Концентрационные и температурные пределы воспламенения
Концентрация горючего вещества 100 % — не хватает окислителя — ВКПВ — Горение — НКПВ — не хватает горючего — Концентрация горючего вещества 0 %
Горение и взрыв возможны только между нижним и верхним концентрационными пределами воспламенения — Н(В)КПВ.
Н(В)КПВ, % (для газов, для пыли — г/м3) — минимальное (максимальное) содержание горючего в смеси, при которых происходит воспламенение и взрыв.
Например:
| Горючая смесь | НКПВ, % | ВКПВ, % |
| CO и воздух | 12,5 | |
| CH4 и воздух |
Н(В)КПР, % (для газов) — нижний (верхний) концентрационный предел распространения пламени — минимальное (максимальное) содержание горючего в смеси, при котором возможно распространение пламени на любое расстояние от источника зажигания (система СИ).
Если в воздухе присутствуют одновременно несколько горючих газов, то общий КПВ рассчитывается как:
, где
Ci – концентрация i-ого горючего газа,
Пi — НКПВ i-ого горючего газа,
Пi’ — ВКПВ i-ого горючего газа.
Диаграммы воспламенения газов
Точка флегматизации — точка в которой при незначительном увеличении концентрации инертного газа горение прекратится.
Инертные компоненты смеси: азот, углекислый газ, пары воды.
Температурные пределы воспламенения (распространения пламени)
Н(В)ТПР, °C — нижний (верхний) температурный предел распространения пламени — такая температура вещества, при которой его насыщенные пары образуют в окислительной среде концентрации, равные нижнему (верхнему) концентрационному пределу распространения пламени.
Таким образом, в процессах горения основную роль играют:
– критические явления:
۰ зажигание;
۰ самовоспламенение;
۰ пределы воспламеняемости;
– способность зоны горения к самораспространению.
В зависимости от скорости распространения пламени, горение может быть в форме:
– нормального горения (~ см/с);
– взрыва (100–1000 м/с > скорости звука = 340 м/с);
– детонации (100–1000 м/с > скорости звука = 340 м/с).
Основные характеристики пожаровзрывоопасности горючих газов, жидкостей, пыли
5.2.3.1. Смесь горючий газ + воздух
Нормируемые параметры:
– НКПР и ВКПР, % (для газов);
– tсв, °C — температура самовоспламенения газов;
– БЭМЗ, мм — безопасный экспериментальный максимальный зазор.
Ненормируемые, но используемые в расчетах:
– Vг, м/с — скорость (нормального) горения
– Vд, м/с — скорость детонации
– Pвзр, Па — давление взрыва
<картинка>
БЭМЗ – максимальный зазор между фланцами оболочки, через который не происходит передачи горения или взрыва из оболочки в окружающую среду при любой концентрации горючего в воздухе.
Классификация горючих газов:
– по температуре самовоспламенения горючих газов вводятся 6 групп взрывоопасных смесей: Т1 (tсв > 450°C) … Т6 (tсв ~ 85–100° C — самая опасная);
– в зависимости от БЭМЗ газы классифицируются по категориям: I (БЭМЗ > 1 мм), IIA (БЭМЗ > 0,9 мм), IIB (БЭМЗ ~ 0,5–0,9 мм), IIC (БЭМЗ < 0,5 мм)
Например: водород — Т1 IIC; метан — Т1 I; сероуглерод CS2 — Т4 IIC.
5.2.3.2. Смесь горючий пар (жидкость) + воздух
Нормируемые параметры:
– НКПР и ВКПР, %;
– tсв, °C — температура самовоспламенения паров жидкости;
– БЭМЗ, мм — безопасный экспериментальный максимальный зазор.
Ненормируемые, но используемые в расчетах:
– tвсп, °C — температура вспышки;
– tвоспл, °C — температура воспламенения;
– НТПР и ВТПР, °C.
В зависимости от температуры вспышки tвсп все горючие жидкости делятся на:
– легковоспламеняющиеся (ЛВЖ) — tвсп £ 61° C: бензин, керосин, ацетон, бензол и др.;
– горючие жидкости — tвсп > 61° C.
5.2.3.3. Смесь пыль + воздух
Нормируемые параметры:
– НКПР, г/м3 (для пыли);
– tсв осевшей пыли, °C — температура самовоспламенения осевшей пыли;
– tсв аэровзвеси, °C — температура самовоспламенения аэровзвеси.
Ненормируемые, но используемые в расчетах:
– dPвзр / dt, Па/с — скорость нарастания давления взрыва;
– W, МДж — энергия источников зажигания.
Характеристики пожаровзрывоопасности пыли зависит от дисперсности пыли.
Например: алюминий в слитках — негорючий; крупнодисперсная пыль — горит; мелкодисперсная пыль — легко воспламеняется.