм образования
ударных волн. Взрывы газовых
смесей. Условия для образования
взрыва.
Концентрационные
пределы
взрыва.
Области
безопасных
концентраций.
Детонация в газовых смесях.
Характерные
свойства
детонационной волны.
Взрывы пылевых смесей. Пыль
как коллоидная система. Золи,
гидрозоли
и
аэрозоли.
Классификация
пылей.
Концентрационные
пределы
взрыва. Причины повышения
давления при взрыве пылей.
Факторы,
влияющие
на
взрывчатость пыли: источник
воспламенения, влажность пыли
и
воздуха,
зольность,
дисперсность пыли, содержание
летучих веществ, состав воздуха
и температура пылевоздушной
смеси.
Реферат
Итого
21/0,58 98/2,72
19
6. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной
аттестации по итогам освоения
6.1. Контрольные вопросы и задания для проведения текущего контроля
1. Сущность процесса горения.
2. Горение и окисление.
3. Условия горения.
4. Горючие вещества.
5. Процессы, протекающие в пламени.
6. Свечение пламени.
7. Температура пламени.
8. Перекисная теория окисления.
9. Понятие о цепных реакциях. Разветвляющиеся и неразветвляющиеся цепные реакции.
10. Современные представления о механизме окисления.
11. Самовоспламенение. Условия, необходимые для возникновения самовоспламенения.
12. Сущность тепловой теории самовоспламенения.
13.Цепная теория самовоспламенения.
14. Температура самовоспламенения. Ее значение в практике борьбы с пожарами. Влияние
катализаторов на изменение температуры самовоспламенения.
15. Период индукции.
16. Понятие о воспламенении.
17. Степень испаряемости. Легковоспламеняющиеся жидкости.
18. Механизм передачи тепла от пламени к слою жидкости.
19. Теплообмен между поверхностью жидкости и пламенем. Тепловое равновесие.
20. Явления, происходящие при горении жидкостей со свободной поверхности.
21. Особенности горения древесины.
22. Температурные стадии горения древесины.
23. Периоды горения древесины.
24. Скорость горения. Факторы, влияющие на ее изменение.
25. Механизм горения углерода.
26. Первичные и вторичные реакции.
27.Пограничные поверхностный слой. Постоянство соотношения диоксид углерода/оксид
углерода.
6.2. Контрольные вопросы и задания для проведения промежуточной аттестации
Примерный перечень вопросов к экзамену по дисциплине
«Теория горения и взрыва»
1. Теория самовоспламенения. Условия, необходимые для самовоспламенения веществ.
2. Количественная теория теплового воспламенения.
3. Температура самовоспламенения как характеристика степени пожарной опасности
вещества.
4. Цепная теория самовоспламенения.
5. Зависимость температуры воспламенения от состава воздуха. Роль высшей температуры
самовоспламенения в практике борьбы с пожарами.
6. Практическое применение положительных и отрицательных катализаторов в процессе
самовоспламенения.
7. Период индукции горючего вещества.
8. Воспламенение как начальный этап горения.
9. Горение, его сущность. Условия горения.
10. Горючие вещества, их классификация. Процессы, протекающие при тушении горючих
20
веществ водой.
11. Продукты горения. Токсичные и предельно допустимые концентрации.
12. Строение диффузионного пламени.
13. Уменьшение объема пламени за счет тепловых потерь.
14. Перекисная теория окисления. Современные представления о механизме окисления.
15. Горение жидкостей. Скорость распространения пламени по поверхности жидкости.
16. Явления, наблюдаемые при горении нефтепродуктов.
17. Горение древесины. Температурные стадии и периоды горения древесины.
18. Горение углерода. Механизм процесса. Первичные и вторичные реакции взаимодействия
углерода с кислородом.
19. Влияние воздушного потока на скорость горения древесины в условиях пожара.
20. Взрывчатые вещества, их классификация.
21. Чувствительность взрывчатых веществ к действию импульса. Применение информации о
чувствительности взрывчатых веществ в практике пожарных работников.
22. Формы разложения взрывчатых веществ.
23. Виды взрывчатых веществ в зависимости от соотношения в них кислорода и горючих
элементов.
24. Разложение нитроглицерина. Приведите уравнение химической реакции и расставьте
уравнивающие коэффициенты.
25. Разложение аммонита. Приведите уравнение химической реакции и расставьте
уравнивающие коэффициенты.
26. Разложение нитроманнита. Приведите уравнение химической реакции и расставьте
уравнивающие коэффициенты.
27. Разложение пикриновой кислоты. Приведите уравнение химической реакции и расставьте
уравнивающие коэффициенты.
28. Разложение гексогена. Приведите уравнение химической реакции и расставьте
уравнивающие коэффициенты.
29. Пыль как аэрозоль. Взрывы пылевых смесей. Факторы, влияющие на взрывчатость пыли.
30. Влияние дисперсности и поверхности пыли на ее пожароопасные свойства.
31. Классификация пылей по степени пожарной опасности.
32. Пределы взрыва пылевых смесей.
33. Причины, обусловливающие увеличение давления при взрыве, примеры возникающего
давления.
34. Взрывчатые смеси паров и газов с воздухом. Условия, приводящие к взрыву.
35. Нижний и верхний пределы взрыва смеси газа или пара с воздухом.
36. Области безопасных концентраций газовых смесей с воздухом.
37. Факторы, влияющие на пределы взрыва газовых смесей.
38. Детонация. Характерные свойства детонационной волны.
39. Распространение ударной волны. Влияние расстояния от импульса на характер ударной
волны.
40. Особенности взрыва в воде.
41. Механизм сжатия грунта.
42. Действие взрыва в водонасыщенных грунтах.
43. Характеристика взрывной волны в неводонасыщенных грунтах.
44. Зависимость скорости распространения взрывной волны в грунте от расстояния.
45.Процессы, происходящие в грунте при взрыве.
21
7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
а) основная литература
1. Корольченко А.Я. Процессы горения и взрыва. М.: Пожнаука, 2007.- 266 с.
2. Семенов Н.Н. Избранные труды в 4 т. Т.2. Горение и взрыв/ Н.Н. Семенов. М.:
Наука, 2005. – 704 с.
3. Кукин П.П. Теория горения и взрыва/ П.П.Кукин, В.В.Юшин, С.Г.Емельянов.- М.:
Издательство Юрайт, 2012. – 435 с.
б) дополнительная литература
4. Семенов Н.Н. Избранные труды в 4 т.Т.1. кн. 1-2. Цепные реакции / Н.Н.Семенов:
М.: Наука, 2004.- 392 с., 603 с.
5. Семенов Н.Н. Избранные труды в 4 т.Т.3. О некоторых проблемах химической
кинетики и реакционной способности/ Н.Н.Семенов: М.: Наука, 2005.- 499 с.
в) программное обеспечение и Интернет-ресурсы
8. Материально-техническое обеспечение дисциплины
Материально-техническое обеспечение дисциплины включает:
1) библиотечный фонд ФГБОУ ВПО «МГТУ»;
2) мультимедийное оборудование для чтения лекций-презентаций.
22
Дополнения и изменения в рабочей программе
за ________/________ учебный год
В рабочую программу
(наименование дисциплины)
для направления (специальности)
(номер направления (специальности)
вносятся следующие дополнения и изменения:
Дополнения и изменения внес
(должность, Ф.И.О., подпись)
Рабочая программа пересмотрена и одобрена на заседании кафедры
_
(наименование кафедры)
«____»___________________200_г.
Заведующий кафедрой __________________
(подпись)
_____________
(Ф.И.О.)
23