Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Лабораторная работа №4
Пожарная безопасность
Рассчитать и определить экспериментальную величину безопасного экспериментального максимального зазора для ацетона. Установить категорию и группу взрывоопасной смеси паров ацетона с воздухом, а также зону взрывоопасного класса. Выбрать возможный вариант маркировки взрывозащищенного электрооборудования.
Предотвращение пожара на промышленном объекте должно до стигаться:
Создание условий, исключающих образование горючей среды, важная самостоятельная задача, включающая, в основном, мероприя тия по ограничению использования в производстве горючих веществ, поддержание их концентраций, других параметров процесса на бе зопасном уровне и т.д. Однако без решения второй проблемы – предотвращения образования источников воспламенения – трудно надеяться на высокую пожаровзрывобезопасность технологического процесса и оборудования.
В целях устранения воздействия источников зажигания (напри мер электрических искр) на взрывоопасную среду аппарата или производственного помещения в технике широкое распространение получили специальные устройства – огнепреградители. Действие огнепреградителей основано на эффекте гашения пламени в узких каналах. Рассмотрим в общих чертах суть этого явления.
Неадиабатичность горения веществ в каком-либо сосуде имеет место вследствие, во-первых, отвода тепла в стенки сосу да (теплопроводности), и, во-вторых, за счет теплоотдачи в пространство путем излучения. Очевидно, что интенсивность излучения не зависит от аппаратурного оформления и определяется специфическими свойствами самого процесса горения. Напротив, теплоотдача в стенки существенно зависит от размеров в формы сосуда, заключающего горючую среду.
Для быстрогорящих газовых (паровых) сред радиационные по тери несущественны и зона пламени может охлаждаться только пу тем теплопроводности. Теплоотвод становится достаточно интен сивным, например, при соответствующем уменьшении диаметра кана ла, в котором находится или по которому распространяется пламя. Интенсивность теплоотвода при этом будет расти пропорционально квадрату уменьшения диаметра канала. В достаточно узких кана лах (щелях) с критическим размером зона реакции охлаждается до такой степени, что возможно полное гашение даже наиболее быстрогорящих из известных взрывчатых систем.
Согласно теории пределов распространения пламени, крити ческие условия описываются выражением:
(1)
где
– скорость распространения пламени, ;
– плотность исходной смеси, ;
– теплоемкость исходной смеси, ;
– диаметр тушащего цилиндрического канала, ;
– теплопроводность исходной смеси,
– температура исходной смеси, ;
– температура горения, ;
– энергия активаций окислительной реакции в пламени ;
– универсальная газовая постоянная.
Выражение в левой части уравнения (1) представляет собой известный в теории теплопередачи безразмерный критерий Пекле (). Из уравнения (1) следует, что значение этого критерия пропорционально величинам и . Теория и практика свидетельствуют, что на пределе распространения пламени температу ра горения большинстве углеводородов сохраняет постоянное зна чение, приблизительно равное 1600 . То же самое можно сказать и об энергии активации реакций в пламени ( порядка 130 ).
Таким образом, следует, что на пределе распространения пламени (в критических условиях) величина сохраняет практически постоянное значение, т.е. по существу не зависит от осо бенностей термодинамики и кинетики реакций в пламени. Результаты измерений пределов гашения пламени для воздушных и кислород ных смесей метана, водорода в ацетилена показали, что для ци линдрических каналов величина .
Условия теплоотдачи от газа к стенкам несколько зависят от формы пламегасящих каналов. Очевидно, что в плоском канале газ охлаждается медленнее, чем в цилиндрическом. Экспериментально установлено, что для тождественных во всем, кроме формы канала, условий критический диаметр трубы примерно в 1,4 раза больше критической ширины плоской щели . Соответственно этому следует принимать, что значения в плоской щели будет в 1,4 раза меньше найденного для цилиндрического канала, т.е. равно 46. Условие постоянства критерия Пекле на пределе га шения является основным универсальным законом, определяющим воз можность использования огнепреградителей.
Важная особенность гашения племени в узких каналах заключается в том, что хотя этот процесс имеет тепловую природу и обусловлен теплоотдачей от газа к твердым стенкам, пределы гаше ния не зависят от свойств материала стенок пламегасящих каналов, в том числе его теплопроводности. Эта особенность обусловлена большой разностью плотностей сгорающего газа и материала пламегасящей стенки. В результате газ, сгорающий в огнепреградителе, охлаждается, практически не нагревая при этом стенки канала. Вы бор материала для огнепреградителей не связан с особенностями самого процесса гашения пламени. Материал выбирают исходя в основном из возможности получения каналов нужных размеров (ширины). Существуют огнепреградители с насадкой из гранулированных мате риалов, пластинчатые, сетчатые, металлокерамические, металловолокнистые.
В выражение для критических условий гашения не входит ка кая-либо величина, характеризующая длину пламегасящих каналов. Опыты подтверждают, что уменьшение толщины, например, металлокерамических пластин до 5 мм не влияет на пределы гашения. Эта важная особенность ещё больше унифицирует закон гашения племени.
Особые требования пожарной безопасности на практике предъяв ляются к электроустановкам. Условия безопасного применения электрооборудования регламентируются ПУЭ. Согласно этому документу все электрооборудование подразделяют на взрывозащищенное, для пожароопасных установок и нормального исполнения. Во взрывоопас ных зонах разрешается применять только взрывозащищенное электро оборудование, обеспечивающее безопасность его использования во взрывоопасных средах (т.е. не допускающее воспламенения взрыво опасной среды помещения).
Взрывозащищенное электрооборудование подразделяют по уров ням и видам взрывозащиты, категориям, группам и температурным классам.
Государственным стандартом установлены следующие уровни взрывозащиты:
Виды взрывозащиты могут быть следующими:
Наиболее распространенным видом взрывозащищенного электрооборудования является взрывонепроницаемое оборудование. В конструкции его предусмотрено гашение пламени в узких зазорах ("щеле вая защита") между фланцами и другими частями оборудования.
Взрывозащищенное электрооборудование в зависимости от облас ти применения подразделяют на следующие группы:
группа I ( рудничное взрывозащищенное электрооборудование для подземных выработок шахт и рудников, опасных по газу или пы ли);
группа II (взрывозащищенное электрооборудование для внутрен ней и наружной установки; электрооборудование этой группы, имею щее взрывонепроницаемую оболочку и (или) искробезопасную электри ческую цепь, подразделяется на подгруппы IIА, IIB и IIC.
Температурные классы взрывозащищенного электрооборудования (TI ... Т6) принимаются в зависимости от значения предельной температуры. Для получения исходных данных при выборе групп b температурного класса взрывозащищенного электрооборудования необходимо руководствоваться классификацией взрывоопасных сме сей по категориям и группам.
Взрывоопасные смеси газов и паров подразделяются на катего рии в зависимости от величины безопасного экспери ментального максимального зазора (БЭМЗ) – максимальный зазор между фланцами оболочки, через который не происходит передача взрыва из оболочки в окружающую среду при любой концентрации горючего в воздухе.
Взрывоопасные смеси газов в паров подразделяются на группы в зависимости от величины температуры самовоспламенения.
Распределение взрывоопасных смесей по категориям и группам приведено в обязательном приложении государственного стандарта. Отнесение к категориям и группам смесей, не указанных в ГОСТ, производится с помощью испытаний.
(2)
где
– объем полости прибора, л;
– плотность пара и жидкости исследуемого вещества, г/л;
– стехиометрическая концентрация пара исследуемой жидкости в смеси с воздухом, об %;
(3)
где
– стехиометрический коэффициент кислорода в реакции сгорания исследуемого вещества.
(4)
где
– число атомов углерода, водорода, кислорода и галоидов в молекуле горючего.
Формула ацетона –
;
;
.
;
;
.
Значение критерия Пекле принимаем равным .
Расчетные и экспериментальные данные представлены в таблице 1.
Табл. 1. Расчетные и экспериментальные данные.
|
№ опыта |
Количество испытуемого вещества, мл |
Стехиомет- рическая концентрация, об. % |
Расчетное значение БЭМЗ, мм |
Результат испытаний (передача взрыва или нет) |
Экспери- ментальное значение БЭМЗ, мм |
|
1 |
0.16 |
5.28 |
0.95 |
нет |
0.95 |
|
2 |
0.16 |
5.28 |
нет |
1.00 |
|
|
3 |
0.16 |
5.28 |
да |
1.05 |
За величину БЭМЗ принимаем максимальное опытное значение тушащего зазора, при котором передачи взрыва не наблюдалось, т.е. 1.00 мм
Таким образом, найденная нами величина безопасного экспериментального максимального зазора составляет 1.00 мм (по ГОСТ 12.1.011-78 БЭМЗ для ацетона 1.02 мм), что позволяет отнести смесь данного вещества с воздухом к категории взрывоопасных смесей IIа и группе взрывоопасных смесей Т1 (по температуре самовоспламенения – 535°С).
Для установления зоны взрывоопасного класса необходимо знать характеристики помещения, в котором проводятся работы с данным веществом, а также условия и количества выделяющихся газов или паров ЛВЖ.
Для выбора возможного варианта маркировки взрывобезопасного электрооборудования принимаем следующее:
Возможные варианты маркировки взрывозащищенного электрооборудования представлены в таблице 2.
Табл. 2. Примеры маркировки взрывозащищенного электрооборудования.
|
Уровень взрывозащиты |
Вид взрывозащиты |
Группа (подгруппа) |
Температур- ный класс |
Маркировка по взрывозащите |
|
Взрывобезопасное электрооборудование |
Взрывонепроницаемая оболочка |
IIA |
T1 |
1ExdIIAT1 |
|
Искробезопасная электрическая цепь |
IIC |
T1 |
1ExiIICT1 |
|
|
Заполнение оболочки под избыточным давлением |
II |
T1 |
1ExpIIT1 |
|
|
Защита вида «e» |
II |
T1 |
1ExeIIT1 |
|
|
Кварцевое заполнение оболочки |
II |
T1 |
1ExqIIT1 |
|
|
Специальный |
II |
T1 |
1ExsIIT1 |
|
|
Специальный и взрывонепроницаемая оболочка |
IIA |
T1 |
1ExdIIAT1 |
|
|
Специальный, искронепроницаемая электрическая цепь и взрывонепроницаемая оболочка |
IIB |
T1 |
1ExsidIIBT1 |
6