Iskrový výboj nastane, keď intenzita elektrického poľa dosiahne pre daný plyn prieraznú hodnotu, ktorá závisí od tlaku plynu; pre vzduch pri atmosférickom tlaku je to asi . Zvyšuje sa so zvyšujúcim sa tlakom. Podľa Paschenovho experimentálneho zákona je pomer intenzity prierazného poľa k tlaku približne konštantný:
Iskrový výboj je sprevádzaný vytvorením jasne žiariaceho kľukatého, rozvetveného kanála, ktorým prechádza krátkodobý prúdový impulz vysokej sily. Príkladom je blesk; jeho dĺžka je až 10 km, priemer kanála je až 40 cm, sila prúdu môže dosiahnuť 100 000 alebo viac ampérov, trvanie impulzu je asi.
Každý blesk pozostáva z niekoľkých (až 50) impulzov sledujúcich rovnaký kanál; ich celkové trvanie (spolu s intervalmi medzi impulzmi) môže dosiahnuť niekoľko sekúnd. Teplota plynu v iskriskom kanáli môže byť až 10 000 K. Rýchle silné zahrievanie plynu vedie k prudkému zvýšeniu tlaku a vzniku rázových a zvukových vĺn. Preto iskrový výboj sprevádzajú zvukové javy – od slabého praskania s iskrou s malým výkonom až po hrmenie, ktoré sprevádza blesk.
Vzniku iskry predchádza vytvorenie vysoko ionizovaného kanála v plyne, nazývaného streamer. Tento kanál sa získa prekrývaním jednotlivých elektrónových lavín, ktoré sa vyskytujú v dráhe iskry. Predchodcom každej lavíny je elektrón vytvorený fotoionizáciou. Schéma vývoja streamera je znázornená na obr. 87,1. Nech je intenzita poľa taká, že elektrón unikajúci z katódy v dôsledku nejakého procesu získa energiu dostatočnú na ionizáciu po strednej voľnej dráhe.
Dochádza teda k množeniu elektrónov - lavína (vzniknuté kladné ióny v tomto prípade nehrajú významnú úlohu kvôli oveľa nižšej pohyblivosti, určujú len priestorový náboj, ktorý spôsobuje prerozdelenie potenciálu). Krátkovlnné žiarenie emitované atómom, v ktorom bol pri ionizácii vytrhnutý jeden z vnútorných elektrónov (toto žiarenie je na diagrame znázornené vlnovkami), spôsobuje fotoionizáciu molekúl a vzniknuté elektróny generujú stále viac nových lavíny. Po prekrytí lavín sa vytvorí dobre vodivý kanál - streamer, cez ktorý sa rúti silný tok elektrónov z katódy na anódu - dochádza k poruche.
Ak majú elektródy tvar, v ktorom je pole v medzielektródovom priestore približne rovnomerné (napríklad sú to guľôčky dostatočne veľkého priemeru), dochádza k prierazu pri presne definovanom napätí, ktorého hodnota závisí od vzdialenosti medzi gule. Na tom je založený iskrový voltmeter, ktorým sa meria vysoké napätie. Pri meraní sa zisťuje najväčšia vzdialenosť, pri ktorej vznikne iskra. Vynásobením potom získame hodnotu nameraného napätia.
Ak má jedna z elektród (alebo obe) veľmi veľké zakrivenie (ako elektróda slúži napríklad tenký drôtik alebo hrot), tak pri nie príliš vysokom napätí vzniká takzvaný korónový výboj. S rastúcim napätím sa tento výboj mení na iskru alebo oblúk.
Počas korónového výboja nedochádza k ionizácii a excitácii molekúl v celom medzielektródovom priestore, ale len v blízkosti elektródy s malým polomerom zakrivenia, kde sila poľa dosahuje hodnoty rovné alebo väčšie ako . V tejto časti výboja plyn svieti. Žiara má vzhľad koróny obklopujúcej elektródu, čo je dôvodom názvu tohto typu výboja. Korónový výboj z hrotu vyzerá ako svietiaca kefka, preto sa mu niekedy hovorí kefkový výboj. V závislosti od znamenia korónovej elektródy sa hovorí o pozitívnej alebo negatívnej koróne. Medzi korónovou vrstvou a nekorónovou elektródou je vonkajšia oblasť koróny. Režim rozpadu existuje iba v korónovej vrstve. Preto môžeme povedať, že korónový výboj je neúplným rozpadom plynovej medzery.
V prípade negatívnej koróny sú javy na katóde podobné ako na katóde žeravého výboja. Kladné ióny urýchlené poľom vyradia z katódy elektróny, ktoré spôsobujú ionizáciu a excitáciu molekúl v korónovej vrstve. Vo vonkajšej oblasti koróny je pole nedostatočné na to, aby poskytlo elektrónom energiu potrebnú na ionizáciu alebo excitáciu molekúl.
Preto elektróny, ktoré prenikli do tejto oblasti, driftujú pôsobením nuly k anóde. Niektoré z elektrónov sú zachytené molekulami, čo vedie k tvorbe záporných iónov. Prúd vo vonkajšej oblasti je teda určený iba negatívnymi nosičmi - elektrónmi a negatívnymi iónmi. V tejto oblasti má výboj nesamostatný charakter.
V kladnej koróne vznikajú elektrónové lavíny na vonkajšej hranici koróny a rútia sa ku korónovej elektróde - anóde. Vzhľad elektrónov, ktoré generujú lavíny, je spôsobený fotoionizáciou spôsobenou žiarením korónovej vrstvy. Nosiče prúdu vo vonkajšej oblasti koróny sú kladné ióny, ktoré sa pohybujú pôsobením poľa smerom ku katóde.
Ak majú obe elektródy veľké zakrivenie (dve korónové elektródy), procesy vlastné korónovej elektróde tohto znaku prebiehajú v blízkosti každej z nich. Obe korónové vrstvy sú oddelené vonkajšou oblasťou, v ktorej sa pohybujú protiprúdy kladných a záporných prúdových nosičov. Takáto koróna sa nazýva bipolárna.
Samostatný výboj plynu uvedený v § 82 pri posudzovaní meračov je korónový výboj.
Hrúbka korónovej vrstvy a sila výbojového prúdu sa zvyšujú so zvyšujúcim sa napätím. Pri nízkom napätí je veľkosť koróny malá a jej žiara je nepostrehnuteľná. Takáto mikroskopická koróna vzniká v blízkosti bodu, z ktorého prúdi elektrický vietor (pozri § 24).
Koruna, ktorá sa pod vplyvom atmosférickej elektriny objavuje na vrcholoch lodných stožiarov, stromoch atď., sa v dávnych dobách nazývala ohne svätého Elma.
Vo vysokonapäťových aplikáciách, najmä vo vysokonapäťových prenosových vedeniach, koróna vedie k škodlivému úniku prúdu. Preto je potrebné prijať opatrenia, aby sa tomu zabránilo. Na tento účel majú napríklad drôty vysokonapäťových vedení dostatočne veľký priemer, čím väčší, tým vyššie je napätie v sieti.
Užitočná aplikácia v technológii korónového výboja nájdeného v elektrostatických odlučovačoch. Plyn, ktorý sa má čistiť, sa pohybuje v potrubí, pozdĺž ktorého osi je umiestnená záporná korónová elektróda. Záporné ióny, ktoré sú prítomné vo veľkých množstvách vo vonkajšej oblasti koróny, sa usadzujú na časticiach alebo kvapkách znečisťujúcich plyn a sú spolu s nimi prenášané na vonkajšiu nekorónovú elektródu. Po dosiahnutí tejto elektródy sa častice neutralizujú a usadia sa na nej. Následne pri náraze na potrubie sa sediment tvorený zachytenými časticami drobí do zberu.
V závislosti od tlaku plynu, konfigurácie elektród a parametrov vonkajšieho okruhu existujú štyri typy samostatných výbojov:
- žeravý výboj;
- iskrový výboj;
- oblúkový výboj;
- corona rank.
1. žeravý výboj sa vyskytuje pri nízkych tlakoch. Dá sa pozorovať v sklenenej trubici s plochými kovovými elektródami prispájkovanými na koncoch (obr. 8.5). V blízkosti katódy sa nachádza tenká svietiaca vrstva tzv katódový svetelný film 2.
Medzi katódou a filmom je aston temný priestor 1. Vpravo od svetelného filmu je umiestnená slabo svietiaca vrstva, tzv katódový tmavý priestor 3. Táto vrstva prechádza do svietiacej plochy, ktorá je tzv tlejúca žiara 4, tmavá medzera ohraničuje tlejúci priestor - faradayov temný priestor 5. Vytvoria sa všetky uvedené vrstvy katódová časťžeravý výboj. Zvyšok trubice je naplnený žeravým plynom. Táto časť je tzv kladný pilier 6.
S poklesom tlaku sa zväčšuje katódová časť výboja a Faradayov tmavý priestor a kladný stĺpec sa skracuje.
Merania ukázali, že takmer všetky potenciálne kvapky sa vyskytujú v prvých troch úsekoch výboja (Aston tmavý priestor, katódový svetelný film a katódová tmavá škvrna). Táto časť napätia aplikovaného na elektrónku sa nazýva pokles katódového potenciálu.
V tlejúcej žiare sa potenciál nemení – tu je intenzita poľa nulová. Nakoniec, vo Faradayovom temnom priestore a pozitívnom stĺpci sa potenciál pomaly zvyšuje.
Toto rozloženie potenciálu je spôsobené tvorbou kladného priestorového náboja v tmavom priestore katódy v dôsledku zvýšenej koncentrácie kladných iónov.
Kladné ióny, urýchlené poklesom katódového potenciálu, bombardujú katódu a vyrážajú z nej elektróny. V astonskom tmavom priestore majú tieto elektróny, ktoré bez kolízie vleteli do oblasti katódového tmavého priestoru, vysokú energiu, v dôsledku čoho molekuly častejšie ionizujú, než vzrušujú. Tie. intenzita žiary plynu klesá, ale vzniká veľa elektrónov a kladných iónov. Ióny vytvorené na začiatku majú veľmi nízku rýchlosť, a preto sa v tmavom priestore katódy vytvára kladný priestorový náboj, čo vedie k prerozdeleniu potenciálu pozdĺž trubice a vzniku poklesu katódového potenciálu.
Elektróny, ktoré vznikli v katódovom tmavom priestore, prenikajú do žiariacej oblasti, ktorá sa vyznačuje vysokou koncentráciou elektrónov a kladných iónov s nábojom v klenárnom priestore blízkom nule (plazma). Preto je intenzita poľa tu veľmi malá. V oblasti tlejúcej žiary prebieha intenzívny rekombinačný proces sprevádzaný emisiou energie uvoľnenej pri tomto procese. Tlejúca žiara je teda v podstate žiarou rekombinácie.
Elektróny a ióny prenikajú z tlejúcej žiary do Faradayovho tmavého priestoru v dôsledku difúzie. Pravdepodobnosť rekombinácie je tu značne znížená, pretože koncentrácia nabitých častíc je nízka. Preto je vo Faradayovom tmavom priestore pole. Elektróny unášané týmto poľom akumulujú energiu a často nakoniec nastanú podmienky potrebné na existenciu plazmy. Pozitívny stĺpec je plazma s plynovým výbojom. Funguje ako vodič spájajúci anódu s katódovými časťami výboja. Žiarenie kladného stĺpca je spôsobené najmä prechodmi excitovaných molekúl do základného stavu.
2. iskrový výboj sa vyskytuje v plyne zvyčajne pri tlakoch rádovo atmosférického tlaku. Vyznačuje sa nespojitým tvarom. Vo vzhľade je iskrový výboj lúčom svetlých cikcakovito rozvetvených tenkých pásikov, ktoré okamžite preniknú do výbojovej medzery, rýchlo zhasnú a neustále sa navzájom nahrádzajú (obr. 8.6). Tieto pruhy sú tzv iskrové kanály.
 |
T plyn = 10 000 K ~ 40 cm ja= 100 kA t= 10 – 4 s l~ 10 km |
Po „prepichnutí“ výbojovej medzery iskrovým kanálom sa jeho odpor zmenší, kanálom prechádza krátkodobý prúdový impulz vysokej sily, počas ktorého na výbojovú medzeru dopadá len malé napätie. Ak výkon zdroja nie je veľmi vysoký, tak po tomto prúdovom impulze sa vybíjanie zastaví. Napätie medzi elektródami začína stúpať na predchádzajúcu hodnotu a rozpad plynu sa opakuje s vytvorením nového iskrového kanála.
V prirodzených podmienkach sa pozoruje iskrový výboj vo forme blesku. Na obrázku 8.7 je príklad iskrového výboja - blesku, s trvaním 0,2 ÷ 0,3 so silou prúdu 10 4 - 10 5 A, dĺžkou 20 km (obr. 8.7).
3. oblúkový výboj . Ak sa po prijatí iskrového výboja z výkonného zdroja vzdialenosť medzi elektródami postupne zmenšuje, potom sa výboj z prerušovaného stáva kontinuálnym, vzniká nová forma výboja plynu, tzv. oblúkový výboj(obr. 8.8).
 |  |
|
| ~ 103 A | ||
| Ryža. 8.8 | ||
V tomto prípade sa prúd prudko zvyšuje, dosahuje desiatky a stovky ampérov a napätie na výbojovej medzere klesá na niekoľko desiatok voltov. Podľa V.F. Litkevich (1872 - 1951), oblúkový výboj sa udržiava hlavne vďaka termionickej emisii z povrchu katódy. V praxi ide o zváracie výkonné oblúkové pece.
4. korónový výboj (obr. 8.9).vzniká v silnom nehomogénnom elektrickom poli pri relatívne vysokých tlakoch plynov (rádovo atmosférických). Takéto pole je možné získať medzi dvoma elektródami, pričom povrch jednej z nich má veľké zakrivenie (tenký drôt, hrot).
 |
 |
Prítomnosť druhej elektródy je voliteľná, ale svoju úlohu môžu zohrávať najbližšie okolité uzemnené kovové predmety. Keď elektrické pole v blízkosti elektródy s veľkým zakrivením dosiahne približne 3∙10 6 V / m, okolo nej sa objaví žiara, ktorá má tvar škrupiny alebo koruny, z ktorej pochádza názov náboja.
4.9. Na základe zozbieraných údajov sa vypočíta bezpečnostný faktor K s v nasledujúcom poradí.
4.9.1. Vypočítajte priemerný čas existencie udalosti s nebezpečenstvom požiaru a výbuchu (t0) (priemerný čas strávený pri poruche) podľa vzorca
(68)
kde t j- život i- udalosť s nebezpečenstvom požiaru a výbuchu, min;
m- celkový počet podujatí (produktov);
j- poradové číslo udalosti (produktu).
4.9.2. Bodový odhad rozptylu ( D 0) priemerný čas existencie udalosti nebezpečnej požiaru a výbuchu sa vypočíta podľa vzorca 
(69)
4.9.3. Smerodajná odchýlka () bodového odhadu priemerného trvania udalosti - t0 sa vypočíta podľa vzorca 
(70)
4.9.4. Z tabuľky. 5 vyberte hodnotu koeficientu t b v závislosti od počtu stupňov voľnosti ( m-1) s úrovňou spoľahlivosti b=0,95.
Tabuľka 5
|
m-1 |
1 |
2 |
3 až 5 |
6 až 10 |
11 až 20 |
20 |
|
t b |
12,71 |
4,30 |
3,18 |
2,45 |
2,20 |
2,09 |
4.9.5. Bezpečnostný faktor ( K b) (koeficient zohľadňujúci odchýlku hodnoty parametra t0 vypočítanej vzorcom (68) od jeho skutočnej hodnoty) sa vypočíta zo vzorca
(71)
4.9.6. Ak sa počas roka vyskytne iba jedna udalosť, predpokladá sa, že bezpečnostný faktor je rovný jednej.
5. Stanovenie požiarne nebezpečných parametrov tepelných zdrojov poruchovosti prvkov
5.1. Parametre požiarneho nebezpečenstva zdrojov tepla
5.1.1. Výboj atmosférickej elektriny
5.l.l.l. Priamy úder blesku
Nebezpečenstvo priameho úderu blesku spočíva v kontakte horľavého média s bleskozvodom, ktorého teplota dosahuje 30 000 °C pri sile prúdu 200 000 A a dobe pôsobenia asi 100 μs. Všetky horľavé médiá sa vznietia priamym úderom blesku.
5.1.1.2. Sekundárny zásah blesku
Nebezpečenstvo sekundárneho dopadu blesku spočíva v iskrových výbojoch vznikajúcich v dôsledku indukčných a elektromagnetických účinkov atmosférickej elektriny na výrobné zariadenia, potrubia a stavebné konštrukcie. Energia iskrového výboja presahuje 250 mJ a postačuje na zapálenie horľavých látok s minimálnou energiou vznietenia do 0,25 J.
5.1.1.3. Vysoký potenciál šmyku
Vysoký potenciál vnášajú do objektu kovové komunikácie nielen pri priamom zásahu bleskom, ale aj pri umiestnení komunikácií v tesnej blízkosti bleskozvodu. Pri dodržaní bezpečných vzdialeností medzi bleskozvodmi a komunikáciami dosahuje energia možných iskrových výbojov hodnoty 100 J alebo viac, to znamená, že stačí na zapálenie všetkých horľavých látok.
5.1.2. Elektrická iskra (oblúk)
5.1.2.1. Tepelný účinok skratových prúdov
Teplota vodiča ( t pr), °С, ohrievaný skratovým prúdom, sa vypočíta podľa vzorca
(72)kde t n je počiatočná teplota vodiča, °C;
ja skrat - skratový prúd, A;
R- odpor vodiča, Ohm;
tk.z - čas skratu, s;
S pr - tepelná kapacita vodiča, J×kg-1×K-1;
m pr - hmotnosť vodiča, kg.
Horľavosť kábla a vodiča s izoláciou závisí od hodnoty násobku skratového prúdu ja k.z, teda z hodnoty pomeru ja skrat na trvalý prúd kábla alebo drôtu. Ak je tento násobok väčší ako 2,5, ale menší ako 18 pre kábel a 21 pre drôt, potom sa izolácia z PVC zapáli.
5.1.2.2. Elektrické iskry (kvapky kovu)
Elektrické iskry (kovové kvapôčky) vznikajú elektrickým skratom, elektrickým zváraním a tavením elektród univerzálnych žiaroviek. Veľkosť kovových kvapiek v tomto prípade dosahuje 3 mm (pre zváranie stropu - 4 mm). Pri skratovom a elektrickom zváraní častice vylietavajú všetkými smermi a ich rýchlosť nepresahuje 10, resp. 4 ms-1. Teplota kvapiek závisí od typu kovu a rovná sa teplote topenia. Teplota hliníkových kvapiek pri skrate dosahuje 2500 °C, teplota zváracích častíc a niklových častíc žiaroviek dosahuje 2100 °C. Veľkosť kvapiek pri rezaní kovu dosahuje 15-26 mm, rýchlosť 1 m s-1, teplota 1500 °C. Teplota oblúka pri zváraní a rezaní dosahuje 4000°C, preto je oblúk zdrojom vznietenia všetkých horľavých látok.
Zóna rozpínania častíc pri skrate závisí od výšky drôtu, počiatočnej rýchlosti častíc, uhla odletu a má pravdepodobnostný charakter. Pri výške drôtu 10 m je pravdepodobnosť pádu častíc vo vzdialenosti 9 m 0,06; 7m-0,45 a 5m-0,92; vo výške 3 m je pravdepodobnosť pádu častíc vo vzdialenosti 8 m 0,01, 6 m - 0,29 a 4 m - 0,96 a vo výške 1 m je pravdepodobnosť rozptylu častíc vo výške 6 m 0,06, 5 m - 0,24, 4 m - 0,66 a 3 m - 0,99.
Množstvo tepla, ktoré je kvapka kovu schopná odovzdať horľavému médiu, keď sa ochladí na teplotu samovznietenia, sa vypočíta nasledujúcim spôsobom.
Priemerná rýchlosť letu kvapky kovu voľným pádom (wк), m×s-1, sa vypočíta podľa vzorca
(73)
kde g=9,8l m×s-1 - zrýchlenie voľného pádu;
H- výška pádu, m
Objem kvapiek kovu ( V k), m3, sa vypočíta podľa vzorca
(74)kde d k - priemer kvapky, m.
pokles hmotnosti ( m k), kg, vypočítané podľa vzorca
(75)
kde r je hustota kovu, kg × m-3.
V závislosti od trvania letu kvapky sú možné tri jej stavy: kvapalina, kryštalizácia, tuhá látka.
Čas letu kvapky v roztavenom (kvapalnom) stave (tp), s, sa vypočíta podľa vzorca
(76)kde C p - špecifické teplo taveniny kovu, J×k-1K-1;
m k je hmotnosť kvapky, kg;
S k=0,785 - plocha povrchu kvapky, m2;
T n, T pl je teplota kvapky na začiatku letu a teplota topenia kovu, v tomto poradí, K;
T 0 - teplota okolia (vzduchu), K;
a- súčiniteľ prestupu tepla, W, m-2 K-1.
Koeficient prestupu tepla sa určuje v nasledujúcom poradí:
a) vypočítajte Reynoldsovo číslo podľa vzorca
(77)
kde d k - priemer kvapky m;
v= 15,1×10-6 - koeficient kinematickej viskozity vzduchu pri teplote 20°С, m-2×s-1.
b) vypočítajte Nusseltovo kritérium podľa vzorca
(78)
c) vypočítajte súčiniteľ prestupu tepla podľa vzorca
, (79)
kde lВ=22×10-3 - súčiniteľ tepelnej vodivosti vzduchu, W×m-1× -К-1.
Ak t £ tp, potom konečná teplota kvapky je určená vzorcom
(80)Čas letu kvapky, počas ktorého kryštalizuje, je určený vzorcom
(81)kde S cr - špecifické teplo kryštalizácie kovu, J×kg-1.
Ak tr
Ak t>(tр+tcr), potom konečná teplota poklesu v tuhom stave je určená vzorcom
(83)
kde S k je merná tepelná kapacita kovu, J kg -1×K-1.
Množstvo tepla ( W), J, dané kvapkou kovu na pevný alebo kvapalný horľavý materiál, na ktorý dopadol, sa vypočíta podľa vzorca
(84)
kde T sv - teplota samovznietenia horľavého materiálu, K;
Komu- koeficient rovný pomeru tepla odovzdaného horľavej látke k energii uloženej v kvapke.
Ak nie je možné určiť koeficient Komu, potom prijmite Komu=1.
Presnejšie stanovenie konečnej teploty kvapiek je možné vykonať s prihliadnutím na závislosť súčiniteľa prestupu tepla od teploty.
5.1.2.3. Univerzálne elektrické žiarovky
Nebezpečenstvo požiaru lámp je spôsobené možnosťou kontaktu horľavého média s žiarovkou elektrickej žiarovky vyhriatej nad teplotu samovznietenia horľavého média. Teplota ohrevu žiarovky elektrickej žiarovky závisí od výkonu žiarovky, jej veľkosti a umiestnenia v priestore. Závislosť maximálnej teploty na žiarovke vodorovne umiestnenej lampy od jej výkonu a času je znázornená na obr. 3.
Sakra. 3
5.1.2.4. Iskry statickej elektriny
iskrová energia ( W i), J, ktoré môže vzniknúť pôsobením napätia medzi doskou a akýmkoľvek uzemneným predmetom, sa vypočíta z energie uloženej kondenzátorom zo vzorca
(85)
kde S- kapacita kondenzátora, F;
U- napätie, V.
Potenciálny rozdiel medzi nabitým telesom a zemou merajú elektromery v reálnych výrobných podmienkach. 
Ak W U³0,4 W m.e.z ( W m.e.z ¾ minimálna energia vznietenia média), potom sa za zdroj vznietenia považuje iskra statickej elektriny.
Skutočným nebezpečenstvom je „kontaktná“ elektrifikácia ľudí pracujúcich s pohyblivými dielektrickými materiálmi. Pri kontakte človeka s uzemneným predmetom vznikajú iskry s energiou 2,5 až 7,5 mJ. Závislosť energie elektrického výboja z ľudského tela a potenciálu nábojov statickej elektriny je znázornená na obr. 4.
5.1.3. Mechanické (trecie) iskry (iskry z nárazu a trenia)
Veľkosť nárazových a trecích iskier, ktoré sú kusom kovu alebo kameňa zahriatym na žiaru, zvyčajne nepresahuje 0,5 mm a ich teplota je v rámci bodu tavenia kovu. Teplota iskier vznikajúcich pri zrážke kovov, ktoré môžu vstúpiť do vzájomnej chemickej interakcie za uvoľnenia značného množstva tepla, môže prekročiť teplotu topenia, a preto sa určuje experimentálne alebo výpočtom.
Množstvo tepla vydaného iskrou pri ochladení z počiatočnej teploty t n až do teploty samovznietenia horľavého média t sv sa vypočíta pomocou vzorca (84) a čas chladenia t je nasledujúci.
Teplotný pomer (Qp) sa vypočíta podľa vzorca 
(86)
kde t c - teplota vzduchu, °C.
Koeficient prestupu tepla ( a), W × m-2 × K-1, sa vypočíta podľa vzorca
(87)
kde w a - rýchlosť iskrového letu, m×s-1.
rýchlosť zážihu ( w i), vytvorený pri náraze voľne padajúceho telesa, sa vypočíta podľa vzorca
(88)
a pri náraze do rotujúceho telesa podľa vzorca
(89)
kde n- frekvencia otáčania, s-1;
R- polomer rotujúceho telesa, m.
Rýchlosť letu iskier, ktoré vznikajú pri práci s bicím nástrojom, sa rovná 16 m s
Kritérium Biot sa vypočíta podľa vzorca
(90)
kde d u je priemer iskry, m;
li je súčiniteľ tepelnej vodivosti kovu iskry pri teplote samovznietenia horľavej látky ( t sv), W m -1 × K-1.
Podľa hodnôt relatívnej nadmernej teploty qp a kritéria AT i určíme podľa grafu (obr. 5) Fourierovo kritérium. 
Sakra. 5
Čas chladenia kovovej častice (t), s, sa vypočíta podľa vzorca 
(91)
kde F 0 - Fourierovo kritérium;
S a - tepelná kapacita kovu iskry pri teplote samovznietenia horľavej látky, J×kg-1×K-1;
ri je hustota kovu iskry pri teplote samovznietenia horľavej látky, kg×m-3.
Za prítomnosti experimentálnych údajov o zápalnej schopnosti iskier z trenia možno bez výpočtov urobiť záver o ich nebezpečnosti pre analyzované horľavé médium.
5.1.4. Otvorené plamene a iskry z motorov (pecí)
Nebezpečenstvo požiaru plameňa je dané intenzitou tepelného účinku (hustota tepelného toku), oblasťou pôsobenia, orientáciou (vzájomná poloha), frekvenciou a časom jeho pôsobenia na horľavé látky. Hustota tepelného toku difúznych plameňov (zápalky, sviečky, plynové horáky) je 18-40 kW×m-2 a vopred zmiešaných (fúkačky, plynové horáky) 60-140 kW×m-2. 6 sú znázornené teplotné a časové charakteristiky niektorých plameňov a nízkokalorických zdrojov tepla.
Tabuľka 6
| Názov horiacej látky (produktu) alebo požiarne nebezpečnej prevádzky |
Teplota plameňa (tlenie alebo zahrievanie), °C |
Doba horenia (tlenie), min |
| Horľavé a horľavé kvapaliny |
880 |
¾ |
| Drevo a rezivo |
1000 |
- |
| Prírodné a skvapalnené plyny |
1200 |
- |
| Plynové zváranie kovov |
3150 |
- |
| Rezanie kovov plynom |
1350 |
- |
| Tlejúca cigareta |
320-410 |
2-2,5 |
| Tlejúca cigareta |
420-460 |
26-30 |
| horiaca zápalka |
600-640 |
0,33 |
Otvorený plameň je nebezpečný nielen pri priamom kontakte s horľavým médiom, ale aj pri jeho ožiarení. Intenzita žiarenia ( g p), W × m-2, sa vypočíta podľa vzorca
(92)kde 5,7 je emisivita čierneho telesa, W × m-2 × K-4;
epr - znížená emisivita systému
(93)ef - stupeň čiernosti horáka (pri spaľovaní dreva je 0,7, ropné produkty 0,85);
ev - stupeň emisivity ožiarenej látky je prevzatý z referenčnej literatúry;
T f - teplota plameňa, K,
T sv je teplota horľavej látky, K;
j1f je koeficient ožiarenia medzi vyžarujúcim a ožiareným povrchom.
Kritické hodnoty intenzity ožiarenia v závislosti od času ožiarenia pre niektoré látky sú uvedené v tabuľke. 7.
Nebezpečenstvo požiaru iskier z komínov, kotolní, potrubí lokomotív a dieselových lokomotív, ako aj iných strojov, požiarov, je do značnej miery určené ich veľkosťou a teplotou. Zistilo sa, že iskra s priemerom 2 mm predstavuje nebezpečenstvo požiaru, ak má teplotu okolo 1000 °C, iskra s priemerom 3 mm má 800 °C a iskra s priemerom 5 mm. je 600 °C.
Obsah tepla a čas vychladnutia iskry na bezpečnú teplotu sa vypočítajú pomocou vzorcov (76 a 91). V tomto prípade sa predpokladá, že priemer iskry je 3 mm a rýchlosť letu iskry (wi), m×s-1, sa vypočíta podľa vzorca
(94)kde ww - rýchlosť vetra, m×s-1;
H- výška potrubia, m.
Tabuľka 7
| Materiál |
Minimálna intenzita ožiarenia, W × m-2, s dobou ožiarenia, min |
||
|
|
3 |
5 |
15 |
| Drevo (borovica s vlhkosťou 12%) |
18800 |
16900 |
13900 |
| Drevotrieska s hustotou 417 kg×m-3 |
13900 |
11900 |
8300 |
| Rašelinové brikety |
31500 |
24400 |
13200 |
| Rašelinová hrudka |
16600 |
14350 |
9800 |
| bavlnené vlákno |
11000 |
9700 |
7500 |
| Laminát |
21600 |
19100 |
15400 |
| sklolaminát |
19400 |
18600 |
17400 |
| priesvitný papier |
22000 |
19750 |
17400 |
| Guma |
22600 |
19200 |
14800 |
| Uhlie |
¾ |
35000 |
35000 |
Výpočet parametrov zdrojov požiaru (výbuchu).
V tejto fáze je potrebné posúdiť schopnosť zdrojov vznietenia iniciovať horľavé látky.
Do úvahy sa berú štyri zdroje vznietenia:
a) sekundárne pôsobenie blesku;
b) iskry pri skrate;
c) iskry elektrického zvárania;
d) žiarovka žiarovky.
e) horiaca izolácia elektrického kábla (drôtu)
Sekundárny zásah blesku
Nebezpečenstvo sekundárneho dopadu blesku spočíva v iskrových výbojoch vznikajúcich v dôsledku indukčných a elektromagnetických účinkov atmosférickej elektriny na výrobné zariadenia, potrubia a stavebné konštrukcie. Energia iskrového výboja presahuje 250 mJ a postačuje na zapálenie horľavých látok s minimálnou energiou vznietenia do 0,25 J.
Sekundárne pôsobenie úderu blesku je nebezpečné pre plyn, ktorý zaplnil celý objem miestnosti.
Tepelné pôsobenie krátkych prúdov
Je zrejmé, že v prípade skratu, keď dôjde k poruche ochranného zariadenia, vznikajúce iskry sú schopné zapáliť horľavú kvapalinu a explodovať plyn (táto možnosť je posúdená nižšie). Keď je ochrana aktivovaná, skratový prúd trvá krátko a je schopný zapáliť len PVC vedenie.
Teplota vodiča t asi C, ohriateho skratovým prúdom, sa vypočíta podľa vzorca
kde t n je počiatočná teplota vodiča, o C;
I k.z. - skratový prúd, A;
R - odpor (aktívny) vodiča, Ohm;
k.z. - trvanie skratu, s;
C pr - tepelná kapacita materiálu drôtu, J * kg -1 * K -1;
m pr - hmotnosť drôtu, kg.
Aby sa vedenie vznietilo, je potrebné, aby teplota t pr bola väčšia ako teplota vznietenia PVC vedenia t resp. \u003d 330 o C.
Predpokladá sa, že počiatočná teplota vodiča sa rovná teplote okolia 20 °C. Vyššie v kapitole 1.2.2 je aktívny odpor vodiča (Ra \u003d 1,734 Ohm) a skratový prúd (I skrat \u003d 131,07 A). Tepelná kapacita medi C pr \u003d 400 J * kg -1 * K -1. Hmotnosť drôtu je súčin hustoty a objemu a objem je súčin dĺžky L a plochy prierezu vodiča S
m pr \u003d * S * L (18)
Podľa referenčnej knihy nájdeme hodnotu \u003d 8,96 * 10 3 kg / m 3. Vo vzorci (18) dosadíme hodnotu prierezu druhého drôtu z tabuľky. 11, najkratšia, to znamená L \u003d 2 ma S \u003d 1 * 10 -6 m. Hmotnosť drôtu je
m pr \u003d 8,96 * 10 3 * 10 -6 * 2 \u003d 1,792 * 10 -2
S trvaním skratového skratu. \u003d 30 ms, podľa tabuľky 11 sa vodič zahreje na teplotu
Táto teplota nestačí na zapálenie PVC vedenia. A ak sa ochrana vypne, bude potrebné vypočítať pravdepodobnosť požiaru PVC vedenia.
Skrat iskier
V prípade skratu vznikajú iskry, ktoré majú počiatočnú teplotu 2100 °C a sú schopné zapáliť horľavú kvapalinu a explodovať plyn.
Počiatočná teplota medenej kvapky je 2100 o C. Výška, v ktorej dôjde ku skratu, je 1 m a vzdialenosť od kaluže horľavej kvapaliny je 4 m. Priemer kvapky je d až =2,7 mm alebo d až =2,7*10-3.
Množstvo tepla, ktoré je kvapka kovu schopná odovzdať horľavému médiu, keď sa ochladí na teplotu vznietenia, sa vypočíta takto: vypočíta sa priemerná rýchlosť letu kvapky kovu počas voľného pádu w cf, m/s podľa vzorca
kde g je zrýchlenie voľného pádu, 9,81 m/s2;
H - výška pádu, 1 m.
Dostaneme priemernú rýchlosť pádu počas voľného pádu
Trvanie pádu kvapky možno vypočítať podľa vzorca
Potom sa objem kvapky Vk vypočíta podľa vzorca
Hmotnosť pádu m k, kg:
kde je hustota kovu v roztavenom stave, kg * m -3.
Hustota medi v roztavenom stave (podľa učiteľa) je 8,6 * 10 3 kg / m 3 a hmotnosť kvapky podľa vzorca (22)
m k \u003d 8,6 * 10 3 * 10,3138 * 10 -9 \u003d 8,867 * 10 -5
Doba letu kvapky kovu v roztavenom (kvapalnom) stave p, s:
kde C p je merná tepelná kapacita taveniny materiálu kvapky, pre meď C p = 513 J * kg -1 * K -1;
Sk - plocha povrchu kvapky, m2, Sk = 0,785 d k2 = 5,722 x 10-6;
T n, T pl - teplota kvapky na začiatku letu a teplota topenia kovu, v tomto poradí, Tn = 2373 K, T pl = 1083 K;
To - teplota okolia, To = 293 K;
Súčiniteľ prestupu tepla, W * m -2 * K -1.
Koeficient prestupu tepla sa vypočíta v nasledujúcom poradí:
1) najprv vypočítajte Reynoldsovo číslo
kde v \u003d 1,51 * 10 -5 1 / (m 2 * s) - koeficient kinematickej viskozity vzduchu pri teplote 293 K,
kde \u003d 2,2 * 10 -2 W * m -1 * K -1 - koeficient tepelnej vodivosti vzduchu,
1*102 W*m-2*K-1.
Po výpočte koeficientu prestupu tepla zistíme čas letu kvapky kovu v roztavenom (kvapalnom) stave podľa vzorca (23)
Ako< р, то конечную температуру капли определяют по формуле
Teplota samovznietenia propánu je 466 °C a teplota kvapky (iskry) v čase, keď sa priblíži k bazénu horľavých kvapalín, je 2373 K alebo 2100 °C. Pri tejto teplote sa izoprén vznieti a stabilne horí a propán vybuchne, aj keď dôjde k iskre pri skrate. Bod vzplanutia izoprénu je -48 0 С.
Otázka 1: Klasifikácia zdrojov vznietenia;ZDROJ ZAPALENIA - zdroj energie, ktorý iniciuje zapálenie. Musí mať dostatočnú energiu, teplotu a trvanie expozície.
Ako už bolo spomenuté vyššie, horenie môže nastať, keď rôzne zdroje vznietenia ovplyvňujú HS. Podľa povahy pôvodu možno zdroje vznietenia klasifikovať:
otvorený oheň, horúce produkty spaľovania a nimi ohrievané povrchy;
tepelné prejavy mechanickej energie;
tepelné prejavy elektrickej energie;
tepelné prejavy chemických reakcií (otvorený oheň a produkty horenia sú z tejto skupiny oddelené do samostatnej skupiny).
Otvorený oheň, horúce produkty spaľovania a nimi ohrievané povrchy
Na výrobné účely sa široko používajú požiarne, požiarne pece, reaktory, horáky na spaľovanie pár a plynov. Pri opravách sa často používajú plamene horákov a horákov, fakle sa používajú na ohrievanie zamrznutých potrubí, oheň sa používa na zahrievanie pôdy pri spaľovaní odpadu. Teplota plameňa, ako aj množstvo tepla, ktoré sa uvoľní, sú dostatočné na zapálenie takmer všetkých horľavých látok.
Otvorený plameň. Nebezpečenstvo požiaru plameňa je určené teplotou horáka a časom jeho pôsobenia na horľavé látky. Napríklad zapálenie je možné z takých „nízkokalorických“ IS, ako je tlejúci cigaretový ohorok alebo cigaretový ohorok, zapálená zápalka (tabuľka 1).
Zdroje otvoreného plameňa - baterky - sa často používajú na ohrev mrazeného produktu, na osvetlenie pri kontrole prístroja v tme, napríklad pri meraní hladiny kvapalín, pri zakladaní ohňa na území predmetov s prítomnosťou horľavých a horľavých látok. kvapaliny.
Vysoko zahriate produkty spaľovania - plynné produkty spaľovania, ktoré sa získavajú pri spaľovaní pevných, kvapalných a plynných látok a môžu dosiahnuť teploty 800-1200 °C. Nebezpečenstvo požiaru predstavuje únik vysoko zahriatych produktov cez netesnosti v murive pecí a dymových kanálov.
Priemyselné zdroje vznietenia sú tiež iskry, ktoré vznikajú pri prevádzke pecí a motorov. Sú to pevné žeravé častice paliva alebo vodného kameňa v prúde plynu, ktoré vznikajú v dôsledku nedokonalého spaľovania alebo mechanického odstraňovania horľavých látok a produktov korózie. Teplota takejto pevnej častice je pomerne vysoká, ale tepelná energia (W) je malá kvôli malej hmotnosti iskry. Iskra je schopná vznietiť len látky, ktoré sú dostatočne pripravené na horenie (zmesi plynu, pár so vzduchom, usadený prach, vláknité materiály).
Ohniská „iskria“ kvôli konštrukčným chybám; v dôsledku použitia druhu paliva, pre ktorý pec nie je určená; v dôsledku zvýšeného výbuchu; v dôsledku neúplného spaľovania paliva; z dôvodu nedostatočného rozprašovania kvapalného paliva, ako aj z dôvodu nedodržania termínov čistenia pecí.
Iskry a sadze počas prevádzky spaľovacieho motora sa tvoria, keď je systém prívodu paliva, elektrické zapaľovanie nesprávne regulované; keď je palivo kontaminované mazacími olejmi a minerálnymi nečistotami; pri dlhšej prevádzke motora s preťažením; v prípade porušenia podmienok čistenia výfukového systému od usadenín uhlíka.
Nebezpečenstvo požiaru iskier z kotolní, potrubí parných lokomotív a dieselových lokomotív, ako aj iných strojov, požiaru je do značnej miery určené ich veľkosťou a teplotou. Zistilo sa, že iskra d = 2 mm je horľavá, ak má t » 1000°С; d = 3 mm - 800 °C; d = 5 mm - 600 °C.
Nebezpečné tepelné prejavy mechanickej energie
Vo výrobných podmienkach sa pozoruje požiarne nebezpečné zvýšenie telesnej teploty v dôsledku premeny mechanickej energie na tepelnú energiu:
pri nárazoch pevných telies (s tvorbou iskier alebo bez nich);
s povrchovým trením telies pri ich vzájomnom pohybe;
pri obrábaní tvrdých materiálov rezným nástrojom;
pri stláčaní plynov a lisovaní plastov.
Stupeň zahrievania telies a možnosť výskytu zdroja vznietenia v tomto prípade závisí od podmienok prechodu mechanickej energie na tepelnú energiu.
Iskry, ktoré vznikajú pri náraze pevných telies.
Veľkosť nárazových a trecích iskier, ktoré sú kusom kovu alebo kameňa zahriateho na žiaru, zvyčajne nepresahuje 0,5 mm. Teplota iskrenia nelegovaných nízkouhlíkových ocelí môže dosiahnuť bod tavenia kovu (asi 1550 °C).
Pri výrobných podmienkach sa vplyvom iskier vznieti acetylén, etylén, vodík, oxid uhoľnatý, sírouhlík, zmes metán-vzduch a iné látky.
Čím viac kyslíka v zmesi, tým intenzívnejšie horí iskra, tým vyššia je horľavosť zmesi. Vyletujúca iskra zmes prachu so vzduchom priamo nezapáli, ale pri dopade na usadený prach alebo na vláknité materiály spôsobí vznik tlejúcich ohnísk. Takže v závodoch na mletie múky, tkáčstvo a pradenie bavlny asi 50% všetkých požiarov vzniká z iskier, ktoré sú prerušené pri náraze pevných telies.
Iskry, ktoré vznikajú pri náraze hliníkových telies na zoxidovaný oceľový povrch, vedú k chemickému napadnutiu s uvoľňovaním značného množstva tepla.
Iskry vznikajú pri náraze kovu alebo kameňov do strojov.
V zariadeniach s mixérmi, drvičmi, mixérmi a inými, ak sa kusy kovu alebo kameňov dostanú do kontaktu so spracovanými výrobkami, môžu vznikať iskry. Iskry vznikajú aj pri náraze pohyblivých mechanizmov strojov na ich pevné časti. V praxi sa často stáva, že rotor odstredivého ventilátora narazí do stien plášťa alebo ihlových a nožových bubnov odzrňovacích a sekacích strojov, ktoré sa rýchlo otáčajú a narážajú na pevné oceľové rošty. V takýchto prípadoch sa pozoruje iskrenie. Je to možné aj pri nesprávnom nastavení medzier, pri deformácii a vibrácii hriadeľov, opotrebovaní ložísk, deformáciách, nedostatočnom upevnení rezného nástroja na hriadeľoch. V takýchto prípadoch je možné nielen iskrenie, ale aj rozpad jednotlivých častí strojov. Rozbitie zostavy stroja môže byť zase príčinou vzniku iskier, pretože kovové častice vstupujú do výrobku.
Zapálenie horľavého média z prehriatia počas trenia.
Akýkoľvek pohyb telies vo vzájomnom kontakte vyžaduje vynaloženie energie na prekonanie práce trecích síl. Táto energia sa väčšinou premieňa na teplo. V normálnom stave a správnej činnosti častí, ktoré sa odierajú, je teplo, ktoré sa uvoľňuje včas, odvádzané špeciálnym chladiacim systémom a je tiež odvádzané do prostredia. Zvýšenie uvoľňovania tepla alebo zníženie odvodu tepla a tepelných strát vedie k zvýšeniu teploty trecích telies. Z tohto dôvodu sa horľavé médiá alebo materiály vznietia v dôsledku prehriatia ložísk strojov, tesne utiahnutých tesnení, bubnov a dopravníkových pásov, remeníc a hnacích remeňov, vláknitých materiálov, keď sú navinuté na hriadele strojov a zariadení, ktoré sa otáčajú.
V tomto smere sú požiarne najnebezpečnejšie klzné ložiská silne zaťažovaných a vysokorýchlostných hriadeľov. Zlé mazanie pracovných plôch, ich znečistenie, nesprávne nastavené hriadele, preťaženie strojov a nadmerné uťahovanie ložísk, to všetko môže spôsobiť preťaženie. Ložiskové puzdro sa veľmi často znečistí usadeninami horľavého prachu. Tým sa vytvárajú aj podmienky na ich prehrievanie.
V zariadeniach, kde sa používajú alebo spracúvajú vláknité materiály, dochádza k ich vznieteniu pri navíjaní na rotačné jednotky (pradiarne, ľanové mlyny, kombajny). Vláknité materiály a slamené produkty sa navíjajú na hriadele v blízkosti ložísk. Navíjanie je sprevádzané postupným zhutňovaním hmoty a následne jej silným zahrievaním pri trení, zuhoľnateniu a vznietení.
Uvoľňovanie tepla pri stláčaní plynov.
Pri stláčaní plynov sa v dôsledku medzimolekulového pohybu uvoľňuje značné množstvo tepla. Porucha alebo nedostatok chladiaceho systému kompresora môže viesť k ich zničeniu v prípade výbuchu.
Nebezpečné tepelné prejavy chemických reakcií
V podmienkach výroby a skladovania chemikálií sa stretáva veľké množstvo takých chemických zlúčenín, ktorých kontakt so vzduchom alebo vodou, ako aj vzájomný kontakt môže spôsobiť požiar.
1) Chemické reakcie, ktoré prebiehajú s uvoľňovaním značného množstva tepla, majú potenciálne nebezpečenstvo požiaru alebo výbuchu, pretože je možný nekontrolovaný proces zahrievania reagujúcich, novovzniknutých alebo blízkych horľavých látok.
2) Látky, ktoré sa samovoľne vznietia a samovoľne sa vznietia pri kontakte so vzduchom.
3) Často sa podľa podmienok technologického procesu môžu látky v aparatúre zahriať na teplotu presahujúcu teplotu ich samovznietenia. Produkty plynovej pyrolýzy pri výrobe etylénu z ropných produktov teda majú teplotu samovznietenia v rozmedzí 530 - 550 ° C a opúšťajú pyrolýzne pece pri teplote 850 ° C. Vykurovací olej s teplotou samovznietenia 380 - 420 ° C sa na jednotkách tepelného krakovania zahrieva až na 500 ° C; Bután a butylén, ktoré majú teplotu samovznietenia 420°C, resp. 439°C, sa pri príjme butadiénu zohrejú až na 550 - 650°C atď. Keď tieto látky vyjdú von, samy sa vznietia.
4) Niekedy majú látky v technologických procesoch veľmi nízku teplotu samovznietenia:
trietylhliník - Al (C2H5)3 (-68 °C);
Dietylalumíniumchlorid - Al (C2H5) 2Cl (-60 °C);
triizobutylhliník (-40 °C);
Fluorovodík, tekutý a biely fosfor – pod izbovou teplotou.
5) Mnohé látky prichádzajúce do styku so vzduchom sú schopné samovznietenia. Spontánne horenie začína pri teplote okolia alebo po určitom predhriatí. Medzi takéto látky patria rastlinné oleje a tuky, sulfidy železa, niektoré druhy sadzí, práškové látky (hliník, zinok, titán, horčík atď.), seno, obilie v silách atď.
Ku kontaktu samozápalných chemikálií so vzduchom zvyčajne dochádza pri poškodení nádob, rozliatí kvapalín, balení látok, pri sušení, otvorenom skladovaní pevných drvených, ale aj vláknitých materiálov, pri prečerpávaní kvapalín z nádrží, keď dochádza k samovznieteniu usadeniny vo vnútri nádrží.
Látky, ktoré sa vznietia pri kontakte s vodou.
V priemyselných zariadeniach existuje značné množstvo látok, ktoré sa vznietia pri interakcii s vodou. Teplo uvoľnené v tomto prípade môže spôsobiť vznietenie horľavých látok vytvorených alebo v blízkosti reakčnej zóny. Medzi látky, ktoré sa vznietia alebo spôsobujú horenie pri kontakte s vodou, patria alkalické kovy, karbid vápnika, karbidy alkalických kovov, sulfid sodný atď. Mnohé z týchto látok pri interakcii s vodou vytvárajú horľavé plyny, ktoré sa vznietia z reakčného tepla:
2K + 2H20 = KOH + H2 + Q.
Keď malé množstvo (3 ... 5 g) draslíka a sodíka interaguje s vodou, teplota stúpne nad 600 ... 650 ° C. Ak interagujú vo veľkom počte, dochádza k výbuchom s rozstrekom roztaveného kovu. V rozptýlenom stave sa alkalické kovy vznietia vo vlhkom vzduchu.
Niektoré látky, ako napríklad nehasené vápno, sú nehorľavé, ale ich teplo reakcie s vodou môže zahriať horľavé materiály, ktoré sú blízko bodu samovznietenia. Takže keď sa voda dostane do kontaktu s nehaseným vápnom, teplota v reakčnej zóne môže dosiahnuť 600 ° C:
Ca + H2O \u003d Ca (BOH) 2 + Q.
Sú známe prípady požiarov v hydinárňach, kde sa ako podstielka používalo seno. K požiarom došlo po ošetrení priestorov hydiny nehaseným vápnom.
Kontakt organohlinitých zlúčenín s vodou je nebezpečný, pretože k ich interakcii s vodou dochádza pri výbuchu. Pri pokuse o uhasenie takýchto látok vodou alebo penou môže dôjsť k zosilneniu začatého požiaru alebo výbuchu.
K vznieteniu chemických látok pri vzájomnom kontakte dochádza pôsobením oxidačných činidiel na organické látky. Ako oxidačné činidlá pôsobia chlór, bróm, fluór, oxidy dusíka, kyselina dusičná, kyslík a mnohé ďalšie látky.
Oxidačné činidlá pri interakcii s organickými látkami spôsobia ich vznietenie. Niektoré zmesi oxidačných činidiel a horľavých látok sa môžu vznietiť, keď sú vystavené kyseline sírovej alebo dusičnej alebo malému množstvu vlhkosti.
Reakcia interakcie oxidačného činidla s horľavou látkou je uľahčená jemnosťou látok, jej zvýšenou počiatočnou teplotou, ako aj prítomnosťou iniciátorov chemických procesov. V niektorých prípadoch majú reakcie charakter výbuchu.
Látky, ktoré sa vznietia alebo vybuchnú pri zahrievaní alebo mechanickom pôsobení.
Niektoré chemikálie sú svojou povahou nestabilné, môžu sa časom rozkladať vplyvom teploty, trenia, nárazu a iných faktorov. Sú to spravidla endotermické zlúčeniny a proces ich rozkladu je spojený s uvoľňovaním veľkého alebo malého množstva tepla. Patria sem ledky, peroxidy, hydroperoxidy, karbidy určitých kovov, acetylénidy, acetylén atď.
Porušenie technologických predpisov, používanie alebo skladovanie takýchto látok, vplyv zdroja tepla na ne môže viesť k ich explozívnemu rozkladu.
Acetylén má tendenciu k explozívnemu rozkladu vplyvom zvýšenej teploty a tlaku.
Tepelné prejavy elektrickej energie
V prípade, že elektrické zariadenie nezodpovedá povahe technologického prostredia, ako aj v prípade nedodržania pravidiel prevádzky tohto elektrického zariadenia, môže vo výrobe nastať nebezpečná situácia požiaru a výbuchu. Nebezpečné situácie požiaru a výbuchu vznikajú v technologických procesoch výroby pri skrate, pri poruchách izolačnej vrstvy, pri nadmernom prehrievaní elektromotorov, pri poškodení niektorých úsekov elektrických sietí, pri iskrových výbojoch statická a atmosférická elektrina atď.
Medzi typy atmosférickej elektriny patria:
Priamy úder blesku. Nebezpečenstvo priameho úderu blesku je pri kontakte HS s bleskovým kanálom, ktorého teplota dosahuje 2000 °C s dobou pôsobenia asi 100 μs. Všetky horľavé zmesi sa vznietia priamym úderom blesku.
Sekundárne prejavy blesku. Nebezpečenstvom sekundárneho prejavu blesku sú iskrové výboje, ktoré vznikajú v dôsledku indukčného a elektromagnetického vplyvu atmosférickej elektriny na priemyselné zariadenia, potrubia a stavebné konštrukcie. Energia iskrového výboja presahuje 250 mJ a postačuje na zapálenie horľavých látok od Wmin = 0,25 J.
Vysoký potenciál šmyku. Vysoký potenciál vnášajú do objektu kovové komunikácie nielen pri priamom zásahu bleskom, ale aj pri umiestnení komunikácií v tesnej blízkosti bleskozvodu. Pri nedodržaní bezpečných vzdialeností medzi bleskozvodom a komunikáciou dosahuje energia možných iskrových výbojov hodnoty 100 J a viac. To znamená, že stačí zapáliť takmer všetky horľavé látky.
Tepelný účinok skratových prúdov. V dôsledku skratu dochádza k tepelnému účinku na vodič, ktorý sa zahrieva na vysoké teploty a môže byť z horľavého média.
Elektrické iskry (kovové kvapky). Elektrické iskry vznikajú skratom v elektrickom vedení, elektrickým zváraním a tavením elektród univerzálnych žiaroviek.
Veľkosť kovových kvapôčok pri skrate elektrického vedenia a tavení žhaviaceho vlákna elektrických lámp dosahuje 3 mm a pri elektrickom zváraní 5 mm. Teplota oblúka pri elektrickom zváraní dosahuje 4000 °C, oblúk bude teda zdrojom vznietenia pre všetky horľavé látky.
Elektrické žiarovky. Nebezpečenstvo požiaru žiaroviek je spôsobené možnosťou kontaktu HS s žiarovkou elektrickej žiarovky zahriatej nad teplotu samovznietenia HS. Teplota ohrevu žiarovky elektrickej žiarovky závisí od jej výkonu, veľkosti a umiestnenia v priestore.
Iskry statickej elektriny. Výboje statickej elektriny môžu vznikať pri preprave kvapalín, plynov a prachu, pri nárazoch, brúsení, striekaní a podobných procesoch mechanického ovplyvňovania materiálov a látok, ktoré sú dielektrikami.
záver: Na zaistenie bezpečnosti technologických procesov, pri ktorých je možný kontakt horľavých látok so zdrojmi vznietenia, je potrebné presne poznať ich charakter, aby sa vylúčil vplyv na životné prostredie.
Otázka 2: Preventívne opatrenia, ktoré vylučujú účinky zdrojov vznietenia na horľavé prostredie.
Protipožiarne opatrenia, ktoré vylučujú kontakt horľavého média (HS) s otvoreným plameňom a žeravými splodinami horenia.
Na zabezpečenie požiarnej a výbuchovej bezpečnosti technologických procesov, procesov spracovania, skladovania a prepravy látok a materiálov je potrebné vypracovať a realizovať inžiniersko-technické opatrenia, ktoré zabránia vzniku alebo vneseniu zdroja vznietenia do HS.
Ako už bolo spomenuté vyššie, zdrojom vznietenia môže byť nie každé ohrievané teleso, ale len tie ohrievané telesá, ktoré sú schopné zohriať určitý objem horľavej zmesi na určitú teplotu, keď sa rýchlosť uvoľňovania tepla rovná alebo prekračuje rýchlosť odstraňovania tepla z reakčná zóna. V tomto prípade musí byť výkon a trvanie tepelného vplyvu zdroja také, aby sa kritické podmienky potrebné na vytvorenie čela plameňa udržali po určitú dobu. Preto pri znalosti týchto podmienok (podmienky pre vznik IZ) je možné vytvoriť také podmienky na vedenie technologických procesov, ktoré by vylúčili možnosť vzniku zdrojov vznietenia. V prípadoch, keď nie sú splnené bezpečnostné podmienky, sa zavádzajú inžinierske a technické riešenia, ktoré umožňujú vylúčiť kontakt HS so zdrojmi vznietenia.
Hlavným inžiniersko-technickým riešením, ktoré vylučuje kontakt horľavého média s otvoreným plameňom, horúcimi splodinami horenia, ako aj vysoko zahriatymi povrchmi, je izolovať ich od možného kontaktu ako pri bežnej prevádzke zariadenia, tak aj v prípade havárií.
Pri navrhovaní technologických procesov s prítomnosťou zariadení „požiarneho“ pôsobenia (rúrkové pece, reaktory, horáky) je potrebné zabezpečiť izoláciu týchto zariadení od možnej kolízie horľavých pár a plynov s nimi. Toto sa dosiahne:
umiestnenie inštalácií v uzavretých priestoroch, izolovaných od ostatných zariadení;
umiestnenie ochranných bariér na otvorených priestranstvách medzi „požiarne“ zariadenia a požiarne nebezpečné inštalácie. Napríklad umiestnenie uzavretých štruktúr, ktoré fungujú ako bariéra.
dodržiavanie ohňovzdorných regulovaných medzier medzi zariadeniami;
použitie parných závesov v prípadoch, keď nie je možné zabezpečiť protipožiarnu vzdialenosť;
zabezpečenie bezpečného vyhotovenia plameňových horákov so zariadeniami na kontinuálne spaľovanie, ktorých schéma je znázornená na obr. jeden.
Obrázok 1 - Horák na spaľovanie plynov: 1 - prívod pary; 2 - zapaľovacie vedenie nasledujúceho horáka; 3 - prívod plynu k ďalšiemu horáku; 4 - horák; 5 - hlaveň horáka; 6 - poistka plameňa; 7 - separátor; 8 - vedenie, cez ktoré sa privádza plyn na spaľovanie.
Zapálenie plynnej zmesi v nasledujúcom horáku sa vykonáva pomocou tzv. rozbehnutého plameňa (predpripravená horľavá zmes sa zapáli elektrickým zapaľovačom a plameň, pohybujúci sa nahor, zapáli plyn horáka). Na zníženie tvorby dymu a iskier sa do horáka privádza vodná para.
s výnimkou tvorby „nízkokalorických“ IZ (fajčenie je povolené v zariadeniach iba na špeciálne vybavených miestach).
použitie horúcej vody alebo pary na ohrievanie zamrznutých častí technologických zariadení namiesto horákov (vybavenie otvorených parkovísk so systémami prívodu teplého vzduchu) alebo indukčných ohrievačov.
čistenie potrubí a ventilačných systémov od horľavých usadenín ohňovzdorným prostriedkom (naparovanie a mechanické čistenie). Vo výnimočných prípadoch je povolené spaľovať odpad po demontáži potrubí v špeciálne určených priestoroch a trvalých miestach na prácu za tepla.
kontrola stavu kladenia dymových kanálov počas prevádzky pecí a spaľovacích motorov, aby sa zabránilo únikom a vyhoreniu výfukových potrubí.
ochrana vysoko vyhrievaných povrchov technologických zariadení (komôr returbentov) tepelnou izoláciou s ochrannými plášťami. Maximálna prípustná povrchová teplota by nemala presiahnuť 80 % teploty samovznietenia horľavých látok, ktoré sa používajú pri výrobe.
varovanie pred nebezpečným prejavom iskier z pecí a motorov. V praxi sa tento smer ochrany dosahuje zamedzením tvorby iskier a použitím špeciálnych zariadení na ich zachytávanie a hasenie. Aby sa zabránilo tvorbe iskier, je zabezpečené: automatické udržiavanie optimálnej teploty horľavej zmesi dodávanej na spaľovanie; automatická regulácia optimálneho pomeru medzi palivom a vzduchom v horľavej zmesi; zabránenie nepretržitej prevádzke pecí a motorov v nútenom režime s preťažením; používanie tých druhov paliva, pre ktoré sú pec a motor navrhnuté; systematické čistenie vnútorných povrchov pecí, dymových kanálov od sadzí a výfukových potrubí motorov od usadenín uhlíkového oleja atď.
Na zachytávanie a hasenie iskier, ktoré vznikajú pri prevádzke pecí a motorov, sa používajú lapače iskier a lapače iskier, ktorých činnosť je založená na využití gravitácie (sedimentárne komory), inerciálnej (komory s priečkami, mriežkami, dýzami) , odstredivé sily (cyklónové a turbínovo-vírové komory). ).
V praxi najrozšírenejšie sú lapače iskier gravitačného, inerciálneho a odstredivého typu. Sú vybavené napríklad dymovými kanálmi sušičiek spalín, výfukovými systémami pre autá a traktory.
Na zabezpečenie hĺbkového čistenia spalín od iskier sa v praxi často používa nie jeden, ale niekoľko rôznych typov lapačov a lapačov iskier, ktoré sú navzájom zapojené do série. Viacstupňové zachytávanie a hasenie iskier sa spoľahlivo osvedčilo napríklad pri technologických procesoch sušenia drvených horľavých materiálov, kde sa ako nosič tepla používajú spaliny zmiešané so vzduchom.
Protipožiarne opatrenia, ktoré vylučujú nebezpečné tepelné prejavy mechanickej energie
Zabránenie vzniku zdrojov vznietenia z nebezpečných tepelných účinkov mechanickej energie je naliehavou úlohou pri objektoch s nebezpečenstvom výbuchu a požiaru, ako aj pri objektoch, kde sa používa alebo spracováva prach a vlákna.
Aby sa zabránilo tvorbe iskier pri nárazoch, ako aj uvoľňovaniu tepla počas trenia, používajú sa tieto organizačné a technické riešenia:
Použitie neiskrivého nástroja. V miestach, kde sa môžu vytvárať výbušné zmesi pár alebo plynov, je nutné použiť nevýbušné náradie. Nástroje vyrobené z bronzu, fosforového bronzu, mosadze, berýlia atď. sa považujú za neiskrivé.
Príklad: 1. Iskrovo bezpečné železničné brzdové čeľuste. nádrže.2. Mosadzný nástroj na otváranie sudov z karbidu vápnika v acetylénových staniciach.
Aplikácia magnetických, gravitačných alebo inerciálnych pascí. Takže na čistenie surovej bavlny od kameňov pred jej vstupom do strojov sú nainštalované gravitačné alebo inerciálne lapače kameňov. Kovové nečistoty v sypkých a vláknitých materiáloch zachytávajú aj magnetické separátory. Takéto zariadenia sa široko používajú pri výrobe múky a obilnín, ako aj v mlynoch na výrobu krmív.
Ak hrozí vniknutie pevných nemagnetických nečistôt do stroja, po prvé sa vykoná dôkladné triedenie surovín a po druhé sa vnútorný povrch strojov, na ktorý môžu tieto nečistoty naraziť, obloží mäkkým kovom, guma alebo plast.
Prevencia nárazov pohyblivých mechanizmov strojov na ich pevné časti. Hlavné protipožiarne opatrenia zamerané na zabránenie vzniku rázových a trecích iskier sa redukujú na starostlivé vyregulovanie a vyváženie hriadeľov, správny výber ložísk, kontrolu veľkosti medzier medzi pohyblivými a stacionárnymi časťami strojov, ich spoľahlivosť upevnenie, ktoré vylučuje možnosť pozdĺžnych pohybov; zabrániť preťaženiu strojov.
Vykonávanie v priestoroch s nebezpečenstvom výbuchu podláh, ktoré neiskria. Zvýšené požiadavky na vnútornú bezpečnosť sa kladú na priemyselné priestory s prítomnosťou acetylénu, etylénu, oxidu uhoľnatého, sírouhlíka atď., ktorých podlahy a plošiny sú vyrobené z materiálu, ktorý netvorí iskry, alebo sú obložené gumou. rohože, cestičky a pod.
Zabránenie vznieteniu látok v miestach intenzívneho uvoľňovania tepla počas trenia. Na tento účel, aby sa zabránilo prehriatiu ložísk, sa klzné ložiská nahrádzajú valivými ložiskami (ak takáto možnosť existuje). V ostatných prípadoch sa vykonáva automatické riadenie teploty ich vykurovania. Vizuálna regulácia teploty sa vykonáva nanášaním farieb citlivých na teplo, ktoré pri zahriatí ložiskového telesa menia svoju farbu.
Prevencia prehrievania ložísk je tiež dosiahnutá: vybavením automatických chladiacich systémov s použitím olejov alebo vody ako chladiacej kvapaliny; včasná a kvalitná údržba (systematické mazanie, prevencia nadmerného utiahnutia, eliminácia deformácií, čistenie povrchu od kontaminácie).
Aby sa predišlo prehriatiu a požiarom dopravných a hnacích remeňov, nesmie byť povolená práca s preťažením; je potrebné kontrolovať stupeň napnutia pásky, pásu, ich stav. Blokovanie čeľustí výťahu výrobkami, deformácie remeňov a ich trenie o kryty by nemali byť povolené. Pri použití výkonných vysokovýkonných dopravníkov a elevátorov možno použiť zariadenia a zariadenia, ktoré automaticky signalizujú prevádzku preťaženia a zastavia pohyb pásu pri zrútení pätky elevátora.
Aby sa zabránilo navíjaniu vláknitých materiálov na rotujúce hriadele strojov, je potrebné ich chrániť pred priamym nárazom do spracovávaných materiálov pomocou puzdier, valcových a kužeľových puzdier, vodičov, vodiacich tyčí, štítov proti navíjaniu atď. Okrem toho je nastavená minimálna vôľa medzi čapmi hriadeľa a ložiskami; prebieha systematické sledovanie hriadeľov, kde môžu byť vinutia, ich včasné čistenie vlákien, ich ochrana špeciálnymi protivinutím ostrými nožmi, ktoré prerezávajú navíjané vlákno. Takúto ochranu poskytujú napríklad rezacie stroje v mlynoch na ľan.
Zabránenie prehriatiu kompresorov pri stláčaní plynov.
Prehriatiu kompresora sa zabráni rozdelením procesu kompresie plynu do niekoľkých etáp; usporiadanie systémov chladenia plynu v každom kompresnom stupni; inštalácia poistného ventilu na výtlačnom potrubí za kompresorom; automatické riadenie a regulácia teploty stlačeného plynu zmenou prietoku chladiacej kvapaliny dodávanej do chladničiek; automatický blokovací systém, ktorý zabezpečuje vypnutie kompresora v prípade zvýšenia tlaku plynu alebo teploty vo výtlačných potrubiach; čistenie teplovýmennej plochy chladničiek a vnútorných plôch potrubí od ropných usadenín.
Zabránenie vzniku zdrojov vznietenia pri tepelných prejavoch chemických reakcií
Aby sa zabránilo vznieteniu horľavých látok v dôsledku chemickej interakcie pri kontakte s oxidačným činidlom, vodou, je potrebné poznať po prvé dôvody, ktoré môžu viesť k takejto interakcii, a po druhé, chémiu procesov seba samého. -vznietenie a samovznietenie. Znalosť príčin a podmienok vzniku nebezpečných tepelných prejavov chemických reakcií nám umožňuje vypracovať účinné protipožiarne opatrenia vylučujúce ich vznik. Preto sú hlavné protipožiarne opatrenia, ktoré zabraňujú nebezpečným tepelným prejavom chemických reakcií:
Spoľahlivá tesnosť zariadení, ktorá vylučuje kontakt látok zahriatych nad teplotu samovznietenia, ako aj látok s nízkou teplotou samovznietenia so vzduchom;
Prevencia samovznietenia látok znížením rýchlosti chemických reakcií a biologických procesov, ako aj odstránením podmienok pre akumuláciu tepla;
Zníženie rýchlosti chemických reakcií a biologických procesov sa uskutočňuje rôznymi spôsobmi: obmedzením vlhkosti počas skladovania látok a materiálov; zníženie teploty skladovania látok a materiálov (napríklad obilia, krmiva pre zvieratá) umelým chladením; skladovanie látok v prostredí s nízkym obsahom kyslíka; zmenšenie mernej kontaktnej plochy samozápalných látok so vzduchom (briketovanie, granulácia práškových látok); používanie antioxidantov a konzervačných látok (skladovanie krmiva pre zvieratá); eliminácia kontaktu so vzduchom a chemicky aktívnymi látkami (peroxidové zlúčeniny, kyseliny, zásady a pod.) oddeleným skladovaním samozápalných látok v uzavretých nádobách.
Po znalosti geometrických rozmerov stohu a počiatočnej teploty látky je možné určiť bezpečnú dobu ich skladovania.
Odstránenie podmienok akumulácie tepla sa vykonáva nasledujúcim spôsobom:
obmedzenie veľkosti stohov, karavanov alebo kôp skladovanej látky;
aktívne vetranie vzduchu (seno a iné vláknité rastlinné materiály);
periodické miešanie látok počas ich dlhodobého skladovania;
zníženie intenzity tvorby horľavých usadenín v procesných zariadeniach pomocou záchytných zariadení;
periodické čistenie procesných zariadení od samozápalných horľavých usadenín;
Prevencia vznietenia látok vo vzájomnom kontakte. Požiarom zo vznietenia látok, ktoré sú vo vzájomnom kontakte, sa predchádza oddeleným skladovaním, ako aj odstraňovaním príčin ich núdzového úniku z prístrojov a potrubí.
Eliminácia vznietenia látok v dôsledku samorozkladu pri zahrievaní alebo mechanickom pôsobení. Prevencia vznietenia látok náchylných na výbušný rozklad je zabezpečená ochranou pred zahriatím na kritické teploty, mechanickými vplyvmi (nárazy, trenie, tlak atď.).
Prevencia zdrojov vznietenia od tepelných prejavov elektrickej energie
Prevenciu nebezpečných tepelných prejavov elektrickej energie zabezpečujú:
správna voľba stupňa a druhu ochrany proti výbuchu elektromotorov a ovládacích zariadení, iných elektrických a pomocných zariadení podľa triedy nebezpečenstva požiaru alebo výbuchu zóny, kategórie a skupiny výbušnej zmesi;
periodické testovanie izolačného odporu elektrických sietí a elektrických strojov v súlade s harmonogramom preventívnej údržby;
ochrana elektrických zariadení pred skratovými prúdmi (SC) (použitie vysokorýchlostných poistiek alebo ističov);
predchádzanie technologickému preťaženiu strojov a zariadení;
prevencia veľkých prechodových odporov prostredníctvom systematickej kontroly a opravy kontaktnej časti elektrického zariadenia;
vylúčenie výbojov statickej elektriny uzemnením technologických zariadení, zvýšením vlhkosti vzduchu alebo použitím antistatických nečistôt na najpravdepodobnejších miestach na generovanie nábojov, ionizáciou prostredia v zariadeniach a obmedzením rýchlosti pohybu kvapalín, ktoré sú elektrifikované;
ochrana budov, stavieb, samostatne stojacich zariadení pred priamym úderom blesku bleskozvodom a ochrana pred jeho sekundárnymi účinkami.
Protipožiarne opatrenia v podnikoch by sa nemali zanedbávať. Pretože prípadné úspory na požiarnej ochrane budú neúmerne malé v porovnaní so stratami pri požiari, ktorý z tohto dôvodu vznikol.
Záver lekcie:
Odstránenie vplyvu zdroja vznietenia na látky a materiály je jedným z hlavných opatrení na zabránenie vzniku požiaru. V zariadeniach, kde nie je možné eliminovať požiarne zaťaženie, sa venuje osobitná pozornosť vylúčeniu zdroja vznietenia.
