Лекция по "Безопасности жизнедеятельности"

    3. Малая теплоотдача в окружающую среду.

      

    Время начала самовозгорания зависит от объема смеси. До полного возгорания ничего не указывает на то, что началось гореть сено внутри (самовозгорание).  
 
 

      
 
 
 
 
 
 

    Здесь приведен график зависимости тем-ры самовозгорания от объема горючей смеси. В органических соединениях при повышении тем-ры реакция окисления идет быстрее (с выделением теплв). V₁ – тем-ра поднимается до определенного значения и далее изменяться не будет. ΔТ₁ – прирост тем-ры за счет окисления.

    Виды  горения. Диффузионное горение (самое медленное) – горючее и окислитель поступают в зону горения раздельно. Здесь нет скачка давления, взрыва. Основная хар-ка: нормальная ск-ть распространения пламени. Фронт пламени при диффузионном горении движется от нескольких десятков см/с до нескольких м/с.

    Фронт пламени имеет величину 10 ^-2 – 10 ^-4 см. Ск-ть движения фронта хар-ся нормальной ск-тью распространения пламени U_норм.

     U_норм – ск-ть распространения зоны горения (фронта пламени) по отношению к неподвижной горючей смеси в направлении, перпендикулярном к фронту пламени. Если в горючей смеси окислитель – кислород воздуха заменить на чистый О₂, то U_норм вырастет в 10 раз. 
 

    Кинетическое  горение – горючее и окислитель поступают в зону горения предварительно смешанные. Время на смешение отсутствует, процесс идет в 10-100 разы быстрее со скачком (ростом) давления. , где m – кол-во молей в продуктах сгорания, n – кол-во молей исходных вещ-в.

    Детонационное горение (детонация).  Горючее и окислитель уже готовы. Здесь фронт пламени начинает ускоряться → начинает размываться. При ускорении фронта пламени возникает волна сжатия. Фронт пламени вовлекается во всеускоряющее движение, возникает сжатие, происходит выделение тепла. При детонации рост давления мгновенный. 

    Меры борьбы. Длина трубы должна быть меньше преддетонационного участка.

      
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      
 
 
 
 
 
 

    Ставится  антидетонационная насадка (кольца розжига, пакет сеток, огнеупор). Смысл  в том, чтобы были узкие каналы. Фронт огня сбрасывает ск-ть., попадая  в спец.насадку, отдается тепло, благодаря множеству малых каналов. Выходит несгоревшая смесь. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Контактная  электризация. Смысл явления: атомы обладают разной силой притяжения электронов, поэтому при контакте разных пов-тей электроны могут переходить с одной пов-ти на другую. Существует 3 пары контактирующих пов-тей:

1. проводник  – проводник    →  не  будет статического электричества.

2. проводник  – диэлектрик   →  будет  статического электричества.

3. диэлектрик  – диэлектрик  →  будет сильная  электризация.

     Здесь образовался двойной электрический  слой подобных зарядов плоского конденсатора.

    Если  будем разделять пов-ти, то заряды будут стекаться в след этой движущейся точки и там будут взаимно  нейтролизоваться.

      
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Если  заряды не будут двигаться, то будет разность потенциалов, которая будет расти до критической и возникнет искра.

    φ – разность потенциалов, с – электроемкость. Энергия искры W_искры должна быть меньше min энергии воспламенения данной смеси.

    Меры  защиты:

    1. Заземление оборудования.

    2. Замедление движения диэлектрика

    3. Введение в состав диэлектрика  антистатических добавок (полиат  хрома). Они снижают удельное сопротивление  на 5-6 порядков.

    4. Можно в помещении повысить  относительную влажность воздуха  75-80% (но не 100%). На пов-ти некоторых материалов осаждаются пары, образующие микропленку, по которой стекают заряды статического электричества.

    5. Нейтрализация. Радиоактивные нейтрализаторы, источник которых излучает α,  β и γ частицы. α-частицы  обладают огромной ионизирующей способностью. Одна α-частица на см пробега образует несколько десятков тысяч пар ионов. α-частицы имеют малую проникающую способность, например лист бумаги задержит α-лучи. β –частицы – поток электронов, ≈ на порядок ниже ионизирующая способность, но больше проникающая способность. γ – частицы – в воздухе на 10-15 м.

    Индукционные  нейтрализаторы используются для ионизации энергии электростатического поля, при этом заряды противоположного знака индуктивно наводятся на острия индуцирующего устройства.

    Высоковольтный нейтрализатор. Один электрод находится под высоким напряжением. Эффект за счет образования коронного разряда, идет ударное образование нейтрализации. «+» очень эффективно, но если есть высокое напряжение – это опасно. Коронный заряд может перейти в искру и если есть рядом горючее – произойдет взрыв.

     Определение min энергии зажигания горючего вещ-ва.

    Сначала с помощью Источника высокого напряжения заряжаем конденсатор, затем  резко разряжаем его, проскакивает искра в пылевом пространстве. Здесь экспериментально определяется, меняя энергию разряда, та min энергия, при которой происходит воспламенение данной горючей смеси. 

    Кроме искр, рассмотренных выше, могут  быть искры удара, возникающие при  столкновении нескольких предметов. Чаще всего этой энергии достаточно для воспламенения горючих смесей. Надо использовать металлы, которые при падении не дают искру. 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Безопасный  Экспериментальный  Максимальный Зазор. Теоретическое и  экспериментально определение  БЭМЗа. Область применения.

     В электрооборудовании возможно искрение. Пов-ть электрооборудования нагревается. Если оно нагреется до тем-ры самовоспламенения – будет взрыв. Электрооборудование чаще всего негерметично → если в помещении есть горючая смесь, она может попасть во внутрь оборудования, в которой есть искрящая часть, т.о. м.б. спровоцирован взрыв. С помощью БЭМЗ (тушащего зазора) происходит тушение пламени. При анализе распространения волны горения было отмечено, что в пристеночной области смесь охлаждается за счет отдачи тепла на стенку, поэтому можно во взрывозащищенном электрооборудовании все зазоры изготовить строго определенной толщины, в которой при прохождении фронта пламени U_норм = 0. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Изображен испытательный сосуд, где может  произойти взрыв. Прочный корпус разделен на 2 полости, в каждую полость подаются исследуемые горючие смеси. Полости сообщаются через регулируемый зазор. Искра дает взрыв и фронт пламени идет быстро к зазору, который заполнен горючей смесью.

    Если  зазор достаточен, то фронт пламени  проходит через него, пламя вырывается во II полость и поджигает его смесь. Изменяя диаметр зазора, находят тот зазор, при котором не происходит перебрасывания взрыва в соседнюю полость. С уменьшением d_канала растет отношение пов-ти пламени соприкасающейся стенки и ее объем. В какой-то момент теплоотвод превысит теплопривод и распространение фронта пламени по смеси становится невозможным.

    БЭМЗ  – max зазор между фланцем и оболочкой, через которую не проходит передача взрыва из оболочки в окружающую среду при любой концентрации горючей смеси. БЭМЗ определяется экспериментально для каждого горючего вещ-ва.

    Из  уравнения Пекле  найдем диаметр БЭМЗ , где                   Uн – нормальная ск-ть распространения пламени; С – удельная теплоемкость исх. смеси;     ρ – плотность исх. смеси; λ – теплопроводность исх. смеси. Все значения, кроме d табличные.

    Все взрывозащищенное электрооборудование  подразделяется в зависимости от  области применения:

    Группа 1: рудничное взрывозащищенное электрооборудование, предназначенное для шахт, опасные по газу и пыли.

    Группа 2: взрывозащищенное электрооборудование для внутренней и наружной установки, кроме рудничного, т.е наземное.

 

    Электрооборудование для взрывоопасных  зон. Виды и уровни защиты. Методика выбора электрооборудования.

    Взрывозащищенным  называется электрооборудование, предназначенное  для установки в пределах взрывоопасных зон. Оно должно обеспечивать безопасность эксплуатации в данной взрывоопасной среде.

    Маркировка:  1 Ех  d  II В  Т3

    ВЭ  различается по уровням и видам  взрывозащиты. Сущ. 3 уровня взрывозащиты:

    Обозначение 2. Электрооборудование повышенной надежности против взрыва. Взрывозащита обеспечивается только при нормальном режиме работы.

    Обозначение 1. Взрывобезопасное электрооборудование - взрывозащита обеспечивается как при нормальном режиме работы, так и при признанных вероятных повреждениях, определяемых условиями эксплуатации, кроме повреждения средств взрывозащиты.

    Обозначение 1. Взрывобезопасное электрооборудование - взрывозащита обеспечивается как при нормальном режиме работы, так и при признанных вероятных повреждениях, определяемых условиями эксплуатации, кроме повреждения средств взрывозащиты.

    Обозначение 0. Особовзрывобезопасное электрооборудование, в котором по отношению к взрывобезопасному приняты дополнительные средства взрывозащиты.  Взрывозащита обеспечивается при любых условиях эксплуатации электрооборудования.

    Эти три уровня обеспечиваются 7-ю видами взрывозащиты:

    Ех – оборудование выполнено в соответствии с евростандартами.

    Обозначение d  - взрывонепроницаемая оболочка. Поскольку электрооборудование негерметично, то  в него может поступать горючая смесь из помещения. Т.к. во время работы внутри корпуса возможно искрение, то горючая смесь может взорваться внутри корпуса. Для этого предусмотрено:

    1. Прочный корпус, который должен  выдерживать давление не менее  1 Па.

    2. Все зазоры в корпусе должны быть ≤ БЭМЗа, т.е. пламя из корпуса не вырвется наружу, т.к. проходя БЭМЗ – оно будет погашено.

    3. Тем-ра нагрева пов-ти электродвигателя  не должна быть выше тем-ры  самовоспламенения применяемых  вещ-в.

    «-»: Сравнительно большой вес корпуса. Коррозия, разъедание зазоров и их увеличение. Высокая цена. Применяют на небольшие и средние мощности до 100 кВт.

    Обозначение i - Искробезопасная эл.цепь – самый безопасный (надежный) способ защиты. Эл.цепь выполняется так, что при нормальном режиме и при неисправностях эл.заряд (замыкание) или нагрев элементов цепи не могут воспламенить окружающую горючую смесь. Здесь взрывобезопасность обеспечивается включением в эл.цепь искрогасящих ограничительных элементов, сопротивлений, строселей, шунтов, конденсаторов и т.д. Величина параметров ограничительных элементов рассчитывается таким образом, чтобы энергия искр замыкания и размыкания была в 4 раза меньше min энергии воспламенения или ток в цепи д.б. в 1.5 раза меньше воспламеняющего данную смесь. Не требует высококвалифицированного персонала, не боится коррозии, не перетяжелен.