1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie takiego stężenia mieszaniny palnych par cieczy propanolu z powietrzem, przy której możliwy jest wybuch i w ten sposób określenie dolnej granicy wybuchowości DGW.

2. Część teoretyczna.

Dolna Granica Wybuchowości - jest to najniższe stężenie składnika palnego w mieszaninie z powietrzem lub innym gazem utleniającym, przy którym zapłon jest już możliwy

Górna Granica Wybuchowości - jest to najwyższe stężenie składnika palnego w mieszaninie z powietrzem lub innym gazem utleniającym, przy którym zapłon jest jeszcze możliwy.

3. Część obliczeniowa.

Tabela wyników :

Objętość cieczy	PROPANOL
		Kolejna próba	Wynik próby
0,39 ml 0,35 ml 0,33 ml 0,32 ml 0,30 ml	propanol jw. jw. jw. jw.	+++ +++ +++ - - - - - -

Objętość zadozowanego propanolu równa 0,33 ml ulegała jeszcze zapaleniu w komorze spalania. Poniżej tej wartości nie udało się już zapalić badanej cieczy.

Objętość 0,33 ml propanolu przyjmiemy jako graniczną i dla niej wyznaczymy dolną granicę wybuchowości

3.1. Najniższa objętość zadozowanego propanolu, przy której możliwy był jeszcze zapłon mieszaniny par propanolu z powietrzem.

V_min= 0,33 ml

3.2. Obliczamy najniższe stężenie % propanolu w mieszaninie z powietrzem w komorze spalania.

V_min

C_%= x 100%

2710

0,33 ml

C_%= x 100%

2710 ml

C_%= 0,0122 %

3.3. Masa zadozowanego propanolu do komory spalania

ρ_propanolu = 0,803 g/ml

m _propanolu = 0,803 g/ml x 0,33 ml

m _propanolu = 0,265 g

3.3. Objętość par propanolu w komorze spalania w t=50⁰C

3.3.1. V_t dla 1 mola propanolu

22,4 dm³ x (50 + 273 K)

V_t =

273 K

V_t = 26,50 dm³

3.3.2. V_t dla masy m = 0,265 g propanolu zadozowanej do komory spalania - obliczamy z proporcji

M_mol - V_t

m_{min -} V_Xt

m_min x V_t

V_Xt=

M_mol

0,265 g x 26,50

V_Xt=

60 g

V_Xt = 0,117 dm³

3.4. Obliczamy DGW w %

V_Xt

DGW_% = x 100%

2,71 dm³

0,117 dm³

DGW_% = x 100%

2,71 dm³

DGW_% = 4,32 %

3.5. Obliczamy DGW w g/m³

m_min

DGW _g/m³ =

0,00271 m³

0,265 g

DGW _g/m³ =

0,00271 m³

DGW_g/m³ = 97,79 g/m³

3.6. Obliczamy błąd bezwzględny ΔY

ΔY = Y - A; gdzie:

Y - DGW otrzymana doświadczalnie,

A - DGW obliczona teoretycznie.

M

A_DGW = ; gdzie:

4,76 x (N-1) x V_t

M - masa cząsteczkowa propanolu,

M = 60 g,

N - liczba atomów tlenu potrzebna do spalenia jednej cząsteczki propanolu obliczona z równania stechiometrycznego,

C₃H₇OH + 4,5 O₂ 4H₂O + 3CO₂

N=9

V_t - objętość mola propanolu w t = 50⁰C

V_t = 271 dm³ = 0,271 m³,

60 g

A_DGW =

4,76 x (9-1) x 0,0265 m³

A_DGW = 52,85 g/m³

ΔY = 97,79 g/m³ - 52,85 g/m³

ΔY = 44,94 g/m³

3.7. Obliczamy błąd względny σ

ΔY

σ = x 100%

Y

44,94 g/m³

σ = x 100%

97,79 g/m³

σ = 45,91 %

3.8. Uwzględniając DGW dla propanolu podaną w literaturze obliczamy dla porównania błąd względny i bezwzględny.

DGW_lit = 52 g/m³

3.8.1. Błąd bezwzględny

ΔY = 97,79 g/m³ - 52 g/m³

ΔY = 45,79 g/m³

3.8.2. Błąd względny

ΔY

σ = x 100%

Y

45,79 g/m³

σ = x 100%

97,79 g/m³

σ = 46,82 %

4. Wnioski

Najniższe stężenie par cieczy propanolu w powietrzu, przy którym możliwy jest wybuch, wyznaczono dozując coraz to mniejsze dawki cieczy do komory spalania i zapalając je.

W ten sposób otrzymano najniższą wartość objętości dozowanego propanolu, przy której w komorze spalania następowało zapalenie. Pozwoliło to na wyznaczenie wartości dolnej granicy wybuchowości DGW, która wyniosła 97,79 g/m³.

W celu wyznaczenia błędu z jakim określono DGW, granicę tą policzono posługując się wzorami empirycznymi, gdzie podstawą była reakcja stechiometryczna propanolu z tlenem.

W wyniku tych obliczeń obliczona wartość DGW wyniosła 52,85 g/m³. Pozwoliło to na oszacowanie błędów bezwzględnych i względnych, i tak:

• błąd bezwzględny wyniósł 44,94 g/m³.

• błąd względny 45,91 %

Wartości tych błędów policzono również dla DGW odczytanego z tabel zawartych w literaturze przedmiotu, i tak:

• błąd bezwzględny wyniósł 45,79 g/m³,

• błąd względny 46,82 %

Otrzymane wartości błędów dla DGW odczytanego z literatury kwalifikują ćwiczenie do ponownego dokładniejszego badania.

- W załączeniu dane dotyczące propanolu.

„ OZNACZENIE DOLNEJ I GÓRNEJ GRANICY WYBUCHOWOŚCI PAR CIECZY „

5

---