Explosie

OssyG

Hallo allemaal,

Ik had een vraagje over een model. Ik heb een en ander al gedaan maar ik weet niet of het goed is. De probleembeschrijving is:

Er onstaat een brand in een tankput (wordt case scenario). Op een afstand van 5 meter staat een opslagtank. De opslagtank is gevuld met benzine (13000 m3, voor 90%). De druk in die opslagtank 1 atm. De opslagtank is een cilindrische houder met een kegelvormige dak. De dak is gelast tot een druk van 1,5 bar. Bij het bereiken van deze druk scheurt de dak open, dus dat zorgt dat tank niet totaal ontploft.

Verder is gegeven dat de temperatuur 25C is.

Ik meot nu bepalen wanneer de kritische druk (1,5 bar) wordt bereikt als de opslagtank blootstaat aan de brand. Echter weet ik niet hoe ik de probleem moet aanpakken. Maar ik heb zelf een model bedacht:

Ik neem aan dat de benzine in de opslagtank verdampt. Er kan dus 10% gas in de opslagtank ontstaan en bij 1,5 bar scheurt de dak open. DUS: P*V = n*R*T. Hier uit kan ik de temperatuur (T) bepalen. Daarna bereken ik met Q= m.Cp*T. Met een speciaal simulatieprogramma stop ik Q in de model en ik weet dan wanneer die energie wordt bereikt na een bepaalde tijd.

Het probleem die ik tegenkom is dat ik bij T een hele hoge temperatuur krijg: P*V = n*R*T

P=150000 Pa

V=130 m3 gas

n=115 kg/kmol

R = 8.314 J/mol.K

T = ??

hoop dat jullie mij kunnen helpen,

Ozgur

299792.458

Waarom zou het gas maar 10percent kunnen innemen ? Zoals je zelf zegt verdampt de vloeistof dus die 90 percent benzine dat er in zat is weg.

299792.458

Overigens formule die je gebruikt ivm die energie is dit niet de formule die gebruikt dient te worden om te weten komen hoeveel energie er moet toegevoegd worden om een voorwerp met een stofcapaciteit 1 graad te verwarmen ?

OssyG

Overigens formule die je gebruikt ivm die energie is dit niet de formule die gebruikt dient te worden om te weten komen hoeveel energie er moet toegevoegd worden om een voorwerp met een stofcapaciteit 1 graad te verwarmen ?

Ik heb gewoon aangenomen dat er nog 10% ruimte (volume beschikbaar in de tank) is. WElke formule meot ik dan gebruiken om te weten hoeveel benzine verdampt? Het is toch Q = m*Cp*delta T?

299792.458

Ik weet dat er een formule voor bestaat maar verdamping is toevallig net het gedeelte waar ik minder aandacht heb aan besteet in de les.Volgens mij kun je het beter zo aanpakken

1. Je probeert te achterhalen bij welke temperatuur de hele vloeistof is verdampt ( formule is me niet bekend)

2 .Gezien je het volume van de tank hebt vermoed ik dat je hieruit de druk kan berekenen.

3. En dan is het slechts het toepassen de van de drukwet van Gay-Lussac.

Het zou heel goed kunnen dat ik me compleet vergis of er een makkelijkere manier bestaat gezien ik geen expert ben in dit gedeelte.

thermo1945

Het is toch Q = m*Cp*delta T?

Die geldt alleen voor een ideeal gas. Tijdens het verwarmen stijgt de druk om twee redenen: volgens pV=nRT en de maximum dampspanning van bezine neemt toe, waardoor extra vloeistof verdampt. Dus n neemt ook toe. Je hebt een tabel nodig (die kan ik niet zo snel vinden) die de maximum dampspanning van benzine geeft als functie van de temperatuur.

Jan van de Velde

Voor benzine zal je dat niet gauw vinden, want dat is een mengsel van vele stoffen. Maar mogelijk kan je de grafiek voor pentaan gebruiken, een van de vluchtigere benzinebestanddelen. Geeft in elk geval een idee van de orde van grootte.

http://en.wikipedia.org/wiki/Pentane_(data_page)

OssyG

Jan van de Velde schreef:Voor benzine zal je dat niet gauw vinden, want dat is een mengsel van vele stoffen. Maar mogelijk kan je de grafiek voor pentaan gebruiken, een van de vluchtigere benzinebestanddelen. Geeft in elk geval een idee van de orde van grootte.

http://en.wikipedia.org/wiki/Pentane_(data_page)

Aha,

Ok nu weet ik dat bij 164,3 C de maximale dampspanning ongeveer 20 bar is (omgerend van mmHg naar bar). Wat moet ik dan nu berekenen? De n?

Jan van de Velde

Bij 1,5 bar scheurt je dak toch al open? Waarom dan gegevens zoeken voor 20 bar?

Ik vermoed dat de vulling (90%) van je tank alleen van belang is om te berekenen hoeveel warmte de tank met inhoud kan opnemen alorens de temperatuur zó hoog wordt dat de kritische dampspanning van 1,5 bar wordt bereikt.

OssyG

Jan van de Velde schreef:Bij 1,5 bar scheurt je dak toch al open? Waarom dan gegevens zoeken voor 20 bar?

Ik vermoed dat de vulling (90%) van je tank alleen van belang is om te berekenen hoeveel warmte de tank met inhoud kan opnemen alorens de temperatuur zó hoog wordt dat de kritische dampspanning van 1,5 bar wordt bereikt.

jaa,

Ik moet eigenlijk weten hoe lang het duurt zodat de inwendige druk toeneemt tot 1.5bar door warmtestraling uit vlam. Ik heb tot nu toe alleen maar de de flux: 4,3 kW/m2 aan de tankoppervlakte. Ik moet nu allleen nog weten hoeveel benzine verdampt en hoeveel energie heb ik nodig zodat ik mijn inwendige druk tot 1,5 kan bereiken?

Jan van de Velde

Je hoeft helemaal niet te weten hoeveel benzine er verdampt, je hoeft alleen te weten bij welke temperatuur een dampspanning van 1,5 bar wordt bereikt. De hoeveelheid pentaan die hiertoe moet verdampen is verwaarloosbaar.

zoek de warmtecapaciteit van benzine.

bereken hoeveel joule opgenomen moet worden om die temperatuur te bereiken waarbij de dampspanning (van pentaan, wat beters hebben we niet) 1,5 bar bereikt.

bereken hoeveel warmte per seconde via de wand door de benzine kan worden opgenomen.

En dan heb je de simpele schattende oplossing. De werkelijkheid zal heel wat ingewikkelder zijn.

OssyG

Jan van de Velde schreef:Je hoeft helemaal niet te weten hoeveel benzine er verdampt, je hoeft alleen te weten bij welke temperatuur een dampspanning van 1,5 bar wordt bereikt. De hoeveelheid pentaan die hiertoe moet verdampen is verwaarloosbaar.

zoek de warmtecapaciteit van benzine.

bereken hoeveel joule opgenomen moet worden om die temperatuur te bereiken waarbij de dampspanning (van pentaan, wat beters hebben we niet) 1,5 bar bereikt.

bereken hoeveel warmte per seconde via de wand door de benzine kan worden opgenomen.

En dan heb je de simpele schattende oplossing. De werkelijkheid zal heel wat ingewikkelder zijn.

Ik heb nu de volgende dignen gedaan:

Opslagtank moet eerst verwarmd worden: Dus E1 = Cp*m*delta T

Hoeveelheid benzine moet nog verdampen: E2 = m*delta Hvap

Nu weet ik hoeveel energie ik nodig heb om te verwarmen + verdampen.

Ik weet ook dat bij een dampspanning van 1,5 bar de temperatuur 60 C is. De vraag is nu, hoe lang meot ik nof extra verwarmen (zonder voor verwarming)? moet ik weer dezelfde formule gebruiken?

Ja sorry ik stel wel droge vrage maar ik zit echt in de war

Jan van de Velde

je weet nu hoeveel warmte je nodig hebt om je 11700 m³ benzine op te warmen?

De druk in de 1300 m³ erboven neemt met een halve bar toe.

daarvoor moet dus 26500 mol pentaan verdampt worden. (uitzetting van je hoeveelheid benzine verwaarloosd)

De warmte hiervoor ken je ook?

tel op. Totaal E = x kilojoule

de warmte-overdracht van je vuur naar je tank bedraagt volgens je gegevens 4,3 kW/m².

ken de oppervlak y m² van je tank, en je kent het warmtevermogen P = 4,3*y kW = 4,3*y kJ/s.

E= P·t ==> t = E (kJ) / P (kJ/s) = z seconden.

OssyG

Jan van de Velde schreef:je weet nu hoeveel warmte je nodig hebt om je 11700 m³ benzine op te warmen?

De druk in de 1300 m³ erboven neemt met een halve bar toe.

daarvoor moet dus 26500 mol pentaan verdampt worden. (uitzetting van je hoeveelheid benzine verwaarloosd)

De warmte hiervoor ken je ook?

tel op. Totaal E = x kilojoule

de warmte-overdracht van je vuur naar je tank bedraagt volgens je gegevens 4,3 kW/m².

ken de oppervlak y m² van je tank, en je kent het warmtevermogen P = 4,3*y kW = 4,3*y kJ/s.

E= P·t ==> t = E (kJ) / P (kJ/s) = z seconden.

De maximale dampspaing is 1,5 bar en dat is ongeveer bij 70 graden celcius. Ik gebruik de de formule Q=m*Cp*delta T. maar voor Cp kies ik voor (1.04 ipv 2,20 bij vloeibare fase) gas en temperatuur heb ik al van de maximale dampspanning

bepaald. Ik heb alle energiieen opgeteld. En zoals jez ei heb ik de formule t=E/P gedaan. Nu meot dat toch kloppen?

BEdankt

Ozzgur

Jan van de Velde

Nu meot dat toch kloppen?

Ik kan je verhaal niet helemaal volgen.

Als je hier een antwoord op wil kun je beter je stap-voor-stap uitwerking even plaatsen, want deze topic is hard op weg onoverzichtelijk te worden.

Wetenschapsforum

Laatste berichten

Nieuwsberichten

Explosie

Explosie

Re: Explosie

Re: Explosie

Re: Explosie

Re: Explosie

Re: Explosie

Re: Explosie

Re: Explosie

Re: Explosie

Re: Explosie

Re: Explosie

Re: Explosie

Re: Explosie

Re: Explosie

Re: Explosie