2. Процеси здрібнювання твердих горючих речовин і матеріалів.

На підприємствах різноманітних галузей народного господарства, об'єктах інших форм власності обертаються у виробництві в різноманітному виді в т.ч. і тонко здрібненому, різноманітні горючі речовини, які є або кінцевим продуктом (борошно, цукрова пудра, пилевидне паливо та ін.) або відходами і побічними продуктами виробництва (борошняний, зерновий, тютюновий, древесний, льняний пил, пух і т.д.).

Д ля одержання таких продуктів тверді горючі речовини (зерно, вугілля, сірку, і т.д.) піддають здрібненню або розмелу. Самим простим і тому найбільше поширеним засобом є механічне здрібнювання твердих тіл шляхом:

Рис. 1.1 - Раздавлювання Рис.1.2 – Розколювання

Рис. 1.3 – Стирання Рис.1.4 - Удар

Для здрібнювання речовин і матеріалів застосовуються дробарки, млини, вальцеві верстати.

Вальцеві верстати частіш за все використовуються для для здрібнення зерна в борошномельно-круп'яній промисловості. Основними робочими органами цієї машини є вальці, які обертаються назустріч одне одному з різноманітною швидкостю. Зерно подається до вальців тонкою рівномірною стрічкою за допомогою живильних вальців. У цих машинах здрібнювання зерна відбувається між двома циліндричними вальцями, строго рівнобіжними (паралельними) між собою, які обертаються назустріч друг другу з різною швидкістю, у результаті впливу таких зусиль, як стискання та зсуву. Розмір зазора між вальцями від 0,15 - 1,75 мм від цього залежить інтенсивність здрібнювання (дисперсність готового продукту).

Процеси здрібнювання горючих речовин і матеріалів становлять значну пожежну небезпеку, оскільки супроводжуються збільшенням поверхні речовини і матеріалів, що підвищує їхню реакційну спроможність. Відбувається можливість утворення вибухонебезпечної концентрації пилу.

В середині апаратів і в повітрі виробничих приміщень дисперсні матеріали утворюють аерозолі – системи, що складаються із твердих частинок, розподілених в газовому середовищі. Характерною ознакою аерозолів є їх нестійкість: під дією сили тяжіння частинки осідають на різних поверхнях, утворюючи осади (аерогелі), а під дією повітряних потоків ці пилові відкладення можуть знову переходити у завислий стан. Пожежна небезпека технологічного обладнання в цьому випадку залежить від стану пилу: осілий пил може тліти та горіти; завислий пил може утворювати з повітрям вибухонебезпечні суміші. Для пожежної профілактики важливо знати умови переходу пилу з одного стану в інший. Цей перехід визначається швидкістю осідання твердої частинки, тобто мінімальною швидкістю газового середовища, за якою тверда частинка з певними властивостями починає осідати.

Розглянемо цей процес на прикладі осідання частинки кулеподібної форми. Відомо, що здатність твердої частинки до осідання із газового потоку буде залежати від її ваги та опору середовища. На цю частинку, що знаходиться в потоці газу, діють: сила тяжіння, під’ємна сила та сили тертя (опору середовища).

Силу тяжіння, яка дорівнює вазі частинки ( ), можна визначити із основного закону механіки:

F = = mg,

або = V g,

де - густина частинки, кг/м³;

V - об’єм кулеподібної частинки, дорівнює V=4/3πR³ або 1/3πd³;

g – прискорення сили тяжіння, м/сек². Тоді

Підйомну силу, що згідно із законом Архімеда, дорівнює кількості газу ( ), який витискається частинкою, визначаємо з основного закону механіки:

,

де – густина газу, що витискається, кг/м³.

Рівнодіючу сил тертя (опору середовища) визначаємо за формулою:

,

де d – діаметр частинки, м;

λ – коефіцієнт опору середовища;

F – площа поперечного перерізу частинки (для частинок кулеподібної форми F= d²/4), м².

На підставі закону Н’ютона одержуємо:

,

де m – маса частинки.

При постійних значеннях та (за певної швидкості газу) наступає стан, коли права частина рівняння (2.19) дорівнює нулю:

– – R = 0.

Цей стан називається динамічною рівновагою частинки (при цьому сила опору середовища дорівнює силі осідання частинки : – = R ) і визначається швидкістю осідання . Одержимо:

,

звідки визначаємо швидкість осідання:

= .

Таким чином, завислий пил не буде осідати, а осілий буде звихрюватися, якщо швидкість руху газового потоку буде більша, ніж швидкість осідання.

Vг>Vос.

Висновок: Таким чином ми з вами розглянули основні технологічні процеси механічної обробки речовин та матеріалів, які ми умовно розділили на механічну обробку твердих матеріалів з метою отримання готових виробів та на процеси здрібнювання твердих горючих речовин і матеріалів для отримання технологічного продукту, а також дійшли висновку, що розглядаємі процеси є пожежовибухонебезпечними. Пожежовибухонебезпека технологічних процесів механічної обробки речовин та матеріалів обумовлюється наявністю або можливістю утворення горючого середовища, можливістю утворення джерел запалювання та наявністю умов та шляхів поширення пожежі.