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:

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

C_i – концентрация i-ого горючего газа,

П_i — НКПВ i-ого горючего газа,

П_i’ — 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);

– t_св, °C — температура самовоспламенения газов;

– БЭМЗ, мм — безопасный экспериментальный максимальный зазор.

Ненормируемые, но используемые в расчетах:

– V_г, м/с — скорость (нормального) горения

– V_д, м/с — скорость детонации

– P_взр, 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 (t_св > 450°C) … Т6 (t_св ~ 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, %;

– t_св, °C — температура самовоспламенения паров жидкости;

– БЭМЗ, мм — безопасный экспериментальный максимальный зазор.

Ненормируемые, но используемые в расчетах:

– t_всп, °C — температура вспышки;

– t_воспл, °C — температура воспламенения;

– НТПР и ВТПР, °C.

В зависимости от температуры вспышки t_всп все горючие жидкости делятся на:

– легковоспламеняющиеся (ЛВЖ) — t_всп £ 61° C: бензин, керосин, ацетон, бензол и др.;

– горючие жидкости — t_всп > 61° C.

5.2.3.3. Смесь пыль + воздух

Нормируемые параметры:

– НКПР, г/м³ (для пыли);

– t_{св осевшей пыли}, °C — температура самовоспламенения осевшей пыли;

– t_{св аэровзвеси}, °C — температура самовоспламенения аэровзвеси.

Ненормируемые, но используемые в расчетах:

– dP_взр / 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.