Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлен с предела взрываемости )
Перейти к навигации Перейти к поиску

Смеси диспергированных горючих материалов (таких как газообразное или парообразное топливо и некоторые виды пыли) и кислорода в воздухе будут гореть только в том случае, если концентрация топлива находится в четко определенных нижних и верхних границах, определенных экспериментально, называемых пределами воспламеняемости или пределами взрываемости . Горение может варьироваться в расправе от дефлаграции через детонацию .

Пределы зависят от температуры и давления, но обычно выражаются в объемных процентах при 25 ° C и атмосферном давлении. Эти ограничения относятся как к производству и оптимизации взрыва или сгорания, как в двигателе, так и к его предотвращению, как при неконтролируемых взрывах скоплений горючего газа или пыли. Получение наилучшей горючей или взрывоопасной смеси топлива и воздуха ( стехиометрическая пропорция) важно для двигателей внутреннего сгорания, таких как бензиновые или дизельные двигатели .

Стандартная справочная работа по-прежнему разработана Майклом Джорджем Забетакисом , инженером по пожарной безопасности , с использованием аппарата, разработанного Горным бюро США .

Насилие возгорания [ править ]

Горение может быть разной степени насилия. Дефлаграции является распространение зоны горения со скоростью , меньшей , чем скорость звука в среде непрореагировавшего. Детонационной является распространение зоны горения с большей скоростью , чем скорость звука в среде непрореагировавшего. Взрыв является разрывным или разрывом шкафа контейнера или в связи с развитием внутреннего давления от дефлаграции или детонации , как определен в NFPA 69.

Лимиты [ править ]

Нижний предел воспламеняемости [ править ]

Нижний предел воспламеняемости (LFL): самая низкая концентрация (процент) газа или пара в воздухе, способная вызвать вспышку огня в присутствии источника воспламенения (дуга, пламя, тепло). Многие специалисты по безопасности считают этот термин тем же, что и нижний взрывоопасный уровень (НПВ). При концентрации в воздухе ниже, чем LFL, газовые смеси «слишком бедны» для горения. LFL газообразного метана составляет 4,4%. [1] [2] Если в атмосфере содержится менее 4,4% метана, взрыв не может произойти даже при наличии источника возгорания. С точки зрения здоровья и безопасности концентрация нижнего предела взрываемости считается непосредственно опасной для жизни или здоровья (IDLH) , где более строгий предел воздействия не существует для горючего газа. [3]

Показания в процентах на мониторах горючего воздуха не следует путать с концентрациями LFL. Эксплозиметры, разработанные и откалиброванные для конкретного газа, могут показывать относительную концентрацию атмосферы по отношению к LFL - LFL составляет 100%. Например, 5% отображаемое значение LFL для метана будет эквивалентно 5%, умноженным на 4,4%, или приблизительно 0,22% метана по объему при 20 ° C. Контроль опасности взрыва обычно достигается за счет достаточной естественной или механической вентиляции. для ограничения концентрации горючих газов или паров до максимального уровня 25% от их нижнего предела взрываемости или воспламеняемости .

Верхний предел воспламеняемости [ править ]

Верхний предел воспламеняемости (UFL): Наивысшая концентрация (процент) газа или пара в воздухе, способная вызвать вспышку огня в присутствии источника возгорания (дуга, пламя, тепло). Концентрации выше, чем UFL или UEL, «слишком богаты» для сжигания. Работа выше UFL обычно избегается в целях безопасности, потому что утечка воздуха может привести смесь в диапазон горючести.

Влияние температуры, давления и состава [ править ]

Пределы воспламеняемости смесей нескольких горючих газов можно рассчитать с помощью правила смешивания Ле Шателье для объемных долей горючих газов :

и аналогично для UFL.

Температура , давление и концентрация окислителя также влияют на пределы воспламеняемости. Более высокая температура или давление, а также более высокая концентрация окислителя (в первую очередь кислорода в воздухе) приводят к более низкому LFL и более высокому UFL, следовательно, газовая смесь будет легче взорваться. Влияние давления очень мало при давлениях ниже 10 миллибар и трудно предсказуемо, поскольку оно было изучено только в двигателях внутреннего сгорания с турбонагнетателем .

Обычно атмосферный воздух подает кислород для горения, и пределы предполагают нормальную концентрацию кислорода в воздухе. Атмосфера, обогащенная кислородом, усиливает сгорание, понижая LFL и увеличивая UFL, и наоборот; Атмосфера, лишенная окислителя, не является ни горючей, ни взрывоопасной при любой концентрации топлива (за исключением газов, которые могут энергетически разлагаться даже в отсутствие окислителя, например ацетилена ). Значительное увеличение доли инертных газов в воздушной смеси за счет кислорода увеличивает LFL и снижает UFL.

Контроль взрывоопасной атмосферы [ править ]

Газ и пар [ править ]

Контроль концентраций газов и паров за пределами пределов воспламеняемости является одним из основных факторов безопасности и гигиены труда . Методы, используемые для контроля концентрации потенциально взрывоопасного газа или пара, включают использование продувочного газа, инертного газа, такого как азот или аргон, для разбавления взрывоопасного газа перед контактом с воздухом. Также распространено использование скрубберов или адсорбционных смол для удаления взрывоопасных газов перед выпуском. Газы также могут безопасно поддерживаться при концентрациях выше UEL, хотя нарушение в контейнере для хранения может привести к взрывоопасным условиям или интенсивным пожарам .

Пыль [ править ]

У пыли также есть верхний и нижний пределы взрываемости, хотя верхние пределы трудно измерить и не имеют большого практического значения. Нижние пределы воспламеняемости для многих органических материалов находятся в диапазоне 10–50 г / м³, что намного выше пределов, установленных по соображениям здоровья, как и в случае нижнего предела взрываемости многих газов и паров. Пылевые облака такой концентрации трудно увидеть на более чем коротком расстоянии и обычно существуют только внутри технологического оборудования.

Пределы воспламеняемости также зависят от размера частиц пыли и не являются внутренними свойствами материала. Кроме того, концентрация выше нижнего предела взрываемости может быть создана внезапно из-за скоплений осевшей пыли, поэтому регулирование путем регулярного мониторинга, как это делается с газами и парами, не имеет значения. Предпочтительный метод управления горючей пылью - предотвращение скопления осевшей пыли через технологический корпус, вентиляцию и очистку поверхности. Однако более низкие пределы воспламеняемости могут иметь значение при проектировании станции.

Летучие жидкости [ править ]

Ситуации, вызванные испарением легковоспламеняющихся жидкостей в заполненном воздухом пустом объеме контейнера, могут быть ограничены объемом гибкого контейнера или использованием несмешивающейся жидкости для заполнения пустого объема. Гидравлические танкеры используют вытеснение воды при заполнении резервуара нефтью. [4]

Примеры [ править ]

Пределы воспламеняемости / взрываемости некоторых газов и паров приведены ниже. Концентрации даны в процентах от объема воздуха.

  • Жидкости класса IA ​​с температурой вспышки менее 73 ° F (23 ° C) и температурой кипения менее 100 ° F (38 ° C) имеют рейтинг воспламеняемости 4 по NFPA 704.
  • Жидкости класса IB с температурой вспышки менее 73 ° F (23 ° C) и точкой кипения, равной или превышающей 100 ° F (38 ° C), и жидкости класса IC с температурой вспышки, равной или превышающей 73 ° F (23 ° C), но менее 100 ° F (38 ° C) имеют рейтинг воспламеняемости NFPA 704, равный 3
  • Жидкости класса II с температурой вспышки, равной или превышающей 100 ° F (38 ° C), но менее 140 ° F (60 ° C), и жидкости класса IIIA с температурой вспышки, равной или превышающей 140 ° F (60 ° C), но менее 200 ° F (93 ° C) имеют рейтинг воспламеняемости NFPA 704, равный 2.
  • Жидкости класса IIIB с температурой воспламенения, равной или превышающей 200 ° F (93 ° C), имеют рейтинг воспламеняемости NFPA 704, равный 1.

ASTM E681 [ редактировать ]

Воспроизвести медиа
Изображение пламени R-32 возле его LFL в 12-литровом приборе ASTM E-681. [27]

В США наиболее распространенным методом измерения LFL и UFL является ASTM E681 . [27] Это стандартное испытание требуется для газов HAZMAT класса 2 и для определения классификации воспламеняемости хладагента . В этом стандарте используются визуальные наблюдения за распространением пламени в сферических стеклянных сосудах объемом 5 или 12 л для измерения пределов воспламеняемости. Воспламеняющиеся условия определяются как условия, при которых пламя распространяется за пределами угла конуса 90 °.

См. Также [ править ]

  • Воспламеняемость
  • Ограничение концентрации кислорода
  • Минимальная энергия зажигания

Ссылки [ править ]

  1. ^ https://www.engineeringtoolbox.com/explosive-concentration-limits-d_423.html
  2. ^ https://www.honeywellanalytics.com/~/media/honeywell-analytics/documents/english/11296_gas-book_v5_0413_lr_en.pdf?la=en
  3. ^ "Текущий бюллетень разведки № 66: Вывод значений, непосредственно опасных для жизни или здоровья (IDLH)" (PDF) . Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH) . Ноября 2013 . Проверено 11 февраля 2018 .
  4. ^ Моррелл, Роберт В. (1931). Нефтяные танкеры (Второе изд.). Нью-Йорк: Издательство Simmons-Boardman. С. 305 и 306.
  5. ^ Бриттон, Л. Г. «Использование данных о материалах в оценке статической опасности». как указано в NFPA 77-2007, приложение B
  6. ^ a b c d e f g h i j Работа с современными углеводородами и кислородсодержащими растворителями: руководство по воспламеняемости. Архивировано 1 июня 2009 г., Wayback Machine Группа производителей растворителей Американского химического совета , стр. 7 января 2008 г.
  7. ^ Matheson Gas Products. Справочник Matheson Gas (PDF) . п. 443 . Проверено 30 октября 2013 .
  8. ^ a b c d e f g h i j k l m n o «Газы - Пределы концентрации взрывоопасных и воспламеняющихся веществ» . Проверено 9 сентября 2013 .
  9. ^ "ICSC 0018 - н-БУТИЛ МЕРКАПТАН" . www.inchem.org . Проверено 18 марта 2018 .
  10. ^ "2-ГЕКСАНОН ICSC: 0489" . oit.org . Проверено 18 марта 2018 .
  11. ^ «Сайт IPCS INTOX закрыт» . www.intox.org . Проверено 18 марта 2018 .
  12. ^ Yaws, Карл L .; Брейкер, Уильям; Книга данных Мэтисона по газу, опубликованная McGraw-Hill Professional, 2001, стр. 211
  13. ^ Yaws, Карл L .; Брейкер, Уильям; Книга данных Мэтисона по газу, опубликованная McGraw-Hill Professional, 2001, стр. 216
  14. ^ "ICSC 0425 - ЦИКЛОГЕКСАНОН" . www.inchem.org . Проверено 18 марта 2018 .
  15. ^ "MSDS Циклопентадиен" . ox.ac.uk . Проверено 18 марта 2018 .
  16. ^ Yaws, Карл L .; Брейкер, Уильям; Книга данных Мэтисона по газу, опубликованная McGraw-Hill Professional, 2001, стр. 221
  17. ^ "ICSC 0353 - ЦИКЛОПЕНТАН" . www.inchem.org . Проверено 18 марта 2018 .
  18. ^ Yaws, Карл L .; Брейкер, Уильям; Книга данных Мэтисона по газу, опубликованная McGraw-Hill Professional, 2001, стр. 226
  19. ^ Yaws, Карл L .; Брейкер, Уильям; Книга данных Мэтисона по газу, опубликованная McGraw-Hill Professional, 2001, стр. 244
  20. ^ Уолш (1989) Паспорта химической безопасности, Рой. Soc. Chem., Кембридж.
  21. ^ Encyclopedia.airliquide.com [ постоянная мертвая ссылка ]
  22. ^ Yaws, Карл L .; Брейкер, Уильям; Книга данных Мэтисона по газу, опубликованная McGraw-Hill Professional, 2001, стр. 266
  23. ^ Yaws, Карл L .; Брейкер, Уильям; Книга данных Мэтисона по газу, опубликованная McGraw-Hill Professional, 2001, стр. 281
  24. ^ Yaws, Карл L .; Брейкер, Уильям; Книга данных Мэтисона по газу, опубликованная McGraw-Hill Professional, 2001, стр. 286
  25. ^ Yaws, Карл L .; Брейкер, Уильям; Книга данных Мэтисона по газу, опубликованная McGraw-Hill Professional, 2001, стр. 296
  26. ^ Yaws, Карл L .; Брейкер, Уильям; Книга данных Мэтисона по газу, опубликованная McGraw-Hill Professional, 2001, стр. 301
  27. ^ a b c Ким, Деннис К .; Клигер, Александра Е .; Lomax, Peter Q .; Маккой, Конор Дж .; Рейманн, Джонатан Ю.; Сандерленд, Питер Б. (14.09.2018). «Усовершенствованный метод проверки пределов воспламеняемости хладагента в 12-литровом сосуде» . Наука и технологии для искусственной среды . 24 (8): 861–866. DOI : 10.1080 / 23744731.2018.1434381 . ISSN 2374-4731 . 
  28. ^ «Периодическая таблица элементов: водород - H (EnvironmentalChemistry.com)» . environmentalchemistry.com . Проверено 18 марта 2018 .
  29. ^ "Горючие газы" (PDF) . afcintl.com . Архивировано 3 марта 2016 года из оригинального (PDF) . Проверено 18 марта 2018 .

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Дэвид Р. Лиде, главный редактор; Справочник CRC по химии и физике, 72-е издание ; CRC Press; Бока-Ратон , Флорида; 1991; ISBN 0-8493-0565-9