Нижня концентраційна границя вибуховості повітряних сумішей пилу різних речовин, г/м3, така:
Дерев’яний пил від тирси 65
Пил поліетилену (фракція 250 мкм) 45
Пил сірки ( фракція 850 мкм) 2,3
Пил цукру (фракція 74 мкм) 1,5
Пил промислового залізного порошку 100
Пил кам’яного вугілля 114
Крохмаль картопляний 40,3
Тютюновий пил 68…101
Елеваторний пил (зерновий) 10,1
Торф’яний пил 227
Молочний порошок 7,6
Мучний пил 30,2…63,0
Наприклад, до 3-го класу належать тютюновий та елеваторний пил, до 4-го вугільний та дерев'яний.
Методика визначення НКГВ наведена у стандарті [2], який передбачає використання спеціальної установки. Основу її становить скляна циліндрична трубка діаметром 105±7 мм з товщиною стінки 9±1 м, довжиною 425±25 мм, яку вміщено вертикально в захисну витяжну шафу. Посудина закривається герметично верхнім та нижнім фланцями. Всередині міститься джерело займання у вигляді електричної спіралі. Зверху в посудину через розпилювач вводиться разом з повітрям наважка пилу. Якщо при цьому концентрація пилу менша за НКГВ, вибуху не станеться, якщо більша - пил займеться і станеться вибух або спалах. Змінюючи масу наважки, можна знайти нижню межу вибуховості пилу. Для достовірності вимірювання роблять не менше шести дослідів з наважками пилу, які дають мінімальний вибух та шість, які не дають вибуху. НКГВ розраховують за формулою:
г/м3 (3.1)
де Мх - математичне очікування величини наважки, що відповідає НКГВ, г;
V - об'єм реакційного циліндра, м3;
Кп - поправковий коефіцієнт, який визначається методами математичної статистики та залежить від маси первинної наважки, маси осаду пилу, що залишився після вибуху, та кількості експериментів.
3.2. Експериментальна частина
Робота виконується на лабораторній установці ПКО-1М для визначення вибухових властивостей вугільного пилу. Конструкція установки дає можливість визначати вибуховість та підрахувати НКГВ для будь-якого пилу.
Прилад ПКО-1М (рис. 3.1) складається із основи 7, на якій змонтована труба із кварцового скла 2 (V = 0,8 л) і закріплена на металевих підставках 3. Ніхромова спіраль 9 для запалювання пилу, намотана на шамотну трубку і розміщена по центру труби 2. Механізм розпилювання 11 має спрямувальну трубку 70, циліндр з поршнем 14 і пружиною 12 та фіксатор 13. Для контролю за напругою розжарювання спіралі існують індикаторні лампочки 8. Підстроювання електричної схеми здійснюється змінним опором 6. В схемі передбачені роз'єднувальні конденсатори: 7. Прилад вмикається в напругу через лабораторний автотрансформатор 5. Труба має поділки для визначення довжини полум'я. Кінець труби закривається з'ємною діафрагмою 4.
Для очищення труби 2 від залишків пилу механізм розпилення 11 може відводитись і повертатися навколо напрямної вісі 16 та фіксуватися стопорним гвинтом 15. Індикаторні лампочки мають патрон з написом «нормальна» і «вище норми». Автотрансформатором можна встановити нормальну напругу струму 50...70 В (горить лампочка «нормально»), що живить спіраль запалювання. При цьому за 3О...60 с спіраль розжариться до температури 1150 ± 50 °С, потрібної для запалювання пилоповітряної суміші.
Для виконання роботи треба підготувати кілька наважок пилу, заздалегідь зібраного на виробництві (за профілем).
Пил, що має грудки або великоструктурні включення, треба просіяти на ситі, яке додається до приладу ПКО-1М.
На клаптиках паперу (приблизно 70x70 мм) пил відміряється мірною чашечкою (додається до приладу) і зважується на лабораторних терезах. Первинна наважка повинна бути 180...250 мг. Порядок визначення НКГВ: оглянути прилад, очистити його від пилу (продути трубу та розпилювальний механізм) і ввімкнути його в автотрансформатор; підготувати розпилювальний механізм до роботи, для чого відтягнути поршень до фіксації його фіксатором. Через лійку засипати в спрямувальну трубку наважку пилу і закрити завантажувальний отвір пробкою. Ввімкнути автотрансформатор у мережу електричного струму, відрегулювати автотрансформатором за індикаторними лампочками розжарювання спіралі та витримати 60 с до повного її нагрівання, доки перестане змінюватись колір. Зосередити увагу на кварцовій трубі і повільно витягти фіксатор для спрацювання механізму розпилювання. При цьому відбудеться викидання пилу в середину труби і здійсниться вибух із спалахом, якщо концентрація пилу досягне значення, більшого від НКГВ. Якщо полум'я та вибуху немає, це значить, що концентрація пилу в повітрі не досягла значення НКГВ. Дослід вважається вдалим, якщо полум'я вибуху не виходить за межі ближніх позначок, розташованих на трубі по різні боки від спіралі. Це свідчить про мінімальне значення концентрації пилу, яка наближається до НКГВ. У разі невдалого результату треба його повторити, зменшуючи чи збільшуючи наважку пилу. Всі експерименти, в яких полум'я вибуху не виходить за межі найближчих до спіралі позначок, треба зафіксувати. Для цього після досліду вимкнути прилад з електричної мережі і зібрати незгорілий пил, зсипати його на папірець, який використовувався для зважування наважки, і зважити. Для збирання залишків пилу після вибуху треба використати аркуш паперу розміру шкільного зошита чи трохи більший, який треба підкласти під прилад так, щоб пил із з'ємної діафрагми, що на трубі, а також з самої труби зсипався на цей лист паперу. Під час збирання пилу треба нахилити прилад у бік аркуша паперу так, щоб пил із труби зсипався на папір Для кращого очищення труби можна використати волосяний йорш, що додається до приладу ПКО-1М.