Файл: Определенение пределов взрываемости газовоздушных смесей. I. Цель работы. А.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 29.11.2023
Просмотров: 129
Скачиваний: 2
поджечь лишь в определенном интервале концентраций, за пределами которого исключается стационарное, т.е. незатухающее, распространение пламени. Эти граничные концентрации называются концентрационными пределами воспламенения, которые выражаются в объемных процентах (%) и весовых единицах.
Та минимальная концентрация горючих газов или паров, при которой смесь воспламеняется от постороннего источника зажигания с последующим распространением горения по всему объему смеси, называется нижним концентрационным пределом воспламенения (НКПВ). Смесь воздухa с горючими газами и парами на нижнем концентрационным пределе воспламенения содержит избыток воздуха. Смесь, имеющая небольшое количество горючего газа и избыток воздуха, характеризуется минимальной скоростью распространения пламени, низкой температурой горения-порядка 1250 -1300"С и небольшим давление взрыва (около 0.3 МПа или 30 кг/см2 , что соответствует НКПВ. При концентрации горючего в смеси выше нижнего концентрированного предела воспламенения горение происходит с большей скоростью, давление при взрыве повышается.
Давление горючих смесей при взрыве может увеличиваться теоретически до давления, соответствующего стехиометрической концентрации веществ, т.е. рассчитанной по уровню химической реакции. Недостаток воздуха в смесях, богатых горючим, ведет к тому, что смесь может терять способность воспламеняться. Например, для смеси метана с воздухом наивысшей концентрацией, является 15%. Выше этой концентрации никакие смеси СНЧ с воздухом воспламеняться не будут, хотя в них присутствует некоторое количество воздуха.
Та наивысшая концентрация горючих газов или паров, при которой смесь еще воспламеняется от постороннего источника зажигания с распространением горения по всему объему смеси, называется верхним концентрационным пределом воспламенения (ВКПВ).
ВКПВ характеризуется избытком горючего и малым количеством воздуха. Давление при взрыве составляет 0.3-0.4 МПа или 3-4 кг/см2 .
Концентрации горючих газов и паров с воздухом выше верхнего концентрационного предела воспламенения называются пожароопасными.
Степень взрывоопасности веществ определяется величиной нижнего и верхнего пределом воспламенения, периодом индукции (промежутком времени, через который происходит взрыв при контакте взрывоопасных веществ с источником тепла), температурой воспламенения, давлением. Период индукции различен и колеблется oт долей секунды до нескольких секунд, в зависимости от состава и количества, вещества, давления горючей смеси и температуры источника тепла. Уменьшение периода индукции происходит при повышении давления и температуры горючей смеси. При повышении начальной температуры область воспламенения расширяется. Для количественного учета влияние температуры необходимо пользоваться следующим правилом: при повышении температуры на каждые 1000С нижний предел воспламенения снижается на 10% от первоначальной величины, а верхний увеличивается на 15%. Повышение давления до 3.0-4.0 МПа (30-40 ата) практически не влияет на величину концентрационных пределов воспламенения. Большее изменение пределов наблюдается при дальнейшем повышении давления. Пределы воспламенения могут быть определены как расчетным, так и экспериментальным путем. Для расчета нижнего (НКПВ) и верхнего (ВКПВ) пределов воспламенения индивидуальных горючих веществ можно пользоваться следующими эмпирическими формулами:
где N - количество атомов кислорода необходимого для полного сгорания 1 моля горючего компонента смеси;М - масса 1 моля горючего компонента смеси, моль; Vt - объем 1 моля газа при определенной температуре; N - подсчитывается по химической реакции горения. Например, по реакции горения. пропан 
Причина пожара или взрыва - это сочетание причин и условий, приводящих к контакту горючей и взрывоопасной среды и источников воспламенения. Совокупность всех причин и условий, вызывающих взрыв, возникновение и распространение пожаров, определяющих его масштабы и последствие характеризует пожаро- и взрывоопасность производственных помещений, установок, агрегатов и оборудования .Согласно СНиП 31-03-200/ и НПБ 105-03 «Производственные здания. Определение категории зданий, помещений и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности», производства подразделяются по взрывной, взрывопожарной опасности на 5 категорий: А, Б, В, Г, Д.IV. Применяемые приборы и установкиПределы взрываемости газовоздушной смеси определяют на установке созданной на кафедре БЖД, схематически показанной на рис. 4.1.Рис. 4.1.Установка для определения пределов взрываемости газовоздушных смесей : 1 - баллон с газом, 2 - редуктор, 3 - трехходовой экран, 4 - мерный газовый цилиндр, 5 - шкала, 6 - запальная свеча, 7 – индукционная катушка, 8 -автотрансформатор, 9 - смеситель (взрывная камера) , 10 - пробка резиновая, 11 -прерыватель, 12 - ручка (маховик) к поршню мерного цилиндра.Установка состоит из газового баллона с пропаном, соединенного шлангом через 3-х ходовой экран с металлическим цилиндром (4) внутренний объем которого изменяется при помощи поршня, а контролируется показанием диска на шкале (% ). Одно деление шкалы (5) равно I % объёма взрывной камеры . Смеситель (взрывная камера 9) представляет собой металлический цилиндр объемом 320 см3 и дно которого ввинчена запальная свеча (6), а сверху плотно закрытый резиновый пробкой (10). Для создания искрового разряда во взрывной камере предназначена индукционная катушка (7) питающаяся от сети 220 В через трансформатор 10-12 В (8).
V. Контрольные вопросы.1.Что называется нижним и верхним пределом воспламенения горючей смеси.2.Написать формулы реакции горения газов и определить количество атомов кислорода, необходимого для полного сгорания (моля горючего компонента смеси).VI. Порядок выполнения работы Не писать ,просто изучить .Определить опытным путем пределы взрываемости пропана на экспериментальной установке, для чего:а) убедиться в том, что поршень мерного цилиндра находится в крайнем левом положении, для чего маховик штока поршня (12) вращать по часовой стрелке (смотреть со стороны рукоятки) до упора;б) проветрить смеситель (взрывную камеру) и плотно закрыть резиновой пробкой (10);в) соединить вилку трансформатора (8) с электросетью;г) повернуть ручку 3-х ходового крана (3) в правую сторону;д) открыть клапан на редукторе (2) газового баллона (1);е) вращая маховик поршня (12) мерного газового цилиндра (4) против часовой стрелки, наполнить его га-зом в определенном %- соотношении, к объему взрывного баллона (9), что фиксируется диском на шкале (5);ж) после этого немедленно закрыть клапан на редукторе (2) газового баллона (1);з) повернуть ручку 3-х ходового крана (3) влево и, вращая маховик поршня мерного цилиндра по часовой стрелке до упора, переместить газ из мерного цилиндра во взрывной;и) подождав 2-3 минуты, когда газ с воздухом перемешается, нажать кнопку прерывателя индукционной катушки (7), которая подаст высокое напряжение дня создания искрового разряда на свече во взрывном цилиндре (9). Кнопка нажимается прерывисто с продолжением 1-2 -х секунд. Если не произойдет взрыва, нажатие кнопки можно повторить. После каждого опыта взрывную камеру необходимо проветрить.Таким образом, последовательно увеличивая процент содержания газа и смеси, определить нижний и верхний предел взрываемости пропана. Содержание газа в смеси с воздухом создавать, начиная с 1 % , увеличивая его содержание каждый раз на 2% (т.е. содержание газа в опытах должно быть 1,2,3,4 % и т.д.). Нижний предел взрываемости определяется по хлопку во взрывной камере, при этом, резиновая пробка выталкивается взрывными газами. Верхний предел взрываемости определяется последним взрывом при посте-пенном увеличении концентрации газа.
VII. Отчет о работе.1. Определить теоретически нижний и верхний пределы взрываемости 4 газов ( МЕТАНА АЦЕТИЛЕНА ПРОПАНА ЭТАНА ) по формулам 1 и 2 в % отношении .Для этого нужно:1. по формуле реакции горения пропана найти количество атомов ( не молекул )кислорода, необходимого для полного сгорания 1 моля горючего данной смеси. НАПРИМЕР:
ВМЕСТО N подставляем 7 и считаем пределы взрываемости НП и ВП. С математикой разберетесь сами!В результате горения других газов ( МЕТАНА, АЦЕТИЛЕНА, ПРОПАНА, ЭТАНА ) образуется также углекислый газ и вода. Надо уравнять уравнения и найти N . Потом по формулам рассчитать НКПВ и ВКПВКЛАССИФИКАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВ ПО ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ ГОСТ12.1.004-95 "Пожарная безопасность, Общие требования" определяет методику и порядок определения категорий помещений по пожароопасности.Категория А - взрывопожароопасная Горючие газы с НКПВ РАВНЫМ 10 И НИЖЕ, ЛВЖ с темп. вспышки не более 280С в таком кол-ве, что могут образовывать взрывоопасные паро-воздушные смеси, при воспламенении которых расчетное избыточное давление превышает 5кПа. Вещества и материалы, способные взрываться и гореть при взаимодействий с водой и кислородом в таком количестве, что расчетное избыточное давление взрыва превышает 5 кПа.Категория Б - взрывопожароопасная Горючие волокна и пыли, Горючие газы с НКПВ БОЛЕЕ 10,ЛВЖ с температурой вспышки более 280С, горючие жидкости в таком количестве, что могут образовывать пыле - или паро-воздушные смеси, при воспламенении которых развивается расчетное избыточное давление превышающее 5 кПа. Категория В - пожароопасная Воспламеняющиеся, горючие и трудногорючие жидкости, твердые и трудно горючие вещества и материалы