Методички / ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5Э.Исследование взрывчатых газовоздушных смесей
.pdfМосковский технический университет связи и информатики
Кафедра экологии и безопасности жизнедеятельности
Лабораторная работа № 5 по курсу
«Экология»
5Э.Исследование взрывчатых газовоздушных смесей
Москва 2009
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
•Определение области воспламенения взрывоопасной газовоздушной смеси.
•Изучение методики определения категории взрывной, взрывопожарной и пожарной опасности производств.
•Ознакомление с "Противопожарными нормами строительного проектирования" и с основными противопожарными требованиями к производственным зданиям и сооружениям.
•Усвоение лекционного материала.
ЗАДАНИЕ
•Определить расчетным путем пределы воспламенения взрыво-опасной газовоздушной смеси (данные для расчета задает препода-ватель).
•Определить экспериментальным путем пределы воспламенения исследуемой взрывоопасной смеси.
•По результатам эксперимента определить категорию взрывной, взрывопожарной и пожарной опасности производства и противопожар-ные требования к зданию, в котором размещается это производство.
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
1.1. Процесс горения вещества
Горение - это химическая реакция окисления, сопровождающая-ся выделением большого количества тепла и обычно свечением.
Возникает процесс горения при наличии трех факторов: горюче-го вещества, окислителя (чаще всего кислорода воздуха) и источ-ника зажигания. Источником зажигания может быть горящее или на-каленное тело, а также электрический разряд, обладающие запасом энергии и температурой, достаточной для возникновения горения.
Горючие вещества бывают твердые, жидкие и газообразные.
Возгорание горючего вещества под воздействием источника зажигания, сопровождающееся появлением пламени, навивается воспламенением.
Горючие газы, пары и пыль могут образовывать с воздухом го-рючие смеси. При воспламенении такой смеси в любой точке объе-ма, занимаемого смесью, горение распространяется по всему объ-ему смеси с очень большой скоростью и носит характер взрыва.
Взрывэто чрезвычайно быстрое химическое (взрывчатое) превращение, сопровождающееся выделением энергии и образованием сжатых газов, способных производить механическую работу.
Но горючие газы, пары и пыль воспламеняются только при определенных концентрациях их в смеси с воздухом. Различные газы, пары и пыль имеют различные области концентраций, при которых их смесь с воздухом способна воспламеняться от источника зажи-гания (искры, пламени и др.).
Область концентраций горючего вещества, внутри которой его смеси с воздухом способны воспламеняться от источника зажига-ния с последующим распространением горения по смеси сколь угод-но далеко от источника зажигания, называется областью воспламе-нения.
Минимальная концентрация горючего вещества в воздухе, при ко-торой смесь способна воспламеняться, называется нижним концент-рационным пределом воспламенения.
Максимальная концентрация горючего вещества в воздухе, при которой смесь еще способна воспламеняться, называется верхним концентрационным пределом воспламенения.
Чем меньше нижний предел воспламенения и шире область воспламенения горючего вещества, тем взрывоопаснее горячая смесь.
Для несложных газов, главным образом углеводородов, при нор-мальных условиях давления и температуры пределы воспламенения можно рассчитать по следующим формулам:
нижний предел - Uн = 100/(4.76*(N-1)+1), |
%, |
||
верхний предел - Uв = 400/(4.76*N+4), |
%, |
||
где |
N - количество атомов кислорода, необходимое |
||
для сгорания одной молекулы данного газа. |
|||
В табл. 1 приведены пределы воспламенения некоторых газов и паров (при |
|||
атмосферном давлении и температуре |
16°С ). |
Таблица 1 |
|
|
|
|
|
Наименование вещества |
Пределы воспламенения в % (по объему) |
||
|
|
нижний |
верхний |
Водород |
|
4,0 |
74,2 |
Бензин |
|
0,79 |
5,16 |
Окись углерода |
|
12,5 |
74,2 |
Природный газ |
|
3,8 |
13,2 |
|
1.2. Взрывная, взрывопожарная и пожарная |
||
|
опасность производства |
В зависимости от характера технологических процессов и огне-опасных свойств обращающихся в производстве веществ и материа-лов производства различаются по степени взрывной, взрывопожарной и пожарной опасности и в соответствии с нормами СНиП П-М.2-72 все производства подразделяются на шесть категорий: А, Б, В, Г, Д и Е.
В приложении 1 приведена классификация производств по сте-пени взрывной, взрывопожарной и пожарной опасности.
Все меры пожарной профилактики и противопожарные требования к производственным зданиям и технологическим процессам опреде-ляются главным образом в зависимости от категории производства.
1.3. Горючесть материалов и конструкций
Строительные материалы и конструкции существенно различаются по способности к самостоятельному горению.
Способность вещества (материала, конструкции) к самостоятельному горению называется горючестью.
По свойствам горючести вое вещества (материалы, конструкции) подразделяются на 3 группы:
горючие (г), трудногорючие (тг), негорючие (нг).
Характеристики, по которым определяется группа горючести вещества (материала, конструкции), приведены в приложении 4.
1.4. Огнестойкость зданий и сооружений
При оценке качества зданий в противопожарном отношении важной характеристикой является их степень огнестойкости. Под огнестойкостью понимается способность строительных конструкций зданий сохранять свою прочность в условиях пожара.Для количественной оценки огнестойкости отдельных строите-льных конструкций введено понятие предела огнестойкости, а для оценки огнестойкости зданий и сооружений в целом - степень огнестойкости здания или сооружения.
Предел огнестойкости - время, выраженное в часах и опреде-ляемое от начала испытания конструкции на огнестойкость до возникновения одного из признаков:
образование в конструкции сквозных трещин или отверстий; повышение температуры на необогреваемой поверхности кон-струкции в среднем
более |
чем |
на |
|
140°С |
или |
в |
любой |
|
точке |
этой |
поверхности |
более |
чем |
на |
180°С |
в |
сравнении |
с |
температурой |
конструкции до испытания, или более 220°С независимо от температуры конструкции до испытания;
потеря конструкцией несущей способности (обрушение).
В приложении 5 приведены пределы огнестойкости и группы горючести для основных конструктивных частей зданий и сооруже-ний.
Требуемая степень огнестойкости здания для данного производ-ства определяется в зависимости от категории производства по взрывной, взрывопожарной и пожарной опасности (приложение 2).
Фактическая степень огнестойкости здания или сооружения оп-ределяется в зависимости от групп горючести и минимальных пределов огнестойкости основных конструктивных частей этого здания или сооружения (приложение 5).
Допускаемая этажность производственного здания и наибольшая допускаемая площадь этажа между противопожарными стенами опре-деляются в зависимости от категории производства по взрывной, взрывопожарной и пожарной опасности и степени огнестойкости здания (приложение 2).
Допускаемое расстояние от наиболее удаленного рабочего места до эвакуационного (наружного) выхода определяется в зависимости от категории производства по взрывной, взрывопожарной и пожарной опасности, степени огнестойкости здания и его этажнос-ти (приложение 3).
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Классификация производств по взрывной, взрывопожарной и пожарной опасности (извлечение из СН и П П-М.2-72 )
Характеристика Катего-рия |
Характеристика обращающихся в производстве |
|
производства |
произ-водства |
веществ |
1 |
2 |
3 |
Взрыво- |
А |
Горючие газы, нижний предел воспламе-нения которых |
пожарно- |
|
10% и менее к объему воздуха; жидкости с температурой |
опасные |
|
вспышки паров до 28°С включительно при условии, что |
|
|
указанные газы и жидкости мо-гут образовать |
|
|
взрывоопасные смеси в объеме, превышающем 5% |
|
|
объема помеще-ния; вещества, способные взрываться и |
|
|
гореть при взаимодействии с водой, кис-лородом воздуха |
|
|
или друг с другом. |
Взрыво- |
Б |
Горючие газы, нижний предел воспламе-нения которых |
пожарно- |
|
более 10% к объему воз-духа; жидкости с температурой |
опасные |
|
вспышки паров выше 28 до 61°С включительно; |
|
|
жидкости, нагретые в условиях производ-ства до |
|
|
температуры вспышки и выше; горючие пыли или |
|
|
волокна, нижний пре-дел воспламенения которых 65 г/м3 |
|
|
и менее к объему воздуха при условии, что указанные |
|
|
газы, жидкости и пыли могут образовать взрывоопасные |
|
|
смеси в объеме, превышающем 5% объема поме-щения. |
Пожаро- |
В |
Жидкости с температурой вспышки паров выше 61°С, |
опасные |
|
горючие пыли или волокна, нижний предел |
|
|
воспламенения которых более 65 г/м3к объему воздуха; |
|
|
вещес-тва, способные только гореть при взаи-модействии |
|
|
с водой, кислородом воздуха или друг с другом; твердые |
|
|
горючие ве-щества и материалы. |
Пожаро- |
Г |
Негорючие вещества и материалы в горя-чем, |
опасные |
|
раскаленном или расплавленном со-стоянии, процесс |
|
|
обработки которых соп-ровождается выделением |
|
|
лучистою тепла, искр и пламени; твердые, жидкие и |
|
|
газообразные вещества, которые сжигаются или |
|
|
утилизируются в качестве топлива. |
|
Д |
Негорючие вещества в материалы в холод-ном состоянии. |
ПРИЛОЖЕНИВ 2
Противопожарные требования к производственным зданиям в зависимости от категории производства
(извлечение из СН и П-М.2-72)
Категория производства
ДопускаеСтепень мое коли- чество этажей
Площадь этажа между
противопожарными стенами в м²
|
|
|
в одноэтаж- |
в много- |
|
|
|
|
ных |
этажных |
|
|
|
|
|
двух- |
трех- |
|
|
|
|
этажн. |
этажн. |
|
|
|
|
|
и более |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
А и Б |
6 |
I |
|
не ограничивается |
|
А и Б (за исклю- |
|
|
|
|
|
чением химических |
|
|
|
не ограничивается |
|
и нефтегазоперера- |
6 |
II |
|
||
батывающих произ- |
|
|
|
|
|
водств) |
|
|
|
|
|
А - химические и |
6 |
|
не ограни- |
|
|
нефтегазоперера- |
|
II |
|
|
|
батывающие произ-- |
|
чивается |
5200 |
3500 |
|
водства |
|
|
|
||
______________ |
6 |
|
|
|
|
Б - химические |
|
|
не ограни- |
|
|
инефтегазоперераба- |
|
II |
чивается |
10400 |
7800 |
тыващие производс- |
|
|
|
|
|
тва |
|
|
|
|
|
В |
не ограни- |
I иII |
|
не ограничивается |
|
|
чивается |
|
|
|
|
|
3 |
III |
5200 |
3600 |
2600 |
|
2 |
IV |
2600 |
2000 |
- |
|
1 |
V |
1200 |
- |
- |
Г |
не ограни- |
I иII |
не ограни- |
не ограни- |
не ограни-чивается |
|
чивается |
III |
чивается |
чивается |
3500 |
|
3 |
6500 |
5200 |
- |
|
|
2 |
IV |
3500 |
2600 |
- |
|
1 |
V |
1500 |
- |
|
Д |
не ограни- |
I иII |
не ограни- |
не ограни- |
не ограни-чивается |
|
чивается |
III |
чивается |
чивается |
3500 |
|
3 |
7800 |
6500 |
- |
|
|
2 |
IV |
3500 |
2600 |
- |
|
2 |
V |
2600 |
1500 |
|
Е |
6 |
см.прил. |
|
не ограничивается |
2.Экспериментальная часть
Описание к программе Lab5 («Лабораторная работа №5: "Исследование взрывчатых газовоздушных смесей»).
Запус программы:
Запуск программы осуществляется оп иконке приложения (см. рис.1).
Рис. 1
Ввод данных студента(ов) выполняющего(их) работу:
После запуска программы необходимо ввести ФИО и группу студента(ов) выполняющего(их) работу (см. рис.2).
Рис. 2
Интерфейс программы:
Главное диалоговое окно программы позволяет выбрать тип газа, нижнии и верхнии пределы которых предлагается определить; с помощью кнопок «Пуск газа» и «Пуск воздуха» возможно изменять концентрацию газа в процентах; с помощью кнопки «Искра!» моделируется подача искры в газовой смеси (см. рис.3).
Рис. 3 После эмуляции пуска газа или воздуха названия кнопок «Пуск газа» или «Пуск воздуха» изменяются на «Остановить» (см. рис.4).
Рис. 4 Чтобы выполнить эмуляцию искры в камере с газом необходимо задаться концентрацией газа и нажать кнопку «Искра!» (см. рис.5).
Рис. 5
После нажатия кнопки «Искра» программа сообщит о результате испытания двумя вариантами:
•Взрыв газа не произошёл (см. рис.6).
Рис. 6
•Взрыв газа произошёл (см. рис.7).
Рис. 7