Файл: Нечаев М.А. Техника безопасности и противопожарная техника в городском газовом хозяйстве учеб. пособие для техникумов.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 05.07.2024
Просмотров: 89
Скачиваний: 0
Температуры
Газ
Т а б л и ц а 2
воспламенения и пределы воспламеняемости (взрываемости) газовоздушных смесей
воспламе |
|
Пределы |
вос |
|
воспламе |
|
Пределы |
вос |
|||
|
(объемные |
|
|
(объемные |
|||||||
|
|
пламеняемос |
|
|
|
пламеняемос |
|||||
|
|
ти при 20 3 С |
|
|
|
ти |
при 20'С |
||||
|
|
и |
760 |
|
|
|
|
и |
760 |
||
|
|
мм рт. |
ст. |
|
|
|
мм |
рт. |
ст. |
||
Температура |
°Свнения |
проценты |
газа |
Газ |
Температура |
"Свнения |
проценты |
газа |
|||
в газовоздуш - |
|
в газовоздуш |
|||||||||
|
|
ноіі |
смеси) |
|
|
|
ной |
смеси) |
|||
|
|
нижний |
верх |
|
|
|
нижний |
верх |
|||
|
|
|
ний |
|
|
|
|
ний |
Бутан |
(норм.) . . |
490 |
1,9 |
8,5 |
|
455 |
2 |
9,7 |
|
|
445 |
1.7 |
9 |
|
530 |
3,1 |
12,5 |
|
|
510 |
4 |
75 |
|
510 |
3 |
28,6 |
|
|
645 |
5 |
15 |
|
640 |
5—6 |
30—32 |
Окись |
углерода |
610 |
12,5 |
75 |
Сланцевый |
(быто |
|
|
|
|
510 |
2,1 |
9,5 |
вой) |
700 |
6—8 |
30—40 |
при горении. С другой стороны, чем большей будет теплоемкость продуктов сгорания, т. е. чем больше тепла нужно, чтобы на греть единицу количества этих продуктов на 1°С, тем меньше будет температура горения топлива.
Температура, развивающаяся |
при горении топлива, |
зависит |
||
и от той начальной |
температуры, |
которую имели |
топливо' (газ) |
|
и воздух до начала |
горения. Чем более высокими |
были |
началь |
|
ные температуры таза' и воздуха, тем более высокая |
темпера |
|||
тура будет достигнута при горении. |
|
|
Излишний воздух, поступающий в зону горения, требует за траты тепла на его нагрев, поэтому чем больше количество это го .воздуха, тем ниже температура, развивающаяся при горении,
Данные о максимальных температурах горения газов при теоретически необходимом расходе воздуха приведены в табл.3.
|
|
Т а б л и ц а 3 |
|
|
Максимальные температуры при горении газов |
|
|
|
Температу |
|
Температу |
Газ |
ра |
Газ |
ра |
горения |
горения |
||
|
в °С |
|
в °С |
|
2120 |
|
2100 |
|
2230 |
Природный |
2020 |
Метан |
2043 |
Коксовый |
2090 |
|
2110 |
Сланцевый (бытовой) газ . . |
1900 |
|
2224 |
|
|
" В практике имеют место неизбежные тепловые потери, а по ступающее количество воздуха обычно не соответствует теоре
тически необходимому его количеству, |
поэтому |
достигаемая в |
|
реальных условиях температура |
при |
горении |
топлива будет |
всегда ниже той, которая получается по |
расчету. |
|
|
Если горючая газовоздушная смесь находится ,в замкнутом |
|||
объеме, например в помещении, |
аппарате или |
трубопроводе |
большого диаметра, то при появлении в какой-либо точке этого объема источника тепла или пламени с температурой, достигаю щей или превышающей температуру воспламенения смеси, про исходит взрыв газовоздушной смеси.
Сгорание при взрыве сопровождается очень быстрым повы шением температуры и соответствующим повышением давления
нагретых |
газов. Этот |
практически |
мгновенный резкий скачок |
давления |
в замкнутом |
объеме, |
который занимала горючая |
смесь, приводит к взрыву. |
|
Давление, возникающее при взрыве газовоздушных смесей, •может доходить до 7—8 кГ/см2, если смеси до взрыва были при нормальном атмосферном давлении. Если смеси до взрыва уже находились при повышенном давлении, то давление, возникаю щее при взрыве, 'будет более высоким, чем в первом случае, на столько, насколько ее первоначальное давление было выше нор мального.
Величину давления, развивающегося при взрыве газовоз душной смеси, можно определить по формуле
р |
__ |
р™ |
« в з р + 273°) |
|
т_ |
|
|
|
||
В |
З Р |
'нач + 273° |
|
' |
а ' |
|
( |
' |
||
где Явзр — давление |
при взрыве в абсолютных атмосферах; |
|
||||||||
•Рпач —начальное абсолютное давление смеси; |
|
|
|
|||||||
^взр —температура, |
развивающаяся |
при взрыве, |
которая |
в |
||||||
пределе может достигнуть |
максимальной |
величины, |
||||||||
указанной |
в та'бл. З, в |
град; |
|
|
|
|
|
|
||
івач — начальная |
температура |
газовоздушной смеси в |
град; |
|||||||
т — количество |
молекул |
(объемов) |
|
продуктов |
сгорания |
|||||
газа с учетом азота воздуха |
|
по уравнениям |
реак |
|||||||
ций горения; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
п — число молекул |
(объемов) |
газовоздушной |
смеси до |
|||||||
взрыва с учетом азота воздуха |
[по формулам |
горе |
||||||||
ния (1)]. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Поскольку максимальные температуры горения практически не достигаются, а смесь с воздухом лишь случайно может ока заться такой, что ни избытка, ни недостатка воздуха в ней не будет, реально возможные давления при взрывах газа будут меньше тех величин, которые получаются по формуле (3).
Пример. Определим |
давление, |
|
развивающееся |
при 'взрыве |
метама, сме |
|||||||||||
шанного с воздухом. Количество воздуха достаточно |
для |
полного |
сгорания |
|||||||||||||
метана. Давление |
газовоздушной |
смеси до взрыва |
1 ата, |
температура 20°С. |
||||||||||||
Температура |
горения |
метана |
2043°С. |
|
|
|
|
|
|
|||||||
Согласно |
формуле |
(1), реакция |
горения (или взрыва) метана |
с учетом |
||||||||||||
азота |
воздуха |
выглядит |
так: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
CH 4 + 20 2 + 7,52N2 = C 0 2 |
+ 2 H 2 0 + 7,52 N,. |
|
|
||||||||||
Из |
этого |
уравнения |
видно, |
что до реакции и после нее общее |
количест |
|||||||||||
во молекул одинаково и равно примерно 10,5. |
|
|
|
|
|
|||||||||||
Подставляя |
известные и заданные величины |
в |
формулу |
i(3), получим |
||||||||||||
максимальное |
давление |
при взрыве |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
Р |
|
= |
1 (2043°+ |
273°) |
. |
10,52 |
= 8 , 2 ото = 7,2 |
кГ/см2. |
|
||||||
|
|
—і |
|
— |
|
|
— |
|
||||||||
|
гввр |
|
|
200 + 273° |
|
|
10,52 |
|
|
|
|
|
|
Особенно опасными с точки зрения возможности взрыва яв ляются газы с наиболее низкими пределами взрываемости, при которых скорее образуется способная воспламениться газовоз душная смесь. При близких величинах нижних пределов взры ваемости двух газов более опасным, следует считать газ, у ко торого шире область взрываемости и ниже температура воспла менения. Избыточное давление, возникающее при взрыве при родного и коксового газа, принимается до 7,5 кГ/см2, а пропана и бутана —до 8—8,5 кГ/см2.
При взрывах смесей горючих газов и паров с воздухом в
трубах |
с достаточно |
большими диаметром и длиной может иметь |
место |
другая форма |
быстрого воспламенения, когда скорость |
распространения пламени превосходит скорость распростране
ния звука |
и достигает ilOOO—4000 |
м/сек. Местное повышение |
|
давления |
при этих условиях |
может |
доходить до 80 кГ/см2 и вы |
ше. Это явление называется |
детонацией. |
Детонация объясняется возникновением и действием удар ных волн в сжимающейся и воспламеняющейся смеси. Быстродвижущаяся ударная волна вызывает резкое увеличение давле ния, температуры и плотности горючей смеси, что, в свою оче редь, вызывает ускорение химических реакций горения и усили вает разрушительный эффект.
Смеси горючих газов и паров с воздухом по степени |
ихвзры- |
во- и пожароопасное™ классифицируются «Правилами |
изготов |
ления |
взрывозащищенного и рудничного |
электрооборудова |
ния»1 , утвержденными Госгортехнадзором |
СССР 28 ноября |
|
1967 |
г. |
|
Согласно Правилам, горючие смеси подразделяются на кате гории и группы. Категория взрывоопасной смеси определяется в зависимости от величины зазора между двумя поверхностями фланцев шириной 25 мм, при котором частота передачи воспла менения через зазор; составляет 50% общего числа производив-
1 «Энергия»; 1969.
2 Зак. 599 |
33 |
шихся взрывов. |
Объем оболочки, |
в которой |
производились |
||||||
взрывы, составляет 2,5 л. |
|
|
|
|
|
|
|
||
Категории взрывоопасных |
смесей |
приведены |
в табл. 4. |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
4 |
|
Категории |
взрывоопасных |
газо- |
и |
паровоздушных смесей |
|
|
|||
Категория смесн |
1 |
|
2 |
3 |
|
|
|
||
|
|
Более 1 |
0,65—1 |
0,35—0,65 Менее |
0,35 |
||||
Группы |
взрывоопасных смесей |
определяются |
температурой |
||||||
их воспламенения поданным табл. 5. |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
5 |
|
Группы |
взрывоопасных |
газо- |
и паровоздушных |
смесей |
|
|
|||
Группа |
смеси |
ті |
|
Т2 |
|
тз |
Т4 |
Т5 |
|
Температура |
воспламе - |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Свыше 450 300—450 200—300 |
135—200 100—135 |
Обозначения категорий л групп смесей показывают требуе мую для них степень взрывобезопасности электрооборудования.
В табл. 6 приведены для сравнения обозначения основных встречающихся в газовом хозяйстве горючих газо- и паровоз душных смесей по старым «Правилам изготовления .взрывозащищенного электрооборудования» (ПИВЭ, 1963) и по новым «•Правилам изготовления взрывозащищенного и рудничного электрооборудования» (1967 г.) (ОАА.684.053—67).
Сравнивая маркировку различного электрооборудования, а также оборудования связи, электрической автоматики и прибо ров с приведенными в табл. 6 обозначениями горючих смесей, можно судить о возможности применения того или иного обо рудования в условиях возможного содержания в воздухе горю- чих-газов и паров.
|
|
|
Т а б л и ц а 6 |
|
- Обозначения горючих |
газо- и паровоздушных смесей по старым и новым |
|||
правилам изготовления взрывозащищенного электрооборудования |
|
|||
|
Обозначение |
Обозначение |
||
Горючий компонент |
старое |
|
Горючий компонент |
новое |
|
новое |
старое |
||
Аммиак |
1А |
1Т1 |
2А |
2Т1 |
Метан . . ' |
1А |
1Т1 |
2А |
2Т1 |
|
2А |
2Т1 |
ЗА |
ЗТ1 |
|
|
|
Продолжение |
табл. 6 |
|
Обвзначенне |
Обозначение |
||
Горючий компонент |
|
новое |
Горючий компонент |
новое |
|
старое |
старое |
||
|
ЗА |
ЗТ1 |
2Б |
2Т2 |
Водород |
4А |
4Т1 |
2Г |
2ТЗ |
|
2Б |
2Т2 |
4Б |
4Т2 |
|
2Б |
2Т2 |
4Г |
4ТЗ |
|
2Б |
2Т2 |
|
|
§ 3. Физиологическое воздействие газов на человека |
|
|||
Составные части |
газовых топлив и некоторые содержащиеся |
в них примеси, попадая в организм человека, оказывают вред ное физиологическое действие: удушающее и отравляющее.
Удушающее действие обусловлено недостатком кислорода во вдыхаемом воздухе. При понижении содержания кислорода в воздухе до 16% начинаются одышка и сердцебиение, до 12% наблюдается сильное стеснение дыхания и при понижении со держания кислорода до 9% человек теряет' сознание. Удушаю щими свойствами обладают все газы, кроме кислорода.
Метан и азот при наличии в воздухе достаточного количест ва кислорода не оказывает на человека опасного действия. Окись углерода, сероводород и сернистый газ являются сильно ядовитыми газами.
Ниже приведены данные об основных свойствах и физиоло гическом действии составных частей и примесей газовых топ лив.
Метан СН4 |
— легкий бесцветный газ без ощутимого |
запаха. |
|||
Его удельный |
вес 0,72 |
кг/м3, относительный |
удельный |
вес 0,55 |
|
(воздух—1). Метан |
не |
ядовит, однако длительное вдыхание сме |
|||
си из 80% метана |
и 20% кислорода может |
вызвать головную |
|||
боль. |
|
|
|
|
|
Сжиженные углеводородные газы, главным образом |
пропан |
||||
С3 Н8 и бутан |
С 4 Н 1 0 — тяжелые газы, трудно |
смешивающиеся с |
воздухом. Не обладают характерным запахом. Они не ядовиты, и их вдыхание в небольших количествах не оказывает вредного действия на человека. Так, при вдыхании в течение 10 мин воз духа, содержащего .1% пропана или бутана, отравления не на ступает. Вдыхание воздуха с 10%. пропана или бутана вызыва ет головокружение. Значительные концентрации этих углеводо родов вызывают опьяняющее действие. Другие сжиженные га зы-г-пропилен и бутилен — оказывают наркотическое действие. При содержании в воздухе 15% пропилена через 30 мин насту пает потеря сознания, при содержании 24% пропилена человек теряет сознание через 3 мин, 35—40% — через 20 сек.
2* Зок. 599 |
35 |