Вопрос 7

Вопрос 1. Открытые аппараты с пожароопасными жидкостями.

Испарение с открытой поверхности происходит при хранении жидкостей в открытых резервуарах, наличии окрасочных ванн, пропитке в ваннах растворенными смолами тканей и бумаги, промывке и сушке деталей растворителями и т. п. Горючая концентрация смеси паров с воздухом над поверхностью открытого аппарата образуется, если температура жид­кости t_раб будет выше температуры ее вспышки t_всп. С учетом коэффициента надежности это условно выражается соотноше­нием:

Размер образующейся взрывоопасной зоны паров определя­ется условиями испарения.

Количество жидкости, испаряющейся со свободной поверх­ности, зависит от ее физических свойств, температурных усло­вий испарения, площади зеркала испарения, времени испаре­ния и подвижности воздуха.

В общем виде эту закономерность можно выразить следу­ющим образом:

                                                     (2.1)

где G_исп — количество испарившейся жидкости;

Р_s — давление насыщенного пара жидкости при данной температуре;

Рекомендуемые материалы

М — молекулярный вес жидкости;

D — коэффициент диффузии  паров жидкости при дан­ной температуре;

q_исп— теплота испарения жидкости;

 t_ж, t_в — температура жидкости и воздуха;

α — коэффициент    теплообмена    между   жидкостью и воздухом;

ω — скорость   движения   воздуха   параллельно   поверх­ности испарения;

Р_в — давление паров жидкости в воздухе;

F — площадь испарения;

τ — длительность испарения.

Испарение  горючих  жидкостей   в   неподвижную  среду

При испарении горючей жидкости в неподвижный воздух (молекулярная диффузия) затрудняется рассеивание паров, создаются более благоприятные условия для скопления паров у места их выделения с образованием местных пожароопасных концентраций. Естественно, что в этом случае практический ин­терес представляет закон распределения концентраций пара по высоте над поверхностью жидкости в зависимости от темпера­туры и длительности испарения, возможные размеры зоны взрывоопасности и количество испаряющейся жидкости.

 В сосуде с открытой поверхностью испарения жидкости (рис. 2.1) концентрация пара в вертикальном направлении из­меняется по кривой от насыщенной концентрации C_s у поверх­ности жидкости до нуля на определенном расстоянии от нее

Это расстояние в каждом отдельном случае будет оп­ределяться свойствами жид­кости и длительностью ис­парения.

Подставляя найденные значения в

Массу испаряющейся с открытой поверхности жидкости в неподвижную среду определяют по

формуле:

где  - масса жидкости, испаряющейся с открытой поверхности в неподвижную среду, кг;

 - плотность пара жидкости при рабочей температуре, кг/м;  - поверхность испарения, м;

 - коэффициент диффузии пара при рабочей температуре, м/с;  - продолжительность испарения, с.

Величину коэффициента диффузии пара или газа в воздух при рабочей температуре  определяют по формуле:

где  - значение коэффициента диффузии, при температуре ; n - показатель степени приведены в справочной литературе.

При  необходимости величину коэффициента диффузии  мож­но определить расчетом:

где V_п и V_в - молекулярные объемы пара и воздуха;

М_п и M_в - молекулярный вес пара и воздуха.

Молекулярные объемы определяют как сумму атомных объемов V элементов, входящих в состав соединений. Значения V приведены в табл.

 

Таблица 

Приближенное значение коэффициента диффузии можно найти из следующего выражения:

 Плотность пара жидкости при рабочей температуре определяют по формуле:

Испарение   горючих  жидкостей   в  движущуюся   среду

(конвективная  диффузия)

Молекулярная диффузия паров жидкости в неподвижный воздух протекает весьма медленно. Значительно быстрее про­текает процесс диффузии паров жидкости в движущийся воз­дух. При конвективной диффузии масса переходит из одной фазы в другую не только вследствие молекулярного движения, но и в результате движения воздуха, а также более интенсивно­го теплообмена. За счет этого увеличивается количество испа­ряющейся жидкости.

Характер изменения концентрации пара по высоте от по­верхности испарения жидкости при движущемся воздухе резко отличается от закономерности изменения концентрации паров при испарении в неподвижный воздух. При конвективной диф­фузии над поверхностью жидкости образуется небольшой тол­щины пограничный слой с насыщенной концентрацией паров, за­тем происходит резкий перепад концентрации и в последую­щих слоях воздуха, т. е. выше пограничного слоя, вследствие интенсивного перемешивания воздуха при движении концент­рация пара будет примерно одинаковой (рис. 2.3).

Массу испаряющейся с открытой поверхности жидкости (в движущуюся и неподвижную среду) определяют по формуле:

где  - масса испаряющейся с открытой поверхности жидкости, кг;

P_s - давление насыщенного пара при температуре   испарения, мм. рт. ст.;

М — молекулярный вес паров жидкости, кг/кмоль;

 - коэффициент, зависящий от температуры и скорости движения воздуха; численные значения коэффициента  приведены в табл.

Значение коэффициента

                                

Снижение пожаро-взрывоопасности производств при наличии аппаратов с открытой поверхностью испарения обеспечивается следующими техническими решениями:

а)  изменением технологических схем с наличием промывочных, окрасочных ванн и других аппаратов с открытой поверхностью  испарения  таким  образом,  чтобы  весь  процесс,  в  том числе загрузка и выгрузка материала, осуществлялся изолированно от окружающего воздуха  (аппараты с открытой поверхностью испарения во всех случаях, где это позволяет технология, должны заменяться закрытыми аппаратами);

б)            заменой легковоспламеняющихся жидкостей в открытых аппаратах  менее пожароопасными,  а лучше всего негорючими жидкостями или составами. Так, например, если это допустимо  по  условиям  технологии,  то  для   повышения   температуры вспышки   в   легковоспламеняющиеся   растворители   можно   до­бавлять    галоидированные   углеводороды    или   заменять   ими ЛВЖ  полностью    (например,   дихлорметаном,   трихлорэтаном, трихлорэтиленом,   тетрахлорэтаном,   четыреххлористым   углеро­дом). Для пропитки электроизоляционных  материалов    вместо лаков на спирте, бензоле и ацетоне все более широкое приме­нение    находят   водорастворимые   электроизоляционные   лаки (например,   бакелитовый   водоэмульсионный   масляно-соляной лак № 321  и 302). Для пропитки тканей и изготовления изоляции   используют  водоэмульсионные   поливинилацетатные   и   бутадиенстирольные краски. При обезжиривании и промывке деталей  вместо легковоспламеняющихся  растворителей  применяют  растворы  тринатрийфосфата,  жидкого  стекла  и   кальцинированной соды, едкого натра и другие составы с добавлением поверхностно активных веществ ОП-7, ОП-10 и др. Составы некоторых рецептов для обезжиривания черных и цветных металлов приведены в табл. 2.4 [18].

Таблица   2.4

Лекция "Характеристика сети Интернет" также может быть Вам полезна.

При обработке указанными составами температура должна быть 60-80°С, а время обработки 2-5 мин.

Хорошие результаты дает ультразвуковой метод обезжиривания, когда генератор ультразвука находится в ванне с минеральным маслом, в которую устанавливается рабочий сосуд с негорючим водным раствором (30 г тринатрийфосфата и 3 г ОП-10 на 1 л воды);

в)   выбором наиболее рациональной формы открытого аппарата (если нельзя его закрыть или применить негорючую жидкость), позволяющей при всех прочих равных условиях иметь минимальную величину поверхности испарения ЛВЖ. Для улав­ливания выделяющихся при испарении паров жидкостей у аппаратов с открытой поверхностью испарения должны быть местные системы аспирации.

Аппараты с открытой поверхностью испарения должны также иметь устройства для аварийного слива горючей жидкости, крышки для закрывания аппаратов на тот период, когда они не работают, и локальные установки пожаротушения.

Вывод по вопросу.

Таким образом, изучение средств автоматизации, правильное понимание их роли в обеспечении пожарной защиты не только повышают специальную подготовку работников пожарной охраны, но и существенно способствует успешному решению задач по предупреждению пожаров и борьбе с ними.