4 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое концентрационный предел взрываемости

Пределы взрываемости

Пределы взрываемости — Под пределами взрываемости (правильнее — воспламенения) обычно имеются в виду минимальное (нижний предел) и максимальное (верхний предел) количество горючего газа в воздухе. При выходе за эти концентрации воспламенение невозможно, пределы воспламенения указываются в объемных процентах при стандартных условиях газовоздушной смеси (р=760 мм рт. ст., Т = 0 °C). С увеличением температуры газовоздушной смеси эти пределы расширяются, а при температурах выше температуры самовоспламенения смеси горят при любом объемном соотношении. Это определение не включает пределы взрываемости газопылевых смесей, пределы взрываемости которых рассчитываются по известной формуле Ле Шателье.

Примечания

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое «Пределы взрываемости» в других словарях:

пределы взрываемости — — [http://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность EN explosivity limitexplosivity limits … Справочник технического переводчика

пределы взрываемости — 3.18 пределы взрываемости (explosion limits): Максимальная и минимальная концентрация газа, пара, влаги, распылителя или пыли в воздухе или кислороде для возникновения детонации. Примечания 1 Пределы зависят от размера и геометрии камеры сгорания … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Пределы взрываемости смесей NH3 — O2 — N2 (при 20°С и 0,1013 МПа) — Предел взрываемости Содержание кислорода в смеси, % (об.) 100 80 60 50 40 30 20 … Химический справочник

ГОСТ Р 54110-2010: Водородные генераторы на основе технологий переработки топлива. Часть 1. Безопасность — Терминология ГОСТ Р 54110 2010: Водородные генераторы на основе технологий переработки топлива. Часть 1. Безопасность оригинал документа: 3.37 авария (incident): Событие или цепочка событий, которые могут привести к ущербу. Определения термина из … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

МУСКУСЫ — (лат. muscus), пахучие продукты со своеобразным, т. наз. мускусным, запахом и способностью облагораживать и фиксировать запах парфюм. композиций. Ранее единств. источником М. были прир. продукты животного и растит. происхождения. М. животного… … Химическая энциклопедия

Предел воспламеняемости — определенный для каждого газа предел концентрации, при котором газовоздушные смеси могут воспламеняться (взрываться). Различают нижний (Кн) и верхний (Кв) концентрационные пределы взрываемости. Нижний предел взрываемости соответствует… … Нефтегазовая микроэнциклопедия

ЖАСМИНАЛЬДЕГИД — ( транс 2 бензилиденгептаналь, a пентилкоричный альдегид, жасмональ) С 6 Н 5 СН=С(С 5 Н 11 )СНО, мол. м. 202,28; зеленовато желтая жидкость с запахом, напоминающим при разбавлении запах цветов жасмина; т. кип. 153 154°С/10 мм рт. ст.;… … Химическая энциклопедия

ЛИНАЛООЛ — (3,7 диметил 1,6 октадиен 3 ол) (СН 3)2 С=СНСН 2 СН 2 С(СН 3 )(ОН)СН=СН 2, мол. м. 154,24; бесцв. жидкость с запахом ландыша; т. кип. 198 200°С; d4200,8607; nD20 1,4614; давление пара 18,6 Па при 20 °С; раств. в этаноле, пропиленгликоле и … Химическая энциклопедия

КПВ — клапан перепуска воздуха командир прожекторного взвода Коммунистическая партия Великобритании Коммунистическая партия Венгрии Коммунистическая партия Венесуэлы Коммунистическая партия Вьетнама конституционные пределы взрываемости (мн.ч.)… … Словарь сокращений русского языка

Трудно горючее вещество — 223. Трудно горючее вещество под воздействием огня или высокой температуры воспламеняется, тлеет или обугливается и продолжает гореть, тлеть или обугливаться при наличии источники зажигания; после удаления источника зажигания горение или тление… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Пределы воспламеняемости и взрываемости

Газовоздушные смеси могут воспламеняться (взрываться) только тогда, когда содержание газа в смеси находится в определенных (для каждого газа) пределах. В связи с этим различаютнижний и верхний концентрационные пределы воспламеняемости. Нижний предел соответствует минимальному, а верхний — максимальному количеству газа в смеси, при котором происходят их воспламенение (при зажигании) и самопроизвольное (без притока тепла извне) распространение пламени (самовоспламенение). Эти же пределы соответствуют и условиям взрываемости газовоздушных смесей.

Таблица 8.8. Степень диссоциации водяного пара H2O и диоксида углерода CO2 в зависимости от парциального давления

Парциальное давление, МПа

Водяной пар H2O

Диоксид углерода CO2

Если содержание газа в газовоздушной смеси меньше нижнего предела воспламеняемости, такая смесь гореть и взрываться не может, поскольку выделяющейся вблизи источника зажигания теплоты для подогрева смеси до температуры воспламенения недостаточно. Если содержание газа в смеси находится между нижним и верхним пределами воспламеняемости, подожженная смесь воспламеняется и горит как вблизи источника зажигания, так и при удалении его. Такая смесь является взрывоопасной.

Чем шире будет диапазон пределов воспламеняемости (называемых также пределами взрываемости) и ниже нижний предел, тем более взрывоопасен газ. И наконец, если содержание газа в смеси превышает верхний предел воспламеняемости, то количества воздуха в смеси недостаточно для полного сгорания газа.

Существование пределов воспламеняемости вызывается тепловыми потерями при горении. При разбавлении горючей смеси воздухом, кислородом или газом тепловые потери возрастают, скорость распространения пламени уменьшается, и горение прекращается после удаления источника зажигания.

Пределы воспламеняемости для распространенных газов в смесях с воздухом и кислородом приведены в табл. 8.11-8.9. С увеличением температуры смеси пределы воспламеняемости расширяются, а при температуре, превышающей температуру самовоспламенения, смеси газа с воздухом или кислородом горят при любом объемном соотношении.

Пределы воспламеняемости зависят не только от видов горючих газов, но и от условий проведения экспериментов (вместимости сосуда, тепловой мощности источника зажигания, температуры смеси, распространения пламени вверх, вниз, горизонтально и др.). Этим объясняются отличающиеся друг от друга значения этих пределов в различных литературных источниках. В табл. 8.11-8.12 приведены сравнительно достоверные данные, полученные при комнатной температуре и атмосферном давлении при распространении пламени снизу вверх в трубке диаметром 50 мм и более. При распространении пламени сверху вниз или горизонтально нижние пределы несколько возрастают, а верхние снижаются. Пределы воспламеняемости сложных горючих газов, не содержащих балластных примесей, определяются по правилу аддитивности:

где Lг — нижний или верхний предел воспламеняемости сложного газа (8.17)

где 1 2 — нижний или верхний предел воспламеняемости сложного газа в газовоздушной или газокислородной смеси, об. %; r,, r 2 . rn — содержание отдельных компонентов в сложном газе, об. %; r, + r 2 + . + rn = 100%; l,, l 2 . ln — нижние или верхние пределы воспламеняемости отдельных компонентов в газовоздушной или газокислородной смеси по данным табл. 8.11 или 8.12, об. %.

При наличии в газе балластных примесей пределы воспламеняемости могут быть определены по формуле:

L6 = LJ 1 + Б/(1 — Б);00]/[100 + L£/(1 — Б)] (8.18)

где Lg — верхний и нижний пределы воспламеняемости смеси с балластными примесями, об. %; L 2 — верхний и нижний пределы воспламеняемости горючей смеси, об. %; Б — количество балластных примесей, доли единицы.

Таблица 8.11. Пределы воспламеняемости газов в смеси с воздухом (при t = 20°C и p = 101,3 кПа)

Верхний и нижний предел для взрывоопасных газов (LEL и UEL)

Нижний предел взрываемости (LEL) — это минимальная концентрация определенного горючего газа, необходимого для воспламенения при сгорании при контакте с кислородом (воздухом). Если концентрация газа ниже значения LEL, смесь между самим газом и воздухом слишком слабая, чтобы воспламениться. Верхний предел взрываемости (UEL) — это максимальный уровень концентрации газа, который будет гореть при смешивании с кислородом; когда концентрация газа выше значения UEL для газа / пара, смесь становится слишком «маслянистой», чтобы воспламениться или взорваться.

LEL и UEL: Почему это важно?

Диапазон между нижним и верхним пределами взрываемости (LEL / UEL%) определяется как диапазон воспламеняемости конкретного взрывоопасного и горючего газа.

Примеры LEL для обычных газов:

  • LEL для водорода: 4,0
  • LEL для метана: 5,0

Риск взрыва горючих газов должен тщательно регулироваться на любой производственной площадке, работающей с газами.

Чтобы вызвать взрыв, необходимо одновременно выполнить три условия:

  1. Наличие горючего газа, топливного элемента, в определенной концентрации.
  2. Присутствие кислорода.
  3. Наличие искрового элемента (который зажигает два элемента).

Соотношение топлива и кислорода, необходимых для взрыва, зависит от типа горючего газа. Газы воспламеняются только при смешивании с воздухом в определенном диапазоне концентраций. Если газ смешивается с кислородом в слишком низких или слишком высоких концентрациях, газ не будет воспламеняться и взрываться.

Нижние и верхние значения взрыва (LEL и UEL) определяют необходимый уровень концентрации по типу газа.

Взрывы будут иметь место при концентрациях газа в пределах LEL и значения UEL, не выше и не ниже, а максимальная мощность взрыва будет равна концентрации в средней точке диапазона воспламенения.

Таблица LEL UEL

(Примечание: значения LEL / UEL основаны на комнатной температуре и атмосферном давлении, зажигание запускается трубкой диаметром 2 дюйма).

Когда температура, давление и воспламенение увеличиваются, пределы взрываемости по газу изменяются.

Значения определяются опытным путем и могут изменяться в зависимости от источника информации. Нижний и верхний пределы взрываемости по газу:

Прибор для измерения LEL/UEL

Для безопасной работы в опасных средах, то есть в закрытых помещениях с присутствием горючих газов, следует тщательно контролировать концентрацию газа.

Поскольку концентрация газа превышает 20% газа, LEL считается небезопасным.

Для контроля значения концентрации газа в закрытых и опасных средах операторы могут использовать счетчики LEL (также называемые счетчиками / детекторами LEL), которые оснащены каталитическими шариковыми и инфракрасными чувствительными элементами для измерения нижнего предела взрываемости газов.

Эти детекторы газа предупреждают операторов всякий раз, когда горючий газ присутствует в окружающей среде на уровне около 10%.

Измерители LEL являются довольно сложными устройствами, которые имеют микропроцессорную модульную конструкцию с самокалибровкой и цифровым отображением информации.

Наиболее используемым измерителем LEL является тип моста Уитстона, который эффективен для большинства применений и сред.

Однако детектор LEL моста Уитстона может быть неэффективен для определенных условий или газов, для которых требуются датчики с более высокой чувствительностью. ПИД-детекторы («фотоионизационные детекторы») являются опцией, когда в опасных условиях требуется более точное измерение LEL..

PID может измерять концентрацию легковоспламеняющихся газов и других токсичных газов даже на очень низких уровнях (от ppb, т.е. частей на миллиард, до 10 тыс. частей на миллион, то есть 1%).

PID являются гораздо более чувствительными инструментами, чем обычные LEL-метры, и, как правило, стоят дороже. PID подходят для измерения следующих органических соединений:

  • Алкоголь
  • Ароматика
  • Амины и амиды
  • Хлорированные углеводороды
  • Кетоны и альдегиды
  • Соединения серы
  • Ненасыщенные углеводороды
  • Насыщенные углеводороды — как бутан и октан

Неорганические соединения, которые могут быть измерены фотоионизационными детекторами:

  • Аммоний
  • Бром
  • Йод
  • Сероводород
  • Оксид азота
  • Полупроводниковые газы

Концентрационные и температурные пределы воспламенения (взрываемости)

Для воспламенения смесей горючих газов и паров с воздухом (при отсутствии жидкой фазы) необходимы определенные количественные соотношения между ними, определяемые концентрационными пределами воспламенения.

Эти пределы выражаются в единицах объемной (объемн. %) и весовой (мг/л) концентраций.

Нижним и верхним концентрационными пределами воспламенения называется соответственно минимальная и максимальная концентрации газов и паров в смеси с воздухом (или кислородом), при которых возможно их горение.

Для расчета концентрационных пределов воспламенения горючих веществ можно пользоваться следующими эмпирическими формулами:

объемн. %

г/л

объемн. %

г/л

где НП—нижний концентрационный предел воспламенения;

ВП—верхний концентрационный предел воспламенения;

N—число атомов кислорода, необходимое для сгорания 1 моль горючего;

Vt—объем 1 моль газа при начальной температуре, л;

М—молекулярный вес горючего компонента смеси.

С увеличением молекулярного веса горючего компонента, в пределах гомологических рядов снижаются как верхние, так и нижние концентрационные пределы воспламенения. При этом вследствие более быстрого падения кривой верхних пределов воспламенения область воспламенения сужается. При разветвлении структуры горючего компонента, с одной стороны, снижается температура вспышки вследствие увеличения упругости пара, а с другой стороны, повышаются нижние пределы воспламенения.

Для сложной газо-паровоздушной смеси известного состава пределы воспламенения П можно подсчитать по формуле Ле-Шателье:

, объемн. %

где К1, К2, К3 — концентрации горючих компонентов в горючей части смеси, объемн. %;

П123-соответствующие пределы воспламенения чистых компонентов смеси, объемн.%.

При вычислении пределов воспламенения в единицах весовой концентрации в этой формуле К1, К2, . Кп заменяют соответственно весовыми процентами горючих компонентов.

Взрываемость паров можно характеризовать либо концентрационными, либо (при наличии жидкостной фазы) температурными пределами воспламенения (взрываемости).

Нижним температурным пределом воспламенения называется самая низкая температура жидкости, при которой ее насыщенные пары с воздухом в замкнутом объеме образуют смесь, способную воспламениться при поднесении к ней импульса воспламенения.

Концентрация паров на нижнем температурном пределе соответствует нижнему концентрационному пределу.

Верхним температурным пределом воспламенения называется высшая температура жидкости, при которой ее насыщенные пары с воздухом в замкнутом объеме образуют смесь, способную воспламениться при поднесении к ней импульса воспламенения. При более высокой температуре образуется смесь, не способная гореть. Концентрация паров на верхнем температурном пределе соответствует верхнему концентрационному пределу.

Температурные пределы воспламенения могут быть пересчитаны в концентрационные по следующим формулам:

где НП и ВП—нижний и верхний концентрационные пределы, объемн. %;

Р1 и Р2—давление насыщенных паров при температурах, соответствующих нижнему или верхнему температурному пределу, ат;

Ратм—атмосферное давление, ат.

Наиболее взрывоопасными являются жидкости с широкими пределами воспламенения (сероуглерод), а также с нижним пределом воспламенения менее 1% (бензол, толуол и др.) и температурой вспышки (нижним температурным пределом воспламенения) ниже +15.

Горючие газы, пары и некоторые виды пылей характеризуются объемными пределами воспламенения, т.е. определенными по объему соотношениями с воздухом, при которых смесь воспламеняется от постороннего источника зажигания с быстрым распространением горения на весь объем смеси. При этом горение часто сопровождается взрывом.

От обычного горения взрыв отличается мгновенностью (тысячные, иногда миллионные доли секунды) сгорания вещества, высокой температурой (значительно выше температуры обычного горения) с мгновенным образованием большого количества газов и паров, создающих высокие давления, которые ведут к разрушению конструкций и сооружений.

Взрыв смеси может произойти от открытого источника огня и при соответствующей концентрации паров или газов воздухе. Например, пары автомобильного бензина А-74 становятся взрывоопасными при содержании их по отношению к воздуху от 0,79 до 5,165 (по объему), а смесь водорода с воздухом -при содержании водорода по отношению к воздуху от 4,15 до 80%. Эти концентрации представляют собой объемные пределы взрывоопасности.

Наименьшее количество паров, газов или пыли в смеси с воздухом, которое способно дать взрыв от источника воспламенения и ниже которого смесь не взрывоопасна, называется нижним пределом взрываемости. Наибольшее количество паров, газы или пыли в смеси с воздухом, которое еще способно дать взрыв от источника воспламенения и выше которого смесь не взрывоопасна, называется верхним пределом взрываемости.

Кроме объемных пределов взрываемости, для паров ЛВЖ и ГЖ имеются температурные пределы. Нижним температурным пределом взрываемости является такая температура жидкости, при которой ее насыщенные пары образуют с воздухом нижнюю границу взрываемости, а верхним — верхнюю границу.

Хранение в закрытой таре жидкостей, верхний температурный предел взрываемости которых ниже температуры воздуха помещения, не представляет опасности взрыва, тогда как при хранении этих жидкостей в таких же условиях в открытой таре возникает опасность взрыва. Поэтому бензин, ацетон, бензол и другие жидкости, у которых верхний предел взрываемости ниже температуры воздуха отапливаемых помещений, надо хранить в закрытой таре.

Пары всех бензинов, большинство сырых нефтей и таких жидкостей, как ацетон и бензин, имеют минусовую температуру вспышки. Это значит, что при наличии источника открытого огня они могут загореться даже на морозе и взрываться, если концентрация этих паров в воздухе окажется в пределах взрывоопасности.

Нижний температурный предел взрываемости огнеопасных жидкостей равен температуре вспышки. Поэтому по температуре вспышки можно сказать, когда наступит момент образования нижнего предела взрываемости паров. Учитывая, что температурные пределы взрываемости действительны только для жидкостей, хранящихся в закрытых емкостях (бочках, канистрах), и зная температуру окружающего воздуха, можно определить, будут ли смеси данных жидкостей в воздухе находится в пределах взрываемости или нет. Например, температурные пределы взрываемости бензина А-74 от- 36 до-7 0 С. Значит, если температура окружающего воздуха выше -7 0 С, то над поверхностью бензина в закрытой емкости количество паров находится за верхним пределом взрываемости и смесь не способна ни гореть, не взрываться.

Если ЛВЖ хранить в открытой таре, сообщающейся с атмосферой, то при любой (даже минусовой) температуре можно ожидать взрывоопасной концентрации паров в воздухе в том случае, когда температура окружающей среды окажется выше температуры вспышки данной жидкости. Вот почему в производственных помещениях и хранилищах надо следить за тем, чтобы тара с нефтепродуктами была закрыта.

Взрывоопасные концентрации пыли образуются, когда она состоит из частиц воспламеняющегося вещества малых размеров, образующих с воздухом однородную смесь. В помещениях, где хранятся или применяются испаряющиеся жидкости и газы, а также выделяется пыль, нельзя курить и применять открытое пламя; электрооборудование должно быть взрывобезопасного исполнения; вентиляция должна обеспечивать удаление из помещений газов, паров и пыли.

Самовоспламенение — это такое явление, когда вещество загорается без открытого источника огня, будучи нагрето до определенной температуры. Температура, до которой нужно нагреть вещество, чтобы оно загорелось, называется температурой самовоспламенения.

Температура самовоспламенения большинства горючих жидкостей находится в пределах 250-600 0 С;

Температура самовоспламенения твердых веществ находится в пределах 150-700 0 С. Она зависит от степени измельчения вещества и количества летучих продуктов, выделяющихся из него при нагревании. Чтобы предупредить пожар от самовоспламенения, следует знать причины его возникновения. Одна из них -трение. Самовоспламенение от трения может произойти в подшипниках и буксах, при пробуксовке приводных ремней по шкивам, при попадании волокон или пыли между трущимися деталями. Для предупреждения пожара, возникающего при трении, необходимо трущиеся детали своевременно смазывать и не допускать трения там, где его не должно быть. Другая причина пожаров от самовоспламенения — соприкосновение горючего вещества с телами, разогретыми выше температуры самовоспламенения этого вещества.

Самовозгорание является частным случаем самовоспламенения. При этом вещества загораются без открытого источника огня за счет тепла, образующегося внутри вещества в результате химической реакции окисления его кислородом воздуха или биологического процесса, вызванного жизнедеятельностью микроорганизмов.

По температуре самовоспламенения вещества делятся на две группы. Первая группа — вещества, температура самовоспламенения которых выше обычной (комнатной), т.е. выше 18-20 0 С. Чтобы эти вещества загорелись, их надо нагреть. Вторая группа — вещества, температура самовоспламенения которых ниже обычной, т.е. ниже 18-20 0 С. Для загорания таких веществ их не нужно специально нагревать. Будучи нагреты окружающей средой, они способны самовозгораться и при определенных условиях их температура за счет самонагревания может оказаться достаточной для возникновения процесса горения.

Самовозгорание промасленных материалов происходит при окислении веществ (растительных и минеральных масел, олифы и др.) кислородом воздуха при определенных условиях. Основным условием, способствующим самовозгоранию промасленных материалов (спецодежды, обтирочных концов, пакли, опилок, минеральной ваты и др.), является их кучность. Находясь в куче и самонагреваясь, такие материалы мало рассеивают тепло в окружающую среду и температура, возрастая, может оказаться достаточной для их загорания. Поэтому промасленную одежду следует развешивать, а не держать в свернутом состоянии. Промасленную ветошь надо складывать в предназначенные для этого металлические и плотно закрывающиеся ящики. По окончании смены ящики следует опорожнять, удалив промасленную ветошь в безопасные в пожарном отношении места. Нельзя размешать промасленные материалы на паровых трубах, радиаторах и приборах отопления, а также на подшипниках, электромоторах и других нагретых поверхностях.

ВОЗГОРАЕМОСТЬ МАТЕРИАЛОВ.

Возникновение пожаров, характер и масштабы распространения огня в значительной степени зависят от огнестойкости материалов и конструкций, из которых выстроены здания и сооружения.

По возгораемости строительные материалы и конструкции согласно СНиП (санитарные нормы и правила) разделяются на 3 группы:

1- несгораемые, которые под действием огня или высокой температуры не воспламеняются, не тлеют и не обугливаются (неорганические материалы, металлы);

2- трудносгораемые — при контакте с огнем с трудом воспламеняются, тлеют и обугливаются, а после удаления источника зажигания горения или тление прекращается (бетон, и др).

3- сгораемые материалы — при контакте с огнем и при высокой температуре воспламеняются и продолжают гореть или тлеть после удаления источника зажигания.

Всякая ограждающая конструкция, выполненная даже из сгораемого материала, обладает определенной стойкостью по отношению к действию огня. Эту стойкость принято оценивать пределом огнестойкости.

Огнестойкостью называется способность материалов конструкций выдерживать воздействие огня и высокой температуры, не теряя своих несущих и функциональных качеств.

Пределом огнестойкости называется время, в течении которого материалы конструкций сопротивляются воздействию огня не теряя своих несущих и функциональных качеств.

Сопротивление воздействию огня здания или сооружения характеризуется степенью огнестойкости, которая оценивается по группе возгораемости применяемых материалов и степенью их огнестойкости. По степени огнестойкости производственные здания подразделены на 5 классов.

Показатели взрывоопасности веществ

Взрывоопасность промышленных предприятий определяется особенностями технологического процесса и свойствами взрывоопасных веществ.
К особенностям технологического процесса относятся производственные факторы, определяемые назначением и характером выполняемого процесса.
Так в химической, нефтяной, газовой и других отраслях промышленности в настоящее время используется более 2000 различных газов или паров, которые в смеси с окислителем (воздухом, кислородом, хлором и т. д.) создают пожароопасные или взрывоопасные смеси. Подобными свойствами обладают и пылевоздушные смеси – дисперсные системы, состоящие из твердых частиц определенных размеров.
Для однозначной оценки физико-химических свойств указанных смесей вводят определенные понятия и определения, рассмотренные ниже.
Горение – сложная химическая реакция окисления, сопровождающаяся выделением тепла и света.
Тление – горение без свечения, обычно опознаваемое по появлению дыма.
Взрыв – быстрое преобразование веществ (иначе, взрывное горение), сопровождающееся выделением энергии и образованием сжатых газов, способных производить работу.
Очевидно горение или взрывное горение (взрыв) возможно при наличии трех факторов:
а) горючего вещества (газа, пара или дисперсной системы, состоящей из твердых частиц, т.е. пыли);
б) окислителя (в данной области в качестве окислителя рассматривается только кислород воздуха);
в) источника зажигания.
Если хотя бы один из указанных факторов отсутствует, то горение (взрыв) невозможно.
Горючие вещества – вещества, способные возгораться от источника зажигания и самостоятельно гореть после его удаления.
Горючая среда – смесь горючих веществ с воздухом в определенной концентрации.
В области электроустановок во взрывоопасных зонах в качестве источника зажигания рассматриваются только те, которые непосредственно связаны с нормальной работой электрооборудования или при его неисправностях: нагретые поверхности; электрические дуги и искры; пламя. Источник зажигания, нагревая горючую среду, обеспечивает температурные условия возникновения горения (взрыва).
Очевидно, горение в определенной степени зависит также от условий окружающей среды (атмосферных условий).
Нормальные атмосферные условия соответствуют давлению 101,3 кПа (760 мм рт. ст; 1013 Мбар; 1 атм) и температуре 20°С. В нормальные атмосферные условия входят также колебания давления и температуры, которые не превышают и не могут быть ниже эталонного 101,3 кПа при 20°С при условии, что эти колебания оказывают пренебрежительно малое влияние на взрывоопасные свойства горючих веществ.

2. Взрывоопасная среда.

Взрывоопасная смесь (ВЗОС) – смесь с воздухом при нормальных атмосферных условиях горючего газа, пара, тумана или горючей пыли, волокон, способная взрываться при возникновении источника зажигания.
Взрывоопасная среда — среда, которую образует взрывоопасная смесь.
Горючим газом, горючим паром, горючим туманом называется газ, пар горючей жидкости, находящиеся во взвешенном состоянии в воздухе, капли горючей жидкости (туман), которые в смеси с воздухом в определенной пропорции образуют взрывоопасную среду – газовую взрывоопасную среду.
Дисперсная система, состоящая из твердых частиц (пыли, волокон) размером менее 850 мкм (0,85 мм), находящихся во взвешенном состоянии, которая в смеси с воздухом в определенной пропорции образует взрывоопасную среду, называется горючей пылью, а среда – пылевоздушной взрывоопасной средой.
Любая взрывчатая система характеризуется прежде всего наличием горючего и окислителя.
Одной из характеристик такой системы является концентрационный предел взрываемости, т.е. такая концентрация топлива в смеси, при которой еще возможно распространение взрывного горения.
Пределы взрываемости определяются физико-химическими свойствами горючей смеси, наличием в ней примесей, в том числе инертных разбавителей, и зависят от теплопроводности, теплоемкости, теплотворности, давления, температуры и т.д.
Различают верхний концентрационный предел воспламенения (ВКПВ), аналог — верхний предел взрываемости (ВПВ), и нижний концентрационный предел воспламенения (НКПВ), аналоги — нижний предел взрываемости (НПВ).
ВКПВ (ВПВ) и НКПВ (НПВ) – соответственно максимальная и минимальная концентрация горючих газов, паров, пыли, волокон в воздухе, выше и ниже которых взрыва не произойдет даже при возникновении источника инициирования взрыва (источника зажигания).
Более взрывоопасными являются газопаропылевоздушные смеси с маленькими значениями НКПВ (НПВ) и более широким диапазоном пределов взрываемости, т.е. разницей между ВКПВ (ВПВ) и НКПВ (НПВ).
Концентрация в воздухе горючих газов и паров принята в процентах к объему воздуха, а концентрация пыли и волокон – в граммах на кубический метр воздуха.
Следует иметь в виду, что хотя смеси с концентрацией в них горючих веществ выше ВКПВ (ВПВ) и не образуют взрывоопасной среды, необходимо считаться с их опасностью, т.к. до достижения своего верхнего предела концентрация должна пройти весь диапазон воспламенения.

3. Горючие вещества.

Горючие вещества, в зависимости от реальной опасности взрывоопасной среды при их применении в производственных условиях, подразделяются на взрывоопасные и пожароопасные.

Горючие газы:

Горючие газы относятся к взрывоопасным при любой температуре окружающей среды.
В зависимости от относительной плотности, т.е. отношения объемной массы газа к объемной массе воздуха при давлении 101,3 кПа и температуре 20°С, горючие газы подразделяются на легкие (0,8 и менее) и тяжелые (свыше 0,8).
Горючий газ, который при температуре окружающей среды менее 20°С или при давлении более 100 кПа или при совместном действии обоих этих факторов обращается в жидкость, называется сжиженным газом. Установки со сжиженными газами в требованиях главы 7.3 ПУЭ приравнены к установкам с тяжелыми газами.
Данные по пределам взрываемости некоторых газов и паров при давлении 101,3 кПа и температуре смеси 20°С приведены в табл. пределы взрываемости газов и паров в воздухе и кислороде.

Горючие пыли

Горючие пыли и волокна с НКПВ не более 65г/м 3 отнесены к взрывоопасным, а с НКПВ более 65 г/м 3 – к пожароопасным.
Отдельные показатели пожаро- взрывоопасности горючих пылей даны в табл. показатели пожаровзрывоопасности горючих пылей.

Горючие жидкости:
Горючие жидкости в зависимости от величины температуры вспышки паров подразделяются на легковоспламеняющиеся и горючие.
Легковоспламеняющаяся жидкость (ЛВЖ) – горючая жидкость, способная воспламеняться от кратковременного (до 30с) воздействия источника поджигания с низкой энергией (пламени спички, искры, тлеющей сигареты и т.п.) и имеющая температуру вспышки не выше 61°С.
Горючая жидкость (ГЖ) – жидкость, способная возгораться от источника поджигания, самостоятельно гореть после его удаления и имеющая температуру вспышки более 61°С.
К взрывоопасным относятся ЛВЖ, у которых температура вспышки не превышает 61°С, а давление паров при температуре 20°С составляет менее 100 кПа, и нагретые в условии производства до и выше температуры вспышки ГЖ.
Температурой вспышки называется самая низкая температура горючей жидкости, при которой в условиях специальных испытаний над ее поверхностью образуются пары, способные вспыхивать от источника поджигания, но скорость их образования еще недостаточна для устойчивого горения.
При дальнейшем нагревании жидкости увеличивается скорость парообразования и при определенной температуре достигает такой величины, что раз подожженная смесь продолжает гореть после удаления источника поджигания. Наименьшая температура вещества, при которой оно выделяет горючие пары или газы с такой скоростью, что после их поджигания возникает устойчивое горение, называется температурой воспламенения.
Температура воспламенения выше температуры вспышки приблизительно на 1 — 5°С для ЛВЖ и на 30 – 35°С для ГЖ.
Взрывоопасная газовая среда не образуется, если температура вспышки значительно превышает максимально возможную температуру жидкости в условиях производства. Однако, в некоторых случаях горючая жидкость выбрасывается в виде тумана, который при температуре, меньшей, чем температура вспышки, может образовать взрывоопасную газовую среду.
Пределы взрываемости паров горючих жидкостей в воздухе могут характеризоваться также температурными пределами взрываемости.
Нижний температурный предел взрываемости (НТПВ) – самая низкая температура жидкости, при которой насыщенные пары ее с воздухом в замкнутом объеме образуют смесь, способную воспламеняться при поднесении к ней источника воспламенения. Концентрация паров при НТПВ соответствует нижнему концентрационному пределу взрываемости.
Верхний температурный предел взрываемости (ВТПВ) – наивысшая температура жидкости, при которой насыщенные пары ее с воздухом в замкнутом объеме образуют смесь, способную воспламениться при поднесении к ней источника воспламенения. При более высокой температуре образуется смесь насыщенных паров жидкости с воздухом, не способная гореть. Концентрация паров при ВТПВ соответствует верхнему концентрационному пределу взрываемости.
Для оценки горючих и легковоспламеняющихся жидкостей в закрытых емкостях и аппаратах рекомендуется пользоваться температурными пределами, а в условиях помещений и на воздухе, где могут образовываться концентрации паров в ненасыщенном состоянии, необходимо знать и концентрационные пределы взрываемости.

Самовоспламенение и тление
Скорость экзотермической реакции окисления зависит от температуры нагрева смеси горючего вещества с воздухом. При невысокой температуре, а, следовательно, малой скорости реакции выделившееся тепло рассеивается в окружающую среду и самонагревание смеси не происходит. При нагревах смеси до более высокой температуры скорость реакции значительно увеличивается, не все выделившееся тепло успевает отводиться в окружающую среду и начинается самонагревание смеси. В результате самонагревания смесь, уже без внешнего источника тепла, нагревается до возникновения устойчивых процессов пламенного горения или тления (для тлеющих пылей), которые могут распространиться по смеси до полного ее выгорания.
Те минимальные температуры горючего вещества, при которых в условиях специальных испытаний происходит резкое увеличение скорости экзотермических реакций, заканчивается возникновением тления или пламенного горения, называются температурой тления и температурой самовоспламенения, соответственно.
При распространении горения тепло, выделившееся в результате реакции, расходуется на нагрев свежей смеси, инициируя в ней горение, и частично теряется в окружающем пространстве.
Если по какой-либо причине потери тепла превысят тепловыделения, произойдет прогрессивное снижение температуры и распространение горения прекратится.
На основании этого конструируются всевозможные сетчатые и щелевые огнепреградители, предназначенные для предотвращения распространения горения или передачи взрыва, возникшего в оболочках, в окружающую среду.

Контрольные вопросы

1. Дать определение понятий: “тление”, “горение”, “взрыв” и указать факторы, их реализующие.
2. Что является взрывоопасной смесью, взрывоопасной средой?
3. Что является источником зажигания во взрывоопасных зонах?
4. Что образует взрывоопасную газовую среду?
5. Чем образуется пылевоздушная взрывоопасная среда?
6. Дать определение НКПВ и ВКПВ (НПВ и ВПВ).
7. Как оценивается опасная ВЗОС по значениям НКПВ и ВКПВ?
8. Дать определение горючих газов и их классификацию на легкие, тяжелые и сжиженные.
9. Дать определение горючих жидкостей и их классификацию на ЛВЖ и ГЖ.
10. Дать определение НТПВ и ВТПВ и их использование для оценки газопаровоздушных ВЗОС.
11. Дать определение понятий: “температура вспышки”, “температура воспламенения”.
12. Что такое самовоспламенение и тление? Дать определение температуры самовоспламенения и температуры тления.

Что такое концентрационный предел взрываемости

5%газа и 95%воздуха

10%газа и 90%воздуха это

5%/20%кислороди 10%/18%кислорода, большая разница для горения. Относительное падение концентрации кислорода в два раза меньше. Как бы вам дышалось при таком падении.

Dr. Art
Это должно привести к неполному сгоранию смеси: половина газа прогорела, а половина — нет.
Вот именно что совершенно не так, там нет половина смеси горит как обычно, а другая нет, смесь разбавлена, понимаете, разбавлена. И реагирует она всегда целиком, а не частями.

Возьмите литр любой концентрированную кислоты, если вы выльете хоть 10% на руку, будет сильный ожог. А если вы хоть всю её разбавите в ванной, то ожог будет неизмеримо меньше, если вообще будет, хотя кислоты больше. Это не будет 10 раз по 10%, это даже будет меньше, чем 1 раз по 10%. Понимаете, тут дело не в количестве, она не действует по частям, она действует всегда вся в зависимости от концентрации — сильно или слабо.

Добавление от 01.06.2010 22:19:

цитата: Makstar:
Dr. Art
Это должно привести к неполному сгоранию смеси: половина газа прогорела, а половина — нет.
Вот именно что совершенно не так, там нет половина смеси горит как обычно, а другая нет, смесь разбавлена, понимаете, разбавлена. И реагирует она всегда целиком, а не частями. совершенно верно. Происходит неполное окисление. Которое для метана без катализатора даёт смесь СО, С, H2O, а для более тяжелых углевородородов ещё и всяку каку.

Добавление от 02.06.2010 12:10:

Dr. Art
А почему реакция не может идти без радикалов, чисто на тепловыделении?
цитата (из рукипедии): Температура самовоспламенения пропана в воздухе при давлении 0,1 МПа (760 мм рт. ст.) составляет 466 °С При этом чтобы рвануть смесь воздуха, водорода и фтора достаточно ультрафиолетовой вспышки

Dr. Art
Есть в переводе что-нибудь про это?
Там на понятном инглише, http://translate.google.com должен справиться пользую частенько бо по-немецки ни бельмеса

только после смешивания с воздухом, или и так, без дополнительного воздуха горит?
Смешивается в комфорке газовой плиты примерно 1:10 и вполне сгорает практически полностью. В других пропорциях тоже горит, но с вонью от неполного сгорания

такая температура не достигается? Почему эта смесь сама не горит?
Горит, но не взрывается. Дозвуковое распространение фронта горения газосмеси называется дефлаграцией, дальше — детонация. Эти термины рукипедия должна знать и на русском

без радикалов, только от нагрева, пропан с воздухом гореть не может?
Увы, для ответа нужен спец по физической химии знакомый который мог бы ответить сейчас недоступен

Dr. Art
— Измеряли?
Нет, сведения приблизительные. Подбирал вставку под комфорку. При слишком большом отверстии от комфорки воняет

Точно пропан
На даче — пропан-бутановая смесь из баллона на котором ездили, заправляю на ближайшей АГЗС

у зажигалки газ тоже полностью сгорает
Как узнать если вонь в зажигалку не добавлена?

цитата: Dr. Art:
nenin: А как Вы себе это представляете? С точки зрения молекулярной физики?
— столкнулись с большой скоростью две нейтральные, не порванные молекулы (пропана и кислорода) и прореагировали. И что из этого получится? цитата:

А что Вас удивляет? Водороду их гасить не обо что- поэтому он и «рвёт» как не в себя
— А пропан (в отличии от водорода и ацетилена) связывает свободные радикалы? Это был вопрос. Может. И метан может- но хуже.

Добавление от 02.06.2010 19:42:

nenin
Вы настаиваете на свободнорадикальном механизме? Тогда почему предельные концентрации зависят от температуры газов и диаметра области горения?

Dr. Art
— у СО как раз ВКПВ значительно выше, чем у пропана, он взрывается значительно лучше, чем сам пропан.
В смеси с Н2О и углеводородами?

больше всего С образуется при разложении ацетилена, что не мешает ему замечательно взрываться
что говорит о низкой энергии разложения.
Сможете найти теплоту сгорания в зависимости от концентрации углеводородов?

zznik
причём и встроенный искровой конденсаторный зажигает не всегда а пьезо и подавно
Значит либо «природный газ» разного состава, либо зажигалки разные, я только духовку спичками зажигаю.

Dr. Art
Теплота сгорания (Дж/кг) у всех углеводородов примерно одинаковая.
Нужно найти немного нестандартную вещь — теплоту соединения заданного количества кислорода с пропаном в зависимости от его концентрации.

Похоже углеводороды действительно хорошо гасят свободные радикалы, и реакция тухнет от избытка топлива.
Думаете в нагретой зоне остается непрореагировавший кислород?

цитата: Dr. Art:
Нужно найти немного нестандартную вещь — теплоту соединения заданного количества кислорода с пропаном в зависимости от его концентрации.

— ну уж не меньше, чем теплота сгорания пропана умноженная на процент сгоревшего газа .
Неточно: «сгореть» в таких условиях С может до СО2, а может — только до СО.

Добавление от 03.06.2010 10:43:

nikvic: Неточно: «сгореть» в таких условиях С может до СО2, а может — только до СО.
— и сгорит он до того, что энергетически выгоднее, того, что при сгорании даст больше тепла. Так что тепловыделение будет по крайней мере не меньше (а может больше).

Dr. Art
Так что тепловыделение будет по крайней мере не меньше (а может больше).

Интересный способ обойти фсякие там законы про энергию

Добавление от 17.07.2010 23:31:

Dr. Art
Азот всегда есть в воздухе, независимо с чем его смешали, хоть с водородом, хоть с пропаном. При этом у водорода ВКПВ=75%, у пропана ВКПВ=9,5%, у ацетилена ВКПВ=80%. Это значит, что водород и ацетилен (тоже как и пропан кстати углеводород) не гасит свободные радикалы, а пропан их эффективно связывает?
Если радикалы отрезать бритвой Оккама, то тенденцию уменьшения ВКПВ при увеличении молекулярной массы углеводородов можно объяснить изменением стехиометрического соотношения объемов газа и кислорода. Например, соотношение стехиометрических объемов при полном сгорании такое :
Водород:Кислород = 1:0,5
Метан:Кислород = 1:2
Пропан:Кислород = 1:5

Энергия связей в молекулах и радикальный механизм тоже дают некоторый вклад в величину ВКПВ.

Alexandr007
больше всего С образуется при разложении ацетилена, что не мешает ему замечательно взрываться
что говорит о низкой энергии разложения.

Если под энергией разложения понимать энергию, которую нужно затратить, то она не низка, а вообще отрицательная — при распаде ацетилена на углерод и водород выделяется довольно много энергии. (1 кг ацетилена даёт при разложении 8,7 МДж, ср. 1 кг TNT при взрыве даёт 4 МДж)

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector