Что такое область распространения пламени область воспламенения
ВОПРОС 3. Концентрационные пределы распространения пламени. Область воспламенения. Факторы, влияющие на область воспламенения
Итак, мы уже рассмотрели механизм горения газов и газовоздушных смесей и распространение пламени по парогазовоздушным смесям.
Говорили, что скорость распространения пламени зависит от состава горючей смеси.
Иными словами, в зависимости от соотношения в смеси горючего и окислителя распространение горения может идти либо с максимальной скоростью, либо вообще прекратиться.
Итак, мы имеем следующие системы:
Окислитель- горючее наиболее эффективная система.
Бедная смесь – избыток окислителя; богатая смесь – избыток горючего; равновесная смесь – горючее-окислитель. От того какая смесь зависит число соударений активных центров.
При отклонении стехиометрического соотношения в системе горючее-окислитель в ту или иную сторону, скорость химической реакции, а, следовательно, и скорость тепловыделения тоже будет изменяться (в сторону снижения).
Существует минимальная концентрация (нижний концентрационный предел «НКПВ») и максимальная концентрация (верхний концентрационный предел «ВКПВ») горючего газа в смеси с воздухом, при которых смесь может воспламениться от источника зажигания и пламя распространится на весь объем горючей смеси. ГОСТ 12.1.044-89 п.2.5
Интервал между НКПВ и ВКПВ является областью воспламенения.
Именно этот показатель – область воспламенения – необходимо учитывать для безопасной работы аппаратов и трубопроводов, заполненных газом или смесью газа с воздухом, а также и для паровоздушных смесей.
Область воспламенения характеризуется тем, что внутри нее все смеси горючего и окислителя способны воспламеняться от внешнего источника зажигания с последующим распространением горения на весь объем.
Чем ниже НКПВ, тем больше область воспламенения, тем большую опасность представляет тот или иной горючий газ или смесь газов.
Для области воспламенения характерно:
— максимальная скорость распространения пламени;
— максимальная температура горения;
— максимальное давление взрыва.
Область воспламенения можно изменить, меняя условия процесса горения или реакции окисления.
Факторы, влияющие на область воспламенения:
1. влияние мощности источника зажигания (с увеличением мощности источника зажигания область воспламенения увеличивается, с уменьшением мощности источника зажигания – сужается);
3. влияние давления (Р
Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет
Что такое область распространения пламени область воспламенения
ГОСТ 12.1.044-89
(ИСО 4589-84)
Система стандартов безопасности труда
ПОЖАРОВЗРЫВООПАСНОСТЬ ВЕЩЕСТВ И МАТЕРИАЛОВ
Номенклатура показателей и методы их определения
Оccupational safety standards system. Fire and explosion hazard of substances and materials. Nomenclature of indices and methods of their determination
Дата введения 1991-01-01
1. РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Министерством внутренних дел СССР
2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по управлению качеством продукции и стандартам от 12.12.89 N 3683
Изменение N 1 принято Межгосударственным Советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол N 16 от 08.10.99)
Зарегистрировано Техническим секретариатом МГС N 3461
За принятие изменения проголосовали:
Наименование национального органа по стандартизации
Госстандарт республики Казахстан
Главная государственная инспекция Туркменистана
3. Стандарт полностью соответствует международному стандарту МЭК 79-4-75* по определению температуры самовоспламенения газов и жидкостей. Стандарт соответствует международному стандарту ИСО 1182-83 в части метода проведения испытания материалов на негорючесть; СТ СЭВ 382-76 в части оценки результатов испытания материалов на негорючесть; ИСО 2719-73 и СТ СЭВ 1495-75 в части скорости нагревания образца и проведения испытания на вспышку нефтепродуктов в закрытом тигле; ИСО 1523-83 в части скорости нагревания образца и проведения испытания на вспышку лаков, красок, нефтяных и аналогичных продуктов в закрытом тигле; ИСО 2592-73 и СТ СЭВ 5469-86 в части определения температуры вспышки и воспламенения нефтепродуктов в открытом тигле; СТ СЭВ 4831-84 в части метода определения концентрационного предела распространения пламени в пылевоздушных смесях.
В стандарт введены международный стандарт ИСО 4589-84, СТ СЭВ 6219-88 и СТ СЭВ 6527-88.
5. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ
Обозначение НТД, на который дана ссылка
Номер пункта, подпункта, приложения
1.1, 2.1.3, 2.2.2, 2.3.2. 2.4.2, 2.5.2, 2.6.2, 2.8,2, 2.9.2, 2.12.2, 2.17.2, 2.18.2, 2.19.2, 2.20.2, 2.21.2
4.1.5, 4.3.5, 4.4.5, 4.5.5, 4.6.5, 4.7.5, 4.8.4, 4.9.5, 4.10.5.3, 4.11.5, 4.12.5, 4.13.5, 4.14.5, 4.15.4, 4.16.4, 4.18.5, 4.19.5, 4.20.5, 4.21.4, 4.22.5, приложения 7, 13, 14
1.1, 2.2.2, 2.3.2, 2.4.2, 2.5.2, 2.6.2, 2.9.2, 2.12.2, 2.17.2, 2.18.2, 2.,19.2, 2.20.2, 2.21.2
4.1.5, 4.4.5, 4.5.5, 4.6.5, 4.7.5, 4.8.4, 4.9.5, 4.10.5.3, 4.11.5, 4.12.5, 4.13.5, 4.16.4, 4.18.5, 4.19.5, 4.20.5, 4.21.4, 4.22.5, приложения 7, 14
4.11.2.5, приложение 14
6. ИЗДАНИЕ (апрель 2006 г.) с Изменением N 1, принятым в апреле 2000 г. (ИУС N 7, 2000)
Стандарт не распространяется на взрывчатые и радиоактивные вещества и материалы.
Стандарт устанавливает номенклатуру показателей пожаровзрывоопасности веществ и материалов и методы их определения.
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1. Показатели пожаровзрывоопасности веществ и материалов определяют с целью получения исходных данных для разработки систем по обеспечению пожарной безопасности и взрывобезопасности в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.004 и ГОСТ 12.1.010, строительных норм и правил, утвержденных Госстроем СССР; правил устройства электроустановок, утвержденных Госэнергонадзором Минэнерго СССР; при классификации опасных грузов по ГОСТ 19433; для выбора категории помещений и зданий в соответствии с требованиями норм технологического проектирования; для технического надзора за изготовлением материалов и изделий при постройке и ремонте судов по правилам Регистра СССР и Речного Регистра РСФСР.
1.2. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов определяется показателями, выбор которых зависит от агрегатного состояния вещества (материала) и условий его применения.
Методы определения показателей применяют для строительных материалов по мере установления классификации этих показателей и введения по ним нормативных требований.
1.3. При определении пожаровзрывоопасности веществ и материалов различают:
1.4. Номенклатура показателей и их применяемость для характеристики пожаровзрывоопасности веществ и материалов приведены в табл.1.
Агрегатное состояние веществ и материалов
Чтобы исключить этот отрицательный момент, в нашей стране и за рубежом законодательным путем установлены одинаковые для всех лабораторий условия испытаний. Следует отметить, что методика эта универсальна и применяется для определения температуры самовоспламенения газов, жидкостей и твердых горючих веществ.
В настоящее время температура самовоспламенения определена для многих веществ, и ее можно найти в справочной литературе. Однако не для всех. Для ряда химических соединений она может быть приближенно рассчитана по условной средней длине молекулы соединения.
Предельно допустимая температура безопасного нагрева поверхностей технологического и иного оборудования и трубопроводов не должна превышать 80 % величины стандартной температуры самовоспламенения веществ, которые могут попасть на нагретую поверхность при нормальной работе или аварии.
50. Что такое область воспламенения, ее практическое применение, для каких веществ определяется этот параметр; взрывобезопасные концентрации газов и паров ГЖ в смесях с воздухом?
Та наименьшая концентрация горючих паров газов или пылей в смеси с воздухом, при которой смесь уже может воспламениться от источника зажигания и пламя распространяется па весь объем горючей смеси, называется нижним концентрационным пределом воспламенения (НКПВ).
Смесь воздуха с горючим или паром на нижнем концентрационном пределе воспламенения содержит избыток воздуха. Так, для смеси воздуха с метаном коэффициент избытка воздуха равен 2, с оксидам углерода 2,6,а с сероуглеродом 6,9 и т. д.
Фактически наибольшее давление при взрыве наблюдается у смесей с концентрацией горючего несколько выше стехиометрической, так как скорость горения этой смеси выше скорости горения смеси со стехиометрической концентрацией компонентов.
Недостаток воздуха в смесях, богатых горючим, ведет к тому, что смесь может терять способность воспламеняться. Для различных смесей концентрация горючего, при которой смесь уже не способна воспламеняться, не одинакова. Например, для смеси оксида углерода с воздухом наивысшей концентрацией СО, при которой еще возможно воспламенение, является 74%. Выше этой концентрации никакие смеси оксида углерода с воздухом воспламеняться не могут, хотя в них присутствует некоторое количество воздуха. Та наибольшая концентрация горючих паров, газов или пылей в смеси с воздухом, при которой смесь еще способна воспламеняться от источника зажигания с распространением пламени на весь ее объем, называется верхним концентрационным пределом воспламенения (ВКПВ). ВКПВ характеризуется избытком горючего и малым количеством воздуха. При воспламенении такой газо-воздушной смеси часть тепла химической реакции расходуется на нагрев не участвующего в реакции горючего, поэтому продукты горения нагреваются не до максимальной температуры; давление при взрыве составляет 0,3—0,4 МПа. Интервал концентраций газов или пара в воздухе между нижним и верхним концентрационными пределами воспламенения называется областью воспламенения. Область воспламенения газов (паров) в воздухе определяется при атмосферном давлении (О,1 МПа) и характеризуется тем, что внутри нее все смеси горючего с воздухом способны воспламеняться от внешнего источника зажигания с последующим распространением горения на весь объем смеси. Область воспламенения различных газо- и паровоздушных смесей не одинакова. Наибольшую область воспламенения имеют оксид этилена, водород, ацетилен и др.; наименьшую — бензин, керосин, пропан, бутан и др. Чем ниже нижний концентрационный предел воспламенения и больше область воспламенения газов, тем большую пожарную опасность они представляют.
Концентрация горючих паров и газов в смеси с воздухом, превышающая верхний концентрационный предел воспламенения называется пожароопасной.
Знание областей безопасных и пожароопасных концентраций дает возможность в процессе применения и хранения газов и горючих жидкостей поддерживать такой режим, при котором концентрации горючего выше верхнего или ниже нижнего концентрационных пределов воспламенения. Это достигается созданием соответствующих давлений и температур в аппаратах, хранилищах и различных емкостях. Концентрационные пределы воспламенения используют в расчетах допустимых концентраций газов внутри взрывоопасного технологического оборудования, систем рекуперации, вентиляции и других систем, а также при расчете предельно допустимой взрывоопасной концентрации горючего газа, при работе с огнем, при классификации производств, связанных с синтезом, применением или хранением горючих газов, но степени пожарной опасности.
51. Что такое температурные пределы распространения пламени, для каких веществ определяются, безопасные температуры нагрева ГЖ?
Температурными пределами воспламенения паров в воздухе называются такие температуры вещества, при которых его нары, находясь в равновесии с жидкой и или твердой фазой, образуют в воздухе концентрации, равные соответственно нижнему или верхнему концентрационным пределам воспламенения. Температурные пределы воспламенения применяют при расчете безопасных температурных режимов работы закрытых технологических аппаратов с жидкостями и летучими твердыми веществами. Безопасной (в отношении возможности образования взрывоопасных паровоздушных смесей) следует считать температуру вещества (в°С), которая удовлетворяет следующим неравенствам:
(1)
(2)
где t свс стандартная температура самовоспламенения данного вещества °С.
Если температурный режим технологического аппарата лежит в области опасных температур или хотя бы на непродолжительное время попадает в эту область, то необходимо предусматривать меры по флегматизации взрывоопасных паровоздушных смесей инертными газами, специальными флегматизирующими веществами или иными средствами.
52. Что такое температура тления, для каких веществ определяется, ее практическое применение, безопасные температуры нагрева веществ по температуре тления?
Температура тления является показателем пожароопасности твердых компактных и пылевидных веществ.
Значение температуры тления следует применять при экспертизах причин пожаров, при выборе взрывозащищенного электрооборудования и разработке мероприятий по обеспечению пожарной безопасности и технологических процессов, оценке пожарной опасности полимерных материалов и разработке рецептур материалов, не склонных к тлению
Сущность метода определения температуры тления заключается в термостатировании исследуемого вещества (материала) в реакционном сосуде при обдуве воздухом и визуальной оценке результатов испытания. Изменяя температуру испытания, находят ее минимальное значение, при котором наблюдается тление вещества (материала).
Тление не может происходить без притока кислорода и оттока продуктов горения. У тления есть своя конвективная газовая струя. Тление может быть переходной стадией после прекращения пламенного горения материала или удаления внешнего источника зажигания. Такое тление называют остаточным.
Тление характерно для дисперсных материалов с развитой поверхностью (хлопок, опилки, зернопродукты, уголь и т. п.); зарождается при скоплении (хранении) больших масс.
53. Что такое условия теплового самовозгорания, для каких веществ определяется, ее практическое применение, безопасные температуры нагрева веществ и материалов по температуре самовозгорания?
Современная теория теплового самовозгорания веществ и материалов
базируется на представлении о блуждающих «горячих точках», которые формируются по определенным закономерностям. Представим дисперсную систему (рис.7.1) ограниченных размеров (кипы ваты, хлопка, мешки с рыбной
мукой и т.п.). Система и окружающая среда имеют температуру Т0, а внутри
ее образовалась небольшая зона, в которой начались окислительные процессы.
В результате окисления выделяется теплота, которая распространяется во всех направлениях (конвекцию учитывать не будем). Температура в реакционной зоне будет постепенно расти и достигнет значений, при которых начнутся процессы термической деструкции твердого материала с выделением продуктов разложения. Последние будут конденсироваться и адсорбироваться на поверхности вещества.
Обязательным условием такого процесса является наличие кислорода и развитой поверхности горючего вещества. Чем больше дисперсность материала, тем больше его удельная поверхность, а значит и выше скорость процессов окисления, разложения, конденсации и адсорбции, в результате которых выделяется и накапливается внутри материала теплота.
Если скорость теплоотвода будет ниже скорости тепловыделения в зоне реакций, то начнется процесс самонагревания внутри объема вещества.
Условия теплового самовозгорания — экспериментально выявленная зависимость между температурой окружающей среды, количествам вещества (материала) и временем до момента его самовозгорания.
Результаты оценки условий теплового самовозгорания следует применять при выборе безопасных условий хранения и переработки самовозгорающихся веществ в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.004.
Сущность метода определения условий теплового самовозгорания заключается в термостатировании исследуемого вещества (материала) при заданной температуре в закрытом реакционном сосуде и установлении зависимости между температурой, при которой происходит тепловое самовозгорание образца, его размерами и временем до возникновения горения (тления).
54. Что такое минимальная энергия зажигания, для каких веществ определяется, ее практическое применение, безопасные источники зажигания по значению их энергии?
Минимальная энергия зажигания зависит от множества различных параметров. Она определяется экспериментально.
Зависимость энергии зажигания от концентрации горючего имеет параболический характер. Так, например, у алканов каждая кривая имеет минимум, причем Еmin в гомологическом ряду с увеличением молекулярной массы вещества снижается.
Еmin зависит от химической природы вещества. Например, для смесей с воздухом ряда веществ она имеет следующие значения.
Зависимость минимальной энергии зажигания от химической природы вещества
Значение минимальной энергии зажигания как номенклатурного показателя пожаровзрывоопасности веществ и материалов, обслуживающего систему электростатической искробезопасности, отождествляется с наименьшей энергией заряженного конденсатора перед разрядом, вызывающим загорание вещества (материала) в стандартных условиях испытания.
Наименьшие значения тепловой энергии, достаточной для зажигания взрывоопасных сред, составляют от 0,011 до 0,28 мДж в зависимости от горючего вещества.
Зная скорость разряда, электрическую емкость, длительность процесса и сопротивление утечки, можно подсчитать максимальное количество накапливаемой электрической энергии. Затем се величину необходимо сравнить с самой низкой из минимальных энергий зажигания материалов, в присутствии которых эксплуатируется электрооборудование. Аналогично, если максимальный потенциал, который может возникнуть, ограничить посредством фиксированного, узкого промежутка, через который пройдет любой искровой разряд (например, в некоторых вращающихся механизмах, таких как шаровые затворы), расчеты величины электрической энергии должны быть выполнены и сопоставлены с измеренной минимальной энергией зажигания. Во всех рассмотренных случаях важно то, что для сравнения используется самая низкая из минимальных энергий зажигания материалов, применяемых и обрабатываемых в производстве в условиях эксплуатации электрооборудования.
Искровые разряды от заряженных, незаземленных металлических частей помещения и оборудования являются емкостными. Для оценки опасности воспламенения в случае емкостных искровых разрядов значения минимальной энергии зажигания могут быть определены с помощью простой емкостной разрядной цепи. В некоторых случаях воспроизводимость результатов, полученных с помощью емкостных цепей, может быть улучшена включением катушки индуктивности I мГн в разрядную цепь. Следует, однако, отмстить, что включение катушки индуктивности обычно приводит к получению более низких значений минимальной энергии зажигания. Это может привести к принятию мер безопасности, которые не всегда являются обязательными, и увеличению затрат.
Экспериментальные исследования пыли различных видов показывают, что оценка воспламеняемости пылевоздушных смесей с использованием минимальной энергии зажигания пылевоздушных смесей также приемлема для других случаев, в которых источниками воспламенения являются не только искровые разряды.
55. Что такое критический гасящий диаметр, для каких веществ определяется, его практическое применение?
Воздух или кислород, попав в газопровод, может образовать взрывчатую смесь, поэтому необходимо обязательно предохранять трубопроводы от проникновения в него воздуха или кислорода. На всех взрывоопасных производствах должны быть созданы условия, исключающие возможность возникновения поджигающих импульсов.
Источниками воспламенения, приводящими газовоздушные смеси к взрыву, являются:
— электрические разряды действующего электрооборудования;
— короткое замыкание в электрических проводах;
— искрение в электрических приборах;
— перегорание открытых предохранителей;
— разряды статического электричества.
Взрывобезопасность обеспечивается различными огнепреградителями. устанавливаемыми в трубопроводах, на резервуарах, на продувочных газопроводах, свечах и других системах, где существует опасность взрыва. Погасание пламени в канале, заполненном горючей смесью, происходит лишь при минимальном (критическом)диаметре канала, зависящем от химического состава и давления смеси, и объясняется потерями теплоты из зоны реакции к стенкам канала. При уменьшении диаметра канала увеличивается его поверхность на единицу массы реагирующей смеси, т.е. возрастают теплопотери. Когда они достигают критического значения, скорость реакции горения уменьшается настолько, что дальнейшее распространение пламени становится невозможным.
Для оценки пламегасящей способности огнепреградителей применяется т.н. критерий Пекле Ре:
В пределе гашения пламени формула критерий Пекле принимает вид:
где wсм— нормальная скорость распространения пламени;
Таким образом, для расчета пламегасящей способности огнепреградителей необходимы следующие исходные данные:
— нормальные скорости распространения пламени горючих газовых смесей;
— фактический размер максимальных гасящих каналов данного огнепреградителя.
Если полученное значение больше Рекр = 65, огнепреградитель не задержит распространения пламени данной горючей смеси, и наоборот, если Ре 2,0 (3)
Использовав факт постоянства Рекр на пределе гашения пламени, можно вычислить ориентировочный критический диаметр каналов для любой горючей смеси, если известны скорость распространения пламени, а также теплоемкость и теплопроводность газовой системы. Рекомендуются следующие критические диаметры гасящего канала, мм:
56. Что такое группа горючести, для каких веществ определяется, ее практическое применение?
По горючести вещества и материалы подразделяют на три группы:
Результаты оценки группы горючести следует применять при классификации веществ и материалов по горючести и включать эти данные в стандарты и технические условия на вещества и материалы; при определении категории помещений по взрывопожарной и пожарной опасности в соответствии с требованиями норм технологического проектирования; при разработке мероприятий по обеспечению пожарной безопасности в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.004.
Сущность экспериментального метода определения горючести заключается в создании температурных условий, способствующих горению, и оценке поведения исследуемых веществ и материалов в этих условиях.
57. Что такое температура воспламенения, для каких веществ определяется, ее практическое применение?
Температура воспламенения – наименьшая температура горючего вещества, при которой в условиях специальных испытаний вещество выделяет горючие пары или газы с такой скоростью, что после их зажигания возникает устойчивое пламенное горение.
В приведенной ниже части таблицы 2.1 из справочника Баратова приведены вещества, для которых определяется температура воспламенения
Практическое значение. Температура воспламенения характерна только для горючих веществ и материалов, так как она характеризует способность их к самостоятельному горению. Если температура воспламенения у вещества отсутствует, то его следует относить к трудногорючим или негорючим. Допустимые температуры оборудования устанавливаются в соответствии со значениями температур воспламенения воздушных смесей горючих газов и паров, которые могут присутствовать в атмосфере производственных помещений данного предприятия.
Для определения температуры воспламенения нагревают заданную массу вещества, периодически зажигая выделяющиеся пары и визуально оценивая результаты зажигания.
Для измерения температуры воспламенения жидкостей и плавящихся твердых веществ применяют прибор с открытым тиглем, для измерения температуры воспламенения твердых веществ — прибор ОТП.
При измерении температуры воспламенения жидкостей и плавящихся твердых веществ образец подготавливают так же, как и при измерении температуры вспышки. Вначале определяют ориентировочную температуру воспламенения. Для этого нагревают образец исследуемого вещества со скоростью 5-6 °С/мин. Через каждые 5 °С повышения температуры проводят испытание на воспламенение. Для этого пламя горелки перемещают от одной стороны тигля до другой в течение 1,5 с на расстоянии 14 мм от поверхности жидкости. Если пары исследуемого вещества воспламеняются и продолжают гореть не менее 5 с, то нагрев прекращают, и показание термометра в момент появления пламени принимают за температуру воспламенения. Если воспламенение паров не происходит или время самостоятельного горения после воспламенения составляет менее 5 с, то нагревание образца продолжают, периодически перемещая пламя горелки над тиглем, т.е. повторяют испытание на воспламенение.
Определив ориентировочную температуру воспламенения, проводят серию основных испытаний на трех образцах исследуемого вещества. За 10 °С до ориентировочной температуры воспламенения образец нагревают со скоростью 1 °С/мин для веществ с температурой воспламенения до 70 °С и 2 °G’мин для веществ с температурой воспламенения более 70 °С.
Зажигание пламенем газовой горелки проводят при повышении температуры на каждый 1 °С для веществ с температурой воспламенения до 70 °С и на каждые 2 °С для веществ с температурой воспламенения более 70 °С.
За температуру воспламенения жидкости в каждом опыте принимают наименьшую ее температуру, при которой образующиеся пары воспламеняются при поднесении пламени газовой горелки и продолжают гореть не менее 5 с после его удаления. За температуру воспламенения исследуемого вещества принимают среднее арифметическое трех определений серии основных испытаний с поправкой на барометрическое давление.
Прибор ОТП (рис. 4) состоит из вертикальной электропечи с двумя коаксиально расположенными цилиндрами, выполненными из кварцевого стекла. Цилиндр с внутренним диаметром 80 мм и высотой 240 мм является рабочей камерой. Второй цилиндр имеет внутренний диаметр 110 мм. На цилиндры навиты спиральные электронагреватели общей мощностью не менее 2 кВт, что позволяет создавать температуру в рабочей камере 750 °С. В качестве источника зажигания используют газовую горелку внутренним диаметром 4 мм.
Для испытаний готовят не менее десяти образцов массой по 3 г. После установления в рабочей камере стационарного температурного режима держатель образца извлекают из рабочей камеры, в контейнер помещают образец и возвращают держатель в исходное положение. Зажигают горелку и формируют пламя в виде клина длиной от 8 до 10 мм.
Если при заданной температуре образец воспламенится, испытание прекращают, горелку останавливают в положении «вне печи», держатель с образцом извлекают из камеры. Следующее испытание проводят с новым образцом при меньшей температуре. Если в течение 20 мин образец не воспламенится, испытания прекращают, фиксируя «отказ».
Методом последовательных приближений определяют минимальную температуру рабочей камеры, при которой за время не более 20 мин образец воспламеняется от воздействия источника зажигания и горит более 5 с после его удаления, а при температуре на 10 °С ниже наблюдается «отказ» не менее чем в двух параллельных испытаниях.
58. Что такое нижний и верхний концентрационные пределы распространения пламени, для каких веществ определяются, их практическое применение?
Скорость пламени не может быть меньше определенного критического значения. Распространение пламени в смесях горючего и окислителя возможно лишь в определенном интервале концентраций. При поджигании смесей, состав которых выходит за эти пределы, стационарное пламя не образуется, и реакция, вызванная поджигающим импульсом, затухает на некотором расстоянии от места ее инициирования. При выходе составов за эти пределы стационарное пламя затухает.
Для смесей горючего и окислителя принято различать верхнюю πmax и нижнюю πmin предельные концентрации горючего, которыми ограничена область взрывоопасных составов. Эти пределы являются важнейшей характеристикой взрывоопасное горючих газов и паров. Они зависят в основном от содержания инертных компонентов в смеси и в меньшей степени – от давления и температуры. С повышением начальной температуры смеси πmin снижается, а πmax повышается, поскольку в смесь вносится внешнее физическое тепло.
Изменение начального давления смеси влияет на пределы по-разному. Так, для смеси водорода с воздухом они почти не изменяются, в то время как для окиси углерода резко сужаются и при 20 атм смеси становятся невзрывоопасными.
Значения πmin и πmax определяют границы составов смесей, содержащих горючее и окислитель, образование которых не связано с опасностью взрыва. Исходя из этих величин, определяют возможности выбора безопасных составов в технологических процессах.
Значения концентрационных пределов несколько зависят от формы и направления распространения пламени в сосуде, в котором изучается горение. При поджигании у верхнего конца вертикальной трубы распространение пламени возможно в более узком интервале концентраций, чем при поджигании у нижнего конца. Эта особенность обусловлена возникновением конвективных потоков, поднимающих вверх нагретые продукты сгорания и тем самым облегчающих распространение пламени вверх у предельных составов.
Ниже приведены значения концентрационных пределов распространения пламени вверх для воздушных и кислородных смесей различных горючих при атмосферном давлении и комнатной температуре.
Концентрационные пределы распространения пламени
| Горючее вещество | Воздушные смеси | Кислородные смеси | |||
| Название | Формула | πmin | πmax | πmin | πmax |
| Водород | Н2 | 4.0 | 7.5 | 4.0 | |
| Окись углерода | СО | 12.5 | 15.5 | ||
| Метан | СН4 | 5.3 | 5.1 | ||
| Пропан | С3Н8 | 2.2 | 9.5 | 2.3 | |
| Бутан | С4Н10 | 1.9 | 8.5 | 1.8 |
59. Что такое способность взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха и другими веществами, для каких веществ определяется, практическое применение этого показателя?