![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Основные показатели пожаро- и взрывоопасности веществ и материалов.
Иваново 2010 Цель работы: освоение методов оценки степени взрывопожароопасности веществ и материалов, зон и помещений для обеспечения пожарной безопасности при использовании горючих веществ. Теоретическое введение Основные показатели пожаро- и взрывоопасности веществ и материалов. Пожар - неуправляемый процесс горения, приводящий к большим материальным убыткам и часто к человеческим жертвам. Основа пожара - процесс горения, под которым понимают быстро протекающую химическую реакцию (обычно окислительную), сопровождающуюся выделением тепла и излучением света. Все вещества и материалы по склонности к горению делятся на три группы: негорючие (не тлеют и не обугливаются при наличии мощного источника зажигания), трудно горючие (тлеют и обугливаются только в присутствии мощного источника зажигания) и горючие (способные самостоятельно гореть после удаления источника зажигания). В дальнейшем речь пойдет только о горючих веществах и материалах, которые, в свою очередь, обладают разной способностью к горению. Одни горят плохо (глицерин, минеральные масла и др.), другие - со взрывом (водород, сероуглерод и др.). Склонность веществ к горению зависит от природы горючего вещества, агрегатного состояния, наличия примесей, температуры и давления окружающей среды и т.п. По скорости распространения пламени горение может быть дефлаграционным (простым), когда скорость распространения пламени (U) невелика - U < 10 м/с; взрывным - 10< U < 100 м/с и детонационным U > 100 м/с. Лимитирующей стадией дефлагра-ционного горения является скорость диффузии окислителя в зону горения, поэтому его называют диффузионным. Лимитирующей стадией взрывного и детонационного горения является скорость химической реакции окисления, и эти виды горения относятся к кинетическому горению. Продуктами полного сгорания являются высшие окислы - диоксид углерода, пары воды, диоксиды серы и азота и др. Продуктами неполного сгорания являются монооксид углерода (угарный газ), альдегиды, кетоны, которые обладают как взрывоопасными, так, в значительной степени, и токсичными свойствами. Степень взрывопожароопасности веществ и материалов оценивается совокупностью количественных показателей, среди которых приоритетными являются, температура вспышки (tвсп), температура воспламенения (tвосп), температура самовоспламенения (tсв), нижний (φ н) и верхний (φ в) концентрационные пределы распространения пламени и безопасный экспериментальный максимальный зазор (БЭМЗ) и др. Температура вспышки (tвсп) - это самая низкая температура горючего вещества, при которой в условиях специальных испытаний над его поверхностью образуются пары или газы, способные вспыхивать от источника зажигания, но скорость их образования еще недостаточна для устойчивого горении Жидкости по температуре вспышки делятся на легковоспламеняющиеся (ЛВЖ) tвсп≤ 61°С и горючие жидкости (ГЖ) tвсп≥ 61°С. ЛВЖ при обычных условиях взрывопожароопасны, ГЖ - пожароопасны. По степени взрывопожароопасности ЛВЖ, в свою очередь, делятся: - на особоопасные с tвсп≤ -18°С; - постоянно опасные с -18 < tвсп≤ 23°С; - опасные при повышенной температуре с 23< tвсп≤ 61°С. Температура воспламенения (tвосп)- наименьшая температура вещества, при которой в условиях специальных испытаний вещество выделяет горючие газы и пары с такой скоростью, что после их зажигания возникает устойчивое пламенное горение. Важным показателей, характеризующим степень пожарной опасности жидкостей, является ∆ t: ∆ t= tвосп- tвсп Для ЛВЖ ∆ t~5-8°С, для ГЖ ∆ t~10-100°С. Чем меньше ∆ t, тем опаснее жидкость. Степень опасности газо-, паро- и пылевоздушных смесей с окислителем можно оценить по показателям - нижнему (φ н) и верхнему (φ в) концентрационным пределам распространения пламени. Для газо- и паровоздушных смесей эти пределы измеряются в объемных процентах, а для пылевоздушных смеси в г/м3, причем в последнем случае используют только φ н. Нижний (φ н) и верхний (φ в) концентрационные пределы распространении пламени - это соответственно минимальная и максимальная концентрация горючего вещества в смеси с окислительной средой, при которой возможно paспространение пламени по смеси на любое расстояние от источника зажигания. Область концентраций между φ н и φ в называется диапазоном воспламенения. Чем ниже φ н и шире диапазон воспламенения, тем опаснее вещество. Все смеси горючих газов и паров ЛВЖ с воздухом - взрывопожароопасны. Пылевоздушные смеси (аэрозоли) взрывопожароопасны, если φ н < 65 г/м3, причем аэрозоли с φ н < 15 г/м3 - особовзрывоопасны, а с 15 < φ н < 65 г/м3 - взрывоопасны. Пыли с φ н > 65 г/м3 - пожароопасны. Температура самовоспламенения (tсв) - это самая низкая температура вещества, при которой в условиях специальных испытаний происходит резкое увеличение скорости экзотермических реакций, заканчивающихся пламенным горением. Температура самовоспламенения характеризует степень пожароопасности горючих веществ в различных агрегатных состояниях: газообразном, жидком и пылеобразном (в виде аэрозоля и в виде аэрогеля - осевшая пыль). Чем меньше tсв, тем опаснее вещество. В зависимости от температуры самовоспламенения взрывоопасные смеси газов и паров с воздухом подразделяются на шесть групп, приведенных в табл. №1. Аналогично устанавливаются температурные классы взрывозащищенного электрооборудования по ПУЭ, имеющие те же обозначения (см. табл. №2). На основании температуры самовоспламенения устанавливают безопасную максимально допустимую температуру нагрева горючего вещества, а также технологического оборудования и трубопроводов, содержащих горючие смеси:
где Kбэ - коэффициент безопасной эксплуатации взрывоопасных смесей газов и паров с воздухом, значения которого можно найти в литературе. Таблица №1
На основании tсв устанавливают предельные температуры нагрева поверхности взрывозащищенного электрооборудования, приведенные в табл.№2 Таблица №2 Температурные классы и предельные температуры нагрева взрывозащищенного электрооборудования
ЭМЗ - это максимальный зазор между фланцами оболочки, через который не происходит передача взрыва из оболочки в окружающую среду при любой концентрации смеси в воздухе. БЭМЗ измеряют в миллиметрах. Все смеси горючего вещества с окислителем по величине БЭМЗ делятся на категории, приведенные в табл. №3 Таблица №3
Все перечисленные выше показатели зависят от природы горючего вещества, параметров окружающей среды (температуры, давления) и степени чистоты горючего вещества. Существуют следующие способы их определения: 1) по справочным данным (только для индивидуальных веществ при стандартных условиях: Р = 1 атм. t = 25°С); 2) экспериментальным методом 3) расчетным путем
Задание № 4. Определение безопасного экспериментального максимального зазора (БЭМЗ). Оценить степень взрывопожароопасности паровоздушной смеси (гексан) по величине БЭМЗ, определенном на модельной установке. Полученные результаты сравнить с расчетными или справочными и объяснить наблюдаемые расхождения. Рассчитать погрешность определения относительно расчетной величины. Предложить меры пожарной безопасности при использовании исследуемой жидкости. Порядок выполнения работы 1. Ознакомимся с модельной установкой по определению БЭМЗ. 2. Рассчитаем объем жидкости, необходимый для создания паровоздушной смеси стехиометрического состава.
3. Рассчитаем величину БЭМЗ и установим с помощью шкалы этот зазор на установке. Точность установки зазора ±0, 05мм.
Устанавливаем зазор 0, 95мм с последующим уменьшением на 0, 05мм. 4. Включаем установку и открываем защитный кожух. 5. Вносим в левую и правую камеры рассчитанный объем исследуемой жидкости и закрываем отверстие, через которое вводилась жидкость (калькой). 6. Закрываем кожух и выжидаем время, необходимое для испарения введенной жидкости и образования паровоздушной смеси стехиометрического состава. 7. Путем нажатия кнопок на передней панели установки поджигаем паровоздушную смесь с помощью электрической искры сначала в левой камере, а затем в правой. 8. Фиксируем наличие передачи взрыва так как взрыв произошел только в одной камере. 9. После этого устанавливаем зазор на 0, 05мм меньше предыдущего. 10. Удаляем продукты сгорания с помощью вентиляционной системы, вмонтированной в установку, путем нажатия педали на передней панели установки. 11 Опыты повторяем, меняя зазор, до тех пор, пока в обеих камерах не отметим отсутствие передачи взрыва из одной камеры в другую. Это указывает на то, что зазор между камерами меньше БЭМЗ. За экспериментальную величину БЭМЗ принимаем то значение зазора, при котором зафиксировали отсутствие передачи взрыва из одной камеры в другую.
Получаем экспериментальный зазор – 0, 8мм. 12.Сравниваем полученную величину БЭМЗ с расчетной и справочной. Рассчитаем погрешность определения по отношению к расчетной величине.
Справочная величина БЭМЗ для гексана: 13.Оценка степени взрывопожароопасности жидкости по величине БЭМЗ проводим путем нахождения категории взрывоопасной смеси по ПУЭ. Самая опасная будет смесь, относящаяся к категорииIIС и наименее опасная - к категории IIА. По величине БЭМЗ 0, 8мм и таблице определяем, что гексан относится к постоянно опасным смесям.
14. Предложим мероприятия по обеспечению пожарной безопасности при работе с исследуемой жидкостью.
|