Расчет величины тушащего зазора

 

Го­рю­чие га­зы, об­ра­зо­вав­шие­ся в ре­зуль­та­те взры­ва внут­ри обо­лоч­ки, вы­хо­дя под дав­ле­ни­ем взры­ва че­рез щель ог­не­пре­гра­ди­те­ля, рас­ши­ря­ют­ся. При этом те­п­ло­от­да­ча в ок­ру­жаю­щую сре­ду (цех) пре­вы­ша­ет те­п­ло­вы­де­ле­ние, чем пре­ду­пре­ж­да­ет­ся за­жи­га­ние взры­во­опас­ной сме­си пла­ме­нем, вы­бра­сы­вае­мым че­рез флан­це­вые за­зо­ры. Ве­ли­чи­на за­зо­ра долж­на быть мень­ше ту­ша­ще­го для дан­ной сме­си па­ров или га­зов. Она за­ви­сит толь­ко от свойств этой сме­си и не за­ви­сит ни от ма­те­риа­ла, из ко­то­ро­го вы­пол­не­на ще­ле­вая за­щи­та, ни от ее дли­ны.

Су­ще­ст­ву­ет стан­дарт­ный ме­тод для оп­ре­де­ле­ния за­зо­ра ме­ж­ду флан­ца­ми по ГОСТ 12.1.001-78 ССБТ "Сме­си взры­во­опас­ные. Клас­си­фи­ка­ция". Мак­си­маль­ный за­зор ме­ж­ду флан­ца­ми обо­лоч­ки, че­рез ко­то­рый не про­ис­хо­дит пе­ре­да­ча взры­ва в ок­ру­жаю­щую сре­ду при лю­бой кон­цен­тра­ции сме­си в воз­ду­хе, на­зы­ва­ет­ся безо­пас­ным экс­пе­ри­мен­таль­ным за­зо­ром (БЭМЗ).

По ве­ли­чи­не БЭМЗ взры­во­опас­ные сме­си га­зов и па­ров под­раз­де­ля­ют­ся на ка­те­го­рии (см. табл.9.21).

Из тео­рии пре­де­ла рас­про­стра­не­ния пла­ме­ни Я.Б. Зель­до­ви­ча сле­ду­ет, что га­ше­ние пла­ме­ни в уз­ких ка­на­лах дос­ти­га­ет­ся при ус­ло­вии

, (13.1)

где Ре _крит. - критическое значение числа Пекле;

V_н - нормальная скорость распространения пламени, м/с;

(ацетон - 0,32; бензол - 0,37; этиловый спирт - 0,36, гексан - 0,37);

d_кр - критический диаметр тушащего канала, м;

а - коэффициент температуропроводности исходной смеси,

м²/с; (ацетон - 0,0000208; бензол - 0,0000212; этиловый

спирт - 0,0000202; гексан - 0,0000212).

Эквивалентный критический размер кольцевой щели определяется из соотношения

d _туш = , (13.2)

где D - средний диаметр конического отверстия между камерами,

D = 0,025 м.

Для многих горючих веществ Ре = 55 - 70.

По уравнению (2) рассчитывается величина тушащего зазора. Величина Ре _кр. задается преподавателем (Ре = 55, 60, 65, 70).

Для экспериментальной проверки вычисленного зазора необходимо рассчитать стехиометрическую концентрацию горючего вещества с воздухом. Стехиометрической называется горючая смесь, содержащая в определенном соотношении горючий компонент и окислитель.

Если во взрывную камеру залить горючее вещество, рассчитанное по стехиометрии, то образуется взрывоопасная смесь.

Стехиометрическая концентрация горючей смеси определяется по следующей формуле:

C_ст = %, (13.3)

где m_r; m₀₂; m_N2 - стехиометрические коэффициенты горючей жидкости, кислорода и азота, определенные из уравнения горения.

После определения стехиометрической концентрации можно найти и объем горючего, который эту концентрацию обеспечит:

, (13.4)

где М - молекулярная масса (см. табл. 9.22);

V_n - объем каждой полости, равный 1 литру;

Y _r - удельная плотность горючего, г/ л;

V_t - объем грамм-молекулы, равный 24,05 л.

Таблица 13.10

Реакции горения некоторых веществ и их физические свойства

Название горю-чего вещества	Химическая формула	Реакция горения
m r mQ2 m N2
Ацетон	С3Н6О	1С3Н6О+4О2+4 . 3,76N2=3CO2+3H2O+4 . 3,76N2
Бензол	C6H6	1C6H6+7,5O2+7,5.3,76N2=6CO2+3H2O+7,5.3,76N2
Этиловый спирт	C2H5OH	1C2H5OH+3O2+3.3,76N2=2CO2+3H2O+3 . 3,76N2
Гексан	C6H14	1C6H14+9,5O2+9,5. 3,76N2=6CO2+7H2O+9,5. 3,76N2

 

Таблица 13.11

Физические свойства горючих веществ

 

Название горючего вещества	Молекуляр-ная масса, г/ моль	Удельная плотность, gг, г/ л	Стехиометрическая концентрация, Сст	Стехиометри-ческий объем, V, мл
Ацетон	58,08	790,5	4,99	0,15
Бензол	78,11	879,0	2,73	0,10
Этил. спирт	46,02	789,5	6,55	0,35
Гексан			2,16	0,11