Вопрос 3 . Самовоспламенение. Механизм процесса.
ГОРЕНИЕ - сложный физико-химический процесс взаимодействия горючего вещества и окислителя, харак-ся самоускоряющимся превращением и сопровождается выделением большого кол-ва тепла.
ПОЖАР-неконтролируемое горение , причиняющие материальный ущерб, вред жизни и здоровью граждан, интересам общества и государства.
ВЗРЫВ-бысторое превращение вещества(взрывное горение), сопровождающееся выделением энергии и образованием сжатых газов, способных произвести работу.
ВОСПЛАМЕНЕНИЕ-начало пламенного горения под воздействием источника зажиганя.
САМОВОЗГОРАНИЕ –возгорание в результате самоинициирующихся экзотермических процессов.
САМОВОСПЛАМЕНЕНИЕ –самовозгорание, сопровождающееся пламенем.
ТЛЕНИЕ-беспламенное горение
Горение представляет собой процесс окисления или взаимодействия горючего вещества с кислородом воздуха. Окислителями в процессе могут быть-хлор, бром. Азотная кислота, бертолетова соль, пероксид натрия и некоторые другие вещества.
Для возникновения и развития процесса горения необходимы горючее вещество, окислитель и источник зажигания. Состояние горючих веществ может быть гомогенным и гетерогенным. Гомогенное – компоненты в основном в газообразном состоянии- кинетическое горение. Если компоненты перемешены, то- диффузное горение. Горение хар-ое границами раздела фаз – гетерогенное.горение по скорости:дефлаграционное(несколько м/c), детонационное(тысяч м/c), взрывное (неск сот м/с).
Горение может быть в двух режимах: самовоспламенение, заключающееся в самопроизвольном возникновении пламенного горения предварительно нагретой до некоторой критической температуры горения смеси(называемой температурой самовоспламенения) и появляющегося в одновременном (в виде вспышки) сгорании всей горючей смеси, и в режиме распространения волны горения()распространения фронта пламени по холодной смеси при ее локальном зажигании(воспламенении) внешним источником.
Пламя – видимая зона горения, в которой наблюдается свечение и излучение тепла.оно само становиться источником тепла и химически активных частиц в прилегающие слои свежей горючей смесиЮ за счет чего обеспечивается перемещение фронта пламени.
Важнейшей особенностью процесса горения является самоускоряющийся характер химического превращения, переходящего в реакцию горения. Такой процесс возникновения горения называется самовоспламенением. Самовоспламенение может бытьтепловое и цепное.
ТЕПЛОВОЕ- причина ускорения реакции, окисления и возникновения горения является превращение скорости скорости выделения тепла над скоростью теплоотвода, а при ЦЕПНОМ –превышение вероятности разветвления цепей над вероятностью их обрывов.Температура самовоспламенения– показывает при какой тем-ре вещество воспламеняется без –tсам - наименьшая температура вещ-ва или его смеси с воз-ом при которой происходит резкое увеличение скорости экзотермических реакций приводит к воспламенению(возгорание происходит) без источника воспламенения.
Tсам-один из самых важных показателей пожарооп, газов, жидк-ей и пылей, показат использ-ся для классиф-ии газов и паров по группам взрывоопас для выбора типа взрывозащищенного электрооб-ия, а так же для опред-го максимально допустимую температуру нагрева пов-ти технологического оборудования.
T сам зависит от:
- химического строения вещества
- состава(наличие примесей)
-наличие положительных или отриц-ых катализ-ов.
теории механизмов самоускоряющихся превращений при горении:
Тепловоге воспламенения химически однородной горючей смеси, находящейся в сосуде объемом V.
При низкой температуре T0 реакция между горючим и окислителем практически не протекает – отсутствиеактивных молекул. Для того чтоб они появились – нужно горючую смесь нагреть жо более высокой температурыT1. возникшая при этом реакция окисления сопр-ся выделением тепла, за счет чего горючая смесь нагревается. Скорость выделения теплаqбудет пропорциональна скорости реакции окисления и теплоте сгорания смеси:
q1 =QVk0C(в степениv)e(в степениE/RT1)
Q- теплота сгорания горючего вещества
V- объем горючей смеси
k0 – предэкспоненц множитель
C- концентрация горючего в смеси.
v- суммарный порядок реакции
Е- энергия активации.
Однако как только температура смеси горючей превысит температуру стенок сосуда и внешней среды Т1 и поднимиться до Т2 возникнет теплоотвод от горючей смеси к стенкам сосуда(температура пов-ти технологического оборуд-ия не должно превышать 80% стандартной температуры самовоспломенения, она отличается заметно от стандартной) и далее к внешней среде. Скорость теплоотвода q2 можно посчитать прапорциональной разности температур горючей смеси и стенок сосуда:
q2=αS(T2-T1)/
α- коэффициент теплоотдачи от горючей смеси к стенкам сосуда,S- общая поверхность стенок сосуда, Т1-ТЕМПЕРАТУРА СТЕНОК ; Т2- температура горючей смеси.
При создавшейся разности температур дальнейший нагрев горючей смеси будет зависить от отношения скоростей теплоотвода и тепловыделения. Если q1>q2 горючая смесь , окисляясь, будет саморазогреваться до возникновения горения. Еслиq1=q2 то горения не будет.
qq1 q2
При температуре стенки и начальной
T(т А)T0’TcTc’’(С)T0’’T
В области низких тем-р газ нагревается Джо тем-ры стенки. Если тем-ра стенки снизится , то тем-ра смеси пойдет вниз. После точки С тем-ра выше, то начинается прогрессирующее сасоразогревание смеси, которое может закончиться самовоспламенением.
Вещества имеющие тем-ру воспламенения меньше +50 С называются - самовозгорающимися(самая опасная группа веществ). Тепло не надо подводить, чтобы ускорить реакцию, реакции окисления идут с такой скоростью , что они могут закончиться пламенным горением.
В зависимости от природы:
- тепловые
-химическое
-микробиологическое самовозгорание
Чем ниже температура самовозгорание, тем опаснее вещество.
При температуре стенки и начальной температкру горючей смеси Т0’’ q1>q2, происходит самовозгорание, при температуре стенки Т0’ саморазогрев горючей смеси происходит только до температуры Т(точка А)q1=q2 - нагревание невозможно выше этой температуры.q1<q2. границей между областями неограниченного и ограниченного разогрева горючей смеси является прямая теплоотвода при температуре стенки Тс. Эта прямая касается кривой теплоотведения в точке С, - неустойчивое тепловое равновесие. Даже значительное повышение тем-ры Тс’ вызовет прогрессивный саморазогрев смеси, приводящий к самовоспламенению. Т е температура самовоспламенения пламени является та минимальная тем-ра горючей смеси, при которой начинается саморазогрев, приводящий к возникновению горения. Тем-ра самовоспламенения горючей смеси –относится к горючему веществу. Она не является постоянной для одного и того же вещества. И зависит от его концентрации, давления, размеров, формы, материала сосуда, и др.
Определяется температура самовоспламенения определяется экспериментально при н.у (давлении, стехиометрической концентрациигорючих газов или паров в воздухе) . при цепном воспламенении причиной ускорения реакции окисления является превышение скорости разветвления цепей над скоростью их образования.
Чисто цепное самовоспламенение – давольно редкое явление, протекает при низких давлениях ниже 0.1МПа, когда отсутствует заметный разогрев за счет реакции и его влияние на самоускорение реакции.
q1=q2 – положение неустойчивого равновесия
q1>q2 скорость теплоприхода меньше скорости теплоотвода(все тепло опасности нет)
q1<q2 - количество получаемого тепла больше чем количество отводящего(опасно).
УСЛОВИЕ ВОЗНИКНОВЕНИЯ САМОВОЗГОРАНИЯ
- развитая поверхность окисления
- способность вещ-ва окисл с заметной скоростью при низкой температуре.
- малая теплоотдача в окр среду.
ВЕЩЕСТВА СКЛОННЫЕ К САМОВОЗГОРАНИЮ:
растительного происхождения (сено, хлопок, опилки).
Ископаемые(уголь, торф).
Масла и жиры, а так же промасленные материалы.
Химические вещества воспламеняющиеся при соприкосновении с воздухом.
Микробиологическое самовозгорание- микроорганизмы, деятельность которых сопровождается выделением тепла , тем-ра может подниматься до 50-60С вплоть до температуры самовозгорания. У микроорганизмов – особенность если тем-ра повыситься до 70 С а самовозгорания не произошло, то микроорганизмы погибают.
БИЛЕТ №5 .
ВОПРОС 1 МАРКИРОВКА ВЗРЫВОЗАЩИЩЕННОГО ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ. Смотри билет№4(3)+билт №2(2)
ВОПРС 2 .УСТРОИСВО И БЕЗОПАСНОСТЬ ЭКСПЛУАТАЦИИ БАЛОНОВ СО СЖАТЫМИ ИНЕРТНЫМИ И ГОРЮЧИМИ ГАЗАМИ.
ТРЕБОВАНИЯ К БАЛОНАМ для сжатых, сжиженных и растворенных газов.
- стальные цилиндрические сосуды, в горловине конусное отверстие с резьбой, куда ввертывается запорный вентиль(для каждого газа разрабатывается свой вентель). На горловину плотно насаживается кольцо с наружней резьбой, служащее для предохранительного клапана, который служит для защиты вентиля от ударов при транспортировки.
Баллоны исполняются из безшовных труб углеродистой или легированной. Для сжиенных углеводородных газов при рабочем давлении не выше 16 кгс/см2 допускается применение сварных баллонов из-за большого коэф-та объемного расширения баллоны заполняют на 85%.
Боковые штуцера: левая резьба- горючие газы, правая резьба – негорючие газы.
Маркировка:
Товарный знак изготовителя и заводской номер баллона;
Дата изготовления и год следующего освидетельствования
Клеймо завода изготовителя
Рабочее давление
Пробное давление
Емкость баллона
Масса порожнего баллона
Баллоны предназначены для хранения и транспорт сравнительно не больших количеств разных химических веществ(инертные токсичные). Давление в наиболее распр баллонах объемом 40 литров достигает 15 МПа,и 22.5МПа толщина стенки 5-9мм вес 70 кг. Измеряется давление на :1) в баллоне в любой момент;2)давление на выходе их него. На баллоны более 100 литров должны устанавливаются предохранительные клапаны.
Баллоны окрашиваются в зависимости от среды:
горючие газы – красный цвет
водородный – салатового цвета
CO2 ,азот – черного цвета, кроме того на баллоне делается надпись с указанием среды.
Все баллоны проверяются на прочность при Рпроб=1.5Рраб . испытание на герметичность пров-ся при Рраб , но погруж-т баллон в ванну с водой на глубину не менее 1 м.
При повторном осведетельствование(в сроки производиться внешний осмотр баллона на предмет вмятин, выбоин, трещин, и только потом на испытание.)
Трещина от 10 мм – брак , баллон брокуется.
Ацетиленовый баллон один из самых опасных, НКПР=2.5%,ВКПР=100%. АЦИТЕЛЕН СКЛОНЕН К взрывному саморазложению.(С2H2-СВЯЗЬ НЕ СТОЙКАЯ, взрывное самовоспламенение, взрыв баллона, осколков).
Устройство баллонов особенное – баллон заполняется пористой массой(активный уголь) и растворителя ацитона, которая пропитывается ацетиленом до состояния слабо от жатой губки . проверка пористого материала один раз в 24 месяца. Ацетилен в течение нескольких часов подается под давлением и растворяется в ацетоне, ацетилен не находится в газовом состоянии. При отборе ауителена открывается выходной вентиль и C2H2 НАЧИНАЕТ ВЫКИПАТЬ, ацетилен не должен сопр-ся с медью и серебром = > ацетилениды серебра и меди.
КИСЛОРОДНЫЕ БАЛОНЫ.
Кислород реагирует со взрывом при контакте с жирами и маслами, поэтому обезжиревание проводят – дихлорэтаном.(взрыв: попадение масла и жира на вентель, удар балонна, появление искры в большой концентр газа, нагрев балонна.)
Водородные баллоны:
Атом Н имеет наименьший диаметр. Если стр-ра Ме эффективна. То водород диффундирует через целостную стенку, это видно при повышении давления.
Запрет на эксплуатацию:
Истек срок тех-го освидетельствования, истек срок пористого материала, поврежден корпус, неисправны вентели, отсутствие окраски и надписи, отсутствие избыточного давления в балонне, отсутствие клейма.
Первичное освидетельствование: наружн и внутр осмотр и гидравл испытание, периодические освид-ия: на наполнительных станциях и испытательных пунктах. Освид-ие баллонов – не реже чем через 5 лет.
Освидетельсвование:
Внутренний и наружний осмотр
Масса и вместимость
Гидравлическое освидетельствование.
Проверка массы и вместимости не проводится на баллоны менее 12литров и свыше 55 литров.
Баллоны при внутреннем и наружнем осмотре выявлены трещины, вмятины, риски, глубиной более 10% от толщины стенки – бракуются. Баллоны у котроых косая или слабая насадка башмака к техническому освидетельствованию не допускаются.
Выбраковка баллонов происходит , если масса баллона снизиться на 7.5%, а емкость при этом увеличилась на 1%
По завершении эксплуатации баллонов необходимо оставить остаточное давление 0.5кгс/см2.
После вентель закрывают и отправляют на склад.
ЗАПРЕЩАЕТСЯ наполнять баллоны:
Истек срок годности технического освидетельствования
Истек срок пористого материала
Поврежден корпус
Отсутствует окраска или надпись
Отсутствует избыточное давление
Отсутстрвуют установленные клапаны.