лабораторная работа / взрыв1

Цель работы: ознакомиться с экспериментальным методом определения велечены тушащего зазора (БЭМЗ) и выбором электрооборудования взрывонепроницаемого исполнения.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

Взрыв- быстрое преобразование веществ (взрывное горение), сопровождавшееся выделением энергии и образова­нием сжатых газов, способных производить работу.

Вспышка - быстрое сгорание горячей смеси, не сопровождавшееся образованием сжатых газов.

Температура вспышки - самая низкая (в условиях специальных испытаний) температура горючего вещества, при которой над его поверхностью образуются па­ры и газы, способные вспыхивать от источника зажигания, но скорость их- образования еще недостаточна для последу­ющего горения. .

Температура самовоспламенения - самая низкая температура горючего вещества, при которой происходит резкое увеличение скорости экзотерми­ческих реакций, заканчивающееся возникновением пламенного горения.

Легковоспламеняющаяся жидкость (ЛВЖ)- жидкость, способная самостоятельно го­реть после удаления источника зажигания и имевшая тем­пературу вспышки не выше 6I°С (относится к взрывоопасным)

Горюччая жидкость (ГЖ) -жидкость, спо­собная самостоятельно гореть после удаления источника зажигания и имеющая температуру вспышки выше 61 С (относится к пожароопасным, если не нагреть до температу­ры вспышки и выше).

Нижний концентрационный предел воспламенения (НКПВ) – минимальная концентрация горючих газов, паров ЛВЖ, пыли или волокон в воздухе, ниже которого взрыва не произойдет даже при возникновении источника инициирования взрыва.

Безопасный экспериментальный максимальный зазор (БЭМЗ) – максимальный зазор между фланцами оболочки, через который не проходит передача взрыва из оболочки в окружающую среду при любой концентрации смеси в воздухе.

ТУШЕНИЕ ПЛАМЕНИ В ЗАЗОРЕ

Согласно теории пределов распространения пламени, гашения его в узких каналах обусловлено отрицательными тепловым балансом зоны реакции.

В узких каналах потери тепла через стенки вызывают снижение температуры в зоне реакции и уменьшение скорости распространения пламени. При уменьшении диаметра канала увеличивается отношение поверхности теплообмена к объему зоны реакции. Когда потери тепла достигают критической величины, распространение пламени делается невозможным.

Пламегасящее действие узких каналов зависит в основном только от природы горючей смеси и не зависит от ма­териала поверхности канала. На принципе гашения пламени в узких каналах основано действие щелевых огнепреградителей и взрывозащита в электрооборудовании исполнения. Гасящий (тушащий) канал образуется узким зазором между фланцами и другими деталями электрооборудования, соединяющими внутренний объем аппарата с внешней средой.

Величину тушащего зазора определяют экспериментально для каждой горючей смеси. В зависимости от величины тушащего зазора устанавливается категория взрывоопасной смеси.

Тушащий зазор может быть рассчитан по следующей формуле:

где: - критерий Пекле, характеризующий физические свойства процессов переноса тепла путем конвекции (числитель) и теплопроводности (знаменатель);

- нормальная скорость распространения пламени, м/ч;

- диаметр (ширина) тушащего канала, м;

- удельная теплоемкость исходной смеси, Дж/кг.К;

- плотность исходной смеси, Дж/м.ч.К;

- теплопроводность исходной смеси, Дж/м.ч.К

На пределах гашения пламени критерий Пекле постоянен и равен Таким образом, приняв это за основу, можно оценить величину тушащего зазора .

Схема и передняя панель стенда ОТ-17

1-корпус бомбы; 2-вентилятор; 3-предохранительный щиток; 4-полость, имитирующая электроустановку; 5-полость, имитирующая помещение; 6-перегородка; 7-втулка; 8-коническая пробка; 9-хвостовик; 10-гайка; 11-диск; 12-деления; 13-выхлопной штуцер; 14-пластинка; 15-разрывная мембрана; 16-клапан; 17-трубопровод; 18-выступ; 19-стержень; 20-конечный выключатель; 21-фрикционная шайба; 22-кнопка вентилятора; 23-кнопка включения питания; 24-кнопка выключения питания; 25-кнопка зажигания в полости 4; 26-кнопка зажигания в полости 5.

При заливке очередное порции взрывоопасной жидкости и камеры 4 и 5 необходимо отодвинуть щиток 3, при этом стер­жень 19 и конечный выключатель 20, с целью безопасности обслуживания, обесточивают систему зажигания.

Фрикционное торможение щитка приподнятом положении обеспечивается фрикционными шайбами 21.

Открывание клапанов 16 для продувания камер 4 и 5 производится вручную т.е. нажатием на кнопку 22.При этом нажатии открываются клапаны в обе камеры и одновременно включается вентилятор.2 посредством микропереключателя.

На передней панели стенда изображен схематический ри­сунок с основными узлами установки и расположены органы управления. Включение питания осуществляется кнопкой 23, отключение - кнопкой 24.Включение зажигания в первой камере производится кнопкой 25, а во второй, для контрольного взрыва, кнопкой 26.Кнопка 22 служит для про­дувки камер.

При работе на стенде задача заключается в определение зазора, при котором горение смеси в полости 4 не вызывает воспламенения смеси в полости 5.Такой зазор и называется тушащим и обозначается . Зажигание горючей смеси производится искровым разрядом между электродами свечи, на которые подается высокое напряжение.

Тушащий зазор определяется для исследуемой горючей смеси со стехиометрической концентрацией c_ct, которая рассчитывается по формуле:

где: Ре - критерий Пекле, характеризующий физические свойства процессов переноса тепла путем конвекции (числитель) и теплопроводности (знаменатель).

У_Н - нормальная скорость распространения пламени, м/ч.

_туш - диаметр (ширина) тушащего канала.

С_Р - удельная теплоемкость исходной смеси, Дж/кг.

 - плотность исходной смеси.

 - теплопроводность исходной смеси, Дж/м.ч.К.

На пределах гашения пламени критерий Пекле постоянен и равен Ре=65. Таким образом, приняв это основу, можно оценить величину тушащего зазора _туш.

Для ацетона принять следующие характеристики:

- нормальная скорость распространения пламени 4200 км/ч;

- теплоемкость горячей смеси с_р=1,0510³ Дж/(кгК);

- теплопроводность =20,710^-3 Вт/(мК)=74,52 Дж/(чмК;

- плотность исходной смеси =1,36 кг/м³

Объем (мл), заливаемый в каждую полость горючей жидкости для получения стехиометрической смеси, рассчитывается по уравнению:

мм

где: М- молекулярный вес (для ацетона М=58,08);

- объем каждой полости, л (для ОТ-17 л);

- объем грамм-молекул, л (принять л);

- удельная плотность, г/л (для ацетона г/л).

Установление зазора производится поворотом гайки 10, при этом пробка 8 выводится на определенный размер, образуя концентрический зазор, измеряемый по шкале диска 12.

Сравнивая экспериментальную величину зазора (=0,9мм) с расчетной величиной (=0,81мм) наблюдаем их малое расхождение в 0,09мм и делаем вывод о правильности выполненных расчетов.

На основании полученного значения тушащего зазора определяем группу взрывозащиты электрооборудования : БЭМЗ более 0,5 до 0,9мм ,промышленные газы и пары ,группа IIB.

По величине температуры самовоспламенения (для ацетона 465°С) определяем температурный класс электрооборудования : это класс-Т1.

При температуре вспышки =18°С и НКПБ=52г/м³ (2,2%) уровень электрозащиты для данного электрооборудования принимаем равным 2 “электрооборудование повышенной надежности против взрыва” – взрывозащищенное электрооборудование ,в котором взрывозащита обеспечивается только в признанном нормальном режиме работы.

Маркировка электрооборудования – 2ExdIIBT1

Исследуемое горючее		Концентрация		Результаты контрольного взрыва
		Результаты эксперимента
№ опыта	Величина зазора	Полость I	Полость II
1	1,3	+	+	-
2	1,1	+	+	-
3	0,9	+	-	+

Требуемый зазор _тр = 0,9 см. Этот зазор и будет безопасным экспериментальным максимальным (БЭМЗ), при котором тепловой импульс внутри эл. установки не вызывает взрыва в помещении.

Вывод: В ходе лабораторной работы ознакомились с экспериментальным методом определения величины тушащего зазора (БЭМЗ) и выбором электрооборудования взрывонепроницаемого исполнения. Определили требуемый безопасный зазор _тр = 0,9 см, при котором тепловой импульс внутри эл. установки не вызывает взрыва в помещении. Составили маркировку электрооборудования.