Open vuur, hete verbrandingsproducten en verwarmde oppervlakken. Industriële ontstekingsbron Warmteontwikkeling tijdens compressie van gassen

vonkontlading

vonkontlading(elektrische vonk) is een niet-stationaire vorm van een elektrische ontlading die optreedt in gassen. Een dergelijke ontlading vindt meestal plaats bij drukken in de orde van grootte van atmosferisch en gaat gepaard met een karakteristiek geluidseffect - het "gekraak" van een vonk. De temperatuur in het hoofdkanaal van de vonkontlading kan 10.000 bereiken. In de natuur komen vonkontladingen vaak voor in de vorm van bliksem. De afstand "doorboord" door een vonk in lucht hangt af van de spanning en wordt beschouwd als gelijk aan 10 kV per centimeter.

Voorwaarden

Een vonkontlading treedt meestal op wanneer de stroombron onvoldoende is om een stabiele boog of glimontlading in stand te houden. In dit geval, gelijktijdig met een sterke toename van de ontlaadstroom, daalt de spanning over de ontladingsspleet gedurende een zeer korte tijd (van enkele microseconden tot enkele honderden microseconden) onder de uitdovingsspanning van de vonkontlading, wat leidt tot de beëindiging van de ontlading. Dan neemt het potentiaalverschil tussen de elektroden weer toe, bereikt de ontstekingsspanning en herhaalt het proces zich. In andere gevallen, wanneer het vermogen van de energiebron groot genoeg is, wordt ook de hele reeks verschijnselen die kenmerkend zijn voor deze ontlading waargenomen, maar dit is slechts een voorbijgaand proces dat leidt tot het ontstaan van een ontlading van een ander type - meestal een boog een. Als de stroombron een zelfvoorzienende elektrische ontlading niet gedurende lange tijd kan volhouden, wordt een vorm van zelfontlading waargenomen, een vonkontlading genoemd.

Natuur

Een vonkontlading is een verzameling heldere, snel verdwijnende of elkaar vervangende draadvormige, vaak sterk vertakte strepen - vonkkanalen. Deze kanalen zijn gevuld met plasma, dat in een krachtige vonkontlading niet alleen de ionen van het initiële gas bevat, maar ook de ionen van de substantie van de elektroden, die intensief worden verdampt onder invloed van de ontlading. Het mechanisme voor de vorming van vonkkanalen (en bijgevolg het optreden van een vonkontlading) wordt verklaard door de streamertheorie van elektrische afbraak van gassen. Volgens deze theorie worden streamers gevormd uit elektronenlawines die onder bepaalde omstandigheden in het elektrische veld van de ontladingsspleet ontstaan - zwak gloeiende dunne vertakte kanalen die geïoniseerde gasatomen bevatten en vrije elektronen die ervan worden afgesplitst. Onder hen zijn de zogenaamde. de leider is een zwak lichtgevende ontlading, "de weg vrijmakend" voor de hoofdontlading. Het beweegt van de ene elektrode naar de andere, sluit de ontladingsopening en verbindt de elektroden met een continu geleidend kanaal. Dan, in de tegenovergestelde richting langs het verharde pad, passeert de hoofdafvoer, vergezeld van een sterke toename van de stroomsterkte en de hoeveelheid energie die daarin vrijkomt. Elk kanaal breidt zich snel uit, wat resulteert in een schokgolf aan zijn grenzen. Het aggregaat van schokgolven van de uitzettende vonkenkanalen genereert een geluid dat wordt waargenomen als een "gekraak" van een vonk (in het geval van bliksem, donder).

De vonkontstekingsspanning is meestal vrij hoog. De elektrische veldsterkte in de vonk neemt af van enkele tientallen kilovolts per centimeter (kv/cm) op het moment van storing tot ~ 100 volt per centimeter (v/cm) na enkele microseconden. De maximale stroom in een krachtige vonkontlading kan waarden in de orde van enkele honderdduizenden ampère bereiken.

Een speciaal soort vonkontlading - kruipende vonkontlading ontstaan langs het grensvlak tussen een gas en een vast diëlektricum dat tussen de elektroden is geplaatst, op voorwaarde dat de veldsterkte groter is dan de doorslagsterkte van lucht. Gebieden van een glijdende vonkontlading, waarin ladingen van een willekeurig teken overheersen, induceren ladingen van een ander teken op het oppervlak van het diëlektricum, waardoor de vonkkanalen zich over het oppervlak van het diëlektricum verspreiden en zo de zo- Lichtenbergfiguren genoemd. Processen die vergelijkbaar zijn met die tijdens een vonkontlading zijn ook kenmerkend voor een borstelontlading, die een overgangsfase is tussen corona en vonk.

Het gedrag van de vonkontlading is heel duidelijk te zien op de slow motion-opnamen van ontladingen (Fimp. = 500 Hz, U = 400 kV) verkregen uit een Tesla-transformator. De gemiddelde stroom- en pulsduur zijn onvoldoende om de boog te ontsteken, maar het is redelijk geschikt voor de vorming van een helder vonkkanaal.

Notities (bewerken)

Bronnen van

A.A. Vorobiev, Hoogspanningstechnologie. - Moskou-Leningrad, GosEnergoIzdat, 1945.
Fysieke encyclopedie, deel 2 - M.: Great Russian Encyclopedia blz. 218.
Raizer Yu.P. Fysica van gasontladingen. - 2e druk. - M.: Nauka, 1992 .-- 536 d. - ISBN 5-02014615-3

zie ook

Wikimedia Stichting. 2010.

Zie wat "vonkontlading" is in andere woordenboeken:

- (vonk), onstabiel elektrisch. een ontlading die optreedt wanneer, onmiddellijk na het doorbreken van de ontladingsspleet, de spanning erover gedurende een zeer korte tijd (van enkele fracties van een μs tot honderden μs) onder de spanning daalt ... ... fysieke encyclopedie

vonkontlading- Een elektrische impulsontlading in de vorm van een lichtgevende gloeidraad, optredend bij een hoge gasdruk en gekenmerkt door een hoge intensiteit van spectraallijnen van geïoniseerde atomen of moleculen. [GOST 13820 77] vonkontlading Volledige ontlading in ... ... Handleiding voor technische vertalers

- (elektrische vonk) niet-stationaire elektrische ontlading in een gas dat optreedt in een elektrisch veld bij een gasdruk tot enkele atmosfeer. Het wordt gekenmerkt door een kronkelige vertakte vorm en snelle ontwikkeling (ca. 107 s). De temperatuur in het hoofdkanaal ... Groot encyclopedisch woordenboek

Kibirkštinis išlydis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. vonkontlading vok. Funkenentladung, f; Funkentladung, fr rus. vonkontlading, m prance. décharge par étincelles, f ... Fizikos terminų žodynas

Spark, een van de vormen van elektrische ontlading in gassen; ontstaat meestal bij drukken in de orde van grootte van atmosferisch en gaat gepaard met een karakteristiek geluidseffect van het "gekraak" van een vonk. In natuurlijke omstandigheden I. p. meestal gezien als bliksem ... ... Grote Sovjet Encyclopedie

Elektrische vonk, niet-stationaire elektrische ontlading in gas, ontstaan in elektrisch. veld bij gasdruk tot meerdere. honderden kPa. Verschilt in een kronkelende vertakte vorm en snelle ontwikkeling (ca. 107 s), vergezeld van een karakteristiek geluid ... ... Groot encyclopedisch polytechnisch woordenboek

- (elektrische vonk), niet-stationair elektrisch. ontlading in gas ontstaan in elektrisch. veld bij gasdruk tot meerdere. Geldautomaat. Verschilt in een kronkelende vertakte vorm en snelle ontwikkeling (ca. 107s). Temp pa in hfst. kanaal I.r. bereikt 10.000K ... Natuurwetenschap. encyclopedisch woordenboek

Vraag 1: Ontstekingsbron classificatie;

ONTSTEKINGSBRON - de energiebron die de ontsteking initieert. Moet voldoende energie, temperatuur en blootstellingsduur hebben.

Zoals eerder opgemerkt, kan verbranding optreden wanneer verschillende ontstekingsbronnen worden beïnvloed door het HS. Door de aard van de oorsprong kunnen ontstekingsbronnen worden ingedeeld:

open vuur, hete verbrandingsproducten en daardoor verwarmde oppervlakken;
thermische manifestaties van mechanische energie;
thermische manifestaties van elektrische energie;
thermische manifestaties van chemische reacties (open vuur en verbrandingsproducten worden van deze groep gescheiden in een onafhankelijke groep).

Open vuur, gloeiende verbrandingsproducten en verwarmde oppervlakken

Voor productiedoeleinden worden vuur, vuurovens, reactoren, fakkels voor het verbranden van dampen en gassen veel gebruikt. Bij reparatiewerkzaamheden wordt vaak gebruik gemaakt van de vlam van branders en steekvlammen, fakkels om bevroren leidingen op te warmen, vuren om de grond op te warmen bij het verbranden van afval. De temperatuur van de vlam, evenals de hoeveelheid warmte die wordt gegenereerd, is voldoende om bijna alle brandbare stoffen te ontsteken.

Open vlam. Het brandgevaar van een vlam wordt veroorzaakt door de temperatuur van de toorts en de tijd van zijn invloed op brandbare stoffen. Ontsteking is bijvoorbeeld mogelijk vanuit dergelijke "caloriearme" IZ's, zoals een smeulende peuk van een sigaret of een sigaret, een brandende lucifer (tabel 1).

Bronnen van open vuur - fakkels - worden vaak gebruikt om het bevroren product op te warmen, voor verlichting bij het onderzoeken van apparaten in het donker, bijvoorbeeld bij het meten van het vloeistofniveau, bij het maken van vuur op het grondgebied van objecten met ontvlambare en brandbare vloeistoffen .

Hoogverhitte verbrandingsproducten zijn gasvormige verbrandingsproducten die ontstaan bij de verbranding van vaste, vloeibare en gasvormige stoffen en temperaturen kunnen bereiken van 800-1200°C. Brandgevaar ontstaat door het vrijkomen van sterk verhitte producten door lekken in het metselwerk van ovens en rookkanalen.

Industriële ontstekingsbronnen zijn ook vonken die ontstaan tijdens de werking van ovens en motoren. Het zijn vaste gloeiende brandstofdeeltjes of kalkaanslag in de gasstroom, die worden verkregen door onvolledige verbranding of mechanische verwijdering van brandbare stoffen en corrosieproducten. De temperatuur van zo'n vast deeltje is vrij hoog, maar de reserve aan thermische energie (W) is klein vanwege de kleine massa van de vonk. Een vonk kan alleen stoffen ontsteken die voldoende zijn voorbereid op verbranding (gas-damp-luchtmengsels, neergeslagen stof, vezelstoffen).

Ovens "fonkelen" door ontwerpfouten; door het gebruik van een type brandstof waarvoor de oven niet is ontworpen; door toegenomen blazen; door onvolledige verbranding van brandstof; door onvoldoende verneveling van vloeibare brandstof, evenals door het niet naleven van de voorwaarden voor het reinigen van de ovens.

Vonken en koolstofafzettingen tijdens de werking van de verbrandingsmotor worden gevormd als gevolg van onjuiste regeling van het brandstoftoevoersysteem, elektrische ontsteking; wanneer de brandstof is verontreinigd met smeeroliën en minerale onzuiverheden; bij langdurig gebruik van de motor met overbelasting; in geval van overtreding van de voorwaarden voor het reinigen van het uitlaatsysteem van koolstofafzettingen.

Het brandgevaar van vonken uit ketelruimen, leidingen van stoomlocomotieven en diesellocomotieven, maar ook van andere machines, een brand wordt grotendeels bepaald door hun grootte en temperatuur. Er is vastgesteld dat een vonk d = 2 mm brandgevaarlijk is als deze t "1000 ° C heeft; d = 3 mm - 800 ° C; d = 5 mm - 600°C.

Gevaarlijke thermische manifestaties van mechanische energie

In productieomstandigheden wordt een brandgevaarlijke temperatuurstijging van lichamen waargenomen als gevolg van de omzetting van mechanische energie in warmte:

wanneer vaste voorwerpen worden geraakt (met of zonder vonken);
met oppervlaktewrijving van lichamen tijdens hun onderlinge beweging;
bij het bewerken van harde materialen met een snijgereedschap;
bij het comprimeren van gassen en het persen van kunststoffen.

De mate van verwarming van de lichamen en de mogelijkheid van het verschijnen van een ontstekingsbron hangt in dit geval af van de omstandigheden voor de overgang van mechanische energie in warmte.

Vonken die worden geproduceerd wanneer vaste voorwerpen worden geraakt.

De afmetingen van slag- en wrijvingsvonken, die een stuk metaal of steen zijn dat wordt verwarmd om te gloeien, zijn meestal niet groter dan 0,5 mm. De vonktemperatuur van ongelegeerd koolstofarm staal kan de smelttemperatuur van het metaal bereiken (ongeveer 1550 ° C).

In industriële omstandigheden ontbranden acetyleen, ethyleen, waterstof, koolmonoxide, koolstofdisulfide, methaan-luchtmengsels en andere stoffen door de impact van vonken.

Hoe meer zuurstof in het mengsel, hoe intenser de vonk brandt, hoe hoger de brandbaarheid van het mengsel. De vonk die vliegt, ontsteekt het stof-luchtmengsel niet direct, maar als het het neergeslagen stof of de vezelige materialen raakt, veroorzaakt het smeulende centra. Bij korenmolens, weverijen en katoenspinbedrijven ontstaat bijvoorbeeld ongeveer 50% van alle branden door vonken die worden getroffen door de impact van vaste lichamen.

Vonken, die worden gegenereerd wanneer aluminium lichamen een geoxideerd stalen oppervlak raken, leiden tot chemische aantasting waarbij een aanzienlijke hoeveelheid warmte vrijkomt.

Vonken van metaal of stenen die machines raken.

In apparaten met roerwerken, brekers, mengapparaten en andere kunnen vonken ontstaan als er stukjes metaal of stenen in de verwerkte producten komen. Vonken worden ook gevormd wanneer de bewegende mechanismen van machines hun vaste onderdelen raken. In de praktijk komt het vaak voor dat de rotor van een centrifugaalventilator in aanvaring komt met de wanden van de behuizing of de naald- en messentrommels van de snel draaiende vezelscheidings- en verstrooiingsmachines en de stilstaande stalen roosters raken. In dergelijke gevallen wordt vonken waargenomen. Het is ook mogelijk met onjuiste afstelling van spelingen, met vervorming en trillingen van assen, slijtage van lagers, vervormingen, onvoldoende bevestiging van het snijgereedschap op de assen. In dergelijke gevallen is niet alleen vonken mogelijk, maar ook uitval van afzonderlijke onderdelen van de machines. Een defect van de machine kan op zijn beurt vonken veroorzaken, omdat metaaldeeltjes het product binnendringen.

Ontsteking van een brandbaar medium door oververhitting tijdens wrijving.

Elke beweging van lichamen die met elkaar in contact staan, vereist het gebruik van energie om het werk van wrijvingskrachten te overwinnen. Deze energie wordt voornamelijk omgezet in warmte. Onder normale omstandigheden en correcte werking van de delen die wrijven, wordt de vrijgekomen warmte onmiddellijk afgevoerd door een speciaal koelsysteem en ook afgevoerd naar de omgeving. Een toename van warmteontwikkeling of een afname van warmteafvoer en warmteverlies leidt tot een toename van de temperatuur van de wrijflichamen. Om deze reden vindt een ontsteking van een brandbaar medium of materiaal plaats door oververhitting van machinelagers, strak gespannen oliekeerringen, trommels en transportbanden, poelies en aandrijfriemen, vezelmaterialen wanneer ze worden gewikkeld op de assen van machines en apparaten die draaien.

In dit opzicht zijn glijlagers van zwaarbelaste en snellopende assen het meest brandgevaarlijk. Slechte smering van werkoppervlakken, vervuiling, verkeerde uitlijning van assen, overbelasting van machines en overmatig aandraaien van lagers kunnen allemaal overbelasting veroorzaken. Heel vaak is het lagerhuis verontreinigd met brandbare stofafzettingen. Dit schept ook voorwaarden voor oververhitting.

In faciliteiten waar vezelmaterialen worden gebruikt of verwerkt, ontbranden ze wanneer ze op roterende eenheden worden gewikkeld (spinnerijen, vlasmolens, bediening van maaidorsers). Vezelige materialen en stroachtige producten worden op assen in de buurt van de lagers gewikkeld. Het wikkelen gaat gepaard met een geleidelijke verdichting van de massa en vervolgens door een sterke verhitting tijdens wrijving, verkoling en ontsteking.

Warmteafgifte tijdens compressie van gassen.

Bij de compressie van gassen komt een aanzienlijke hoeveelheid warmte vrij als gevolg van intermoleculaire beweging. Een defect of ontbrekend koelsysteem voor compressoren kan leiden tot vernietiging bij een explosie.

Gevaarlijke thermische manifestaties van chemische reacties

In de productie- en opslagomstandigheden van chemicaliën wordt een groot aantal van dergelijke chemische verbindingen aangetroffen, waarvan het contact met lucht of water, evenals onderling contact met elkaar, brand kan veroorzaken.

1) Chemische reacties die plaatsvinden met het vrijkomen van een aanzienlijke hoeveelheid warmte hebben een potentieel brand- of explosiegevaar, aangezien een mogelijk ongecontroleerd proces van verhitting reagerende, nieuw gevormde of nabijgelegen brandbare stoffen zijn.

2) Stoffen die spontaan ontbranden en spontaan ontbranden bij contact met lucht.

3) Vaak kunnen de stoffen in het apparaat, afhankelijk van de omstandigheden van het technologische proces, worden verwarmd tot een temperatuur die hoger is dan de temperatuur van hun zelfontbranding. Zo hebben de producten van gaspyrolyse bij de productie van ethyleen uit aardolieproducten een zelfontbrandingstemperatuur in het bereik van 530 - 550 ° C en verlaten ze pyrolyse-ovens bij een temperatuur van 850 ° C. Stookolie met een zelfontbrandingstemperatuur van 380 - 420 ° C wordt verwarmd tot 500 ° C in thermische kraakinstallaties; butaan en butyleen, die een zelfontbrandingstemperatuur hebben van respectievelijk 420 ° C en 439 ° C, worden bij ontvangst van butadieen verwarmd tot 550 - 650 ° C, enz. Wanneer deze stoffen naar buiten komen, ontbranden ze spontaan.

4) Soms hebben stoffen in technologische processen een zeer lage zelfontbrandingstemperatuur:

Triethylaluminium - Al (C2H5)3 (-68°C);

Diethylaluminiumchloride - Al (C2H5) 2Cl (-60°C);

Triisobutylaluminium (-40°C);

Waterstoffluoride, vloeibare en witte fosfor - onder kamertemperatuur.

5) Veel stoffen zijn in contact met lucht in staat tot zelfontbranding. De spontane verbranding begint bij omgevingstemperatuur of na enige voorverwarming. Dergelijke stoffen zijn onder meer plantaardige oliën en vetten, zwavelhoudende ijzerverbindingen, sommige soorten roet, poederachtige stoffen (aluminium, zink, titanium, magnesium, enz.), Hooi, graan in silo's, enz.

Contact van zelfontbrandende chemicaliën met lucht treedt meestal op bij beschadiging van containers, gemorste vloeistoffen, vulstoffen, tijdens het drogen, open opslag van gebroken vaste en vezelige materialen, bij het verpompen van vloeistoffen uit tanks, wanneer er zelfontbrandende afzettingen in de tanks zijn.

Stoffen die ontbranden bij contact met water.

Industriële installaties bevatten een aanzienlijke hoeveelheid stoffen die ontvlambaar zijn bij interactie met water. De daarbij vrijkomende warmte kan de ontbranding van de gevormde of nabij de reactiezone gevormde brandbare stoffen veroorzaken. Stoffen die bij contact met water ontbranden of verbranding veroorzaken, zijn onder meer alkalimetalen, calciumcarbide, alkalimetaalcarbiden, natriumsulfide, enz. Veel van deze stoffen vormen bij interactie met water ontvlambare gassen die worden ontstoken door de reactiewarmte:

2K + 2H2O = KOH + H2 + Q.

Wanneer een kleine hoeveelheid (3 ... 5 g) kalium en natrium in wisselwerking staat met water, stijgt de temperatuur boven 600 ... 650оС. Als ze in grote hoeveelheden op elkaar inwerken, treden explosies op met opspattend gesmolten metaal. In gedispergeerde toestand ontbranden alkalimetalen in vochtige lucht.

Sommige stoffen, zoals ongebluste kalk, zijn niet-ontvlambaar, maar de hitte van hun reactie met water kan nabijgelegen brandbare materialen verhitten tot zelfontbrandingstemperatuur. Dus wanneer water in contact komt met ongebluste kalk, kan de temperatuur in de reactiezone 600 ° C bereiken:

Ca + H2O = Ca (BOH) 2 + Q.

Er zijn gevallen geweest van branden in pluimveestallen waar hooi als strooisel werd gebruikt. Branden ontstonden na de verwerking van pluimveegebouwen met ongebluste kalk.

Contact met water van organoaluminiumverbindingen is gevaarlijk, omdat hun interactie met water plaatsvindt met een explosie. Bij het blussen van dergelijke stoffen met water of schuim kan een intensivering van een begonnen brand of explosie optreden.

Ontsteking van chemicaliën bij onderling contact treedt op wanneer oxidatiemiddelen inwerken op organische stoffen. Chloor, broom, fluor, stikstofoxiden, salpeterzuur, zuurstof en vele andere stoffen werken als oxidanten.

Oxidanten die een interactie aangaan met organische stoffen zullen ervoor zorgen dat ze ontbranden. Sommige mengsels van oxidatiemiddelen en brandbare stoffen kunnen vlam vatten bij blootstelling aan zwavel- of salpeterzuur of een kleine hoeveelheid vocht.

De reactie van de interactie van het oxidatiemiddel met de brandbare stof wordt vergemakkelijkt door het malen van stoffen, de verhoogde begintemperatuur en de aanwezigheid van initiators van het chemische proces. In sommige gevallen zijn de reacties explosief.

Stoffen die ontbranden of exploderen bij verhitting of mechanische aantasting.

Sommige chemicaliën zijn van nature onstabiel en kunnen na verloop van tijd afbreken onder invloed van temperatuur, wrijving, schokken en andere factoren. Dit zijn in de regel endotherme verbindingen en het proces van hun ontbinding gaat gepaard met het vrijkomen van meer of minder warmte. Deze omvatten nitraat, peroxiden, hydroperoxiden, carbiden van bepaalde metalen, acetyleniden, acetyleen, enz.

Overtredingen van technologische voorschriften, gebruik of opslag van dergelijke stoffen, de invloed van een warmtebron erop kan leiden tot hun explosieve ontbinding.

Acetyleen is vatbaar voor explosieve ontleding onder invloed van verhoogde temperatuur en druk.

Thermische manifestaties van elektrische energie

Als de elektrische apparatuur niet overeenkomt met de aard van de technologische omgeving, evenals in geval van niet-naleving van de regels voor de werking van deze elektrische apparatuur, kan er tijdens de productie een brand- en explosiegevaar ontstaan. Brand- en explosiegevaarlijke situaties ontstaan in de technologische productieprocessen tijdens kortsluiting, met storingen van de isolatielaag, met overmatige oververhitting van elektromotoren, met schade aan afzonderlijke delen van elektrische netwerken, met vonkontladingen van statische en atmosferische elektriciteit, enz.

Lozingen van atmosferische elektriciteit omvatten:

Directe blikseminslag. Het gevaar van een directe blikseminslag bestaat in het contact van de HS met het bliksemkanaal, waarbij de temperatuur 2000 ° C bereikt met een actietijd van ongeveer 100 s. Alle brandbare mengsels worden ontstoken door een directe blikseminslag.
Secundaire manifestaties van bliksem. Het gevaar van de secundaire manifestatie van bliksem bestaat uit vonkontladingen die ontstaan als gevolg van de inductie en elektromagnetische invloed van atmosferische elektriciteit op productieapparatuur, pijpleidingen en bouwconstructies. De vonkontladingsenergie is groter dan 250 mJ en is voldoende om brandbare stoffen vanaf Wmin = 0,25 J te ontsteken.
Hoog potentieel slippen. De drift van hoog potentieel in het gebouw vindt plaats via metalen communicatie, niet alleen wanneer ze rechtstreeks door de bliksem worden getroffen, maar ook wanneer communicatie zich in de onmiddellijke nabijheid van de bliksemafleider bevindt. Als de veilige afstanden tussen de bliksemafleider en communicatie niet in acht worden genomen, bereikt de energie van mogelijke vonkontladingen waarden van 100 J en meer. Dat wil zeggen, het is voldoende om bijna alle brandbare stoffen te ontsteken.

Elektrische vonken(bogen):

Thermische werking van kortsluitstromen. Als gevolg van de kortsluiting treedt een thermisch effect op de geleider op, die opwarmt tot hoge temperaturen en afkomstig kan zijn van een brandbaar medium.

Elektrische vonken (metaaldruppels). Elektrische vonken worden gevormd tijdens kortsluitingsbedrading, elektrisch lassen en wanneer de elektroden van elektrische gloeilampen voor algemeen gebruik smelten.

De grootte van metalen druppeltjes tijdens kortsluitbedrading en het smelten van de gloeidraad van elektrische lampen bereikt 3 mm en 5 mm tijdens elektrisch lassen. De boogtemperatuur tijdens elektrisch lassen bereikt 4000 ° C, dus de boog zal de ontstekingsbron zijn voor alle brandbare stoffen.

Elektrische gloeilampen. Het brandgevaar van armaturen is te wijten aan de mogelijkheid van contact van de HS met de lamp van een elektrische gloeilamp die boven de zelfontbrandingstemperatuur van de HS wordt verwarmd. De verwarmingstemperatuur van de gloeilamp van een elektrische gloeilamp hangt af van het vermogen, de grootte en de locatie in de ruimte.

Vonken van statische elektriciteit. Ontladingen van statische elektriciteit kunnen ontstaan tijdens het transport van vloeistoffen, gassen en stof, tijdens schokken, slijpen, spuiten en soortgelijke processen van mechanische invloed op materialen en stoffen die diëlektrica zijn.

Uitgang: Om de veiligheid van technologische processen te waarborgen, waarbij het contact van brandbare stoffen met ontstekingsbronnen mogelijk is, is het noodzakelijk om hun aard precies te kennen om de impact op het milieu uit te sluiten.

Vraag 2: Preventieve maatregelen die de impact van ontstekingsbronnen op de brandbare omgeving uitsluiten.;

Brandbestrijdingsmaatregelen die contact van een brandbaar medium (HS) met een open vlam en gloeiende verbrandingsproducten uitsluiten.

Om de brand- en explosieveiligheid van technologische processen, verwerking, opslag en transport van stoffen en materialen te waarborgen, is het noodzakelijk om technische en technische maatregelen te ontwikkelen en te implementeren die de vorming of introductie van een ontstekingsbron in het HS voorkomen.

Zoals eerder opgemerkt, kan niet elk verwarmd lichaam een ontstekingsbron zijn, maar alleen die verwarmde lichamen die in staat zijn een bepaald volume van het brandbare mengsel tot een bepaalde temperatuur te verwarmen, wanneer de snelheid van warmteafgifte gelijk is aan of groter is dan de snelheid van warmteafvoer uit de reactiezone. In dit geval moeten het vermogen en de duur van het thermische effect van de bron zodanig zijn dat de kritische omstandigheden die nodig zijn voor de vorming van het vlamfront gedurende een bepaalde tijd worden gehandhaafd. Daarom, als u deze voorwaarden kent (voorwaarden voor de vorming van IZ), is het mogelijk om dergelijke voorwaarden te creëren voor het uitvoeren van technologische processen die de mogelijkheid van de vorming van ontstekingsbronnen zouden uitsluiten. In gevallen waarin niet aan de veiligheidsvoorwaarden wordt voldaan, worden technische en technische oplossingen geïntroduceerd die het mogelijk maken om contact van het HS met ontstekingsbronnen uit te sluiten.

De belangrijkste technische en technische oplossing die contact van een brandbaar medium met een open vlam, hete verbrandingsproducten en zeer verwarmde oppervlakken uitsluit, is om ze te isoleren van mogelijk contact, zowel tijdens normaal gebruik van de apparatuur als bij ongevallen.

Bij het ontwerpen van technologische processen met de aanwezigheid van apparaten met "vuur" -actie (buisovens, reactoren, fakkels), is het noodzakelijk om deze installaties te isoleren tegen mogelijke botsingen met ontvlambare dampen en gassen. Dit wordt bereikt:

plaatsing van installaties in gesloten ruimtes, geïsoleerd van andere apparaten;
plaatsing in open ruimtes tussen "brand"-apparaten en brandgevaarlijke installaties van beschermende barrières. Bijvoorbeeld het plaatsen van gesloten constructies die als barrière fungeren.
naleving van brandveilige gereguleerde hiaten tussen apparaten;
het gebruik van stoomgordijnen in gevallen waarin het onmogelijk is om een brandveilige afstand te voorzien;
zorgen voor een veilig ontwerp van fakkelbranders met apparaten voor continue verbranding, waarvan het diagram wordt getoond in Fig. 1.

Figuur 1 - Fakkel voor verbranding van gassen: 1 - waterdamptoevoerleiding; 2 - ontstekingslijn van de volgende brander; 3 - gastoevoerleiding naar de volgende brander; 4 - brander; 5 - toortsloop; 6 - brandvanger; 7 - scheidingsteken; 8 - leiding waardoor gas wordt aangevoerd voor verbranding.

Ontsteking van het gasmengsel in de volgende brander wordt uitgevoerd met behulp van de zogenaamde vlam die loopt (het eerder bereide brandbare mengsel wordt ontstoken met een elektrische ontsteker en de vlam, die naar boven beweegt, ontsteekt het gas van de brander). Om de vorming van dampen en vonken te verminderen, wordt stoom aan de toortsbrander toegevoerd.

met uitzondering van de vorming van "caloriearme" IZ (roken in de faciliteiten is alleen toegestaan op speciaal ingerichte plaatsen).
warm water of stoom gebruiken om bevroren gebieden van technologische apparatuur op te warmen in plaats van fakkels (uitrusting van open parkeerplaatsen met heteluchttoevoersystemen) of inductieverwarmers.
het reinigen van leidingen en ventilatiesystemen van brandbare afzettingen met een brandwerend middel (stomen en machinale reiniging). In uitzonderlijke gevallen is het toegestaan om na het demonteren van leidingen afval te verbranden in speciaal daarvoor bestemde ruimtes en vaste plaatsen waar heet werk wordt uitgevoerd.
controle over de toestand van de stapeling van rookkanalen tijdens de werking van ovens en verbrandingsmotoren, om lekken en doorbranden van uitlaatpijpen te voorkomen.
bescherming van sterk verwarmde oppervlakken van technologische apparatuur (returmentkamers) door thermische isolatie met beschermende afdekkingen. De maximaal toelaatbare oppervlaktetemperatuur mag niet hoger zijn dan 80% van de zelfontbrandingstemperatuur van brandbare stoffen die in productie circuleren.
preventie van gevaarlijke manifestatie van vonken van ovens en motoren. In de praktijk wordt deze beschermingsrichting bereikt door de vorming van vonken te voorkomen en speciale apparaten te gebruiken om ze op te vangen en te doven. Om vonkvorming te voorkomen is voorzien: automatisch handhaven van de optimale temperatuur van het voor de verbranding aangevoerde brandbare mengsel; automatische regeling van de optimale verhouding tussen brandstof en lucht in het brandbare mengsel; preventie van continue werking van ovens en motoren in geforceerde modus, met overbelasting; het gebruik van die soorten brandstof waarvoor de vuurhaard en de motor zijn ontworpen; systematische reiniging van interne oppervlakken van ovens, rookkanalen van roet en uitlaatspruitstukken van motoren van koolstof-olieafzettingen, enz.

Voor het opvangen en doven van vonken die worden gevormd tijdens de werking van ovens en motoren, worden vonkenvangers en vonkenvangers gebruikt, waarvan het werk is gebaseerd op het gebruik van zwaartekracht (sedimentaire kamers), traagheid (kamers met scheidingswanden, roosters, sproeiers) , middelpuntvliedende krachten (cycloon- en turbine-vortexkamers).

De meest voorkomende in de praktijk zijn vonkenvangers van het type zwaartekracht, traagheid en centrifugaal. Ze worden bijvoorbeeld geïnstalleerd in de rookkanalen van rook- en gasdrogers, uitlaatsystemen van auto's en tractoren.

Voor een diepe reiniging van rookgassen van vonken worden in de praktijk vaak niet één, maar meerdere verschillende typen vonkenvangers en vonkenvangers gebruikt, die in serie zijn geschakeld. Meertraps vonkenopvang en blussing heeft zich bijvoorbeeld op betrouwbare wijze bewezen in de technologische processen van het drogen van gebroken brandbare materialen, waarbij rookgassen gemengd met lucht als warmtedrager worden gebruikt.

Brandbestrijdingsmaatregelen die gevaarlijke thermische manifestaties van mechanische energie uitsluiten

Het voorkomen van de vorming van ontstekingsbronnen door gevaarlijke thermische effecten van mechanische energie is een dringende taak bij explosieve en brandgevaarlijke faciliteiten, evenals bij faciliteiten waar stof en vezels worden gebruikt of verwerkt.

Om de vorming van vonken bij botsingen en het vrijkomen van warmte bij wrijving te voorkomen, worden de volgende organisatorische en technische oplossingen gebruikt:

Het gebruik van een intrinsiek veilig hulpmiddel. Op plaatsen waar explosieve mengsels van dampen of gassen kunnen ontstaan, moet een explosieveilig gereedschap worden gebruikt. Gereedschappen van brons, fosforbrons, messing, beryllium enz. worden als intrinsiek veilig beschouwd.

Voorbeeld: 1. Intrinsiek veilige remschoenen voor spoorwegen. tanks 2. Messing opener voor calciumcarbide vaten in acetyleen stations.

Het gebruik van magnetische, zwaartekracht- of traagheidsvangers. Dus om het ruwe katoen van stenen te reinigen voordat het de machines ingaat, worden zwaartekracht- of traagheidssteenvangers geïnstalleerd. Metallische onzuiverheden in bulk- en vezelmaterialen worden ook opgevangen door magnetische scheiders. Dergelijke apparaten worden veel gebruikt bij de productie van meel en granen, evenals in diervoederfabrieken.

Als het gevaar bestaat dat vaste niet-magnetische onzuiverheden de machine binnendringen, wordt ten eerste een grondige sortering van de grondstoffen uitgevoerd en ten tweede wordt het binnenoppervlak van de machines, waarop deze onzuiverheden kunnen slaan, bekleed met zacht metaal, rubber of kunststof.

Preventie van effecten van bewegende mechanismen van machines op hun stationaire onderdelen. De belangrijkste brandpreventiemaatregelen die gericht zijn op het voorkomen van de vorming van vonken van impact en wrijving, worden beperkt tot zorgvuldige afstelling en uitbalancering van assen, juiste keuze van lagers, controle van de grootte van de openingen tussen bewegende en stationaire delen van machines, hun betrouwbare bevestiging, die sluit de mogelijkheid van longitudinale bewegingen uit; voorkomen van overbelasting van machines.

Uitvoering van vloeren in explosieve en brandgevaarlijke ruimtes die niet vonken. Er worden hogere eisen gesteld aan intrinsieke veiligheid voor industriële gebouwen met de aanwezigheid van acetyleen, ethyleen, koolmonoxide, koolstofdisulfide, enz., waarvan de vloeren en platforms zijn gemaakt van materiaal dat geen vonken vormt, of bekleed met rubberen matten, paden, enz.

Voorkomen van verbranding van stoffen op plaatsen met intense warmteontwikkeling tijdens wrijving. Om oververhitting van de lagers te voorkomen, worden hiertoe glijlagers vervangen door wentellagers (waar een dergelijke mogelijkheid bestaat). In andere gevallen wordt automatische regeling van de temperatuur van hun verwarming uitgevoerd. Visuele temperatuurcontrole wordt uitgevoerd door het aanbrengen van thermisch gevoelige lakken, die van kleur veranderen wanneer het lagerhuis wordt verwarmd.

Het voorkomen van oververhitting van lagers wordt ook bereikt door: uitrusting van automatische koelsystemen die olie of water als koelmiddel gebruiken; tijdig en kwalitatief hoogstaand onderhoud (systematische smering, voorkomen van overmatig aandraaien, elimineren van vervormingen, reinigen van het oppervlak van vervuiling).

Om oververhitting en ontsteking van transportbanden en aandrijfriemen te voorkomen, mag niet met overbelasting worden gewerkt; de mate van spanning van de riem, riem, hun toestand moet worden gecontroleerd. Laat de verstopping van de liftschoenen met producten, de vervormingen van de riemen en hun wrijving tegen de behuizingen niet toe. Bij gebruik van krachtige, hoogwaardige transportbanden en liften kunnen apparaten en apparaten worden gebruikt die automatisch overbelasting signaleren en de bandbeweging stoppen wanneer de liftschoen inzakt.

Om te voorkomen dat vezelmaterialen op roterende machineassen wikkelen, is het noodzakelijk om ze te beschermen tegen directe botsingen met de verwerkte materialen door gebruik te maken van bussen, cilindrische en conische afdekkingen, geleiders, geleidestangen, anti-windschermen, enz. Bovendien wordt er een minimale speling tussen de astappen en de lagers ingesteld; systematische monitoring van de assen wordt uitgevoerd, waar er windingen kunnen zijn, hun tijdige reiniging van vezels, hun bescherming met speciale anti-winding scherpe messen die de vezel snijden die wordt gewikkeld. Een dergelijke bescherming wordt bijvoorbeeld geboden door zwingelmachines in vlasfabrieken.

Voorkomen van oververhitting van compressoren bij het comprimeren van gassen.

Oververhitting van de compressor wordt voorkomen door het gascompressieproces in verschillende fasen te verdelen; opstelling van gaskoelsystemen in elke compressiefase; installatie van een veiligheidsklep op de persleiding stroomafwaarts van de compressor; automatische controle en regeling van de temperatuur van het gecomprimeerde gas door de stroomsnelheid van het aan de koelkasten geleverde koelmiddel te wijzigen; een automatisch blokkeersysteem, dat ervoor zorgt dat de compressor wordt uitgeschakeld bij een stijging van de druk of temperatuur van het gas in de afvoerleidingen; het reinigen van het warmtewisselingsoppervlak van koelkasten en interne oppervlakken van pijpleidingen van koolstof-olieafzettingen.

Preventie van de vorming van ontstekingsbronnen tijdens thermische manifestaties van chemische reacties

Om de ontbranding van ontvlambare stoffen als gevolg van chemische interactie in contact met een oxidatiemiddel, water, te voorkomen, is het noodzakelijk om ten eerste de redenen te kennen die tot een dergelijke interactie kunnen leiden, en ten tweede, de chemie van de processen van zelfontbranding en zelfontbranding. Kennis van de oorzaken en voorwaarden voor de vorming van gevaarlijke thermische manifestaties van chemische reacties maakt het mogelijk om effectieve brandbestrijdingsmaatregelen te ontwikkelen die het optreden ervan uitsluiten. Daarom zijn de belangrijkste brandbestrijdingsmaatregelen die gevaarlijke thermische manifestaties van chemische reacties voorkomen:

Betrouwbare dichtheid van apparaten, waardoor contact van stoffen die boven de zelfontbrandingstemperatuur worden verwarmd, evenals stoffen met een lage zelfontbrandingstemperatuur met lucht, wordt uitgesloten;

Preventie van zelfontbranding van stoffen door de snelheid van chemische reacties en biologische processen te verminderen, evenals de voorwaarden voor warmteaccumulatie te elimineren;

Het verminderen van de snelheid van chemische reacties en biologische processen wordt op verschillende manieren uitgevoerd: beperking van de vochtigheid tijdens opslag van stoffen en materialen; het verlagen van de bewaartemperatuur van stoffen en materialen (bijvoorbeeld graan, mengvoer) door kunstmatige koeling; opslag van stoffen in een omgeving met een laag zuurstofgehalte; vermindering van het specifieke contactoppervlak van zelfontbrandende stoffen met lucht (briketteren, granuleren van poederachtige stoffen); het gebruik van antioxidanten en conserveermiddelen (bewaren van mengvoeders); eliminatie van contact met lucht en chemisch actieve stoffen (peroxideverbindingen, zuren, logen, enz.) door gescheiden opslag van zelfontbrandende stoffen in een afgesloten container.

Met kennis van de geometrische afmetingen van de stapel en de begintemperatuur van de stof, is het mogelijk om de veilige opslagperiode te bepalen.

Eliminatie van omstandigheden voor warmteaccumulatie wordt op de volgende manier uitgevoerd:

beperking van de grootte van stapels, caravans of hopen opgeslagen materiaal;
actieve ventilatie van lucht (hooi en ander vezelig plantaardig materiaal);
periodieke vermenging van stoffen tijdens hun langdurige opslag;
een afname van de intensiteit van de vorming van brandbare afzettingen in technologische apparatuur met behulp van vanginrichtingen;
periodieke reiniging van technologische apparatuur van zelfontbrandende brandbare afzettingen;

preventie van ontsteking van stoffen bij interactie met water of vocht in de lucht. Hiertoe worden ze beschermd tegen contact met water en vochtige lucht door middel van geïsoleerde opslag van stoffen van deze groep van andere brandbare stoffen en materialen; het handhaven van een overmatige hoeveelheid water (bijvoorbeeld in apparatuur voor het produceren van acetyleen uit calciumcarbide).

Voorkomen van ontsteking van stoffen die met elkaar in contact komen. Branden door de ontsteking van stoffen die met elkaar in contact komen, worden voorkomen door gescheiden opslag, evenals door het elimineren van de oorzaken van hun nooduitgang uit apparaten en pijpleidingen.

Eliminatie van de ontsteking van stoffen als gevolg van zelfontleding tijdens verhitting of mechanische belasting. Preventie van ontsteking van stoffen die vatbaar zijn voor explosieve ontleding wordt geboden door bescherming tegen verhitting tot kritische temperaturen, mechanische invloeden (schokken, wrijving, druk, enz.).

Preventie van het optreden van ontstekingsbronnen door thermische manifestaties van elektrische energie

Preventie van gevaarlijke thermische manifestaties van elektrische energie wordt geleverd door:

de juiste keuze van het niveau en type explosiebeveiliging van elektromotoren en bedieningsapparatuur, andere elektrische en hulpapparatuur in overeenstemming met de klasse van brand of explosiegevaar van de zone, categorie en groep van explosief mengsel;
periodiek testen van de isolatieweerstand van elektriciteitsnetten en elektrische machines volgens het geplande preventieve onderhoudsschema;
bescherming van elektrische apparatuur tegen kortsluitstromen (SC) (gebruik van snelle zekeringen of stroomonderbrekers);
preventie van technologische overbelasting van machines en apparaten;
preventie van grote overgangsweerstanden door een systematische review en reparatie van het contactgedeelte van elektrische apparatuur;
eliminatie van ontladingen van statische elektriciteit door technologische apparatuur te aarden, de luchtvochtigheid te verhogen of antistatische onzuiverheden te gebruiken op de meest waarschijnlijke plaatsen voor het genereren van ladingen, het ioniseren van de omgeving in apparaten en het beperken van de bewegingssnelheid van vloeistoffen die onder stroom staan;
bescherming van gebouwen, constructies, op zichzelf staande apparaten tegen directe blikseminslagen door bliksemafleiders en bescherming tegen secundaire effecten.

Conclusie op de vraag:

Brandpreventiemaatregelen in bedrijven mogen niet worden verwaarloosd. Een eventuele besparing op brandbeveiliging zal immers onevenredig klein zijn in vergelijking met de verliezen door een brand die hierdoor is ontstaan.

Conclusie van de les:

Het elimineren van de impact van de ontstekingsbron op stoffen en materialen is een van de belangrijkste maatregelen om het ontstaan van brand uit te sluiten. In die voorzieningen waar het niet mogelijk is om de vuurbelasting uit te sluiten, wordt speciale aandacht besteed aan het uitsluiten van de ontstekingsbron.

Berekening van parameters van brandbronnen (explosie)

In dit stadium is het noodzakelijk om het vermogen van ontstekingsbronnen om ontvlambare stoffen te initiëren te beoordelen.

Bij de berekening wordt uitgegaan van vier ontstekingsbronnen:

a) secundaire blikseminslag;

b) kortsluitvonken;

c) vonken van elektrisch lassen;

d) gloeilamp.

e) brandende isolatie van de elektrische kabel (draad)

Secundaire effecten van bliksem

Het gevaar van secundaire effecten van bliksem zijn vonkontladingen als gevolg van de inductie en elektromagnetische effecten van atmosferische elektriciteit op productieapparatuur, pijpleidingen en bouwconstructies. De vonkontladingsenergie is groter dan 250 mJ en is voldoende om brandbare stoffen te ontsteken met een minimale ontstekingsenergie tot 0,25 J.

De secundaire actie van een blikseminslag is gevaarlijk voor gas dat het hele volume van de kamer heeft gevuld.

Thermische werking van kortwerkende stromen

Het is duidelijk dat in het geval van een kortsluiting, wanneer het beveiligingsapparaat faalt, de vonken die verschijnen in staat zijn om de ontvlambare vloeistof te ontsteken en het gas te laten exploderen (deze mogelijkheid wordt hieronder beoordeeld). Wanneer de beveiliging wordt geactiveerd, duurt de kortsluitstroom korte tijd en kan deze alleen de PVC-bedrading ontsteken.

De temperatuur van de geleider t pr ongeveer C verwarmd door de kortsluitstroom wordt berekend met de formule:

waarbij t n - de begintemperatuur van de geleider, o C;

ik op korte termijn - kortsluitstroom, A;

R is de weerstand (actief) van de geleider, Ohm;

k.z. - de duur van de kortsluiting, s;

C pr - warmtecapaciteit van het draadmateriaal, J * kg -1 * K -1;

m pr is de massa van de draad, kg.

Om de bedrading te laten ontbranden, is het noodzakelijk dat de temperatuur tpr hoger is dan de ontstekingstemperatuur van de polyvinylchloride bedrading t vos.pr. = 330 ongeveer C.

De begintemperatuur van de geleider wordt gelijk gesteld aan de omgevingstemperatuur van 20 °C. Hierboven, in hoofdstuk 1.2.2, de actieve weerstand van de geleider (Ra = 1.734 Ohm) en de kortsluitstroom (I kortsluitstroom). circuit = 131,07 A) berekend. Warmtecapaciteit van koper C pr = 400 J * kg -1 * K -1. De massa van de draad is het product van de dichtheid en het volume, en het volume is het product van de lengte L en het dwarsdoorsnede-oppervlak van de geleider S

mpr = * S * L (18)

Volgens het naslagwerk vinden we de waarde = 8,96 * 103 kg/m 3. In de formule (18) vervangen we de waarde van het dwarsdoorsnede-oppervlak van de tweede draad, uit de tabel. 11, de kortste, dat wil zeggen, L = 2 m en S = 1 * 10 -6 m. De massa van de draad is

mpr = 8,96 * 10 3 * 10 -6 * 2 = 1,792 * 10 -2

Met de duur van de kortsluiting kortsluiting. = 30 ms, volgens tabel 11 warmt de geleider op tot een temperatuur

Deze temperatuur is niet hoog genoeg om de PVC-bedrading te ontsteken. En als de beveiliging wordt uitgeschakeld, moet de kans op ontsteking van de PVC-bedrading worden berekend.

Kortsluiting vonken

Bij kortsluiting ontstaan vonken, die een begintemperatuur hebben van 2100°C en in staat zijn brandbare vloeistoffen te ontsteken en het gas te doen exploderen.

De begintemperatuur van de koperdruppel is 2100°C. De hoogte waarop de kortsluiting optreedt is 1 m en de afstand tot de plas brandbare vloeistof is 4 m. De diameter van de druppel is d k = 2,7 mm of d k = 2,7 * 10 -3.

De hoeveelheid warmte die een druppel metaal kan afgeven aan een brandbaar medium wanneer het afkoelt tot de ontstekingstemperatuur wordt als volgt berekend: de gemiddelde vliegsnelheid van een druppel metaal tijdens vrije val w cf, m / s, wordt berekend door de formule

waarbij g de versnelling door de zwaartekracht is, 9,81 m / s 2;

Н - valhoogte, 1 m.

We krijgen dat de gemiddelde snelheid van de daling in vrije val

De duur van de daling kan worden berekend met behulp van de formule

Vervolgens wordt het volume van de druppel Vk berekend met de formule

Valgewicht m k, kg:

waar is de dichtheid van het metaal in gesmolten toestand, kg * m -3.

De dichtheid van koper in gesmolten toestand (volgens de leraar) is 8,6 * 10 3 kg / m 3, en de massa van de druppel volgens de formule (22)

mk = 8,6 * 10 3 * 10,3138 * 10 -9 = 8,867 * 10 -5

Vliegtijd van een metalen druppel in gesmolten (vloeibare) toestand p, s:

waarbij C p de soortelijke warmtecapaciteit is van de smelt van het druppelmateriaal, voor koper C p = 513 J * kg -1 * K -1;

S k - oppervlakte van de druppel, m 2, S k = 0,785d k 2 = 5,722 * 10 -6;

T n, T pl - respectievelijk de temperatuur van de druppel aan het begin van de vlucht en de smelttemperatuur van het metaal, T n = 2373 K, T pl = 1083 K;

T ongeveer - omgevingsluchttemperatuur, T ongeveer = 293 K;

Warmteoverdrachtscoëfficiënt, W * m -2 * K -1.

De warmteoverdrachtscoëfficiënt wordt berekend in de volgende volgorde:

1) bereken eerst het Reynoldsgetal

waarbij v = 1,51 * 10 -5 1 / (m 2 * s) - coëfficiënt van kinematische viscositeit van lucht bij een temperatuur van 293 K,

waar = 2,2 * 10 -2 W * m -1 * K -1 - warmtegeleidingscoëfficiënt van lucht,

1 * 10 2 W * m -2 * K -1.

Nadat we de warmteoverdrachtscoëfficiënt hebben berekend, vinden we de vliegtijd van een metalen druppel in gesmolten (vloeibare) toestand met de formule (23)

Omdat< р, то конечную температуру капли определяют по формуле

De zelfontbrandingstemperatuur van propaan is 466 ° C en de temperatuur van de druppel (vonk) tegen de tijd dat deze naar de plas ontvlambare vloeistoffen vliegt is 2373 K of 2100 ° C. Bij deze temperatuur zal isopreen ontbranden en gestaag branden, en propaan zal exploderen, zelfs als er een kortsluitingsvonk optreedt. Het vlampunt van isopreen is -48 0 .

Pagina 5 van 14

Inslagen van vaste stoffen om vonken te vormen.

Bij een bepaalde impactkracht van sommige vaste stoffen tegen elkaar kunnen vonken ontstaan, die vonken van impact of wrijving worden genoemd.

Vonken zijn deeltjes metaal of steen die tot een hoge temperatuur (gloeiend) zijn verhit (afhankelijk van welke vaste lichamen bij de botsing zijn betrokken) met een grootte van 0,1 tot 0,5 mm of meer.

De temperatuur van slagvonken van conventioneel constructiestaal bereikt de smelttemperatuur van het metaal - 1550 ° C.

Ondanks de hoge temperatuur van de vonk is het ontstekingsvermogen relatief laag, omdat door de kleine omvang (massa) de thermische energie van de vonk erg klein is. Vonken zijn in staat om stoom-gas-lucht mengsels te ontsteken met een korte inductieperiode en een kleine minimale ontstekingsenergie. Het grootste gevaar vormt daarbij acetyleen, waterstof, ethyleen, koolmonoxide en koolstofdisulfide.

Het ontstekend vermogen van een vonk in rust is hoger dan van een vliegende vonk, aangezien een stilstaande vonk langzamer afkoelt, warmte afgeeft aan hetzelfde volume van een brandbaar medium en daardoor kan verhitten tot een hogere temperatuur. Daarom kunnen vonken in rust zelfs gebroken vaste stoffen (vezels, stof) ontsteken.

Vonken in productieomstandigheden ontstaan bij het werken met slaggereedschap (sleutels, hamers, beitels, enz.), wanneer metaal- en steenverontreinigingen machines met roterende mechanismen binnendringen (apparaten met roerders, ventilatoren, gasblazers, enz.) wanneer de bewegende mechanismen van de machine de stationaire raken (hamermolens, ventilatoren, apparaten met scharnierende deksels, luiken, enz.).

Maatregelen om gevaarlijke vonken door stoten en wrijving te voorkomen:

Toepassing in explosiegevaarlijke omgevingen (ruimten) gebruik intrinsiek veilig gereedschap.
Schone lucht blazen op de plaats van reparatie en andere werkzaamheden.
Verwijdering van metaalverontreinigingen en stenen die de machines binnendringen (magnetische vangers en steenvangers).
Om vonken te voorkomen door stoten van bewegende mechanismen van machines op stationaire:
1. zorgvuldige afstelling en balancering van assen;
2. het controleren van de hiaten tussen deze mechanismen;
3. voorkomen van overbelasting van machines.
Gebruik intrinsiek veilige ventilatoren voor het transporteren van stoom- en gas-luchtmengsels, stof en vaste brandbare materialen.
In de lokalen voor de productie en opslag van acetyleen, ethyleen, enz. vloeren zijn gemaakt van vonkvrij materiaal of bedekt met rubberen matten.

Oppervlaktewrijving van lichamen.

De beweging van contact makende lichamen ten opzichte van elkaar vereist het gebruik van energie om de wrijvingskrachten te overwinnen. Deze energie wordt bijna volledig omgezet in warmte, die op zijn beurt weer afhangt van het soort wrijving, de eigenschappen van wrijvende oppervlakken (aard, mate van vervuiling, ruwheid), druk, oppervlaktegrootte en begintemperatuur. Onder normale omstandigheden wordt de opgewekte warmte tijdig afgevoerd en dit zorgt voor een normaal temperatuurregime. Onder bepaalde omstandigheden kan de temperatuur van de wrijvende oppervlakken echter oplopen tot gevaarlijke waarden waarbij ze een ontstekingsbron kunnen worden.

In het algemene geval zijn de redenen voor de toename van de temperatuur van de wrijflichamen een toename van de hoeveelheid warmte of een afname van de warmteafvoer. Om deze redenen treden gevaarlijke oververhitting van lagers, transportriemen en aandrijfriemen, vezelige brandbare materialen bij het opwikkelen op roterende assen, evenals vaste brandbare materialen tijdens hun mechanische verwerking in productieprocessen op.

Maatregelen om gevaarlijke manifestaties van oppervlaktewrijving van lichamen te voorkomen:

Vervanging van glijlagers door wentellagers.
Controle over smering, lagertemperatuur.
Controle over de mate van spanning van transportbanden, banden, voorkomen dat machines met overbelasting werken.
Vervanging van platte riemtransmissies door V-riemen.
Om het opwinden van vezelige materialen op roterende assen te voorkomen, gebruikt u:
1. gebruik van losse bussen, omhulsels, enz. om open delen van schachten te beschermen tegen contact met vezelachtig materiaal;
2. overbelasting voorkomen;
3. het apparaat van speciale messen voor het afsnijden van de wikkelende vezelige materialen;
4. het instellen van de minimale spelingen tussen de as en het lager.
Bij het bewerken van brandbare materialen is het noodzakelijk:
1. observeer het snijregime,
2. slijp het gereedschap op tijd,
3. gebruik lokale koeling van het snijgebied (emulsies, oliën, water, enz.).

4.9. Op basis van de verzamelde gegevens wordt de veiligheidsfactor berekend K s in de volgende volgorde.
4.9.1. Bereken de gemiddelde levensduur van een brand- en explosiegevaar (t0) (gemiddelde tijd in storing) volgens de formule
(68)
waar moet ik J- levenslang l e brand- en explosiegevaar, min;
m- het totaal aantal evenementen (producten);
J- het serienummer van het evenement (product).
4.9.2. Een puntschatting van de variantie ( NS 0) de gemiddelde levensduur van een brand- en explosiegevaar wordt berekend met de formule
(69)
4.9.3. De gemiddelde kwadratische afwijking () van de puntschatting van de gemiddelde duur van het bestaan van een gebeurtenis - t0 wordt berekend met de formule
(70)
4.9.4. Van tafel. 5 selecteer de waarde van de coëfficiënt t b afhankelijk van het aantal vrijheidsgraden ( m-1) bij een betrouwbaarheidsniveau b = 0,95.
Tabel 5

m-1	1	2	3 tot 5	6 tot 10	11 tot 20	20
t B	12,71	4,30	3,18	2,45	2,20	2,09

4.9.5. Veiligheidsfactor ( K b) (de coëfficiënt die rekening houdt met de afwijking van de waarde van de parameter t0, berekend met formule (68), van zijn werkelijke waarde) wordt berekend met de formule
(71)
4.9.6. Indien gedurende het jaar slechts één gebeurtenis wordt gerealiseerd, wordt aangenomen dat de veiligheidsfactor gelijk is aan één.
5. Bepaling van brandgevaarparameters van warmtebronnen van faalpercentage van elementen
5.1. Brandgevaarparameters van warmtebronnen
5.1.1. Afvoer van atmosferische elektriciteit
5.l.l.l. Directe blikseminslag
Het gevaar van een directe blikseminslag ligt in het contact van een brandbaar medium met het bliksemkanaal, waarbij de temperatuur 30.000 ° C bereikt bij een stroomsterkte van 200.000 A en een actietijd van ongeveer 100 s. Alle brandbare media worden ontstoken door een directe blikseminslag.
5.1.1.2. Secundaire effecten van bliksem
Het gevaar van secundaire effecten van bliksem zijn vonkontladingen als gevolg van de inductie en elektromagnetische effecten van atmosferische elektriciteit op productieapparatuur, pijpleidingen en bouwconstructies. De vonkontladingsenergie is groter dan 250 mJ en is voldoende om brandbare stoffen te ontsteken met een minimale ontstekingsenergie tot 0,25 J.
5.1.1.3. Hoge potentiële slip
De drift van hoog potentieel in het gebouw vindt plaats via metalen communicatie, niet alleen wanneer ze rechtstreeks door de bliksem worden getroffen, maar ook wanneer communicatie zich in de onmiddellijke nabijheid van de bliksemafleider bevindt. Als veilige afstanden tussen bliksemafleiders en communicatie worden waargenomen, bereikt de energie van mogelijke vonkontladingen waarden van 100 J of meer, dat wil zeggen dat het voldoende is om alle brandbare stoffen te ontsteken.
5.1.2. Elektrische vonk (boog)
5.1.2.1. Thermische werking van kortsluitstromen
Geleider temperatuur ( t pr), ° C, verwarmd door een kortsluitstroom, wordt berekend met de formule

(72)
waar t n is de begintemperatuur van de geleider, ° С;
l kz - kortsluitstroom, A;
R- geleiderweerstand, Ohm;
tk.z - kortsluitingstijd, s;
MET pr is de warmtecapaciteit van de geleider, J × kg-1 × K-1;
m pr is de massa van de geleider, kg.
De ontvlambaarheid van kabels en geleiders met isolatie is afhankelijk van de grootte van de kortsluitstroom. l k.z, d.w.z. van de waarde van de verhouding l kortsluiting met de langdurig toelaatbare stroom van de kabel of draad. Als deze multipliciteit meer dan 2,5 is, maar minder dan 18 voor de kabel en 21 voor de draad, dan ontsteekt PVC-isolatie.
5.1.2.2. Elektrische vonken (druppels metaal)
Elektrische vonken (metalen druppels) worden gevormd wanneer elektrische bedrading wordt kortgesloten, elektrisch lassen en wanneer de elektroden van elektrische gloeilampen voor algemeen gebruik smelten. In dit geval bereikt de grootte van de metalen druppels 3 mm (voor lassen boven het hoofd - 4 mm). Tijdens kortsluiting en elektrisch lassen vliegen deeltjes in alle richtingen uit en hun snelheid is niet hoger dan respectievelijk 10 en 4 m × s-1. De druppeltemperatuur is afhankelijk van het type metaal en is gelijk aan het smeltpunt. De temperatuur van aluminiumdruppels tijdens een kortsluiting bereikt 2500 ° C, de temperatuur van de lasdeeltjes en nikkeldeeltjes van gloeilampen bereikt 2100 ° C. De druppelgrootte bij het snijden van metaal bereikt 15-26 mm, de snelheid is 1 m × s-1, de temperatuur is 1500 ° C. De boogtemperatuur tijdens het lassen en snijden bereikt 4000 ° C, daarom is de boog de ontstekingsbron van alle brandbare stoffen.
De verstrooiingszone van deeltjes tijdens een kortsluiting is afhankelijk van de hoogte van de draad, de initiële vliegsnelheid van de deeltjes, de vertrekhoek en is waarschijnlijk van aard. Wanneer de hoogte van de draad 10 m is, is de kans dat deeltjes op een afstand van 9 m vallen 0,06; 7m-0,45 en 5m-0,92; op een hoogte van 3 m is de kans dat deeltjes een afstand van 8 m raken 0,01, 6 m - 0,29 en 4 m - 0,96, en op een hoogte van 1 m is de kans op verstrooiing van deeltjes met 6 m 0,06, 5 m - 0,24, 4 m - 0,66 en 3 m - 0,99.
De hoeveelheid warmte die een druppel metaal kan afgeven aan een brandbaar medium wanneer het afkoelt tot de zelfontbrandingstemperatuur, wordt op de volgende manier berekend.
De gemiddelde vliegsnelheid van een metalen val in vrije val (wk), m × s-1, wordt berekend met de formule
(73)
waar G= 9,8 l m × s-1 - zwaartekrachtversnelling;
N- valhoogte, m.
Metaaldruppelvolume ( V k), m3, berekend met de formule

(74)
waar NS k - druppeldiameter, m.
Gewicht laten vallen ( m k), kg, berekend met de formule
(75)
waarbij r de dichtheid van het metaal is, kg × m-3.
Afhankelijk van de duur van de vlucht van de druppel, zijn drie van zijn toestanden mogelijk: vloeibaar, kristallisatie, vast.
De vliegtijd van de druppel in de gesmolten (vloeibare) toestand (tp), s, wordt berekend met de formule

(76)
waar C p is de soortelijke warmtecapaciteit van de metaalsmelt, J × k-1K-1;
m k — valgewicht, kg;
S k = 0,785 — druppeloppervlak, m2;
t N, t pl is respectievelijk de druppeltemperatuur aan het begin van de vlucht en de smelttemperatuur van het metaal, K;
t 0 - omgevingstemperatuur (lucht), K;
een- warmteoverdrachtscoëfficiënt, W, m-2 K-1.
De warmteoverdrachtscoëfficiënt wordt bepaald in de volgende volgorde:
a) bereken het Reynoldsgetal met de formule
(77)
waar NS k — druppeldiameter, m;
v= 15,1 × 10-6 - kinematische viscositeitscoëfficiënt van lucht bij een temperatuur van 20 ° C, m-2 × s-1.
b) bereken het Nusselt-criterium met de formule
(78)
c) bereken de warmteoverdrachtscoëfficiënt met de formule
, (79)
waarbij lВ = 22 × 10-3 de thermische geleidbaarheidscoëfficiënt van lucht is, W × m-1 × -K-1.
Als t £ tр, dan wordt de uiteindelijke temperatuur van de druppel bepaald door de formule

(80)
De vliegtijd van een druppel, waarin deze kristalliseert, wordt bepaald door de formule

(81)
waar MET cr is de soortelijke warmte van kristallisatie van het metaal, J × kg-1.
Als tp (82)
Als t> (tp + tcr), dan wordt de eindtemperatuur van de daling in de vaste toestand bepaald door de formule
(83)
waar MET k - soortelijke warmtecapaciteit van het metaal, J kg -1 × K-1.
De hoeveelheid warmte ( W), J, gegeven door een druppel metaal op een vast of vloeibaar brandbaar materiaal, waarop het viel, wordt berekend met de formule
(84)
waar t sv is de zelfontbrandingstemperatuur van het brandbare materiaal, K;
TOT- coëfficiënt gelijk aan de verhouding van de afgegeven warmte aan de brandbare stof tot de in de druppel opgeslagen energie.
Als het niet mogelijk is om de coëfficiënt te bepalen TOT Neem dan TOT=1.
Een meer rigoureuze bepaling van de uiteindelijke druppeltemperatuur kan worden uitgevoerd rekening houdend met de afhankelijkheid van de warmteoverdrachtscoëfficiënt van de temperatuur.
5.1.2.3. Gloeilampen voor algemeen gebruik
Het brandgevaar van lampen wordt veroorzaakt door de mogelijkheid van contact van een brandbaar medium met de gloeilamp van een elektrische gloeilamp die boven de zelfontbrandingstemperatuur van het brandbare medium wordt verwarmd. De verwarmingstemperatuur van de lamp van een elektrische lamp hangt af van het vermogen van de lamp, de grootte en de locatie in de ruimte. De afhankelijkheid van de maximale temperatuur van de lamp van een horizontaal geplaatste lamp van zijn vermogen en tijd wordt getoond in Fig. 3.

Verdorie. 3

5.1.2.4. Vonken van statische elektriciteit
De energie van de vonk ( W i), J, die kan ontstaan onder invloed van een spanning tussen de plaat en een geaard object, wordt berekend op basis van de energie die is opgeslagen door de condensator uit de formule
(85)
waar MET- capaciteit van de condensator, F;
u- spanning, V.
Het potentiaalverschil tussen een geladen lichaam en de grond wordt gemeten met elektrometers in reële productieomstandigheden.

Indien W en ³0.4 W m.e.z ( W m.e. de minimale ontstekingsenergie van het medium is), wordt een vonk van statische elektriciteit als ontstekingsbron beschouwd.
Een reëel gevaar is de "contact"-elektrificatie van mensen die met bewegende diëlektrische materialen werken. Wanneer een persoon in contact komt met een geaard object, ontstaan er vonken met een energie van 2,5 tot 7,5 mJ. De afhankelijkheid van de energie van een elektrische ontlading van het menselijk lichaam en van het potentieel van ladingen van statische elektriciteit wordt getoond in Fig. 4.
5.1.3. Mechanische (wrijvings)vonken (vonken door stoten en wrijving)
De afmetingen van slag- en wrijvingsvonken, die een deeltje van metaal of steen zijn dat gloeit om te gloeien, zijn meestal niet groter dan 0,5 mm en hun temperatuur ligt binnen het smeltpunt van het metaal. De temperatuur van vonken die worden gevormd tijdens de botsing van metalen die in staat zijn om chemisch met elkaar in wisselwerking te staan met het vrijkomen van een aanzienlijke hoeveelheid warmte, kan het smeltpunt overschrijden en wordt daarom experimenteel of door berekening bepaald.
De hoeveelheid warmte die door de vonk wordt afgegeven bij het afkoelen vanaf de begintemperatuur t tot de zelfontbrandingstemperatuur van het brandbare medium t sv wordt berekend volgens formule (84), en de afkoeltijd t is als volgt.
De temperatuurverhouding (Qp) wordt berekend met de formule
(86)
waar t c - luchttemperatuur, ° С.
Warmteoverdrachtscoëfficiënt ( een), W × m-2 × K-1, wordt berekend met de formule
(87)
waar met wie en is de snelheid van de vonk, m × s-1.
Vonksnelheid ( met wie i) gevormd bij impact van een vrij vallend lichaam wordt berekend met de formule
(88)
en bij impact op een roterend lichaam volgens de formule
(89)
waar N- rotatiefrequentie, s-1;
R- straal van het roterende lichaam, m.
De vliegsnelheid van vonken die worden gegenereerd bij het werken met een percussie-instrument wordt aangenomen als 16 m × s-1, en van die gesneden bij het lopen in schoenen die zijn bekleed met metalen hakken of spijkers, 12 m × s-1.
Bio-criterium wordt berekend met de formule
(90)
waar NS en - vonkdiameter, m;
li is de thermische geleidbaarheidscoëfficiënt van het vonkmetaal bij de zelfontbrandingstemperatuur van de brandbare stof ( t sv), Wm-1 × K-1.
Volgens de waarden van de relatieve overtemperatuur qp en het criterium V i wordt bepaald uit de grafiek (Fig. 5) Fourier-criterium.

Verdorie. 5

De afkoeltijd van een metaaldeeltje (t), s, wordt berekend met de formule
(91)
waar F 0 - Fourier-criterium;
MET en is de warmtecapaciteit van het vonkmetaal bij de zelfontbrandingstemperatuur van de brandbare stof, J × kg-1 × K-1;
ri is de dichtheid van het vonkmetaal bij de zelfontbrandingstemperatuur van de brandbare stof, kg × m-3.
In aanwezigheid van experimentele gegevens over het ontstekend vermogen van wrijvingsvonken, kan zonder berekeningen een conclusie worden getrokken over hun gevaar voor het geanalyseerde brandbare medium.
5.1.4. Open vuur en vonken van motoren (ovens)
Het brandgevaar van een vlam is te wijten aan de intensiteit van het thermische effect (warmtestroomdichtheid), het invloedsgebied, oriëntatie (relatieve positie), de frequentie en tijd van blootstelling aan brandbare stoffen. De warmtestroomdichtheid van diffusievlammen (lucifers, kaarsen, gasbranders) is 18-40 kW × m-2 en voorgemengd (branders, gasbranders) 60-140 kW × m-2. 6 toont de temperatuur- en tijdkenmerken van enkele vlammen en caloriearme warmtebronnen.
Tabel 6

De naam van de brandende stof (product) of brandgevaarlijke handeling	Vlamtemperatuur (smeulend of verhit), оС	Brandduur (smeulen), min
Ontvlambare en ontvlambare vloeistoffen	880	¾
Hout en timmerhout	1000	-
Natuurlijke en vloeibare gassen	1200	-
Gaslassen van metaal	3150	-
Gas snijden van metaal	1350	-
smeulende sigaret	320-410	2-2,5
smeulende sigaret	420-460	26-30
brandende lucifer	600¾640	0,33

Een open vlam is niet alleen gevaarlijk wanneer deze in direct contact komt met een brandbaar medium, maar ook wanneer deze wordt bestraald. Bestralingsintensiteit ( G p), W × m-2, berekend met de formule

(92)
waarbij 5,7 de emissiviteit is van een absoluut zwart lichaam, W × m-2 × K-4;
eпр - verminderde emissiviteit van het systeem

(93)
ef - de mate van zwartheid van de fakkel (bij verbranding van hout 0,7, olie 0,85);
eb - de mate van zwartheid van de bestraalde stof is ontleend aan de referentieliteratuur;
t f is de temperatuur van de vlamtoorts, K,
t sv is de temperatuur van de brandbare stof, K;
j1f is de bestralingscoëfficiënt tussen de emitterende en bestraalde oppervlakken.
De kritische waarden van de bestralingsintensiteit afhankelijk van de bestralingstijd voor sommige stoffen zijn weergegeven in de tabel. 7.
Het brandgevaar van vonken van kachelpijpen, ketelruimen, pijpen van stoomlocomotieven en diesellocomotieven, maar ook van andere machines, branden, wordt grotendeels bepaald door hun grootte en temperatuur. Vast staat dat een vonk met een diameter van 2 mm brandgevaarlijk is als deze een temperatuur heeft van ongeveer 1000°C, een diameter van 3 mm is 800°C en een diameter van 5 mm is 600°C.
De warmte-inhoud en de afkoeltijd van de vonk tot de veiligheidstemperatuur worden berekend met formules (76 en 91). In dit geval wordt aangenomen dat de diameter van de vonk 3 mm is en wordt de vliegsnelheid van de vonk (wi), m × s-1, berekend met de formule

(94)
waarbij ww de windsnelheid is, m × s-1;
H- pijphoogte, m.
Tabel 7

Materiaal	Minimale bestralingsintensiteit, W × m-2, met bestralingsduur, min
	3	5	15
Hout (grenen met een vochtgehalte van 12%)	18800	16900	13900
Spaanplaat met een dichtheid van 417 kg × m-3	13900	11900	8300
Briket turf	31500	24400	13200
brok turf	16600	14350	9800
Katoenvezel	11000	9700	7500
laminaat	21600	19100	15400
Glasvezel	19400	18600	17400
Pergamijn	22000	19750	17400
Rubber	22600	19200	14800
Steenkool	¾	35000	35000