На область воспламенения веществ

Факторы, влияющие на КПР.

1) химическая природа вещества;

2) мощность источника зажигания;

3) турбулентность;

4) примеси негорючих паров и газов;

5) температура смеси;

6) давление смеси;

7) объем сосуда;

8) диаметр сосуда.

Мощность источника зажигания. Наиболее распространенными источниками зажигания являются электрическая искра и электрическая дуга. Механизм воспламенения горючей смеси электрической искрой или электрической дугой сложен, поскольку при возникновении искры происходит очень интенсивное возбуждение молекул газа и их ионизация. Это в сильной степени интенсифицирует протекание химических процессов и изменяет критические условия зажигания. Возникновение искры вызывает повышение температуры газа, поэтому искру можно представить как своеобразное накаленное тело.

Для каждой горючей смеси существует некоторая предельная минимальная мощность искры, начиная с которой смесь воспламеняется - возникает фронт горения. Эта минимальная мощность является функцией состава смеси и зависит от Р и Т. Знание минимальной мощности электрических искр, необходимой для воспламенения различных газовых смесей, имеет большое практическое значение. Это дает возможность оценить чувствительность горючей смеси к воспламенению, установить допустимое значение энергии электрического разряда во взрывоопасной среде, классифицировать горючие смеси по воспламеняемости их электрическими разрядами и разработать меры безопасности проведения процесса (безопасные системы связи, сигнализации, автоматизации и другие устройства с применением электрического тока).

Допустимая энергия искрового разряда в производственных условиях для газо- паро- воздушных горючих смесей не должна превышать 0,4 минимальной энергии зажигания. Заданной мощности искры, превышающей мощность наименьшей искры, всегда соответствует концентрации смеси, являющиеся границами искрового зажигания. Вне таких границ зажигание невозможно, тогда как в области, лежащей между границами, смесь может воспламениться. По мере повышения мощности искры границы зажигания расширяются, однако имеется предел, к которому стремятся границы зажигания при бесконечном увеличении мощности искры. Выше этого предела изменение мощности искры не изменяет границ зажигания. Такие искры называют насыщенными. Использование насыщенных искр в приборах для определения концентрационных и температурных пределов воспламенения, а также Т_восп дает результаты, не отличающиеся от результатов определения пределов воспламенения с использованием накаленных тел и пламени.

Большое влияние на воспламеняющую способность электрических искр оказывают имеющиеся в цепи индуктивные сопротивления (дроссели, реле и т.д.). Для воспламенения ацетилена достаточно образования искры при напряжении в цепи 6 В, силе тока 0.37 А, мощности 2.2 Вт.

Турбулентность. В условиях производства в аппаратах и емкостях газо - воздушные смеси могут находиться не только в статическом, но и в турбулентном состоянии. С увеличением турбулентности, характеризующейся скоростью движения газового потока u_т создаваемого в емкости, при постоянной энергии источника зажигания концентрационные пределы распространения пламени сужаются. Это объясняется тем, что турбулентное перемешивание газа затрудняет искровое воспламенение, так как теплоотдача в свежий газ определяется теплопроводностью пограничного слоя, окружающего очаг зажигания. Увеличение теплоотвода через пограничный слой приводит к сужению пределов воспламенения и замедлению формирования пламени в турбулизованном газе.

Примеси негорючих паров и газов. При введение в смесь горючего газа с воздухом негорючих примесей, область воспламенения сужается за счет уменьшения ВКПР. НКПР незначительно изменяется по мере уменьшения концентрации кислорода при введение негорючих примесей, так как в смеси имеется избыток кислорода воздуха. Верхний же предел уменьшается значительно, поскольку смесь содержит мало кислорода, поэтому добавление инертных присадок оказывает такое сильное влияние. Влияние инертных газов на концентрационные пределы зависит и от тепловых характеристик этих газов - их теплоемкости и теплопроводности. Чем больше теплоемкость газа при одной и той же теплопроводности, тем выше эффективность его действия, т.е. при меньшей его концентрации прекращается воспламенение. Коэффициенты теплопроводности аргона и диоксида углерода очень близки, а теплоемкость диоксида углерода почти в два раза больше, чем аргона, следовательно, действие диоксида углерода эффективнее действия аргона.

Температура смеси. С повышением температуры увеличивается скорость химической реакции, и область воспламенения расширяется. Наиболее сильное влияние температура оказывает на ВКПР. С повышением начальной температуры смеси увеличивается скорость горения при предельных концентрациях смесей; смеси, сильно разбавленные горючим или воздухом и не способны при низкой температуре гореть, становятся горючими.

Давление смеси. Начальное давление горючей смеси влияет на пределы распространения пламени. Концентрационные пределы изменяются вследствие изменения скорости распространения пламени под давлением. Горючие смеси различных веществ ведут себя не одинаково, что объясняется физико - химическими свойствами веществ. Если изменение коэффициента диффузии смеси будет равно изменению коэффициента теплопроводности (DD = Da), то изменение давления не окажет влияния на пределы воспламенения. Если же изменение коэффициента диффузии будет больше изменения коэффициента температуропроводности (DD > Da), то с повышением давления область воспламенения расширяется и, главным образом, вследствие повышения ВКПРП. При снижение давления область воспламенения сужается. Для газовых смесей существует такое минимальное давление, ниже которого при любом составе смеси зажигание не возможно, это связано с тем, что по мере понижения давления ВКПРП и НКПРП сближаются, а затем совпадают.

Объем и диаметр сосуда. При уменьшении объема и диаметра сосуда увеличивается поверхность теплоотдачи, приходящаяся на единицу объема смеси. Для каждой газовой системы существует минимальный объем и диаметр, ниже которых при любом составе смеси зажигание, и распространение пламени становятся невозможным.

Вывод по вопросу. Знание факторов влияющих на КПР позволяет влиять на развитие и прекращение горения, разрабатывать и осуществлять инженерно - технические мероприятия, повышающие пожарную безопасность технологических процессов производств.