Тема 4. Пожаровзрывоопасные газо-, паро- и пылевоздушные смеси

Цель: изучить природу предельных условий воспламенения и распространения пламени горючих газовых смесей и материалов, характер изменения концентрационных пределов распространения пламени от различных параметров, понятия температуры вспышки и воспламенения, температурных пределов распространения пламени, методы их аналитического определения.

Учебные вопросы:

1. Природа концентрационных пределов распространения пламени, влияние различных факторов на область воспламенения веществ.

2. Расчёт концентрационных пределов распространения пламени индивидуальных химических соединений и газовых смесей.

3. Расчет минимальной флегматизирующей концентрации и МВСК.

4. Механизм образования паровоздушных смесей над поверхностью жидкостей и твердых горючих материалов. Пылевоздушные горючие смеси.

5. Температурные пределы распространения пламени, температура вспышки и воспламенения, их расчетное определение

 

Методические рекомендации по изучению темы

В данной теме предусмотрено изучение теоретического материала и решение практических задач.

1.  Изучите данную тему с использованием материала лекций и учебной литературы.

2. Заучите определения основных понятий.

3. Обратите внимание на понятия концентрационных и температурных пределов распространения пламени. Проанализируйте влияние на них различных факторов.

4. Выучите классификацию жидкостей по температуре вспышки.

5. Разберитесь в механизмах горения пылевоздушных смесей. Обратите внимание на свойства, определяющие пожароопасность пылей ([4], стр. 178 - 180).

6. Разберите методики решения основных типов задач по данной теме.

 

На уровне молекулярно-кинетической теории суть воспламенения реакционноспособных систем можно сформулировать как необходимость определенного числа эффективных соударений между молекулами окислителя и горючего, обеспечивающих достаточную эффективность выделения тепла. Это возможно только при определенном соотношении горючего и окислителя. Граничные соотношения этих компонентов носят название концентрационных пределов распространения пламени (воспламенения) и являются важнейшей характеристикой пожароопасных свойств газов, жидкостей и пылей. Соотношение горючего и окислителя определяет численные значения других показателей пожарной опасности, например температуры самовоспламенения, температуры горения и др.

Концентрационные пределы зависят от давления, начальной температуры смеси, вида горючего материала, наличия примесей, мощности источника зажигания. Все эти обстоятельства необходимо учитывать в практической деятельности.

При изучении темы обратите внимание и на другие, не менее важные, способы выражения предельных условий воспламенения. Так, для жидкостей вводят понятие температурных пределов распространения пламени, для газовых смесей – пределов по давлению.

Пределы воспламенения веществ и материалов определяют расчетными и экспериментальными методами. Ознакомьтесь со стандартными методиками по ГОСТ - 12.1.044.- 89, а также с методиками, изложенными в работе [5].

Концентрационные пределы распространения пламени применяются в практике для классификации производств по степени их пожарной опасности, при расчете предельно допустимых концентраций паров и газов в помещениях при производстве огневых работ, для расчета взрывобезопасных режимов работ в среде, содержащей горючие газы и пары, а также в других целях.

Исходя из важности и распространенности этого показателя пожарной опасности, необходимо освоить методы расчета концентрационных и температурных пределов воспламенения, такие задачи включены в контрольную работу № 1 по дисциплине.

 

Изучив тему, обучающийся должен:

Знать:

- механизм образования взрывоопасных газо-, паро- и пылевоздушных смесей в производственных условиях;

- факторы, влияющие на концентрационные пределы распространения пламени;

- методики расчета концентрационных пределов распространения пламени, минимальной флегматизирующей концентрации флегматизатора и минимального взрывоопасного содержания кислорода;

- методики расчета температуры вспышки, температуры воспламенения и температурных пределов распространения пламени.

Уметь:

- рассчитывать концентрационные пределы распространения пламени химических веществ и газовых смесей;

- рассчитывать минимальную флегматизирующую концентрацию флегматизатора;

- рассчитывать минимальное взрывоопасное содержание кислорода;

- рассчитывать температуру вспышки, температуру воспламенения;

- рассчитывать температурные пределы распространения пламени.

Владеть:

- навыками разработки подходов к снижению пожарной опасности горючих веществ и материалов.

 

Разделы для самостоятельного изучения

1. Расчет температуры воспламенения.

Методика расчета температуры воспламенения изложена в работе [5].

 

Вопросы для самоконтроля

1. Дайте определение нижнему и верхнему концентрационным пределам распространения пламени, области воспламенения.

2. Раскройте влияние на область воспламенения мощности источника зажигания, турбулентности, температуры давления смеси.

3. Проанализируйте влияние объема и диаметра сосуда, примесей негорючих газов на область воспламенения веществ.

4. Раскройте влияние дисперсности и адсорбционной способности пыли на ее пожароопасность.

5. Влияние химической активности и склонности к электризации на пожароопасность пыли. Способы электризации пыли.

6. Какие условия должны быть обеспечены для быстрого протекания реакции горения пыли?

7. В чем сходство и отличие горения пыли и горения газо-воздушных смесей?

8. Классификация пылей по пожароопасности.

9. В чем заключаются основные меры предупреждения пожаров и взрывов пылей в производственных условиях?

10. Какие факторы влияют на скорость распространения пламени при горении пыли?

11. Какой показатель лежит в основе классификации жидкостей по пожароопасности?

12. Температура вспышки бутанола равна 35⁰С. К какому разряду ЛВЖ он относится?

13. К какому разряду ЛВЖ относится этиловый спирт, если его температура вспышки равна 13⁰С?

14. Может ли температура вспышки жидкости иметь отрицательное значение?

15. Какую температуру вспышки в закрытом тигле имеют горючие жидкости (ГЖ)?

16. Какое вещество принимается за «А» при расчете температуры вспышки смеси жидкостей?

17. Для чего следует знать и применять значение температуры вспышки, температуры воспламенения и температурных пределов распространения пламени?

 

Опорные термины по теме «Пожаровзрывоопасные газо-, паро- и пылевоздушные смеси»:

Нижний/верхний концентрационный предел распространения пламени, минимальное взрывоопасное содержание кислорода, минимальная флегматизирующаяконцентрация флегматизатора, температура вспышки, температура воспламенения, температурные пределы распространения пламени.

 

Тесты для самоконтроля

 

1. При какой температуре следует вести технологический процесс, связанный с применением жидкостей, для обеспечения его пожаробезопасности?

a. ниже НТПР на 5 ⁰С или выше ВТПР на 10 ⁰С;

b. ниже НТПР на 10 ⁰С или выше ВТПР на 15 ⁰С;

c. температура технологического процесса должна быть равна НТПР.

 

2. Какая из ниже перечисленных жидкостей наиболее пожароопасна?

a. ацетон (НТПР = -18 ⁰С, ВТПР = 6 ⁰С);

b. бензин (НТПР = -35⁰С, ВТПР = 17 ⁰С);

c. 1,4-дихлорбензол (НТПР = 65⁰С, ВТПР = 95⁰С).

 

3. Как называется 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 горение?

 

a. температура взрыва;

b. температура вспышки;

c. температура самовозгорания;

d. температура воспламенения;

e. температура кипения.

 

4. Как изменяется взрывчатость торфяной пыли с увеличением влажности воздуха?

a. интенсивность взрыва увеличится;

b. интенсивность взрыва уменьшится.

 

5. Какой из ниже перечисленных факторов не влияет на взрывчатость аэровзвесей?

a. мощность источника зажигания;

b. начальная температура пылевоздушной смеси;

c. объем помещения;

d. дисперсность пыли

 

6. Какая из указанных ниже пылей более взрывоопасна?

a. мучная пыль – НКПР – 30,2 г/м³,

b. угольная пыль – НКПР – 114 г/м³;

c. эбонитовая пыль – НКПР – 7,6 г/м³.

 

7. НКПР сенной пыли равен 55,4 г/м³, к какому классу пожароопасности она относится?

a. особо взрывоопасные;

b. взрывоопасные;

c. пожароопасные;

d. особо пожароопасные.

 

8. НКПР молочного порошка равен 80 г/м³, к какому классу пожароопасности относится данная пыль?

a. особо взрывоопасные;

b. взрывоопасные;

c. пожароопасные;

d. особо пожароопасные.

 

9. Укажите наиболее важные свойства пыли, влияющие на ее пожарную опасность.

a. дисперсность (измельченность);

b. склонность к электризации;

c. химическая активность;

d. токсичность;

e. адсорбционная способность.