Применяемые приборы и методики

Пожарная безопасность.

Определение температуры вспышки воспламенения горючих жидкостей.

 

 

Методические указания к лабораторной работе

по дисциплине «Безопасность жизнедеятельности»

 

 

Набережные Челны

2001 г.

Печатается по решению научно-методического совета Камского политехнического института от «____» ___________ 2001 г.

 

Пожарная безопасность: Определение температуры вспышки и воспламенения горючих жидкостей. Методические указания к лабораторной работе по дисциплине «Безопасность жизнедеятельности».

 

Составитель: доцент М.А. Пермяков

 

Литература:

 

- Методические указания по пожарной безопасности. / Составитель И.И. Кудрявцева, 1990. – 11 с.

- Основы противопожарной защиты. / Составитель Я.Я. Щербина. – Киев: Изд-во «Ваша школа», 1985.

- Безопасность жизнедеятельности. / Москва: Изд-во «Высшая школа», 1999.

- Охрана труда в машиностроении. / Составитель М.К. Полтев. – Москва: Изд-во «Высшая школа», 1980.

 

 

ã Камский политехнический

институт, 2001 год

Лабораторная работа

Определение температуры вспышки и воспламенения горючих жидкостей.

 

 

Цель работы:

- изучить теоретические основы горения; - изучить методики определения температуры вспышки и воспламенения горючих жидкостей; - познакомиться с категориями взрывопожарной и пожарной опасности производства.

 

Общие положения

Процессы горения

 

Наиболее полно процессы горения объясняются цепной теорией окисления, разработанной в 30^х годах академиком Н.Н. Семеновым, за которую в 1956 году ему была присуждена Нобелевская премия.

Сущность теории в том, что при воздействии на молекулы веществ лучистой энергии, электрического разряда или тепла они, поглощая некоторое количество энергии, распадаются на атомы и радикалы, т.е. частицы с повышенной химической активностью типа (H, Cl, O, OH, CH₂ …) которые становятся центрами цепных реакций с разветвляющимися и неразветвляющимися цепями.

При окислении всегда выделяются тепло, однако не всякое окисление можно назвать горением.

Горение отличается высокой скоростью реакции, выделением большого количества тепла и света.

Горение может происходить и при разложении ряда веществ. Так взрыв азота свинца PbN₆, ацетилена C₂H₂ протекает без окисления продуктов их распада, хотя при этом выделяются тепло и свет.

Горение на пожарах обычно происходит как окислительный процесс, возникающий при контакте горючего вещества, окислителя (кислорода воздуха) и источника зажигания.

Источники зажигания принято делить на открытые (пламя, искры) – световое излучение и скрытые (несветящиеся) микробиологические процессы, тепло химических реакций, трения, удары.

Контакт – расположение их, при котором возникает горение.

Таким образом, горение возможно при наличии:

- окислителя и горючего материала;

- источника зажигания;

- контакта с источником зажигания.

Горючие системы подразделяются на однородные и неоднородные.

Однородные системы – горючее вещество и воздух перемешаны друг с другом. Горение таких систем называют кинетическим. При высокой температуре скорость реакции увеличивается и горение может носить характер детонации или взрыва.

Неоднородные системы – горючее вещество и воздух разделены и в процессе горения кислород воздуха проникает (диффундирует) сквозь продукты горения к горючему веществу и вступает с ним в реакцию. Это горение называют диффузионным (медленно протекающий процесс).

Для возгорания тепло источника зажигания должно быть достаточным для превращения горючих веществ в пары и газы и для нагрева их до температуры самовоспламенения.

По соотношению горючего и окислителя различают процессы горения бедных и богатых смесей.

Бедные смеси содержат в избытке окислитель, а богатые смеси – в избытке горючее.

Процесс самоускорения реакции окисления с переходом в горение называется самовоспламенением.

Сгорание различают полное и неполное.

При полном сгорании образуются продукты, которые больше гореть не могут (углекислый газ, сернистый газ, пары воды).

При неполном сгорании образуются продукты – окись углерода, спирты, альдегиды.

При рассмотрении процессов горения различают его виды:

- Вспышка – быстрое сгорание воздушной смеси, не сопровождающееся образованием сжатых газов.

- Возгорание – возникновение горения под действием источника зажигания.

- Воспламенение – возгорание, сопровождающееся появление пламени.

- Самовозгорание – появление резкого увеличения скорости экзотермических реакций, приводящее к горению вещества при отсутствии источника зажигания:

- химическое самовозгорание – возникает при действии на вещества кислорода воздуха, воды или взаимодействия веществ (промасленные тряпки, пакля, металлическая стружка). Это объясняется тем, что большинство растительных масел склонны к самовозгоранию (это смеси глицеридов жирных кислот):

- предельные – пальмитиновая кислота С₁₅Н₃₁СООН;

- непредельные – олеиновая кислота С₁₁Н₃₃СООН.

Если при окислении тепло отводится, то происходит полимеризация и высыхание масла с образованием твердой пленки. Если тепло не отводится, то оно накапливается с повышением температуры до самовоспламенения.

- Микробиологическое самовозгорание – заключается в том, что при соответствующих влажности и температуре в фрезерном торфе возрастает жизнедеятельность микроорганизмов и образуется паутинистый налет (грибок) и повышается температура. При достижении температуры 75⁰С микроорганизмы погибают, но уже при 60-70⁰С происходит окисление и обугливание (образуются мелкопористые угли).

Микробиологическому самовозгоранию склонны материалы: свежие или заскирдованные в сыром виде различные травы, силосная масса.

- Тепловое самовозгорание – это самовозгорание под действием внешнего нагрева вещества выше температуры самонагревания:

- Нитроцеллюлозные материалы (кинопленки, бездымный порох) при t⁰С (40-50) разлагаются с повышением температуры до самовоспламенения.

- Краски и грунтовки могут самовозгораться при t⁰С 80-100⁰С. Самовозгораться могут карбиды металлов (Карбид кальция CaC₂ реагируя с водой образует ацетилен C₂H₂).

 

Горение газов

 

Пожароопасные свойства газов определяются:

- областью воспламенения в воздухе;

- энергия зажигания;

- температурой горения;

- скоростью распространения пламени (движение граничной поверхности)

Наименьшая концентрация газа, при которой возможно горение называется нижним концентрационным пределом воспламенения (НКПВ).

Наибольшая концентрация газа, при которой еще возможно воспламенение называется верхним концентрационным пределом воспламенения (ВКПВ).

 

(ВКПВ)

область воспламенения.

(НКПВ)

 

Наиболее опасны газы с широкой областью воспламенения, низким НКПВ, малой энергией зажигания и большой нормальной скоростью распространения пламени (ацетилен, водород, сероводород).

 

Горение жидкостей

 

Все горючие жидкости способны испаряться, и горение их происходит в парах, находящихся над поверхностью жидкости.

Температура вспышки – наименьшая температура жидкости, при которой концентрация ее паров в смеси с воздухом обеспечивает воспламенение от открытого источника зажигания.

Для воспламенения жидкости необходим длительно действующий источник зажигания.

Классификация горючих жидкостей:

- Горючая жидкость (ГЖ). t⁰ вспышки - +61⁰С (горит самостоятельно).

- Легко воспламеняющаяся жидкость (ЛЖВ). t⁰ вспышки - +61⁰- 66 ⁰С.

- Горючая жидкость (ГЖ) с t⁰ вспышки > 61⁰С (мазут, масло).

 

Температуру вспышки можно рассчитать, пользуясь приближенной зависимостью:

Т_в = 0,726 Т_к, [1]

где Т_в – температура вспышки (⁰К);

Т_к – температура кипения (⁰К).

Истинная температура (⁰С) вспышки искомой жидкости t_в

 

t_в = (Т_в + rt) – 273, [2]

 

где Т_в – расчетная температура вспышки (⁰К);

rt – поправка на атмосферное давление (⁰К).

 

rt = 0,345 (Р - 760), [3]

 

где Р – барометрическое давление в момент испытания, мм. рт. ст.

 

Пример: t_к бензина 80,1 ⁰С или Т_к = 273 + 80,1 = 353 * 1⁰К (по справочнику t_в = - 14 ⁰С).

 

Применяемые приборы и методики.

 

Прибор ПВНЭ, применяемый для определения температуры вспышки паров жидкостей от 20 до 250 ⁰С состоит из Тигеля под крышкой и ванны с электронагревом.

Тигель, в виде латунного стакана, до риски заполняется испытуемой жидкостью. На крышке Тигеля расположены:

- заслонка с механизмом ее перемещения;

- горелка зажигания;

- патрубок для термометра и мешалка с гибким валиком.

При вращении заслонки рукояткой открываются отверстия в крышке, а зубец, упираясь в нижнюю часть горелки, наклоняет ее к отверстию в крышке. Возвращение заслонки и горелки в исходное положение происходит рукояткой заслонки.

Для перемешивания жидкостей и образования смеси паров с воздухом служит мешалка с гибкой передачей. Тигель помещен в ванну с электронагревом. Скорость нагрева жидкости регулируется с помощью регулятора с переключателем.

При исследовании вспышки паров жидкости нагревание следует вести со скоростью 1 ⁰С в минуту. Контроль нагрева осуществляется по ртутному термометру.

Для изменения атмосферного давления служит барометр или баротермогигрометр.