Пределы воспламенения аэровзвесей.

Нижний предел воспламенения аэровзвеси. Нижним пределом воспламенения аэровзвеси называется наименьшая концентрация вещества в воздухе, при которой смесь способна воспламеняться с последующим распространением пламени на весь объем смеси. Этот параметр характеризует степень пожаро- и взрывоопасности горючих пылей.

Верхний концентрационный предел воспламенения аэровзвеси не нормируется, так как для большинства пылей он чрезвычайно велик (несколько килограммов вещества в 1 м3 воздуха) и практически недостижим.

Нижний предел воспламенения аэровзвеси учитывают при классификации производств по пожарной опасности в соответствии со СНиП и ПУЭ. Аэровзвесь твердого вещества считается взрывоопасной, если нижний предел воспламенения ее не превышает 65 г/м3. Особо взрывоопасными считаются аэровзвеси, нижний предел воспламенения которых не выше 15 г/м3.

Нижний предел воспламенения аэровзвеси твердых веществ применяют также при расчете безопасных режимов работы установок пневмотранспорта, пылеосаждения и др.

Концентрационные пределы воспламенения аэрозолей

Под концентрационными пределами воспламенения аэрозолей понимают область концентраций диспергированного в газовой среде вещества, в которой смесь способна воспламеняться от источника зажигания с последующим распространением горения на весь объем смеси. Граничные концентрации этой области называются нижним и верхним концентрационными пределами воспламенения аэрозолей.

Верхний концентрационный предел воспламенения аэрозолей особенно нестабилен вследствие высоких концентраций пылей. Он изменяется в широких пределах при повторении опыта в одних и тех же условиях. Практическое значение верхнего предела весьма незначительно, так как постоянное существование концентраций аэрозолей выше верхнего предела, когда исключается воспламенение, невозможно и всегда может образоваться пыль взрывоопасной концентрации.

Процесс горения пыли при концентрации, соответствующей нижнему пределу воспламенения, характеризуется наиболее низкими температурой, давлением и скоростью распространения пламени. При определении нижнего концентрационного предела воспламенения аэрозолей следует всегда учитывать, что на этот и другие показатели пожарной опасности оказывают существенное влияние дисперсность порошков, содержание в них влаги, золы и других примесей, длительность и условия хранения до испытаний.

14. Температура горения -это температура газов, образующихся при горении . Она может достигать 1500-2400 С и определяется соотношением между кислородом и топливом в зоне горения….. Температура горения вещества определяется как теоретическая, так и действительная. Теоретической называется температура горения, до которой нагреваются продукты сгорания, в предположении, что все тепло, выделяющееся при горении, идет на их нагревание.

Теоретическая температура горения

где m - количество продуктов горения, образующихся при сгорании 1 кг вещества; с - теплоемкость продуктов горения, кДж/ (кг*К); θ - температура воздуха, К; Q - теплота сгорания, кДж/кг.

Действительная температура горения на 30-50% ниже теоретической, так как значительная часть тепла, выделяющегося при горении, рассеивается в окружающую среду.

Высокая температура горения способствует распространению пожара, при ней большое количество тепла излучается в окружающую среду, и идет интенсивная подготовка горючих веществ к горению. Тушение пожара при высокой температуре горения затрудняется.

Под температурой горения понимают максимальную температуру, до которой нагреваются продукты горения. Принято различать адиабатическую температуру горения, рассчитываемую без учёта потерь тепла в окружающее пространство, и действительную температуру горения, учитывающую эти теплопотери.

Температура горения зависит от концентрации горючего в горючей смеси. Если горение происходит с избытком воздуха, т.е. при α > 1, то выделившееся в результате сгорания тепло частично затрачивается на нагрев этого лишнего воздуха. В горючей смеси с α < 1 из-за недостатка воздуха полное сгорание горючего вещества произойти не может, поэтому и тепловыделение в такой смеси будет неполным. Из этого можно сделать вывод, что максимальная температура горения будет при сгорании стехиометрической смеси, т.е. при α = 1.

Адиабатическую температуру горения, как правило, рассчитывают для стехиометрической смеси, т.е. при условии α = 1.

Температура горения (Тгор.) – температура, до которой нагреваются при горении продукты сгорания без учета потерь тепла (теоретическая температура горения) или с учетом потерь тепла (действительная температура горения).

Максимальную температуру горения можно вычислить по формуле

Где Q – количество тепла, выделяющееся при горении, Дж;

ΔQ – потери тепла, Дж;

ΣСр – сумма теплоемкости продуктов сгорания, Дж/к.

Температуры горения некоторых газов в смесях с воздухом и кислородом достаточно высоки (до 3000 ºС), что вызывает тепловое само-ускорение реакции (т. е. происходит само-разогрев системы «горюче- окислитель»).

Скорость горения.Нормальная скорость горения – скорость перемещения фронта реакции относительно несгоревшего газа в направлении нормали к поверхности фронта пламени (см/с; м/с).

Массовая скорость горения смеси – количество вещества, воспламеняющееся на единице поверхности пламени в единицу времени (г/см2∙с).

Нормальная скорость горения зависит от состава смеси, давления, начальной температуры и наличия примесей:

1. состав: по мере приближения к пределам ВКПВ и НКПВ скорость падает, но не равна нулю;

2. повышение давления может по-разному влиять на скорость, часто наблюдается понижение скорости;

3. повышение температуры увеличивает скорость (относительно слабо);

4. примеси: инертные уменьшают скорость горения; активные (например, вода сильно ускоряет реакцию окисления оксида углерода с кислородом, а при большом ее количестве – скорость горения падает).

Анализ аварий в химической, добывающей и многих других отраслях промышленности показывает, что взрывы газо- и паровоздушных смесей, занимают одно из ведущих мест. Для предаварийного состояния характерно образование взрывоопасных смесей горючих газов или паров горючих жидкостей с воздухом, при наличии источника зажигания горение таких смесей практически мгновенно переходит во взрывное. Это может происходить как в аппаратах и коммуникациях, так и в производственных зданиях и на территориях.

Пожаро- и взрывоопасность газов зависит от их свойств. Наиболее пожаро-взрывоопасными являются газы, имеющие широкую область воспламенения, низкий НКПВ, небольшую энергию зажигания, большую нормальную скорость распространения пламени. К таким газам относятся, например, ацетилен, водород, сероводород и др.

15. Факторы влияющие на взрывчатость аэровзвесей.