Диссертация (1172924), страница 10
Текст из файла (страница 10)
В обоих случаях образуются потенциальные источники зажигания,при этом легче всего зажигаются бедные газовые смеси. Фрикционные искрыс высокой зажигающей способностью возникают обычно в случае легкихметаллов (сплавы церия, алюминия, магния, титана) и иногда в случае тяжелыхметаллов (гафний, цирконий).В настоящее время отсутствует систематическая классификация горючихгазов и паров по воспламеняемости фрикционными искрами. С определеннымприближением может применяться классификация, связанная с взрывозащищенным оборудованием. Так, смесь пропан-воздух (группа II-А) легче воспламеняется, чем смесь метан-воздух (группа I).
Смесь этилен-воздух (группа II-B)опаснее смеси пропан-воздух, а смесь водород-воздух (группа IIc) опаснее смесиэтилен-воздух. Смеси, наиболее легко зажигаемые фрикционными искрами,являются бедными и по своему составу близки к НКПР. Тоже относитсяи к зажиганию нагретыми поверхностями.52В работе [62] проведены эксперименты, имитирующие зажигание фрикционными искрами, образующимися при соприкосновении обуви с поверхностью полаиз кварцевой плитки (типичная скорость скользящего удара 7,6 м/с). В экспериментах ударник двигался по окружности диаметром 0,91 м и осуществлял скользящий удар по исследуемому образцу. Ширина мишени, по которой происходилудар, составляла 75 мм.
Опыты проводили с образцами из стали и карбидавольфрама. Проведено 500 соударений со скоростью 9,4 м/с и 500 соударенийсо скоростью 6,4 м/с. По оценкам авторов, в тепло переходит около 1/3 энергиисоударения. Некоторые результаты экспериментов приведены в таблицах 1.3–1.5.Таблица 1.3 – Результаты экспериментов по определению возможности воспламененияметановоздушной смеси с содержанием CH4 7 %(об.) фрикционными искрами,образующимися при соударении металлов и кварцевой плитки [62]МатериалмишениСкорость(м/с) иэнергияудара9,4; 255Карбид вольфрама6,4; 1179,4; 255Сапожный гвоздь6,4; 117Инструментальнаясталь9,4; 25510,1; 289Малоуглеродистаясталь9,4; 25510,1; 289Уголсоударения,град2461246824681012246810210121224212Числосоударенийбеззажигания259150905030050505095631091005083501001001995049357683252424Числосоударенийсзажиганием100000000000000001000010000Полноечислосоударений5005005005009171084853Таблица 1.4 – Результаты экспериментов по определению вероятностивоспламенения различных горючих газовоздушных смесей искрами удараи трения металлов и кварцевой плитки [62]МатериалмишениКарбид вольфрамаСапожный гвоздьИнструментальнаястальМалоуглеродистаястальБронзаалюминиваяСплав медис бериллиемПлавленныйкварцЛамповое стеклоБутылочное стеклоЭнергиясоударения,Дж225117225117255289255289117Вероятность воспламенения (%) и интервалее значений для доверительной вероятности 95 % длясмесей с воздухом7 %(об.)3 %(об.)4 %(об.)15 %(об.)CH4C3H8C2 H 4H20,2 (0-1,1)0 (0-0,7)1,8 (1,1-3,1)26 (22-30)0 (0-0,7)25 (22-28)43 (38-47)0,2 (0-4,1)0 (0-4,1)14 (0,4-58)0 (0-3,4)0 (0-7,6)1 (0,1-5,4)24 (15-32)82 (74-89)-1172 (0,3-7)20 (12-29)83 (75-90)-117--10 (2,2-26,5)100 (59-100)1171170 (0-1,4)-2,8 (1,1-6)-5,5 (1,9-12,4)0,72 (0,1-3,9)47 (23-72)39 (28-52)Таблица 1.5 – Результаты экспериментов по определению вероятностивоспламенения различных горючих газовоздушных смесей искрами удараи трения различных материалов [62]СоударяющиесяматериалыХромированнаястальСтальСплав бронзыс алюминиемСплав медис бериллиемИнструментальнаястальМалоуглеродистаястальВероятность воспламенения (%) и интервалее значений для доверительной вероятности95 % для смесей с воздухом7%3%4%15 %CH4C3H8C2H4H2Карбид кремния15 (7-27)---СтальРжаваямалоуглеродистаясталь0 (0-1,2)-----0 (0-31)-То же--0 (0-31)-То же--90 (55-100)-То же-0 (0-5,9)13 (6-25)42 (28-58)54В первой серии экспериментов определялась возможность воспламененияметановоздушной смеси с содержанием CH4 7 %(об.) фрикционными искрами,образующимися при соударении металлов и кварцевой плитки для различныхскоростей скользящего удара.
Во второй серии экспериментов определяласьвероятность воспламенения различных горючих газовоздушных смесей искрамиудара и трения металлов и кварцевой плитки. В третьей серии экспериментовопределялась вероятность воспламенения различных горючих газовоздушныхсмесей искрами удара и трения различных материалов.Из таблицы 1.3 следует, что вероятность зажигания смеси 7 %(об.) CH4 –воздух скользящим ударом невелика. Сравнивая результаты экспериментов,представленных в таблицах 1.3-1.5, можно сделать вывод, что в случае кварцевойплитки вероятность воспламенения значительно выше по сравнению с другимирассмотренными в работе конструкционными материалами.Причиной высокой опасности искрообразования легких металлов являетсяпротекание термитной реакции с ржавчиной.
Металлы с низкой температуройплавления чаще всего искробезопасны. Наиболее искроопасными являютсяматериалы, дающие при столкновении с твердыми поверхностями горящиечастицы (титан, церий, гафний, цирконий). Далее идет магний и его сплавы такжеиз-за протекания термитной реакции с ржавым железом. Затем следует алюминий.Метановоздушные смеси практически не зажигаются при соударении стальныхповерхностей (даже ржавых), для этиленовоздушных смесей вероятностьзажигания существенно выше.
Если стальные поверхности контактируют приударе со строительными материалами (гранит, кирпич, асфальт и т. п.), рискзажигания метановоздушных смесей мал, но зажигание возможно для смесейC3H8 – воздух и весьма вероятно для смесей C2H4 – воздух.В работе [63] изучено зажигание газовоздушных смесей искрами,образующимися при ударе с энергией до 240 Дж. Обнаружена возможность зажигания пропановоздушной смеси. Смесь паров бензина с воздухом зажгли приэнергии 177 Дж при столкновении двух образцов из высокоуглеродистой стали.55Для зажигания смеси H2 – воздух потребовалась энергия соударения всеголишь 3,4 Дж.
Такие материалы, как сплавы алюминия с бронзой, медис бериллием и никеля с медью и кремнием приводили к зажиганию смесиH2 – воздух при соударении с ржавым железом.В работе [64] описан способ испытания на фрикционную искробезопасностьобразцов из легких сплавов. Способ испытания на искробезопасность образцовиз легких сплавов заключается в том, что испытуемый образец, соединенныйс грузом заданной массы, сбрасывается с определенной высоты на ржавуюстальную плиту, установленную под углом 50° к горизонту в метановоздушнойсмеси, содержащей 7,5 %(об.) метана, и по реакции этой среды на выделениеэнергии в месте удара судят об искробезопасности испытуемого сплава. Способотличается тем, что поверхность плиты увлажняют, измеряют площадь следа,образовавшегося в результате удара образца о поверхность. При невоспламенениисмесивкамереиплощадиследаменее25мм2сплавотносятк искробезопасным.
При площади следа более 25 мм2 на след, оставленный припервом сбрасывании, сбрасывают ржавый стальной образец, аналогичныйобразцу из испытываемого сплава, и при невоспламенении сплав относят к искробезопасным, в противном случае – к искроопасным.Искры удара и трения являются одними из основных причин воспламенениявзрывоопасных сред [65, 66], давая 30-50 % от всех источников зажигания. Этатенденция стабильна во времени. До настоящего времени обзоры [52, 67] в этойобласти считались наиболее полными.Зажигание в результате трения происходит за счет повышения температурытрущихся поверхностей, при этом выделяющееся тепло пропорционально силетрения и скорости [68]. Согласно [69], температура в зоне трения существеннозависит от геометрических размеров образцов.
Крупномасштабная испытательнаяустановка описана в работе [66] и имеет характерный размер 30 см. Установкамалого масштаба имеет характерный размер 10 см. При трении поверхностьобразцов нагревается до температур, зажигающих взрывоопасную смесь [70, 71].Зажигание пылей нагретой поверхностью рассмотрено в работе [72].56В работах [72, 73] изучено зажигание взрывоопасных смесей единичнымичастицами, нагреваемыми лазерным излучением.В монографии [74] описаны условия зажигания фрикционными искрамии сделан вывод, что профилактика пожаров и взрывов от механических искр,образующихся при ударах и трении, должна проводиться в следующихнаправлениях:– на пневмосистемах транспортирования пылевидных, порошкообразныхи волокнистых материалов должны устанавливаться камнеуловители и магнитныесепараторы.
Улавливающие устройства должны устанавливаться по ходутранспортирования до вентиляторов, измельчителей, дробилок и т. д.;– слесарный инструмент, используемый во взрывопожароопасных помещениях и на наружных установках, должен изготавливаться из не искрящихматериалов (латуни, дюрали, пластмасс) и смазываться пластичными смазками.Омеднение стального инструмента дает лишь временный эффект;– внутренние поверхности корпусов вентиляторов, воздуходувок и другихдутьевых машин должны быть футерованы латунью или пластмассами.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
