Пределы взрываемости газовоздушных смесей. Предел взрываемости смеси некоторых газов и пара с воздухом
| Газ или пар | Предел взрываемости, об.% | Газ или пар | Предел взрываемости, об.% | ||
| нижний | верхний | нижний | верхний | ||
| Аммиак | 15,5 | 27,0 | Окись пропилена | 2,0 | 22,0 |
| Акрилонитрил | 3,0 | 17,0 | Окись углерода | 12,5 | 74,2 |
| Ацетилен | 2,2 | 80,0 | Окись этилена | 3,0 | 80,0 |
| Ацетон | 2,0 | 13,0 | Пропан | 2,4 | 9,5 |
| Бензин | 1,2 | 7,0 | Пропилен | 2,0 | 11,0 |
| Бензол | 1,4 | 9,5 | Пентан | 1,4 | 7,8 |
| Бутан | 1,9 | 8,4 | Сероуглерод | 1,0 | 50,0 |
| Бутилен | 1,7 | 9,0 | Сероводород | 4,3 | 45,5 |
| Водород | 4,0 | 75,2 | Синильная кислота | 5,6 | 40,0 |
| Гексан | 1,2 | 7,0 | |||
| Гептан | 1,0 | 6,0 | Толуол | 7,0 | 49,8 |
| Гептил | 4,7 | 100,0 | Хлор | 3,5 | 17,0 |
| Дихлорэтан | 6,2 | 15,9 | Циклогексан | 1,0 | 9,0 |
| Керосин | 1,0 | 7,0 | Этан | 3,2 | 12,5 |
| Ксилол | 3,0 | 7,6 | Этилен | 2,8 | 28,6 |
| Метан | 5,0 | 15,0 | Этиловый спирт | 19,0 | 67,0 |
| Метиловый спирт | 5,5 | 37,0 | Этиловый эфир | 1,85 | 40,0 |
| Этил бромистый | 7,0 | 11,0 | |||
| Метил хлористый | 8,0 | 20,0 | Этил хлористый | 3,5 | 14,8 |
Взрывы пылевоздушных смесей происходят на деревообрабатывающих предприятиях, в мукомольном производстве, на зерновых элеваторах, при обращении с красителями, пищевыми продуктами, в текстильной, целлюлозно-бумажной промышленности.
В основе взрывного горения лежат быстротекущие химические реакции окисления сгораемых материалов кислородом воздуха. Основным параметром, характеризующим опасность взрыва, являются концентрационные пределы распространения пламени (воспламенения).
Нижний (верхний) концентрационный предел воспламенения (НКПВ) – минимальное (максимальное) содержание горючего в смеси горючее вещество – окислительная среда, при котором возможно распространение пламени по смеси на любое расстояние при наличии источника воспламенения (пламя, искра, нагретое тело). Внутри этих пределов смесь горюча, а вне их – смесь гореть не способна.
Значение НКПВ применяют при расчете взрывобезопасных концентраций ГВС и ПлВС внутри технологического оборудования, трубопроводов, вентиляционных систем, а также для сравнительной оценки взрывоопасности веществ.
Концентрационные пределы воспламенения в процентов объемных при расчетах взрывобезопасных концентраций ГВС и ПлВС необходимо пересчитать в граммах на метр кубический с помощью следующего уравнения:
где K x – концентрация газа в воздухе, г/м 3 ; X – концентрация газа в воздухе, об.%; M – молекулярная масса газа, г; V t – объем 1 моля газа в данных условиях, м 3 (при температуре 18–20ºС принимать объем 1 моля равным 22,4 · 10 –3 м 3).
Например (см. табл. 25 на с. 46) для водорода концентрационные пределы воспламенения варьируют от 4 до 75,2 об.%. В результате пересчета получим: НКПВ K x = 4 · 10 –2 · 2 / 22,4 · 10 –3 = 3,57 г/м 3 , ВКПВ соответственно составит 67,14 г/м 3 .
На практике встречаются свободные воздушные взрывы, наземные (приземные) взрывы, взрывы внутри помещений (внутренний взрыв) ГВС или ПлВС, а также взрывы больших облаков ГВС. Суммарное выделение энергии при взрыве оценивается энергетическим потенциалом взрыва.
Взрыв (горение) ГВС
Этот процесс происходит при утечках или внезапном разрушении герметичных емкостей, трубопроводов с углеводородными газами. Инициаторы горения или взрыва в этих условиях носят чаще всего случайный характер.
При взрыве ГВС, содержащей 100–200 т и более газа, образуется очаг взрыва, в котором принято выделять три круговые зоны (рис. 2).
Первая зона – зона детонационной волны в пределах облака взрыва (зона полного разрушения). Поражающее действие характеризуется избыточным давлением во фронте детонационной волны (ΔP 1) в пределах ГВС, которое составляет около 1700 кПа. Радиус зоны может быть определен по формуле
(49)
где Q – количество сжиженных углеводородных газов, т.
Вторая зона – зона действия продуктов взрыва, которая охватывает всю площадь разлета продуктов газовоздушной смеси в результате ее детонации. Радиус действия этой зоны рассчитывается по формуле
Избыточное давление (ΔP 2) во второй зоне по мере удаления уменьшается до 300 кПа.
|
|
|
Рис. 2. Схема взрыва газовоздушной смеси
Третья зона – зона действия воздушной ударной волны. В этой зоне формируется фронт ударной волны, который распространяется по поверхности земли. Величина избыточного давления во фронте ударной волны (ΔР 3) и расстояния, на которых эти давления действуют (R 3), определяются по графику (рис. 3) в зависимости от количества углеводородной смеси Q .
Для оценки последствий в зонах детонационной волны данные формул (49) и (50) могут быть использованы для взрывов взрывоопасных продуктов массой 100–200 т и более. При взрыве меньшего количества ГВС воздействие избыточного давления детонационной ударной волны следует оценивать по данным для обычного тротилового заряда.
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
|
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
Рис. 3. Зависимость радиуса зоны действия избыточного давления
от количества взрывоопасной смеси
Газовоздушные смеси могут воспламеняться (взрываться) только тогда, когда содержание газа в смеси находится в определенных (для каждого газа) пределах. В связи с этим различают нижний и верхний концентрационные пределы воспламеняемости. Нижний предел соответствует минимальному, а верхний - максимальному количеству газа в смеси, при котором происходят их воспламенение (при зажигании) и самопроизвольное (без притока тепла извне) распространение пламени (самовоспламенение). Эти же пределы соответствуют и условиям взрываемости газовоздушных смесей.
Если содержание газа в газовоздушной смеси меньше нижнего предела воспламеняемости, такая смесь гореть и взрываться не может, поскольку выделяющейся вблизи источника зажигания теплоты для подогрева смеси до температуры воспламенения недостаточно. Если содержание газа в смеси находится между нижним и верхним пределами воспламеняемости, подожженная смесь воспламеняется и горит как вблизи источника зажигания, так и при удалении его. Такая смесь является взрывоопасной. Чем шире будет диапазон пределов воспламеняемости (называемых также пределами взрываемости) и ниже нижний предел, тем более взрывоопасен газ. И наконец, если содержание газа в смеси превышает верхний предел воспламеняемости, то количества воздуха в смеси недостаточно для полного сгорания газа.
Существование пределов воспламеняемости вызывается тепловыми потерями при горении. При разбавлении горючей смеси воздухом, кислородом или газом тепловые потери возрастают, скорость распространения пламени уменьшается, и горение прекращается после удаления источника зажигания.
Пределы воспламеняемости для распространенных газов в смесях с воздухом и кислородом приведены в табл. 8.11–8.9. С увеличением температуры смеси пределы воспламеняемости расширяются, а при температуре, превышающей температуру самовоспламенения, смеси газа с воздухом или кислородом горят при любом объемном соотношении.
Пределы воспламеняемости зависят не только от видов горючих газов, но и от условий проведения экспериментов (вместимости сосуда, тепловой мощности источника зажигания, температуры смеси, распространения пламени вверх, вниз, горизонтально и др.). Этим объясняются несколько отличающиеся друг от друга значения этих пределов в различных литературных источниках. В табл. 8.11–8.12 приведены сравнительно достоверные данные, полученные при комнатной температуре и атмосферном давлении при распространении пламени снизу вверх в трубке диаметром 50 мм и более. При распространении пламени сверху вниз или горизонтально нижние пределы несколько возрастают, а верхние снижаются. Пределы воспламеняемости сложных горючих газов, не содержащих балластных примесей, определяются по правилу аддитивности:
L г = (r 1 + r 2 + … + r n)/(r 1 /l 1 + r 2 /l 2 + … + r n /l n) (8.17)
Где L г - нижний или верхний предел воспламеняемости сложного газа в газовоздушной или газокислородной смеси, об. %; r 1 , r 2 , …, r n - содержание отдельных компонентов в сложном газе, об. %; r 1 + r 2 + … + r n = 100%; l 1 , l 2 , …, l n - нижние или верхние пределы воспламеняемости отдельных компонентов в газовоздушной или газокислородной смеси по данным табл. 8.11 или 8.12, об. %.
При наличии в газе балластных примесей пределы воспламеняемости могут быть определены по формуле:
L б = L г / (8.18)
Где L б - верхний и нижний пределы воспламеняемости смеси с балластными примесями, об. %; L г - верхний и нижний пределы воспламеняемости горючей смеси, об. %; Б - количество балластных примесей, доли единицы.
При расчетах часто необходимо знать коэффициент избытка воздуха α при разных пределах воспламеняемости (см. табл. 8.11), а также давление, возникающее при взрыве газовоздушной смеси. Коэффициент избытка воздуха, соответствующий верхнему или нижнему пределам воспламеняемости, можно определить по формуле
α = (100/L – 1) (1/V T) (8.19)
Давление, возникающее при взрыве газовоздушных смесей, можно определить с достаточным приближением по следующим формулам:
Для стехиометрического соотношения простого газа с воздухом:
Р вз = Р н (1 + βt к) (m/n) (8.20)
Для любого соотношения сложного газа с воздухом:
Р вз = Р н (1 + βt к) V влпс /(1 + αV m) (8.21)
Где Р вз - давление, возникающее при взрыве, МПа; р н - начальное давление (до взрыва), МПа; β - коэффициент объемного расширения газов, численно равный коэффициенту давления (1/273); tK - калориметрическая температура горения, °С; т - число молей после взрыва, определяемое по реакции горения газа в воздухе; n - число молей до взрыва, участвующих в реакции горения; V влпс - объем влажных продуктов сгорания на 1 м 3 газа, м 3 ; V т - теоретический расход воздуха, м 3 /м 3 .
Давления взрыва, приведенные в табл. 8.13 или определенные по формулам, могут возникнуть только в том случае, если происходит полное сгорание газа внутри емкости и ее стенки рассчитаны на эти давления. В противном случае они ограничены прочностью стенок или их наиболее легко разрушающихся частей - импульсы давления распространяются по невоспламененному объему смеси со скоростью звука и достигают ограждения гораздо быстрее, чем фронт пламени.
Эта особенность - различие скоростей распространения пламени и импульсов давления (ударной волны) - широко используется на практике для защиты газовых устройств и помещений от разрушения при взрыве. Для этого в проемах стен и перекрытий устанавливаются легко открывающиеся или разрушающиеся фрамуги, рамы, панели, клапаны и т.д. Возникающее при взрыве давление зависит от особенностей конструкции устройств защиты и коэффициента сброса k сб, представляющего собой отношение площади защитных устройств к объему помещения.
Таблица 8.11. Пределы воспламеняемости газов в смеси с воздухом (при t = 20°C и p = 101,3 кПа)
| Газ | Содержание газа в газовоздушной смеси, об. % | Максимальное давление взрыва, МПа | Коэффициент избытка воздуха α при пределах воспламенения | ||||
| При пределах воспламеняемости | При стехиомет-рическом составе смеси | При составе смеси, дающем максимальное давление взрыва | |||||
| нижнем | верхнем | нижнем | верхнем | ||||
| Водород | 4,0 | 75,0 | 29,5 | 32,3 | 0,739 | 9,8 | 0,15 |
| Оксид углерода | 12,5 | 74,0 | 29,5 | – | – | 2,9 | 0,15 |
| Метан | 5,0 | 15,0 | 9,5 | 9,8 | 0,717 | 1,8 | 0,65 |
| Этан | 3,2 | 12,5 | 5,68 | 6,28 | 0,725 | 1,9 | 0,42 |
| Пропан | 2,3 | 9,5 | 4,04 | 4,60 | 0,858 | 1,7 | 0,40 |
| н-Бутан | 1,7 | 8,5 | 3,14 | 3,6 | 0,858 | 1,7 | 0,35 |
| Изобутан | 1,8 | 8,4 | 3,14 | – | – | ~1,8 | 0,35 |
| н-Пентан | 1,4 | 7,8 | 2,56 | 3,0 | 0,865 | 1,8 | 0,31 |
| Этилен | 3,0 | 16,0 | 6,5 | 8,0 | 0,886 | 2,2 | 0,17 |
| Пропилен | 2,4 | 10,0 | 4,5 | ~5,1 | ~0,89 | 1,9 | 0,37 |
| Бутилен | 1,7 | 9,0 | 3,4 | ~4,0 | ~0,88 | 1,7 | 0,35 |
| Ацетилен | 2,5 | 80,0 | 7,75 | 14,5 | 1,03 | 3,3 | 0,019 |
Таблица 8.12. Пределы воспламеняемости газов в смеси с кислородом (при t = 20°C и p = 101,3 кПа)
| Газ | Газ | Содержание газа в газокислородной смеси, об. %, при пределах воспламеняемости | |||
| нижнем | верхнем | нижнем | верхнем | ||
| Водород | 4,0 | 94,0 | Изобутан | 1,7 | 49,0 |
| Оксид углерода | 12,5 | 94,0 | Этилен | 3,0 | 80,0 |
| Метан | 5,0 | 6,0 | Пропилен | 2,0 | 53,0 |
| Этан | 3,0 | 56,0 | Бутилен | 1,47 | 50,0 |
| Пропан | 2,2 | 55,0 | Ацетилен | 2,5 | 89,0 |
| н -Бутан | 1,7 | 49,0 | |||
Таблица 8.13. Давление, возникающее при взрыве пропанововоздушной смеси*, в зависимости от коэффициента сброса k сб и вида защитного устройства
| Вид защитного устройства | Коэффициент сброса k сб , м 2 /м 3 | ||
| 0,063 | 0,033 | 0,019 | |
| Одинарное глухое остекление с наружным креплением стекла толщиной 3 мм | 0,005 | 0,009 | 0,019 |
| Двойное глухое остекление с наружным креплением стекла толщиной 3 мм | 0,007 | 0,015 | 0,029 |
| Поворотный одинарный оконный переплет с большим |
0,002 | – | – |
| Поворотный одинарный оконный переплет с верхним шарниром и пружинным замком на нагрузку 5 МПа/м 2 |
0,003 | – | – |
| Свободно лежащие на перекрытии плиты массой, кг/ м 2: | |||
| 50 | 0,023 | ||
| 100 | 0,005 | ||
| 200 | 0,018 | ||
Основные физико-химические понятия взрывов в доменных и сталеплавильных цехах
Взрывы в доменных и мартеновских цехах вызываются разными причинами, но все они являются результатом быстрого перехода (превращения) вещества из одного состояния в другое, более устойчивое, сопровождающееся выделением тепла, газообразных продуктов и повышением давления в месте взрыва.
Основным признаком взрыва является внезапность и резкое повышение давления в среде, окружающей место взрыва.
Внешним признаком взрыва является звук, сила которого зависит от скорости перехода вещества из одного состояния в другое. В зависимости от силы звука различаются хлопки, взрывы и детонация. Хлопки отличаются глухим звуком, большим шумом или характерным треском. Скорость превращений в объеме вещества при хлопках не превышает нескольких десятков метров в секунду.
При взрывах издается отчетливый звук; скорость распространения превращений в объеме вещества значительно выше, чем при хлопках,—несколько тысяч метров в секунду.
Наибольшая скорость перехода вещества из одного состояния в другое получается при детонации. Этот вид взрывов характеризуется одновременным воспламенением вещества во всем объеме, причем мгновенно выделяется наибольшее количество тепла и газов и совершается максимальная работа разрушения. Отличительная особенность этого вида взрывов — почти полное отсутствие периода нарастания давления в среде вследствие огромной скорости превращений, достигающей нескольких десятков тысяч метров в секунду.
Взрывы газов
Взрыв представляет собой один из видов процесса горения, при котором реакция горения протекает бурно и с большими скоростями.
Горение газов и паров горючих веществ возможно только в смеси с воздухом или кислородом; время горения складывается из двух стадий: смешения газа с воздухом или кислородом и собственно процесса горения. Если смешение газа с воздухом или кислородом происходит во время процесса горения, то скорость его небольшая и зависит от поступления кислорода и горючего газа в зону горения. Если же газ и воздух смешаны заранее, то процесс горения такой смеси протекает бурно и одновременно во всем объеме смеси.
Первый вид горения, называемый диффузионным, получил широкое распространение в заводской практике; он применяется в различных топках, печах, аппаратах, где используется тепло для нагревания материалов, металлов, полуфабрикатов или изделий.
Второй вид горения, когда смешение газа с воздухом происходит до начала горения, называется взрывчатым, а смеси взрывоопасными. Такой вид горения в заводской практике применяется редко; он возникает иногда самопроизвольно.
При спокойном горении образующиеся газообразные продукты, нагретые до высокой температуры, свободно увеличиваются в объеме и отдают свое тепло на пути от топки к дымовым устройствам.
При взрывчатом горении процесс протекает «мгновенно»; завершается в доли секунды во всем объеме смеси. Нагретые до высокой температуры продукты горения также «мгновенно» расширяются, образуют ударную волну, которая с большой скоростью распространяется во все стороны и производит механические разрушения.
Наиболее опасными являются взрывчатые смеси, возникающие неожиданно и самопроизвольно. Такие смеси образуются в пылеуловителях, газовых каналах, газопроводах, горелках и других газовых устройствах доменных, мартеновских и других цехов. Они также образуются вблизи газовых устройств в местах, где отсутствует движение воздуха, а газы через неплотности просачиваются наружу. В таких местах взрывоопасные смеси воспламеняются от постоянных или случайных источников огня и тогда неожиданно возникают взрывы, травмирующие людей и причиняющие большой ущерб производству.
Пределы взрываемости газов
Взрывы газо-воздушных смесей происходят лишь при определенных содержаниях газа в воздухе или кислороде, причем каждый газ имеет свои, присущие ему одному, пределы взрываемости — нижний и верхний. Между нижним и верхним пределами все смеси газа с воздухом или кислородом взрывоопасны.
Нижний предел взрываемости характеризуется наименьшим содержанием газа» в воздухе, при котором смесь начинает взрываться; верхний — наибольшим содержанием газа в воздухе, выше которого смесь теряет свойства взрываемости. Если содержание газа в смеси с воздухом или кислородом будет меньше нижнего предела или больше верхнего, то такие смеси не взрывоопасны.
Например, нижний предел взрываемости водорода в смеси с воздухом равен 4,1% и верхний 75% по объему. Если водорода меньше 4,1%, то смесь его с воздухом не взрывоопасна; она не взрывоопасна и в том случае, если водорода в смеси больше 75%. Все смеси водорода с воздухом становятся взрывоопасными, если содержание в них водорода находится в пределах от 4,1% до 75%.
Необходимым условием образования взрыва является также воспламенение смеси. Все горючие вещества воспламеняются лишь тогда, когда они нагреты до температуры воспламенения, которая также является очень важной характеристикой всякого горючего вещества.
Например, водород в смеси с воздухом самовоспламеняется и происходит взрыв, если температура смеси станет больше или равной 510° С. Однако не обязательно, чтобы весь объем смеси был нагрет до 510° С. Взрыв произойдет, если до температуры самовоспламенения будет нагрета хотя бы небольшая часть смеси.
Процесс самовоспламенения смеси от источника огня происходит в следующем порядке. Ввод в газо-воздушную смесь источника огня (искры, пламени горящего дерева, выброса из печи раскаленного металла или шлака и т. п.) приводит к нагреву частиц смеси, окружающих источник огня до температуры самовоспламенения. В результате в прилегающем слое смеси возникнет процесс воспламенения, произойдет нагрев и расширение слоя; тепло передается соседним частицам, они также воспламенятся и передадут свое тепло расположенным дальше частицам и т. д. При этом самовоспламенение всей смеси происходит настолько быстро, что слышится один звук хлопка или взрыва.
Непременное условие всякого горения или взрыва состоит в том, чтобы количество выделяющегося тепла было достаточно для нагрева среды до температуры самовоспламенения. Если тепла будет выделяться недостаточно, то горение и, следовательно, взрыв не произойдет.
В тепловом отношении пределы взрываемости являются границами, когда при сгорании смеси выделяется так мало тепла, что его недостаточно, чтобы нагреть среду горения до температуры самовоспламенения.
Например, при содержании водорода в смеси меньше 4,1% при горении выделяется так мало тепла, что среда не нагревается до температуры самовоспламенения 510° С. В такой смеси содержится очень мало горючего (водорода) и очень много воздуха.
То же самое происходит, если в смеси содержание водорода будет больше 75%. В такой смеси находится очень много горючего вещества (водорода), но очень мало необходимого для горения воздуха.
Если всю газо-воздушную смесь нагреть до температуры самовоспламенения, то газ воспламенится без поджигания при любых соотношениях его с воздухом.
В табл. 1 приводятся пределы взрываемости ряда газов и паров, а также их температуры самовоспламенения.
Пределы взрываемости газов в смеси с воздухом меняются в зависимости от начальной температуры смеси, ее влажности, мощности источника зажигания и др.
Таблица 1. Пределы взрываемости некоторых газов и паров при температуре 20° и давлении 760 мм ртутного столба
При повышении температуры смеси пределы взрываемости расширяются — нижний понижается, а верхний увеличивается.
Если газ состоит из нескольких горючих газов (генераторный, коксовый, смесь коксового и доменного и т. п.), то пределы взрываемости таких смесей находят расчетом, пользуясь формулой правила смешения Ле-Шателье:
где а — нижний или верхний предел взрываемости смеси газов с воздухом в объемных процентах;
k1,k2,k3,kn — содержание газов в смеси в объемных процентах;
n1,n2,n3,nn — нижний или верхний пределы взрываемости соответствующих газов в объемных процентах.
Пример. В газовой смеси содержатся: водород (Н2)— 64%, метан (СН4) — 27,2%, окись углерода (СО) —6,45% и тяжелый углеводород (пропан) —2,35%, т. е. kx = 64; k2 = 27,2; k3 = 6,45 и k4 = 2,35.
Определим нижний и верхний пределы взрываемости газовой смеси. В табл. 1 находим нижний и верхний пределы взрываемости водорода, метана, окиси углерода и пропана и их значения подставим в формулу (1).
Нижние пределы взрываемости газов:
n1 = 4,1%; n2 = 5,3%; п3= 12,5% и n4 = 2,1%.
Нижний предел aн = 4,5%
Верхние пределы взрываемости газов:
n1 = 75%; n2 = 15%; n3 = 75%; n4 = 9,5%.
Подставляя эти значения в формулу (1), находим верхний предел ав = 33%
Пределы взрываемости газов с большим содержанием инертных негорючих газов — углекислоты (С02), азота (N2) и паров воды (Н20) — удобно находить по кривым диаграммы, построенным на основании опытных данных (рис. 1).
Пример. Пользуясь диаграммой на рис. 1, найдем пределы взрываемости для генераторного газа следующего состава: водорода (Н2) 12,4%, окиси углерода (СО) 27,3%, метана (СН4) 0,7%, углекислого газа (С02) 6,2% и азота (N2) 53,4%.
Распределим инертные газы С02 и N2 между горючими; углекислый газ присоединим к водороду, тогда суммарный процент этих двух газов (Н2 + С02) будет 12,4 + 6,2=18,6%; азот присоединим к окиси углерода, суммарный процент их (СО + N2) будет 27,3 + + 53,4 = 80,7%. Метан учтем отдельно.
Определим в каждой сумме двух газов отношение инертного газа к горючему. В смеси водорода и углекислого газа отношение составит 6,2/12,4= 0,5, а в смеси окиси углерода и азота отношение 53,4/27,3= 1,96.
На горизонтальной оси диаграммы рис. 1 находим точки, соответствующие 0,5 и 1,96 и проводим вверх перпендикуляры до встречи с кривыми (Н2 + С02) и (CO + N2).
Рис. 1. Диаграмма для нахождения нижнего и верхнего пределов взрываемости горючих газов в смеси с инертными газами
Первое пересечение с кривыми произойдет в точках 1 и 2.
Проводим из этих точек горизонтальные прямые до встречи с вертикальной осью диаграммы и находим: для cмеси (Н2 + С02) нижний предел взрываемости aн = = 6%, а для смеси газов (СО + N2) ан = 39,5%.
Продолжая перпендикуляр вверх, пересекаем те же кривые в точках 3 и 4. Проводим из этих точек горизонтальные прямые до встречи с вертикальной осью диаграммы и находим верхние пределы взрываемости смесей aв, которые.соответственно равны 70,6 и 73% .
По табл. 1 находим пределы взрываемости метана ан = 5,3% и ав = 15%. Подставляя полученные верхние и нижние пределы взрываемости смесей горючего и инертного газов и метана в общую формулу Ле-Шателье, находим пределы взрываемости генераторного газа.
Пределы взрываемости
Пределы взрываемости - Под пределами взрываемости (правильнее - воспламенения) обычно имеются в виду минимальное (нижний предел) и максимальное (верхний предел) количество горючего газа в воздухе. При выходе за эти концентрации воспламенение невозможно, пределы воспламенения указываются в объемных процентах при стандартных условиях газовоздушной смеси (р=760 мм рт. ст., Т = 0 °C). С увеличением температуры газовоздушной смеси эти пределы расширяются, а при температурах выше температуры самовоспламенения смеси горят при любом объемном соотношении. Это определение не включает пределы взрываемости газопылевых смесей , пределы взрываемости которых рассчитываются по известной формуле Ле Шателье .
Примечания
Wikimedia Foundation . 2010 .
Смотреть что такое "Пределы взрываемости" в других словарях:
пределы взрываемости - — Тематики нефтегазовая промышленность EN explosivity limitexplosivity limits … Справочник технического переводчика
пределы взрываемости - 3.18 пределы взрываемости (explosion limits): Максимальная и минимальная концентрация газа, пара, влаги, распылителя или пыли в воздухе или кислороде для возникновения детонации. Примечания 1 Пределы зависят от размера и геометрии камеры сгорания …
Пределы взрываемости смесей NH 3 - O 2 - N 2 (при 20°С и 0,1013 МПа) - Предел взрываемости Содержание кислорода в смеси, % (об.) 100 80 60 50 40 30 20 … Химический справочник
ГОСТ Р 54110-2010: Водородные генераторы на основе технологий переработки топлива. Часть 1. Безопасность - Терминология ГОСТ Р 54110 2010: Водородные генераторы на основе технологий переработки топлива. Часть 1. Безопасность оригинал документа: 3.37 авария (incident): Событие или цепочка событий, которые могут привести к ущербу. Определения термина из … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
- (лат. muscus), пахучие продукты со своеобразным, т. наз. мускусным, запахом и способностью облагораживать и фиксировать запах парфюм. композиций. Ранее единств. источником М. были прир. продукты животного и растит. происхождения. М. животного… … Химическая энциклопедия
Предел воспламеняемости - определенный для каждого газа предел концентрации, при котором газовоздушные смеси могут воспламеняться (взрываться). Различают нижний (Кн) и верхний (Кв) концентрационные пределы взрываемости. Нижний предел взрываемости соответствует… … Нефтегазовая микроэнциклопедия
- (транс 2 бензилиденгептаналь, a пентилкоричный альдегид, жасмональ) С 6 Н 5 СН=С(С 5 Н 11)СНО, мол. м. 202,28; зеленовато желтая жидкость с запахом, напоминающим при разбавлении запах цветов жасмина; т. кип. 153 154°С/10 мм рт. ст.;… … Химическая энциклопедия
- (3,7 диметил 1,6 октадиен 3 ол) (СН 3)2 С=СНСН 2 СН 2 С(СН 3)(ОН)СН=СН 2, мол. м. 154,24; бесцв. жидкость с запахом ландыша; т. кип. 198 200°С; d4200,8607; nD20 1,4614; давление пара 18,6 Па при 20 °С; раств. в этаноле, пропиленгликоле и … Химическая энциклопедия
КПВ - клапан перепуска воздуха командир прожекторного взвода Коммунистическая партия Великобритании Коммунистическая партия Венгрии Коммунистическая партия Венесуэлы Коммунистическая партия Вьетнама конституционные пределы взрываемости (мн.ч.)… … Словарь сокращений русского языка
Трудно горючее вещество - 223. Трудно горючее вещество под воздействием огня или высокой температуры воспламеняется, тлеет или обугливается и продолжает гореть, тлеть или обугливаться при наличии источники зажигания; после удаления источника зажигания горение или тление… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Нижний концентрационный предел взрываемости - это наименьшая концентрация газов или паров горючих жидкостей в воздухе, при которой происходит взрыв смеси от соприкосновения с огнем или искрой.
Нижним концентрационным пределом взрываемости называется наименьшая концентрация паров или газов в воздухе, при которой возможен взрыв (воспламенение) смеси.
Нижним концентрационным пределом взрываемости (воспламенения) пыли называется наименьшее количество взвешенной в воздухе пыли (г), содержащейся в 1 м3 воздуха, при котором возможен взрыв (воспламенение) пылевоздушной смеси при наличии постороннего источника воспламенения.
За нижний концентрационный предел взрываемости принимается минимальная концентрация пыли (в г / ж3), при которой еще происходит взрыв.
Схема установки для определения нижних пределов взрываемости легкокипящих жидкостей и газов. За нижний концентрационный предел взрываемости принимается такая наинизшая концентрация горючего газа или пара в смеси, при которой не менее чем в 10 опытах наблюдается воспламенение, а при снижении концентрации на 0 1 - 0 2 % объемн.
За нижний концентрационный предел взрываемости паров ЛВЖ принимается такое наименьшее содержание горючего вещества в паровоздушной смеси, при которой не менее чем в 10 опытах наблюдается воспламенение паров, а при снижении содержания горючего вещества в смеси на 0 1 - 0 2 % об. воспламенения не происходит.
Сравнив нижний концентрационный предел взрываемости данной пыли с полученной по расчетным данным концентрацией, можно определить возможность взрыва пыли в помещении.
Определение нижнего концентрационного предела взрываемости испытываемого газа может также проводиться на описанной выше установке.
Сопоставление нижних концентрационных пределов взрываемости воздушных смесей некоторых горючих (лтщ %. В табл. 9 сопоставлены результаты некоторых определений нижних концентрационных пределов взрываемости воздушных смесей ряда углеводородов и спиртов.
Концентрация паров при нижнем температурном пределе соответствует нижнему концентрационному пределу взрываемости.
Для контроля загазованности по предельно допустимой концентрации и нижнему концентрационному пределу взрываемости в производственных помещениях, рабочей зоне открытых наружных установок предусматриваются, как правило, средства автоматического газового анализа с сигнализацией, срабатывающей при достижении предельно допустимых величин. При этом все случаи загазованности должны фиксироваться приборами.
Автоматические сигнализаторы не обладают высокой чувствительностью, так как нижний концентрационный предел взрываемости (НКПВ), как правило, многократно превышает предельно допустимую концентрацию (ПДК) вредного вещества в воздухе. Учитывая возможность быстрого нарастания опасной концентрации горючих газов и паров в случае аварии, данные приборы должны обладать малой инерционностью.
Запрещается проводить работы, если концентрация углеводородов превышает значение нижнего концентрационного предела взрываемости в рабочей зоне.
Предельные режимы распространения пламени. Представления о влиянии радиационных тепловых лотерь количественно объясняют закономерности для нижнего концентрационного предела взрываемости. Это обосновывает принцип унификации предела взрываемости бедных смесей.
Предельные режимы распространения пламени. Представления о влиянии радиационных тепловых потерь количественно объясняют закономерности для нижнего концентрационного предела взрываемости. Это обосновывает принцип унификации предела взрываемости бедных смесей. Поскольку тот же принцип приблизительно справедлив и для богатых смесей, возникает вопрос, постоянна ли и здесь величина ТЬкр, чем она определяется и характеризует ли предел взрываемости.
Предельные режимы распространения пламени. Представления о влиянии радиационных тепловых потерь количественно объясняют закономерности для нижнего концентрационного предела взрываемости. Это обосновывает принцип унификации предела взрываемости бедных смесей. Поскольку тот же принцип приблизительно справедлив и для богатых смесей, возникает вопрос, постоянна ли и здесь величина ГькР, чем она определяется и характеризует ли предел взрываемости.
Нормами строительного проектирования пыли подразделяются на пожароопасные (группа Б), имеющие нижний концентрационный предел взрываемости выше 65 г / м3, и взрывоопасные (группа А), имеющие нижний предел взрываемости менее 65 г / м Кроме того, пыли делятся на четыре класса.
Наименьшая концентрация паров нефтепродукта (или иного вещества) в воздухе, при которой уже возможен взрыв, называется нижним концентрационным пределом взрываемости, а наибольшая концентрация паров в воздухе, при которой еще возможен взрыв, - верхним концентрационным пределом взрываемости. Область концентрации между этими пределами, в которой от источника открытого огня (искры) происходит взрыв, называется областью (диапазоном) взрываемости.
Необходимым условием эксплуатации грузоподъемных машин типа ВЛП-ПП является установка в зоне их эксплуатации анализаторов, которые при появлении взрывоопасной концентрации, превышающей 50 % нижнего концентрационного предела взрываемости, включают сигнал об опасности.
Обязательным условием эксплуатации грузоподъемных машин типа ВНП50 - ПО является установка в зоне их эксплуатации анализаторов, которые при повышении указанных концентраций выше 50 % нижнего концентрационного предела взрываемости, должны автоматически снимать напряжение с машин и подавать звуковые и световые сигналы.
Обязательным условием эксплуатации грузоподъемных машин типа ВНП50 - ПП является установка в зоне их эксплуатации анализаторов, которые при повышении указанных концентраций выше 50 % нижнего концентрационного предела взрываемости, должны автоматически снимать напряжение с машин и подавать звуковые и световые сигналы.
Обязательным условием эксплуатации грузоподъемных машин типа ВНП25 - ПП является установка в зоне их эксплуатации анализаторов, которые при повышении указанных концентраций выше 25 % нижнего концентрационного предела взрываемости должны автоматически снимать напряжение с машины и подавать звуковые и световые сигналы.
Обязательным условием эксплуатации грузоподъемных машин типа ВНП50 - ПП является установка в зоне их эксплуатации анализаторов, которые при повышении указанных концентраций выше 50 % нижнего концентрационного предела взрываемости должны автоматически снимать напряжение с машин и подавать звуковые и световые сигналы.
В помещениях, где имеются пылевыделения, необходимо следить за тем, чтобы содержание пыли в воздухе никоим образом не поднималось выше определенного значения, меньшего, чем нижний концентрационный предел взрываемости этой пыли.
Для расчетной оценки этой опасности необходимо иметь данные о свободном объеме производственного помещения (за вычетом объема, занимаемого оборудованием), производительности приточно-вы-тяжной вентиляции, свойствах выделяемых горючих газов (нижний концентрационный предел взрываемости, температура самовоспламенения, плотность, коэффициент диффузии), условиях утечки или аварийного истечения газа (давление и температура в системе, возможные места утечки и разрыва, площадь отверстия, через которое вытекает газ, и др.), о продолжительности аварийного положения и перекрытии магистрали, по которой поступает газ в помещение.
Влияние концентрации водорода и хлора на нижний предел взрываемости смесей хлора, водорода, кислорода, азота и двуокиси углерода при различных избыточных давлениях. Изменение нижнего предела взрываемости смесей хлора, водорода, кислорода, азота и двуокиси углерода в зависимости от содержания хлора в смеси показано на рис. 3.3. Из рисунка видно, что нижний концентрационный предел взрываемости доходит до максимума при 10 - 30 % хлора в электролитическом хлоргазе. Это доказывает, что в смесях с низкой концентрацией хлора взрывы обычно происходят вследствие взрыва смесей водорода с кислородом. В смесях, содержащих хлора более 30 % (об.), взрывы происходят вследствие взрыва смесей водорода с хлором.
Обеспечение безопасной эксплуатации оборудования, в котором возможно образование растворов и суспензий органических веществ в жидком кислороде, достигается исключением появления или накопления органических веществ в количествах, достаточных для получения взрывчатой системы на нижнем концентрационном пределе взрываемости.
Трубчатый конденсатор-испаритель после взрыва. Исследования взрываемости органических веществ в жидком кислороде показали, что в гомогенных растворах ацетилена и большинства других углеводородов (кроме метана) в жидком кислороде концентрация углеводорода вследствие его малой растворимости не может достичь нижнего концентрационного предела взрываемости даже в состоянии насыщения. Взрывы в таких системах возможны только после образования частичек твердого углеводорода. Этим определяется важность получения данных по растворимости углеводородов в жидком кислороде.
Взрывозащищенные стационарные и передвижные машины типа ВНП25 - ПП предназначаются для эксплуатации их во взрывоопасных помещениях, где концентрации горючих газов и взрывоопасных паров легковоспламеняющихся жидкостей в воздухе или в других окислителях при нормальной эксплуатации по величине не превышают 25 % нижнего концентрационного предела взрываемости.
Взрывозащищенные стационарные и передвижные машины типа ВНП25 - ПО предназначаются для эксплуатации их во взрывоопасных помещениях, где концентрации горючих газов и взрывоопасных паров легковоспламеняющихся жидкостей в воздухе или в других окислителях при нормальной эксплуатации по величине не превышают 25 % нижнего концентрационного предела взрываемости.
Производства, использующие в качестве веществ и материалов газы с нижним концентрационным пределом взрываемости более 10 %, жидкости с температурой вспышки паров выше 28 до 61 С включительно, жидкости нагретые по условиям технологии до температуры вспышки и выше, пыли и волокна с нижним концентрационным пределом взрываемости 65 г / м3 и менее, если количества перечисленных веществ достаточно для образования взрывоопасных смесей в объеме, превышающем 5 % объема воздуха в помещении, относят к категории Б - взрывоопасной.
Взрывозащищенные стационарные и передвижные машины типа ВНП50 - ПП предназначаются для эксплуатации их во взрывоопасных помещениях, где концентрация горючих газов и взрывоопасных паров легковоспламеняющихся жидкостей, а также горючих пылей и волокон в воздухе или в других окислителях при нормальной эксплуатации по величине не превышает 50 % нижнего концентрационного предела взрываемости.
Взрывозащищениые стационарные и передвижные машины типа ВНП50 - ПП предназначаются для эксплуатации их во взрывоопасных помещениях, где концентрация горючих газов и взрывоопасных паров легковоспламеняющихся жидкостей, а также горючих пылей и волокон в воздухе или в других окислителях при нормальной эксплуатации по величине не превышает 50 % нижнего концентрационного предела взрываемости.
Взрывозащищенные стационарные и передвижные машины типа ВНП50 - С1П предназначаются для эксплуатации их во взрывоопасных помещениях, где концентрация горючих газов и взрывоопасных паров легковоспламеняющихся жидкостей, а также горючих пылей и волокон в воздухе или в других окислителях при нормальной эксплуатации по величине не превышает 50 % нижнего концентрационного предела взрываемости.
Зоны класса B-I6 - зоны, расположенные в помещениях, в которых при нормальной эксплуатации взрывоопасные смеси горючих газов или паров ЛВЖ с воздухом не образуются, а возможны только в результате аварий или неисправностей и которые отличаются одной из следующих особенностей: 1) горючие газы в этих зонах обладают высоким (15 % и более) нижним концентрационным пределом взрываемости (НК. ПВ) и резким запахом (например, машинные залы аммиачных компрессоров и холодильных абсорбционных установок, помещения для хранения баллонов с аммиаком и др.); 2) помещения производств, связанных с обращением газообразного водорода, в которых по условиям технологического процесса исключается образование взрывоопасной смеси в объеме, превышающем 5 % свободного объема помещения, имеют взрывоопасную зону только в верхней части помещения выше 0 75 общей высоты помещения, считая от уровня пола, но не выше кранового пути, если таковой имеется (например, помещения электролиза воды, зарядные станции аккумуляторов и др.); 3) зоны лабораторных и других помещений, в которых горючие газы и ЛВЖ имеются в небольших количествах, недостаточных для создания взрывоопасной смеси в зоне, превышающей 5 / о свободного объема помещения, и в которых работа с горючими газами и ЛВЖ производится без применения открытого пламени. Эти зоны не относятся к взрывоопасным, если работа производится в вытяжных шкафах или под зонтами.
В помещениях, опасных по взрыву горючих пылей, их концентрации, которые могут образоваться при нормальных и аварийных условиях, установить расчетным путем также не представляется возможным. Взрыво-опасность таких помещений оценивают в зависимости от нижних концентрационных пределов взрываемости соответствующих пылевоздушных смесей.
Нижним температурным пределом взрываемости считают самую низшую температуру жидкости, при которой насыщенные пары ее с воздухом в замкнутом объеме образуют смесь, способную воспламениться при поднесении к ней источника воспламенения. Концентрация паров при нижнем температурном пределе взрываемости соответствует нижнему концентрационному пределу взрываемости.
Так, сведения о дисперсном составе и плотности пыли необходимы для расчета степени очистки газа в пылеуловителе; от смачиваемости пыли зависит эффективность работы мокрых пылеуловителей. Знание абразивных свойств пыли требуется для обоснованного выбора толщины стенок пылеуловителей и мер по предупреждению их износа. Определение нижнего концентрационного предела взрываемости пыли необходимо для обеспечения условий взрывобезопасности.
Если содержание горючих паров в смеси незначительно по отношению к воздуху, то такая смесь не взорвется, так как большая часть тепла, выделяющегося в точке воспламенения, израсходуется на нагревание воздуха. Смесь не взорвется и в том случае, если в ней содержится мало воздуха, так как не хватит кислорода для поддержания процесса горения. Наименьшая концентрация паров нефтепродукта в воздухе, при которой уже возможен взрыв, называется нижним концентрационным пределом взрываемости, а наибольшая концентрация паров в воздухе, при которой еще возможен взрыв, называется верхним концентрационным пределом взрываемости. Промежуток между наименьшим и наибольшим содержанием горючего в воздухе, в котором от источника открытого огня происходит взрыв, называется областью (диапазоном) взрываемости.
Отклонение реального коэффициента преобразования в полном диапазоне. В настоящее время в подразделении КИПиА ПТУ РНТО ООО Томск-трансгаз проведены исследования на предмет использования в качестве средства измерения концентраций стационарного газоанализатора СТМ-10 с применением каталитического преобразователя. В результате анализа сделан вывод о возможности использования данного прибора при выполнении измерений по предложенному методу определения концентраций метана. На рис. 1 представлена зависимость отклонения реального коэффициента преобразования газоанализатора СТМ-10 концентрация % - концентрация нижнего концентрационного предела взрываемости (НКПР) от идеального.
Если работы проводят на аппаратах и коммуникациях, работающих на кислороде, на этом оборудовании должен быть взят анализ на содержание кислорода. Анализ берут перед началом работы и после любого получасового перерыва, но не более чем за 30 мин до начала огневых работ. На эстакадах и площадках, находящихся на межцеховой территории, где не может быть скопления газов, анализа воздушной среды не требуется. Содержание горючих газов в воздухе допускается до 20 % нижнего концентрационного предела взрываемости. При наличии смеси различных газов и паров нижним пределом считают наименьший предел взрываемости газа, который входит в эту смесь.
