Книга Пожежна Безпека Рожков частина 1

Температуру спалахування аліфатичних спиртів й складних ефірів обчислюють за формулою

(2.12)

Де К – Емпіричний коефіцієнт, який дорівнює 6•10– 4 для спиртів і 7•10– 4 для складних ефірів.

Середня квадратична похибка розрахунку складає 2 °С для спиртів та 4 °С для складних ефірів.

ТЕМПЕРАТУРА САМОСПАЛАХУВАННЯ – найменша температура навколишнього середовища, за якої за встановленими умовами випробування спостерігається самоспалахування матеріалу (речовини).

САМОСПАЛАХУВАННЯ – це самозаймання, що супроводжується появою полум’я, або різке збільшення швидкості екзотермічних об’ємних реакцій, що супроводжується полуменевим горінням та (або) вибухом.

Значення температури самоспалахування використовується при визначенні групи вибухонебезпечної суміші для вибору типу вибухозахищеного електроустаткування, при розробці заходів щодо забезпечення пожежовибухобезпеки технологічних процесів, а також при розробці стандартів або технічних умов на речовини та матеріали.

Визначення температури самоспалахування здійснюється за допомогою методу, суть якого полягає у введенні певної маси речовини в нагрітий об’єм й оцінці результатів випробувань. Змінюючи температуру випробувань, знаходять її мінімальне значення, при якому має місце самоспалахування речовини (рис. 2.10).

Залежність температури самоспалахування ТС від вмісту горючої суміші показана на рис. 2.11. З наведеного графіка видно, що залежність ТС від складу має характер параболи, мінімум якої близький до стехіометричної концентрації пального.

Залежність ТС від тиску характеризується графіком (рис. 2.12), згідно з яким Тс З підвищенням тиску знижується, тобто небезпека пожежі або вибуху збільшується.

Рис. 2.10. Схема приладу для визначення температурних показників пожежної небезпеки твердих речовин і матеріалів:

1 – скляні циліндри; 2 – спіральні електронагрівачі; 3 – теплоізоляція; 4 – стальний екран; 5 – тримач зразка; 6 – сталевий контейнер; 7 – газовий пальник; 8 – кривошипний механізм; 9 – 10 – термопари; 11 – ежектор

Рис. 2.11. Залежність температури самоспалахування (ТС) Від вмісту горючого компонента

Рис. 2.12. Залежність температури самоспалахування сумішей з повітрям оцтової кислоти (С2Н4О2) та ізопропанолу (С3Н8О) від тиску

Цю важливу обставину слід враховувати при розробці технологій виробництв, пов’язаних з можливістю виникнення вибухонебезпечних сумішей за підвищеним тиском.

Стандартна температура самоспалахування рідин визначається рівномірним нагріванням сумішей горючих газів або пари з повітрям за відсутністю зовнішнього джерела запалювання (рис. 2.13).

Приклади стандартних температур самоспалахування: метан +537 °С, ацетон + 465 °С, дизельне паливо +250 °С.

Стандартна температура самоспалахування не є мінімальною температурою, за якої спостерігається самоспалахування суміші. Найменші величини отримують при проведенні досліду в сферичній скляній колбі.

Гранично допустима температура безпечного нагрівання поверхонь технологічного та іншого устаткування й трубопроводів не повинна перевищувати 80% величини стандартної температури самоспалахування речовин, які можуть потрапити на нагріту поверхню при нормальній роботі або у разі аварії.

Рис. 2.13. Схема приладу СТС-2 для вимірювання стандартної температури самоспалахуваввя рідин:

1 – крильчатка вентилятора; 2 – спіральний нагрівач; 3 – реакційна посудина; 4 – оглядове дзеркало; 5 – термостат; 6–8 – термопари

Температуру самоспалахування твердих речовин не можна використовувати для визначення граничних температур безпечного нагрівання устаткування. У цьому випадку розглядаються умови теплового самозаймання.

За температурою самоспалахування вибухонебезпечні суміші газів і парів поділяють на такі групи за ГОСТ 12.1.011-78:

Т1 > 450 °С (наприклад, метан, аміак, бензол, етан, пропан);

Т2 300–450 °С (наприклад, бутан, бензин, ацетилен);

Т3 200–300 °С (наприклад, гексан, гептан, нафта, газойль);

Т4 135–200 °С (наприклад, діоксан);

Т5 100–135 °С (наприклад, сірковуглець);

Т6 85–100 °С.

НИЖНЯ (ВЕРХНЯ) КОНЦЕНТРАЦІЙНА МЕЖА ПОШИРЕННЯ ПОЛУМ’Я (відповідно НКМП та ВКМП) – мінімальний (максимальний) вміст горючої речовини в однорідній суміші з окиснювальним середовищем, за якого можливе поширення полум’я по суміші на будь-яку відстань від джерела запалювання.

Значення концентраційних меж поширення полум’я включаються до стандартів, технічних умов на гази, легкозаймисті індивідуальні рідини й азеотропні суміші рідин, на тверді речовини, здатні утворювати вибухонебезпечні пилоповітряні суміші, при цьому для пилу визначається тільки нижня концентраційна межа. Відсутність верхньої межі пояснюється тим, що утворення пилозависей з такими великими концентраціями практично не досягається. Значення концентраційних меж застосовуються також при визначенні категорії приміщення за вибухопожежною та пожежною небезпекою; при розрахунку вибухобезпечних концентрацій газів, парів й пилу всередині технологічного устаткування й трубопроводів при проектуванні вентиляційних систем, а також при розрахунку гранично допустимих вибухобезпечних концентрацій, парів й пилу в повітрі робочої зони з потенційним джерелом запалювання, при розробці заходів щодо забезпечення пожежної безпеки об’єкта.

Суть методу визначення концентраційних меж поширення полум’я полягає в запалюванні газо-, паро - та пилоповітряної суміші заданої концентрації досліджуваної речовини в об’ємі реакційної посудини й встановленні факту наявності або відсутності поширення полум’я. Змінюючи концентрацію пального у суміші, встановлюють її мінімальні та максимальні значення, за яких має місце поширення полум’я (рис. 2.14). Можна використовувати експериментальні та розрахункові значення концентраційних меж поширення полум’я.

Схема установки для вимірювання нижніх концентраційних меж поширення полум’я наведена на рис. 2.15.

Схематично концентраційні межі поширення полум’я показані на рис. 2.16.

Розглянемо деякі спрощені методи розрахунку нижніх концентраційних меж поширення полум’я.

Розрахунок НКМП для газів та пари:

1. Метод базується на тому, що гранична температура вуглеводневих газів й парів є однаковою для будь-яких речовин й дорівнює 1300 °С.

Оскільки

(2.13)

То можна записати

(2.14)

Де ТГ – температура горіння;

QЗГ – нижча молярна теплота згоряння;

– Сума добутку теплоємностей продуктів горіння на їх вміст (в молярних частках).

З наведеної формули вираз для НКМП (% об.):

(2.15)

Де П і т – Експериментальні константи, що визначаються за довідковою літературою (див. книгу: Пожарная безопасность. Взрывобезопасность. Справ, изд. / Под редакцией А. Н. Баратова. – М.: Химия, 1987. – 272 с.)

Рис. 2.14. Схема установки «Предел-2» для вимірювання концентраційних меж поширення полум’я:

1 – реакційна посудина; 2 – отвір для продування; 3 – верхня кришка; 4 – оглядове дзеркало; 5 – термопари; 6 – ртутний манометр; 7 – трубопроводи; 8–12 – клапани; 13 – випарювач; 14 – вакуумний насос; 15 – електроди запалювання; 16 – трубчатий електронагрівач; 17 –пакет сіток; 18 – кінцевий вимикач; 19 – нижня кришка; 20 – коромисло; 21 – гвинт; 22 –високовольтне джерело живлення

Рис. 2.15. Схема установки для вимірювання НКМП аерозависей:

1 – реакційна посудина; 2 – розпилювач; 3 – електромагнітний клапан; 4 –клапан; 5 – манометр; 6 – клапан; 7 – ресивер; 8 – блок керування; 9 – джерело запалювання

Рис. 2.16. Схема концентраційних меж поширення полум’я

2. Приблизний метод:

(2.16)

Де ССТ – стехіометричний вміст.

3. Правило Ле Шательє (НКМП для сумішей горючих речовин)

(2.17)

Де GІ – вміст І-го горючого компонента суміші , % об.; сІ – НКМП І-Го компонента суміші, % об.

Розрахунок НКМП для аерозолей

(2.18)

Прийнято вважати, що горючі пари й гази з нижньою концентраційною Межею поширення полум’я до 10% по об’єму повітря й зависі з НКМП до 15 г•м–3 – являють особливу вибухонебезпеку.

Приклади концентраційних меж поширення полум’я (в % по об’єму в повітрі): ацетон – 2,6 та 12,8; ацетилен 2,5 та 81,1; водень – 4,1 та 74,2; бутан – 1,9 та 8,5; бензин – 0,96 та 4,96; метан – 5,3 та 14.

ТЕМПЕРАТУРНІ МЕЖІ ПОШИРЕННЯ ПОЛУМ’Я – температури матеріалу (речовини), за яких його (її) насичена пара утворює в окиснювальному середовищі концентрації, що дорівнюють нижній та верхній концентраційним межам поширення полум’я.

Значення температурних меж поширення полум’я використовується під час розробки заходів щодо забезпечення пожежовибухобезпеки об’єктів, при розрахунку пожежовибухобезпечних температурних режимів роботи технологічного устаткування, при оцінці аварійних ситуацій, пов’язаних з розливом горючих рідин, для розрахунку концентраційних меж поширення полум’я, для введення до стандартів, технічних умов на горючі рідини.

Метод визначення температурних меж поширення полум’я полягає в термостатуванні досліджуваної рідини за заданою температурою в закритій реакційній посудині, що вміщує повітря, випробуванні на запалювання пароповітряної суміші й встановленні факту наявності або відсутності поширення полум’я. Змінюючи температуру проведення випробувань, визначають такі її значення (мінімальне та максимальне), за якими насичена пара утворює з повітрям суміш, здатну спалахувати від джерела запалювання та поширювати полум’я в об’ємі реакційної посудини.

Безпечною з точки зору ймовірності самоспалахування газоповітряної суміші прийнято вважати Температуру На 10 °С Меншу Занижню або на 15 °С вищу за верхню температурну Межу Поширення полум’я для даної речовини. ‘

Приклади температурних меж поширення полум’я:

Дизельне паливо – +27 та +69 °С; легка нафта – мінус 21 та мінус 8 °С.

ТЕМПЕРАТУРА ТЛІННЯ – температура матеріалу (речовини), за якої відбувається різке збільшення швидкості екзотермічних реакцій окиснення матеріалу (речовини), що призводить до його (її) тління.

Згадаємо, що тління – це безполуменеве горіння твердого матеріалу (речовини) при відносно низьких температурах (400–600 °С), яке часто супроводжується виділенням диму.

Значення температури тління використовують під час експертиз причин пожеж, для вибору вибухозахищеного електроустаткування й розробки заходів щодо забезпечення пожежної безпеки технологічних процесів, а також для оцінки пожежної небезпеки полімерних матеріалів й розробки рецептур матеріалів, не схильних до тління.

Суть методу визначення температури тління полягає в термостатуванні досліджуваного матеріалу (речовини) в реакційній посудині при обдуванні повітрям та візуальній оцінці результатів випробувань. Змінюючи температуру випробувань, знаходять її мінімальне значення, за яким спостерігається ефект тління матеріалу (речовини).

УМОВИ ТЕПЛОВОГО САМОЗАЙМАННЯ – експериментально встановлена сукупність факторів, які визначають залежність між температурою навколишнього середовища, масою матеріалу (речовини) та часом до моменту його (її) самозаймання за встановленими умовами випробування.

Результати оцінки умов теплового самозаймання слід використовувати при виборі безпечних умов зберігання й перероблення самозаймистих речовин і матеріалів.

МІНІМАЛЬНА ЕНЕРГІЯ ЗАПАЛЮВАННЯ – найменше значення енергії джерела запалювання, за якого можливе спалахування суміші горючої речовини в повітрі за встановленими умовами випробування.

Значення мінімальної енергії запалювання використовують при розробці заходів щодо забезпечення пожежовибухобезпечних умов переробки горючих речовин та електростатичної іскробезпеки технологічних процесів.

Метод визначення мінімальної енергії запалювання полягає в запалюванні із заданою ймовірністю газо-, паро - або пилоповітряної суміші різної концентрації електричним розрядом різної енергії й виявленні мінімального значення енергії запалювання після оброблення експериментальних даних.

КИСНЕВИЙ ІНДЕКС – мінімальний вміст кисню в киснево-азотній суміші, за якого можливе полуменеве горіння матеріалу (речовини) за встановленими умовами випробування.

Суть методу визначення кисневого індексу полягає у визначенні мінімальної концентрації кисню в потоці киснево-азотної суміші, за якої спостерігається самостійне горіння вертикально розташованого зразка, який запалюють зверху.

Даний показник використовується при розробці полімерних композицій зниженої горючості й контролі горючості полімерних матеріалів, тканин, целюлозно-паперових виробів та інших матеріалів. Кисневий індекс вводять до стандартів або технічних умов на тверді матеріали (речовини).

КИСЕНЬ – безбарвний газ, що не має запаху. У вигляді рідини являє злегка блакитну рідину. Сильний окисник. Кисень негорючий, однак є основним газом, що підтримує горіння речовин. В атмосфері, збагаченій киснем, звичайні горючі речовини становляться більш пожежонебезпечними: легше загоряються, мають нижчу температуру самоспалахування, ширшу зону спалахування пари як результат значного зростання верхньої концентраційної межі поширення полум’я, велику швидкість вигоряння й повноту згоряння.

• < Назад
• Вперёд >