Die Temperatur des elektrischen Funkens. Offenes Feuer, heiße Verbrennungsprodukte und dadurch erhitzte Oberflächen

Berechnung von Parametern von Brand- (Explosions-) Quellen

In diesem Stadium ist es notwendig, die Fähigkeit von Zündquellen zu beurteilen, brennbare Stoffe zu initiieren.

Vier Zündquellen werden berücksichtigt:

a) Sekundäreinwirkung des Blitzes;

b) Kurzschlussfunken;

c) elektrische Schweißfunken;

d) Glühbirne einer Glühlampe.

e) brennende Isolierung des Elektrokabels (Drähte)

Sekundäreinschlag des Blitzes

Die Gefahr der Sekundäreinwirkung von Blitzen liegt in Funkenentladungen, die durch induktive und elektromagnetische Einwirkung atmosphärischer Elektrizität auf Produktionsanlagen, Rohrleitungen und Gebäudestrukturen entstehen. Die Funkenentladungsenergie übersteigt 250 mJ und reicht aus, um brennbare Stoffe mit einer Mindestzündenergie von bis zu 0,25 J zu entzünden.

Die Sekundärwirkung eines Blitzeinschlags ist gefährlich für das Gas, das das gesamte Volumen des Raums gefüllt hat.

Thermische Wirkung von kurzen Strömen

Es ist klar, dass im Falle eines Kurzschlusses, wenn die Schutzvorrichtung versagt, die entstehenden Funken in der Lage sind, die brennbare Flüssigkeit zu entzünden und das Gas zu explodieren (diese Möglichkeit wird unten bewertet). Wenn der Schutz aktiviert wird, hält der Kurzschlussstrom nur kurze Zeit an und kann nur die PVC-Verkabelung entzünden.

Die Temperatur des durch einen Kurzschlussstrom erwärmten Leiters t um C wird nach der Formel berechnet

wobei t n die Anfangstemperatur des Leiters ist, o C;

Ich k.z. - Kurzschlussstrom, A;

R - Widerstand (aktiv) des Leiters, Ohm;

k.z. - Kurzschlussdauer, s;

C pr - Wärmekapazität des Drahtmaterials, J * kg -1 * K -1;

m pr - Gewicht des Drahtes, kg.

Damit sich die Verdrahtung entzündet, muss die Temperatur t pr größer sein als die Zündtemperatur der PVC-Verdrahtung t resp. \u003d 330 über C.

Es wird angenommen, dass die Anfangstemperatur des Leiters gleich der Umgebungstemperatur von 20 ° C ist. Oben in Kapitel 1.2.2 sind der Wirkwiderstand des Leiters (Ra \u003d 1,734 Ohm) und der Kurzschlussstrom (I kurzschluss \u003d 131,07 A) wurden berechnet. Die Wärmekapazität von Kupfer C pr \u003d 400 J * kg -1 * K -1. Die Masse des Drahtes ist das Produkt aus Dichte und Volumen, und das Volumen ist das Produkt aus Länge L und Querschnittsfläche des Leiters S

m pr \u003d * S * L (18)

Laut Nachschlagewerk finden wir den Wert \u003d 8,96 * 10 3 kg / m 3. In Formel (18) ersetzen wir den Wert der Querschnittsfläche des zweiten Drahtes aus Tabelle. 11, das kürzeste, dh L \u003d 2 m und S \u003d 1 * 10 -6 m. Die Masse des Drahtes ist

m pr \u003d 8,96 * 10 3 * 10 -6 * 2 \u003d 1,792 * 10 -2

Mit der Dauer eines Kurzschlusses Kurzschluss. \u003d 30 ms, gemäß Tabelle 11 erwärmt sich der Leiter auf eine Temperatur

Diese Temperatur reicht nicht aus, um PVC-Kabel zu entzünden. Und wenn sich der Schutz ausschaltet, muss die Brandwahrscheinlichkeit der PVC-Verkabelung berechnet werden.

Funken Kurzschluss

Bei einem Kurzschluss entstehen Funken, die eine Anfangstemperatur von 2100 °C haben und in der Lage sind, die brennbare Flüssigkeit zu entzünden und das Gas zum Explodieren zu bringen.

Die Anfangstemperatur des Kupfertropfens beträgt 2100 o C. Die Höhe, in der der Kurzschluss auftritt, beträgt 1 m, der Abstand zur Pfütze der brennbaren Flüssigkeit beträgt 4 m. Der Tropfendurchmesser beträgt d bis = 2,7 mm oder d bis = 2,7·10 -3 .

Die Wärmemenge, die ein Metalltropfen beim Abkühlen auf seine Zündtemperatur an ein brennbares Medium abgeben kann, berechnet sich wie folgt: Berechnet wird die mittlere Fluggeschwindigkeit eines Metalltropfens im freien Fall w cf, m/s nach der Formel

wobei g die Freifallbeschleunigung ist, 9,81 m/s 2 ;

H - Fallhöhe, 1 m.

Wir erhalten das die durchschnittliche Geschwindigkeit des Tropfens während des freien Falls

Die Dauer des Fallens eines Tropfens kann durch die Formel berechnet werden

Dann wird das Volumen des Tropfens Vk nach der Formel berechnet

Fallmasse m k, kg:

wo ist die Dichte des Metalls im geschmolzenen Zustand, kg * m -3.

Die Dichte von Kupfer im geschmolzenen Zustand (laut Lehrer) beträgt 8,6 * 10 3 kg / m 3 und die Masse des Tropfens gemäß der Formel (22)

m k \u003d 8,6 * 10 3 * 10,3138 * 10 -9 \u003d 8,867 * 10 -5

Flugzeit eines Metalltropfens im geschmolzenen (flüssigen) Zustand p, s:

wobei C p die spezifische Wärmekapazität der Tropfenmaterialschmelze ist, für Kupfer C p = 513 J * kg -1 * K -1 ;

S k - Oberfläche des Tropfens, m 2 , S k =0,785d k 2 =5,722*10 -6;

T n, T pl - die Temperatur des Tropfens zu Beginn des Fluges bzw. der Schmelzpunkt des Metalls, T n = 2373 K, T pl = 1083 K;

T o - Umgebungstemperatur, T o = 293 K;

Wärmeübertragungskoeffizient, W * m -2 * K -1.

Der Wärmedurchgangskoeffizient wird in folgender Reihenfolge berechnet:

1) Berechnen Sie zuerst die Reynolds-Zahl

wo v \u003d 1,51 * 10 -5 1 / (m 2 * s) - Koeffizient der kinematischen Viskosität von Luft bei einer Temperatur von 293 K,

wo \u003d 2,2 * 10 -2 W * m -1 * K -1 - Wärmeleitfähigkeitskoeffizient von Luft,

1*10 2 W*m -2 *K -1 .

Nachdem wir den Wärmeübergangskoeffizienten berechnet haben, finden wir die Flugzeit eines Metalltropfens im geschmolzenen (flüssigen) Zustand gemäß der Formel (23)

Als< р, то конечную температуру капли определяют по формуле

Die Selbstentzündungstemperatur von Propan beträgt 466 ° C, und die Temperatur des Tropfens (Funken), wenn er sich dem Pool der brennbaren Flüssigkeit nähert, beträgt 2373 K oder 2100 ° C. Bei dieser Temperatur entzündet sich Isopren und brennt stetig und Propan explodiert, selbst wenn ein Kurzschlussfunke auftritt. Der Flammpunkt von Isopren beträgt -48 0 С.

ZÜNDQUELLE – eine Energiequelle, die eine Zündung auslöst. Muss über ausreichende Energie, Temperatur und Expositionsdauer verfügen.

Wie bereits erwähnt, kann es zu einer Verbrennung kommen, wenn eine Vielzahl von Zündquellen den HS beeinflussen. Zündquellen können nach Art ihrer Herkunft klassifiziert werden:

• 
  offenes Feuer, heiße Verbrennungsprodukte und dadurch erhitzte Oberflächen;
• 
  thermische Manifestationen mechanischer Energie;
• 
  thermische Manifestationen elektrischer Energie;
• 
  thermische Manifestationen chemischer Reaktionen (offenes Feuer und Verbrennungsprodukte werden von dieser Gruppe in eine unabhängige Gruppe getrennt).

Offenes Feuer, heiße Verbrennungsprodukte und dadurch erhitzte Oberflächen

Für Produktionszwecke werden häufig Feuer, Feueröfen, Reaktoren, Fackeln zum Verbrennen von Dämpfen und Gasen verwendet. Bei Reparaturarbeiten werden häufig die Flammen von Brennern und Lötlampen verwendet, Fackeln werden zum Erwärmen von gefrorenen Rohren verwendet, Feuer werden zum Erwärmen des Bodens beim Verbrennen von Abfällen verwendet. Die Temperatur der Flamme sowie die freigesetzte Wärmemenge reichen aus, um fast alle brennbaren Stoffe zu entzünden.

Offene Flamme. Die Brandgefahr einer Flamme wird bestimmt durch die Temperatur der Fackel und die Zeit ihrer Einwirkung auf brennbare Stoffe. Beispielsweise ist eine Entzündung durch solche „kalorienarmen“ IS wie einen glimmenden Zigarettenstummel oder ein brennendes Streichholz möglich (Tabelle 1).

Offene Flammenquellen - Fackeln - werden häufig verwendet, um ein gefrorenes Produkt zu erhitzen, um es bei der Inspektion von Geräten im Dunkeln zu beleuchten, beispielsweise beim Messen des Flüssigkeitsstands, beim Entzünden eines Feuers auf dem Territorium von Objekten mit brennbaren und brennbaren Stoffen Flüssigkeiten.

Hocherhitzte Verbrennungsprodukte - gasförmige Verbrennungsprodukte, die bei der Verbrennung fester, flüssiger und gasförmiger Stoffe entstehen und Temperaturen von 800-1200 ° C erreichen können. Brandgefahr ist der Austritt hocherhitzter Produkte durch Undichtigkeiten im Mauerwerk von Öfen und Rauchkanälen.

Industrielle Zündquellen sind auch Funken, die beim Betrieb von Öfen und Motoren entstehen. Sie sind feste glühende Brennstoff- oder Zunderpartikel in einem Gasstrom, die durch unvollständige Verbrennung oder mechanische Entfernung von brennbaren Substanzen und Korrosionsprodukten erhalten werden. Die Temperatur eines solchen festen Teilchens ist ziemlich hoch, aber die Wärmeenergie (W) ist aufgrund der geringen Masse des Funkens gering. Ein Funke kann nur Stoffe entzünden, die ausreichend für die Verbrennung vorbereitet sind (Gas-Dampf-Luft-Gemische, abgelagerter Staub, Faserstoffe).

Feuerstellen „funkeln“ aufgrund von Konstruktionsfehlern; aufgrund der Verwendung einer Brennstoffart, für die die Feuerung nicht ausgelegt ist; aufgrund erhöhter Explosion; aufgrund unvollständiger Verbrennung von Kraftstoff; aufgrund unzureichender Zerstäubung von flüssigem Brennstoff sowie aufgrund der Nichteinhaltung der Fristen für die Reinigung von Öfen.

Funken und Ruß während des Betriebs des Verbrennungsmotors entstehen, wenn das Kraftstoffversorgungssystem, die elektrische Zündung nicht richtig geregelt sind; wenn Kraftstoff mit Schmierölen und mineralischen Verunreinigungen verunreinigt ist; bei längerem Betrieb des Motors mit Überlastung; im Falle eines Verstoßes gegen die Bestimmungen zur Reinigung der Abgasanlage von Kohlenstoffablagerungen.

Die Brandgefahr durch Funkenflug aus Kesselräumen, Rohren von Dampflokomotiven und Diesellokomotiven, sowie anderen Maschinen, eines Brandes wird maßgeblich durch deren Größe und Temperatur bestimmt. Es wurde festgestellt, dass ein Funke d = 2 mm brennbar ist, wenn er t » 1000 ° C hat; d=3mm - 800°C; d = 5 mm - 600 °C.

Gefährliche thermische Manifestationen mechanischer Energie

Unter Produktionsbedingungen wird eine brandgefährliche Erhöhung der Körpertemperatur durch Umwandlung von mechanischer Energie in thermische Energie beobachtet:

• 
  beim Aufprall fester Körper (mit oder ohne Funkenbildung);
• 
  mit Oberflächenreibung von Körpern während ihrer gegenseitigen Bewegung;
• 
  bei der Bearbeitung harter Materialien mit einem Schneidwerkzeug;
• 
  beim Komprimieren von Gasen und Pressen von Kunststoffen.

Der Grad der Erwärmung von Körpern und die Möglichkeit des Auftretens einer Zündquelle hängen in diesem Fall von den Bedingungen für den Übergang von mechanischer Energie in thermische Energie ab.

Funken, die beim Aufprall fester Körper entstehen.

Die Größe von Schlag- und Reibungsfunken, bei denen es sich um ein zum Glühen erhitztes Stück Metall oder Stein handelt, überschreitet normalerweise nicht 0,5 mm. Die Funkentemperatur von unlegierten kohlenstoffarmen Stählen kann den Schmelzpunkt des Metalls (ca. 1550 °C) erreichen.

Unter Produktionsbedingungen entzünden sich Acetylen, Ethylen, Wasserstoff, Kohlenmonoxid, Schwefelkohlenstoff, Methan-Luft-Gemisch und andere Stoffe durch Funkenschlag.

Je mehr Sauerstoff im Gemisch ist, desto intensiver brennt der Funke, desto höher ist die Brennbarkeit des Gemisches. Der Funke, der fliegt, entzündet das Staub-Luft-Gemisch nicht direkt, aber wenn er auf den abgesetzten Staub oder auf faserige Materialien fällt, verursacht er das Auftreten von Schwelherden. So entstehen etwa 50 % aller Brände in Mehlmühlen, Webereien und Baumwollspinnereien durch Funken, die beim Auftreffen fester Körper ausschlagen.

Funken, die beim Auftreffen von Aluminiumkörpern auf eine oxidierte Stahloberfläche entstehen, führen zu einem chemischen Angriff unter Freisetzung erheblicher Wärmemengen.

Funken entstehen, wenn Metall oder Steine ​​auf Maschinen treffen.

In Geräten mit Mischern, Brechern, Mixern und anderen können sich Funken bilden, wenn Metallteile oder Steine ​​mit den verarbeiteten Produkten in Berührung kommen. Funken entstehen auch, wenn die beweglichen Mechanismen von Maschinen auf ihre festen Teile treffen. In der Praxis kommt es häufig vor, dass der Rotor eines Radialventilators mit den Wänden des Gehäuses oder den Nadel- und Messertrommeln der Entkörnungs- und Schneidemaschinen kollidiert, die sich schnell drehen und auf die feststehenden Stahlgitter treffen. In solchen Fällen wird eine Funkenbildung beobachtet. Es ist auch möglich bei unsachgemäßer Einstellung der Spalte, bei Verformung und Vibration der Wellen, Verschleiß der Lager, Verzerrungen, unzureichender Befestigung des Schneidwerkzeugs auf den Wellen. In solchen Fällen ist nicht nur eine Funkenbildung möglich, sondern auch der Ausfall einzelner Maschinenteile. Bruch der Maschinenbaugruppe wiederum kann Ursache für Funkenbildung sein, da Metallpartikel in das Produkt gelangen.

Entzündung eines brennbaren Mediums durch Überhitzung bei Reibung.

Jede Bewegung miteinander in Kontakt stehender Körper erfordert den Energieaufwand zur Überwindung der Reibungsarbeit. Diese Energie wird größtenteils in Wärme umgewandelt. Die im Normalzustand und ordnungsgemäßen Betrieb der reibenden Teile rechtzeitig freigesetzte Wärme wird durch ein spezielles Kühlsystem abgeführt und auch an die Umgebung abgegeben. Eine Erhöhung der Wärmefreisetzung oder eine Verringerung der Wärmeabfuhr und des Wärmeverlustes führt zu einer Erhöhung der Temperatur reibender Körper. Aus diesem Grund entzünden sich brennbare Medien oder Materialien durch Überhitzung von Maschinenlagern, fest angezogenen Dichtungen, Trommeln und Förderbändern, Riemenscheiben und Antriebsriemen, faserigen Materialien, wenn sie auf Wellen von rotierenden Maschinen und Apparaten gewickelt werden.

Am brandgefährlichsten sind dabei die Gleitlager hochbelasteter und schnelllaufender Wellen. Schlechte Schmierung von Arbeitsflächen, Verschmutzung, Fehlausrichtung von Wellen, Überlastung von Maschinen und übermäßiges Anziehen von Lagern können Überlastungen verursachen. Sehr oft wird das Lagergehäuse durch brennbare Staubablagerungen verunreinigt. Dies schafft auch die Bedingungen für ihre Überhitzung.

In Anlagen, in denen Faserstoffe verwendet oder verarbeitet werden, entzünden sie sich beim Aufwickeln auf rotierenden Aggregaten (Spinnerei, Flachsmühle, Mähdrescher). Faserstoffe und Strohprodukte werden in der Nähe der Lager auf Wellen gewickelt. Das Wickeln wird von einer allmählichen Verdichtung der Masse begleitet und dann von ihrer starken Erwärmung während Reibung, Verkohlung und Zündung.

Wärmefreisetzung beim Verdichten von Gasen.

Bei der Kompression von Gasen wird infolge intermolekularer Bewegung eine erhebliche Wärmemenge freigesetzt. Eine Fehlfunktion oder das Fehlen eines Kompressorkühlsystems kann im Explosionsfall zu deren Zerstörung führen.

Gefährliche thermische Manifestationen chemischer Reaktionen

Bei der Herstellung und Lagerung von Chemikalien trifft man auf eine große Anzahl solcher chemischer Verbindungen, deren Kontakt mit Luft oder Wasser sowie der gegenseitige Kontakt untereinander einen Brand verursachen können.

1) Chemische Reaktionen, die unter Freisetzung einer erheblichen Wärmemenge ablaufen, haben eine potenzielle Brand- oder Explosionsgefahr, da ein unkontrollierter Erwärmungsprozess von reagierenden, neu gebildeten oder in der Nähe befindlichen brennbaren Stoffen möglich ist.

2) Stoffe, die sich selbst entzünden und sich bei Kontakt mit Luft selbst entzünden.

3) Je nach den Bedingungen des technologischen Prozesses können die Substanzen in der Vorrichtung oft auf eine Temperatur erhitzt werden, die die Temperatur ihrer Selbstentzündung übersteigt. So haben die Produkte der Gaspyrolyse bei der Herstellung von Ethylen aus Erdölprodukten eine Selbstentzündungstemperatur im Bereich von 530 - 550 ° C und verlassen die Pyrolyseöfen mit einer Temperatur von 850 ° C. Heizöl mit einer Selbstentzündungstemperatur von 380 - 420 °C wird an thermischen Crackanlagen auf bis zu 500 °C erhitzt; Butan und Butylen, die eine Selbstentzündungstemperatur von 420 °C bzw. 439 °C haben, erhitzen sich bei der Herstellung von Butadien usw. auf 550–650 °C. Wenn diese Substanzen nach draußen gelangen, entzünden sie sich selbst.

4) Manchmal haben Stoffe in technologischen Prozessen eine sehr niedrige Selbstentzündungstemperatur:

Triethylaluminium - Al (C2H5) 3 (-68 ° C);

Diethylaluminiumchlorid - Al (C2H5) 2Cl (-60°C);

Triisobutylaluminium (–40°C);

Fluorwasserstoff, flüssiger und weißer Phosphor - unter Raumtemperatur.

5) Viele Stoffe in Kontakt mit Luft können sich selbst entzünden. Die Selbstentzündung beginnt bei Umgebungstemperatur oder nach einer gewissen Vorerwärmung. Zu diesen Stoffen gehören pflanzliche Öle und Fette, Eisensulfide, einige Arten von Ruß, pulverförmige Stoffe (Aluminium, Zink, Titan, Magnesium usw.), Heu, Getreide in Silos usw.

Der Kontakt von selbstentzündlichen Chemikalien mit Luft tritt normalerweise auf, wenn Behälter beschädigt werden, Flüssigkeiten verschüttet werden, Stoffe verpackt werden, während des Trocknens, der offenen Lagerung von festen, zerkleinerten sowie faserigen Materialien, beim Pumpen von Flüssigkeiten aus Tanks, wenn es zu Selbstentzündungen kommt Ablagerungen in den Tanks.

Stoffe, die sich bei Kontakt mit Wasser entzünden.

In Industrieanlagen gibt es eine erhebliche Menge an Stoffen, die sich bei Wechselwirkung mit Wasser entzünden. Die dabei freigesetzte Wärme kann brennbare Stoffe entzünden, die sich in oder neben der Reaktionszone befinden. Zu den Stoffen, die sich bei Kontakt mit Wasser entzünden oder entzünden, gehören Alkalimetalle, Calciumcarbid, Alkalimetallcarbide, Natriumsulfid usw. Viele dieser Stoffe bilden bei Wechselwirkung mit Wasser brennbare Gase, die sich durch die Reaktionswärme entzünden:

2K + 2H2O = KOH + H2 + Q.

Wenn eine kleine Menge (3 ... 5 g) Kalium und Natrium mit Wasser in Wechselwirkung tritt, steigt die Temperatur über 600 ... 650 ° C. Wenn sie in großer Zahl zusammenwirken, kommt es zu Explosionen mit einem Spritzer geschmolzenen Metalls. In dispergiertem Zustand entzünden sich Alkalimetalle in feuchter Luft.

Einige Substanzen wie Branntkalk sind nicht brennbar, aber ihre Reaktionswärme mit Wasser kann brennbare Materialien in der Nähe bis zur Selbstentzündung erhitzen. Wenn also Wasser mit Branntkalk in Kontakt kommt, kann die Temperatur in der Reaktionszone 600 ° C erreichen:

Ca + H2O \u003d Ca (BOH) 2 + Q.

Es sind Fälle von Bränden in Geflügelställen bekannt, in denen Heu als Einstreu verwendet wurde. Nach der Behandlung von Geflügelställen mit Branntkalk kam es zu Bränden.

Der Kontakt von Organoaluminiumverbindungen mit Wasser ist gefährlich, da ihre Wechselwirkung mit Wasser mit einer Explosion auftritt. Beim Versuch, solche Stoffe mit Wasser oder Schaum zu löschen, kann es zu einer Verstärkung eines begonnenen Brandes oder einer Explosion kommen.

Die Entzündung chemischer Substanzen bei gegenseitigem Kontakt erfolgt unter Einwirkung von Oxidationsmitteln auf organische Substanzen. Als Oxidationsmittel wirken Chlor, Brom, Fluor, Stickoxide, Salpetersäure, Sauerstoff und viele andere Stoffe.

Oxidationsmittel führen bei Wechselwirkung mit organischen Stoffen zu deren Entzündung. Einige Mischungen aus Oxidationsmitteln und brennbaren Stoffen können sich entzünden, wenn sie Schwefel- oder Salpetersäure oder einer geringen Menge Feuchtigkeit ausgesetzt werden.

Die Reaktion der Wechselwirkung eines Oxidationsmittels mit einem brennbaren Stoff wird durch das Zerkleinern von Stoffen, seine erhöhte Anfangstemperatur sowie das Vorhandensein von chemischen Prozessinitiatoren erleichtert. In einigen Fällen haben die Reaktionen Explosionscharakter.

Stoffe, die sich bei Erwärmung oder mechanischer Einwirkung entzünden oder explodieren.

Einige Chemikalien sind von Natur aus instabil und können sich im Laufe der Zeit unter dem Einfluss von Temperatur, Reibung, Stößen und anderen Faktoren zersetzen. Dies sind in der Regel endotherme Verbindungen, und der Prozess ihrer Zersetzung ist mit der Freisetzung einer großen oder geringen Wärmemenge verbunden. Dazu gehören Salpeter, Peroxide, Hydroperoxide, Carbide bestimmter Metalle, Acetylenide, Acetylen usw.

Verstöße gegen die technologischen Vorschriften, die Verwendung oder Lagerung solcher Stoffe, die Einwirkung einer Wärmequelle auf sie können zu ihrer explosionsartigen Zersetzung führen.

Acetylen neigt unter dem Einfluss von erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck zu explosionsartiger Zersetzung.

Thermische Manifestationen elektrischer Energie

Wenn die elektrische Ausrüstung nicht der Beschaffenheit der technischen Umgebung entspricht, sowie bei Nichteinhaltung der Regeln für den Betrieb dieser elektrischen Ausrüstung, kann es in der Produktion zu einer feuer- und explosionsgefährlichen Situation kommen. Brand- und explosionsgefährliche Situationen entstehen in technologischen Produktionsprozessen bei Kurzschluss, bei Durchbrüchen der Isolierschicht, bei übermäßiger Überhitzung von Elektromotoren, bei Beschädigung bestimmter Abschnitte elektrischer Netze, bei Funkenentladungen statische und atmosphärische Elektrizität usw.

Zu den Arten atmosphärischer Elektrizität gehören:

• 
  Direkte Blitzeinschläge. Die Gefahr eines direkten Blitzeinschlags besteht im Kontakt des HS mit dem Blitzkanal, dessen Temperatur bei einer Einwirkzeit von etwa 100 μs 2000 °C erreicht. Alle brennbaren Gemische entzünden sich durch einen direkten Blitzeinschlag.
• 
  Sekundäre Manifestationen des Blitzes. Die Gefahr einer Sekundärerscheinung von Blitzen sind Funkenentladungen, die durch den induktiven und elektromagnetischen Einfluss atmosphärischer Elektrizität auf Industrieanlagen, Rohrleitungen und Gebäudestrukturen entstehen. Die Funkenentladungsenergie übersteigt 250 mJ und reicht aus, um brennbare Stoffe ab Wmin = 0,25 J zu entzünden.
• 
  Rutschgefahr mit hohem Potenzial. Das hohe Potential wird nicht nur bei direktem Blitzeinschlag durch Metallkommunikationen in das Gebäude eingebracht, sondern auch, wenn sich die Kommunikationen in unmittelbarer Nähe des Blitzableiters befinden. Werden die Sicherheitsabstände zwischen Blitzableiter und Kommunikation nicht eingehalten, erreicht die Energie möglicher Funkenentladungen Werte von 100 J und mehr. Das heißt, es reicht aus, um fast alle brennbaren Substanzen zu entzünden.

Thermische Wirkung von Kurzschlussströmen. Infolge eines Kurzschlusses tritt ein thermischer Effekt auf den Leiter auf, der sich auf hohe Temperaturen erhitzt und von einem brennbaren Medium stammen kann.

Elektrische Funken (Metalltropfen). Elektrische Funken entstehen bei Kurzschlüssen in elektrischen Leitungen, beim Elektroschweißen und beim Abschmelzen der Elektroden von Allzweck-Glühlampen.

Die Größe der Metalltröpfchen beim Kurzschluss elektrischer Leitungen und beim Schmelzen des Glühfadens elektrischer Lampen erreicht 3 mm und beim Elektroschweißen 5 mm. Die Temperatur des Lichtbogens beim Elektroschweißen erreicht 4000 ° C, sodass der Lichtbogen eine Zündquelle für alle brennbaren Substanzen darstellt.

Elektrische Glühlampen. Die Brandgefahr von Lampen beruht auf der Möglichkeit des Kontakts des HS mit dem Kolben einer elektrischen Glühlampe, die über die Selbstentzündungstemperatur des HS erhitzt wird. Die Heiztemperatur der Glühbirne einer elektrischen Glühbirne hängt von ihrer Leistung, Größe und Position im Raum ab.

Funken statischer Elektrizität. Entladungen statischer Elektrizität können beim Transport von Flüssigkeiten, Gasen und Stäuben, beim Schlagen, Schleifen, Sprühen und ähnlichen Prozessen der mechanischen Einwirkung auf Materialien und Substanzen, die dielektrisch sind, erzeugt werden.

Fazit: Um die Sicherheit technologischer Prozesse zu gewährleisten, bei denen ein Kontakt brennbarer Stoffe mit Zündquellen möglich ist, ist es notwendig, deren Art genau zu kennen, um Auswirkungen auf die Umwelt auszuschließen.

Frage 2: Vorbeugende Maßnahmen, die die Auswirkungen von Zündquellen auf eine brennbare Umgebung ausschließen.;

Brandbekämpfungsmaßnahmen, die den Kontakt eines brennbaren Mediums (HS) mit offener Flamme und heißen Verbrennungsprodukten ausschließen.

Um die Brand- und Explosionssicherheit von technologischen Prozessen, Verarbeitungs-, Lagerungs- und Transportprozessen von Stoffen und Materialien zu gewährleisten, müssen ingenieurtechnische und technische Maßnahmen entwickelt und umgesetzt werden, die die Bildung oder Einführung einer Zündquelle in das HS verhindern.

Wie bereits erwähnt, kann nicht jeder erhitzte Körper eine Zündquelle sein, sondern nur diejenigen erhitzten Körper, die in der Lage sind, ein bestimmtes Volumen eines brennbaren Gemisches auf eine bestimmte Temperatur zu erhitzen, wenn die Wärmefreisetzungsrate gleich oder größer der Wärmeabfuhrrate ist Reaktionszone. Dabei müssen Stärke und Dauer der thermischen Beeinflussung der Quelle so sein, dass die für die Bildung der Flammenfront notwendigen kritischen Bedingungen für eine gewisse Zeit aufrechterhalten werden. Daher ist es bei Kenntnis dieser Bedingungen (Bedingungen für die Bildung von IS) möglich, solche Bedingungen für die Durchführung technologischer Prozesse zu schaffen, die die Möglichkeit der Bildung von Zündquellen ausschließen würden. In Fällen, in denen die Sicherheitsbedingungen nicht erfüllt sind, werden ingenieurtechnische und technische Lösungen eingeführt, die es ermöglichen, den Kontakt des HS mit Zündquellen auszuschließen.

Die wichtigste technische und technische Lösung, die den Kontakt eines brennbaren Mediums mit einer offenen Flamme, heißen Verbrennungsprodukten sowie hocherhitzten Oberflächen ausschließt, besteht darin, sie sowohl während des normalen Betriebs des Geräts als auch bei Unfällen vor einem möglichen Kontakt zu schützen.

Bei der Gestaltung technologischer Prozesse mit Geräten zur „Feuerwirkung“ (Rohröfen, Reaktoren, Fackeln) ist es erforderlich, diese Anlagen vor einer möglichen Kollision brennbarer Dämpfe und Gase mit ihnen zu isolieren. Dies wird erreicht:

• 
  Platzierung von Installationen in geschlossenen Räumen, isoliert von anderen Geräten;
• 
  Platzierung auf offenen Flächen zwischen den "feuernden" Einrichtungen und feuergefährlichen Installationen von Schutzbarrieren. Zum Beispiel die Platzierung geschlossener Strukturen, die als Barriere wirken.
• 
  Einhaltung der feuerfesten vorgeschriebenen Abstände zwischen den Geräten;
• 
  die Verwendung von Dampfvorhängen in Fällen, in denen es unmöglich ist, einen feuerfesten Abstand bereitzustellen;
• 
  Gewährleistung der sicheren Konstruktion von Fackelbrennern mit kontinuierlichen Verbrennungsvorrichtungen, deren Diagramm in Abb. ein.

Abbildung 1 - Brenner zum Verbrennen von Gasen: 1 - Dampfzuleitung; 2 - Zündleitung des nächsten Brenners; 3 - Gaszuleitung zum nächsten Brenner; 4 - Brenner; 5 - Fackellauf; 6 - Flammensperre; 7 - Trennzeichen; 8 - Leitung, durch die Gas zur Verbrennung zugeführt wird.

Die Zündung des Gasgemisches im nächsten Brenner erfolgt durch die sog. laufende Flamme (das vorbereitete brennbare Gemisch wird durch einen elektrischen Zünder gezündet und die nach oben wandernde Flamme entzündet das Brennergas). Zur Reduzierung von Rauch- und Funkenbildung wird dem Fackelbrenner Wasserdampf zugeführt.

• 
  mit Ausnahme der Bildung von „kalorienarmen“ IZ (Rauchen ist in den Einrichtungen nur an speziell ausgestatteten Orten erlaubt).
• 
  Verwenden von heißem Wasser oder Dampf zum Erwärmen von gefrorenen Abschnitten von Prozessausrüstung anstelle von Brennern (Ausrüstung von offenen Parkplätzen mit Heißluftversorgungssystemen) oder Induktionsheizungen.
• 
  Reinigen von Rohrleitungen und Lüftungssystemen von brennbaren Ablagerungen mit einem feuerfesten Mittel (Dämpfen und mechanisches Reinigen). In Ausnahmefällen ist es erlaubt, Abfälle nach der Demontage von Rohrleitungen in speziell ausgewiesenen Bereichen und festen Standorten für Heißarbeiten zu verbrennen.
• 
  Kontrolle über den Zustand der Verlegung von Rauchkanälen während des Betriebs von Öfen und Verbrennungsmotoren, um Lecks und Ausbrüche in den Auspuffrohren zu verhindern.
• 
  Schutz von hocherhitzten Oberflächen von Prozessanlagen (Rückschlagkammern) durch Wärmedämmung mit Schutzgehäusen. Die maximal zulässige Oberflächentemperatur sollte 80 % der Selbstentzündungstemperatur von brennbaren Stoffen, die in der Produktion verwendet werden, nicht überschreiten.
• 
  Warnung vor der gefährlichen Entstehung von Funken aus Öfen und Motoren. In der Praxis wird diese Schutzrichtung dadurch erreicht, dass die Bildung von Funken verhindert wird und spezielle Vorrichtungen zum Einfangen und Löschen von Funken verwendet werden. Um die Bildung von Funken zu verhindern, ist Folgendes vorgesehen: automatische Aufrechterhaltung der optimalen Temperatur des der Verbrennung zugeführten brennbaren Gemisches; automatische Regelung des optimalen Verhältnisses zwischen Brennstoff und Luft im brennbaren Gemisch; Verhinderung des Dauerbetriebs von Öfen und Motoren im erzwungenen Modus mit Überlastung; die Verwendung der Brennstoffarten, für die der Ofen und der Motor ausgelegt sind; systematische Reinigung der Innenflächen von Öfen, Rauchkanälen von Ruß und Auspuffkrümmern von Motoren von Kohleölablagerungen usw.

Zum Einfangen und Löschen von Funken, die beim Betrieb von Öfen und Motoren entstehen, werden Funkenfänger und Funkenfänger verwendet, deren Betrieb auf der Verwendung von Schwerkraft (Sedimentkammern), Trägheit (Kammern mit Trennwänden, Gittern, Düsen) basiert. , Zentrifugalkräfte (Zyklon- und Turbinen-Wirbelkammern). ).

In der Praxis am weitesten verbreitet sind Funkenfänger vom Gravitations-, Trägheits- und Zentrifugaltyp. Sie sind zum Beispiel mit Rauchkanälen von Rauchgastrocknern, Abgasanlagen für Autos und Traktoren ausgestattet.

Um eine gründliche Reinigung von Rauchgasen von Funken zu gewährleisten, werden in der Praxis häufig nicht nur eine, sondern mehrere unterschiedliche Arten von Funkenfängern und Funkenfängern verwendet, die miteinander in Reihe geschaltet sind. Mehrstufige Funkenfänger und -löschungen haben sich zum Beispiel in technologischen Prozessen zur Trocknung von zerkleinerten brennbaren Materialien bewährt, bei denen mit Luft vermischte Rauchgase als Wärmeträger verwendet werden.

Maßnahmen zur Brandbekämpfung, die gefährliche thermische Manifestationen mechanischer Energie ausschließen

Die Bildung von Zündquellen durch die gefährlichen thermischen Einwirkungen mechanischer Energie zu verhindern, ist eine vordringliche Aufgabe bei explosions- und feuergefährlichen Objekten sowie bei Objekten, in denen Stäube und Fasern verwendet oder verarbeitet werden.

Um Funkenbildung bei Stößen sowie Wärmefreisetzung bei Reibung zu verhindern, kommen folgende organisatorische und technische Lösungen zum Einsatz:

Verwendung von funkenfreien Werkzeugen. An Orten, an denen sich möglicherweise explosive Dampf- oder Gasgemische bilden, muss ein explosionsgeschütztes Werkzeug verwendet werden. Werkzeuge aus Bronze, Phosphorbronze, Messing, Beryllium etc. gelten als funkenfrei.

Beispiel: 1. Eigensichere Eisenbahnbremsbacken. Panzer.2. Messingwerkzeug zum Öffnen von Calciumcarbidfässern in Acetylenstationen.

Anwendung von Magnet-, Gravitations- oder Trägheitsfallen. Um Rohbaumwolle von Steinen zu reinigen, bevor sie in die Maschinen gelangt, werden Gravitations- oder Trägheitssteinfallen installiert. Auch metallische Verunreinigungen in Schütt- und Faserstoffen werden von Magnetabscheidern erfasst. Solche Geräte werden häufig in der Mehl- und Getreideproduktion sowie in Futtermühlen eingesetzt.

Wenn die Gefahr besteht, dass feste nichtmagnetische Verunreinigungen in die Maschine gelangen, wird erstens eine gründliche Rohstoffsortierung durchgeführt und zweitens die Innenfläche der Maschinen, auf die diese Verunreinigungen treffen können, mit Weichmetall ausgekleidet, Gummi oder Kunststoff.

Vermeidung von Stößen von beweglichen Mechanismen von Maschinen auf ihre festen Teile. Die wichtigsten Brandschutzmaßnahmen, die darauf abzielen, die Bildung von Schlag- und Reibungsfunken zu verhindern, beschränken sich auf die sorgfältige Regulierung und das Auswuchten der Wellen, die richtige Auswahl der Lager, die Überprüfung der Größe der Spalte zwischen den beweglichen und stationären Teilen der Maschine und ihre Zuverlässigkeit Befestigung, die die Möglichkeit von Längsbewegungen ausschließt; Überlastung der Maschinen verhindern.

Ausführung in explosionsgefährdeten Räumen von Fußböden, die nicht funken. Erhöhte Anforderungen an die Eigensicherheit werden für Industrieräume mit Anwesenheit von Acetylen, Ethylen, Kohlenmonoxid, Schwefelkohlenstoff usw. gestellt, deren Böden und Plattformen aus einem Material bestehen, das keine Funken bildet, oder mit Gummi ausgekleidet sind Matten, Wege usw.

Verhinderung der Entzündung von Stoffen an Orten mit intensiver Wärmefreisetzung bei Reibung. Um eine Überhitzung der Lager zu vermeiden, werden dazu Gleitlager durch Wälzlager ersetzt (wo eine solche Möglichkeit besteht). In anderen Fällen wird eine automatische Steuerung der Temperatur ihrer Heizung durchgeführt. Die visuelle Temperierung erfolgt durch Auftragen von hitzeempfindlichen Lacken, die bei Erwärmung des Lagergehäuses ihre Farbe verändern.

Der Schutz vor Lagerüberhitzung wird auch erreicht durch: Ausstattung mit automatischen Kühlsystemen, die Öle oder Wasser als Kühlmittel verwenden; rechtzeitige und qualitativ hochwertige Wartung (systematische Schmierung, Vermeidung von Überspannungen, Beseitigung von Verformungen, Oberflächenreinigung von Verunreinigungen).

Um Überhitzung und Brände von Förderbändern und Antriebsriemen zu vermeiden, darf nicht mit Überlast gearbeitet werden; Es ist notwendig, den Spannungsgrad des Bandes, des Riemens und deren Zustand zu kontrollieren. Verstopfungen von Elevatorschuhen mit Produkten, Verspannungen von Riemen und deren Reibung an Gehäusen sollten nicht zulässig sein. Beim Einsatz leistungsstarker Hochleistungsförderer und Elevatoren können Geräte und Vorrichtungen eingesetzt werden, die automatisch einen Überlastbetrieb signalisieren und die Bewegung des Riemens stoppen, wenn der Elevatorschuh zusammenbricht.

Um das Aufwickeln von faserigen Materialien auf die rotierenden Wellen von Maschinen zu verhindern, ist es notwendig, sie vor direkter Kollision mit den zu verarbeitenden Materialien zu schützen, indem Buchsen, zylindrische und konische Gehäuse, Leiter, Führungsstangen, Wickelschutz usw. verwendet werden. Außerdem wird das Mindestspiel zwischen Wellenzapfen und Lagern eingestellt; Es gibt eine systematische Überwachung der Wellen, wo es zu Wicklungen kommen kann, ihre rechtzeitige Reinigung der Fasern, ihren Schutz mit speziellen scharfen Anti-Wicklungsmessern, die die zu wickelnde Faser schneiden. Ein solcher Schutz wird beispielsweise durch Scutching-Maschinen in Flachsmühlen gewährleistet.

Vermeidung der Überhitzung von Kompressoren beim Verdichten von Gasen.

Eine Überhitzung des Kompressors wird verhindert, indem der Gaskompressionsprozess in mehrere Stufen unterteilt wird; Anordnung von Gaskühlsystemen in jeder Kompressionsstufe; Installation eines Sicherheitsventils an der Druckleitung hinter dem Kompressor; automatische Steuerung und Regelung der Temperatur des komprimierten Gases durch Änderung der Strömungsrate des den Kühlschränken zugeführten Kühlmittels; ein automatisches Sperrsystem, das sicherstellt, dass der Kompressor bei einem Anstieg des Gasdrucks oder der Temperatur in den Druckleitungen abgeschaltet wird; Reinigung der Wärmetauscherfläche von Kühlschränken und der Innenflächen von Rohrleitungen von Kohleölablagerungen.

Verhinderung der Bildung von Zündquellen bei thermischen Manifestationen chemischer Reaktionen

Um die Entzündung brennbarer Stoffe durch chemische Wechselwirkung bei Kontakt mit einem Oxidationsmittel, Wasser, zu verhindern, ist es notwendig, erstens die Gründe zu kennen, die zu einer solchen Wechselwirkung führen können, und zweitens die Chemie der Selbstprozesse -Zündung und Selbstentzündung. Die Kenntnis der Ursachen und Bedingungen für die Entstehung gefährlicher thermischer Manifestationen chemischer Reaktionen ermöglicht es uns, wirksame Brandschutzmaßnahmen zu entwickeln, die deren Auftreten ausschließen. Daher sind die wichtigsten Brandschutzmaßnahmen, die gefährliche thermische Manifestationen chemischer Reaktionen verhindern:

Zuverlässige Dichtheit von Geräten, die den Kontakt von Stoffen, die über die Selbstentzündungstemperatur erhitzt werden, sowie von Stoffen mit niedriger Selbstentzündungstemperatur mit Luft ausschließt;

Verhinderung der Selbstentzündung von Stoffen durch Verringerung der Geschwindigkeit chemischer Reaktionen und biologischer Prozesse sowie Beseitigung der Bedingungen für einen Wärmestau;

Die Verringerung der Geschwindigkeit chemischer Reaktionen und biologischer Prozesse erfolgt durch eine Vielzahl von Methoden: Begrenzung der Luftfeuchtigkeit während der Lagerung von Stoffen und Materialien; Absenkung der Lagertemperatur von Stoffen und Materialien (z. B. Getreide, Futtermittel) durch künstliche Kühlung; Lagerung von Stoffen in einer Umgebung mit niedrigem Sauerstoffgehalt; Verringerung der spezifischen Kontaktfläche von selbstentzündlichen Stoffen mit Luft (Brikettierung, Granulierung von pulverförmigen Stoffen); die Verwendung von Antioxidantien und Konservierungsmitteln (Lagerung von Tierfutter); Vermeidung des Kontakts mit Luft und chemisch aktiven Stoffen (Peroxidverbindungen, Säuren, Laugen usw.) durch getrennte Lagerung von selbstentzündlichen Stoffen in geschlossenen Behältern.

In Kenntnis der geometrischen Abmessungen des Stapels und der Anfangstemperatur der Substanz ist es möglich, die sichere Dauer ihrer Lagerung zu bestimmen.

Die Beseitigung von Wärmestaubedingungen erfolgt auf folgende Weise:

• 
  Begrenzung der Größe von Stapeln, Wohnwagen oder Haufen der gelagerten Substanz;
• 
  aktive Belüftung der Luft (Heu und andere faserige Pflanzenmaterialien);
• 
  periodisches Mischen von Substanzen während ihrer Langzeitlagerung;
• 
  Reduzierung der Intensität der Bildung von brennbaren Ablagerungen in Prozessanlagen mit Hilfe von Auffangvorrichtungen;
• 
  regelmäßige Reinigung der Prozessausrüstung von selbstentzündlichen brennbaren Ablagerungen;

Verhinderung der Entzündung von Stoffen, die miteinander in Kontakt kommen. Brände durch die Entzündung von Stoffen, die miteinander in Kontakt kommen, werden durch getrennte Lagerung sowie durch Beseitigung der Ursachen ihres Notausgangs aus Apparaten und Rohrleitungen verhindert.

Beseitigung der Entzündung von Stoffen durch Selbstzersetzung bei Erwärmung oder mechanischer Einwirkung. Die Verhinderung der Entzündung von Stoffen, die zu einer explosionsartigen Zersetzung neigen, wird durch Schutz vor Erhitzung auf kritische Temperaturen, mechanische Einflüsse (Stöße, Reibung, Druck usw.) gewährleistet.

Vermeidung von Zündquellen durch thermische Manifestationen elektrischer Energie

Die Verhinderung gefährlicher thermischer Manifestationen elektrischer Energie wird gewährleistet durch:

• 
  die richtige Wahl des Niveaus und der Art des Explosionsschutzes von Elektromotoren und Steuergeräten, anderen elektrischen und Hilfsgeräten in Übereinstimmung mit der Klasse der Brand- oder Explosionsgefahr der Zone, Kategorie und Gruppe des explosionsfähigen Gemisches;
• 
  regelmäßige Prüfung des Isolationswiderstands von elektrischen Netzen und elektrischen Maschinen gemäß dem Plan der vorbeugenden Wartung;
• 
  Schutz elektrischer Geräte gegen Kurzschlussströme (SC) (Verwendung von flinken Sicherungen oder Leistungsschaltern);
• 
  Vermeidung technologischer Überlastung von Maschinen und Geräten;
• 
  Vermeidung großer transienter Widerstände durch systematische Überprüfung und Reparatur des Kontaktteils elektrischer Geräte;
• 
  Ausschluss von Entladungen statischer Elektrizität durch Erdung von technologischen Geräten, Erhöhung der Luftfeuchtigkeit oder Verwendung von antistatischen Verunreinigungen an den wahrscheinlichsten Stellen zur Erzeugung von Aufladungen, Ionisierung der Umgebung in Geräten und Begrenzung der Bewegungsgeschwindigkeit von elektrisch geladenen Flüssigkeiten;
• 
  Schutz von Gebäuden, Bauwerken, freistehenden Geräten vor direkten Blitzeinschlägen durch Blitzableiter und Schutz vor deren Folgewirkungen.

Brandschutzmaßnahmen in Unternehmen sollten nicht vernachlässigt werden. Denn die Einsparungen beim Brandschutz sind unverhältnismäßig gering im Vergleich zu den dadurch entstandenen Schäden durch einen Brand.

Fazit der Lektion:

Die Beseitigung der Auswirkungen der Zündquelle auf Stoffe und Materialien ist eine der wichtigsten Maßnahmen, um das Entstehen eines Brandes zu verhindern. Bei Anlagen, bei denen es nicht möglich ist, die Brandlast zu beseitigen, wird besonderes Augenmerk auf den Ausschluss der Zündquelle gelegt.

4.9. Basierend auf den gesammelten Daten wird der Sicherheitsfaktor berechnet K s in der folgenden Reihenfolge.
4.9.1. Berechnen Sie die durchschnittliche Dauer des Bestehens eines brand- und explosionsgefährlichen Ereignisses (t0) (durchschnittliche Ausfallzeit) gemäß der Formel
(68)
wo t j- Lebensdauer ich- feuer- und explosionsgefährliches Ereignis, min;
m- Gesamtzahl der Veranstaltungen (Produkte);
j- Sequenznummer des Ereignisses (Produkt).
4.9.2. Eine Punktschätzung der Varianz ( D 0) Die durchschnittliche Dauer des Bestehens eines brand- und explosionsgefährlichen Ereignisses wird nach der Formel berechnet
(69)
4.9.3. Die Standardabweichung () einer Punktschätzung der durchschnittlichen Lebensdauer eines Ereignisses - t0 wird durch die Formel berechnet
(70)
4.9.4. Aus Tabelle. 5 Koeffizientenwert auswählen t b abhängig von der Anzahl der Freiheitsgrade ( m-1) mit einem Konfidenzniveau b=0,95.
Tabelle 5

(82)
Wenn t>(tð+tcr), dann wird die Endtemperatur des Tropfens im festen Zustand durch die Formel bestimmt
(83)
wo Mit k ist die spezifische Wärmekapazität des Metalls, J kg -1 × K-1.
Die Wärmemenge ( W), J, gegeben durch einen Metalltropfen auf ein festes oder flüssiges brennbares Material, auf das er gefallen ist, wird durch die Formel berechnet
(84)
wo T sv - Selbstentzündungstemperatur von brennbarem Material, K;
Zu- Koeffizient gleich dem Verhältnis der dem brennbaren Stoff zugeführten Wärme zur im Tropfen gespeicherten Energie.
Wenn es nicht möglich ist, den Koeffizienten zu bestimmen Zu, dann akzeptieren Zu=1.
Eine genauere Bestimmung der endgültigen Tropfentemperatur kann unter Berücksichtigung der Temperaturabhängigkeit des Wärmeübergangskoeffizienten durchgeführt werden.
5.1.2.3. Elektrische Allzweck-Glühlampen
Die Brandgefahr von Lampen beruht auf der Möglichkeit des Kontakts eines brennbaren Mediums mit dem Kolben einer elektrischen Glühlampe, der über die Selbstentzündungstemperatur eines brennbaren Mediums erhitzt wird. Die Heiztemperatur des Kolbens einer Glühbirne hängt von der Leistung der Lampe, ihrer Größe und ihrer Position im Raum ab. Die Abhängigkeit der maximalen Temperatur am Kolben einer waagerecht angeordneten Lampe von ihrer Leistung und Zeit ist in Abb. 3.

Teufel. 3

5.1.2.4. Funken statischer Elektrizität
Funkenenergie ( W i), J, das unter Spannungseinwirkung zwischen der Platte und einem beliebigen geerdeten Gegenstand entstehen kann, errechnet sich aus der vom Kondensator gespeicherten Energie aus der Formel
(85)
wo Mit- Kapazität des Kondensators, F;
U- Spannung, V.
Die Potentialdifferenz zwischen einem geladenen Körper und der Erde wird mit Elektrometern unter realen Produktionsbedingungen gemessen.

Wenn ein W U³0,4 W m.e.z ( W m.e.z ¾ Mindestzündenergie des Mediums), dann gilt ein Funke statischer Elektrizität als Zündquelle.
Die wirkliche Gefahr ist die „Kontakt“-Elektrisierung von Menschen, die mit sich bewegenden dielektrischen Materialien arbeiten. Beim Kontakt einer Person mit einem geerdeten Gegenstand entstehen Funken mit einer Energie von 2,5 bis 7,5 mJ. Die Abhängigkeit der Energie einer elektrischen Entladung vom menschlichen Körper und dem Potential statischer Elektrizitätsladungen ist in Abb. 4.
5.1.3. Mechanische (Reibungs-)Funken (Funken durch Schlag und Reibung)
Die Größe von Schlag- und Reibungsfunken, bei denen es sich um ein zum Glühen erhitztes Stück Metall oder Stein handelt, überschreitet normalerweise nicht 0,5 mm und ihre Temperatur liegt innerhalb des Schmelzpunkts des Metalls. Die Temperatur von Funken, die beim Zusammenstoß von Metallen entstehen, die unter Freisetzung einer erheblichen Wärmemenge in chemische Wechselwirkung miteinander treten können, kann die Schmelztemperatur überschreiten und wird daher experimentell oder durch Berechnung bestimmt.
Die Wärmemenge, die der Funke beim Abkühlen von der Anfangstemperatur abgibt t n bis zur Selbstentzündungstemperatur eines brennbaren Mediums t sv wird nach Formel (84) berechnet, und die Abkühlzeit t ist wie folgt.
Das Temperaturverhältnis (Qp) wird durch die Formel berechnet
(86)
wo t c - Lufttemperatur, °C.
Hitzeübertragungskoeffizient ( a), W × m-2 × K-1, wird nach der Formel berechnet
(87)
wo w und – Funkenfluggeschwindigkeit, m × s – 1.
Zündgeschwindigkeit ( w i), gebildet beim Aufprall eines frei fallenden Körpers, wird nach der Formel berechnet
(88)
und beim Aufprall auf einen rotierenden Körper gemäß der Formel
(89)
wo n- Rotationsfrequenz, s-1;
R- Radius des rotierenden Körpers, m.
Die Fluggeschwindigkeit von Funken, die beim Arbeiten mit einem Schlaginstrument erzeugt werden, wird mit 16 m s angenommen
Das Biot-Kriterium wird durch die Formel berechnet
(90)
wo d u ist der Funkendurchmesser, m;
li ist der Wärmeleitfähigkeitskoeffizient des Funkenmetalls bei der Selbstentzündungstemperatur des brennbaren Stoffes ( t sv), Wm-1 × K-1.
Nach den Werten der relativen Übertemperatur qp und dem Kriterium BEIM i bestimme nach dem Diagramm (Abb. 5) das Fourier-Kriterium.

Teufel. 5

Die Abkühlzeit eines Metallpartikels (t), s, wird durch die Formel berechnet
(91)
wo F 0 - Fourier-Kriterium;
Mit und - Wärmekapazität des Funkenmetalls bei der Selbstentzündungstemperatur des brennbaren Stoffes, J×kg-1×K-1;
ri ist die Dichte des Funkenmetalls bei der Selbstentzündungstemperatur des brennbaren Stoffes, kg×m-3.
Bei Vorliegen experimenteller Daten zur Zündfähigkeit von Reibungsfunken kann ohne Berechnung auf deren Gefährlichkeit für das untersuchte brennbare Medium geschlossen werden.
5.1.4. Offene Flammen und Funken von Motoren (Öfen)
Die Brandgefahr einer Flamme ergibt sich aus der Intensität der thermischen Wirkung (Wärmestromdichte), dem Einflussbereich, der Ausrichtung (gegenseitige Stellung), der Häufigkeit und dem Zeitpunkt ihrer Einwirkung auf brennbare Stoffe. Die Wärmestromdichte von Diffusionsflammen (Streichhölzer, Kerzen, Gasbrenner) beträgt 18-40 kW×m-2 und von vorgemischten (Lötlampen, Gasbrenner) 60-140 kW×m-2. 6 zeigt die Temperatur- und Zeitcharakteristik einiger Flammen und kalorienarmer Wärmequellen.
Tabelle 6

Name des brennenden Stoffes (Produkts) oder des feuergefährlichen Vorgangs	Flammentemperatur (schwelend oder erhitzend), °C	Brenndauer (schwelend), min
Brennbare und brennbare Flüssigkeiten	880	¾
Holz und Schnittholz	1000	-
Erd- und Flüssiggase	1200	-
Metallgasschweißen	3150	-
Brennschneiden von Metall	1350	-
Schwelende Zigarette	320-410	2-2,5
Schwelende Zigarette	420¾460	26-30
brennendes Streichholz	600¾640	0,33

Eine offene Flamme ist nicht nur im direkten Kontakt mit einem brennbaren Medium gefährlich, sondern auch wenn sie bestrahlt wird. Bestrahlungsstärke ( g p), W × m-2, wird nach der Formel berechnet
(92)
wobei 5,7 der Emissionsgrad eines schwarzen Körpers ist, W × m-2 × K-4;
epr - reduzierter Emissionsgrad des Systems
(93)
ef - der Schwärzungsgrad der Fackel (beim Verbrennen von Holz 0,7, Ölprodukte 0,85);
ev - der Emissionsgrad des bestrahlten Stoffes ist der Referenzliteratur entnommen;
T f - Temperatur der Flamme, K,
T sv ist die Temperatur des brennbaren Stoffes, K;
j1f ist der Strahlungskoeffizient zwischen strahlender und bestrahlter Fläche.
Die kritischen Werte der Bestrahlungsintensität in Abhängigkeit von der Bestrahlungszeit für einige Substanzen sind in der Tabelle angegeben. 7.
Die Brandgefahr von Funken aus Schornsteinen, Kesselräumen, Rohren von Lokomotiven und Diesellokomotiven sowie anderen Maschinenbränden wird maßgeblich durch deren Größe und Temperatur bestimmt. Es wurde festgestellt, dass ein Funke mit einem Durchmesser von 2 mm brandgefährlich ist, wenn er eine Temperatur von etwa 1000 ° C hat, ein Funke mit einem Durchmesser von 3 mm eine Temperatur von 800 ° C und ein Funke mit einem Durchmesser von 5 mm beträgt 600°C.
Der Wärmeinhalt und die Zeit für das Abkühlen des Funkens auf eine sichere Temperatur werden mit den Formeln (76 und 91) berechnet. In diesem Fall wird angenommen, dass der Funkendurchmesser 3 mm beträgt, und die Funkenfluggeschwindigkeit (wi), m × s – 1, wird durch die Formel berechnet
(94)
wo ww - Windgeschwindigkeit, m×s-1;
H- Rohrhöhe, m.
Tabelle 7

Material	Mindestbestrahlungsstärke, W × m-2, bei Bestrahlungsdauer, min
	3	5	15
Holz (Kiefer mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 12%)	18800	16900	13900
Spanplatte mit einer Dichte von 417 kg×m-3	13900	11900	8300
Torfbrikett	31500	24400	13200
Torfklumpen	16600	14350	9800
Baumwollfaser	11000	9700	7500
Laminieren	21600	19100	15400
Glasfaser	19400	18600	17400
Pergamin	22000	19750	17400
Gummi	22600	19200	14800
Kohle	¾	35000	35000

Eine Funkenentladung tritt auf, wenn die elektrische Feldstärke für ein gegebenes Gas einen Durchschlagswert erreicht, der vom Gasdruck abhängt; für Luft bei atmosphärischem Druck ist es etwa . Steigt mit steigendem Druck. Nach dem Paschenschen Experimentalgesetz ist das Verhältnis von Durchschlagsfeldstärke zu Druck annähernd konstant:

Eine Funkenentladung wird von der Bildung eines hell leuchtenden gewundenen, verzweigten Kanals begleitet, durch den ein kurzzeitiger Stromimpuls hoher Stärke fließt. Ein Beispiel ist Blitz; seine Länge beträgt bis zu 10 km, der Kanaldurchmesser bis zu 40 cm, die Stromstärke kann 100.000 oder mehr Ampere erreichen, die Impulsdauer beträgt etwa.

Jeder Blitz besteht aus mehreren (bis zu 50) Impulsen, die demselben Kanal folgen; ihre Gesamtdauer (zusammen mit den Intervallen zwischen den Impulsen) kann mehrere Sekunden erreichen. Die Temperatur des Gases im Funkenkanal kann bis zu 10.000 K betragen. Eine schnelle starke Erwärmung des Gases führt zu einem starken Druckanstieg und dem Auftreten von Stoß- und Schallwellen. Daher wird eine Funkenentladung von Geräuschphänomenen begleitet - von einem schwachen Knistern mit einem schwachen Funken bis hin zu Donner, der einen Blitz begleitet.

Dem Auftreten eines Funkens geht die Bildung eines stark ionisierten Kanals im Gas voraus, der als Streamer bezeichnet wird. Dieser Kanal entsteht durch Überlagerung einzelner Elektronenlawinen, die im Weg des Funkens entstehen. Der Vorfahr jeder Lawine ist ein durch Photoionisation gebildetes Elektron. Das Schema der Streamer-Entwicklung ist in Abb. 2 dargestellt. 87.1. Die Feldstärke sei so, dass ein Elektron, das aufgrund eines Prozesses aus der Kathode austritt, über die mittlere freie Weglänge genügend Energie zur Ionisation erhält.

Daher kommt es zur Vervielfachung von Elektronen - es kommt zu einer Lawine (die dabei gebildeten positiven Ionen spielen aufgrund der viel geringeren Beweglichkeit keine wesentliche Rolle, sie bestimmen nur die Raumladung, was eine Umverteilung des Potentials bewirkt). Die von einem Atom emittierte kurzwellige Strahlung, bei der bei der Ionisation eines der inneren Elektronen herausgerissen wurde (diese Strahlung ist im Diagramm durch Wellenlinien dargestellt), bewirkt die Photoionisation von Molekülen, und die gebildeten Elektronen erzeugen immer mehr neue Lawinen. Nachdem sich die Lawinen überlappen, bildet sich ein gut leitender Kanal - ein Streamer, durch den ein starker Elektronenfluss von der Kathode zur Anode strömt - es kommt zu einem Zusammenbruch.

Wenn die Elektroden eine Form haben, bei der das Feld im Zwischenelektrodenraum ungefähr gleichförmig ist (z. B. Kugeln mit ausreichend großem Durchmesser), tritt der Durchbruch bei einer genau definierten Spannung auf, deren Wert vom Abstand zwischen ihnen abhängt die Bälle. Darauf basiert das Funkenvoltmeter, mit dem Hochspannung gemessen wird. Bei der Messung wird der größte Abstand ermittelt, bei dem ein Funke entsteht. Multiplizieren Sie dann mit erhalten Sie den Wert der gemessenen Spannung.

Weist eine der Elektroden (oder beide) eine sehr starke Krümmung auf (z. B. dient ein dünner Draht oder eine Spitze als Elektrode), so kommt es bei nicht zu hoher Spannung zu einer sogenannten Koronaentladung. Mit zunehmender Spannung wird diese Entladung zu einem Funken oder Lichtbogen.

Während einer Koronaentladung erfolgt die Ionisation und Anregung von Molekülen nicht im gesamten Elektrodenzwischenraum, sondern nur in der Nähe der Elektrode mit einem kleinen Krümmungsradius, wo die Feldstärke Werte gleich oder größer als erreicht. In diesem Teil der Entladung glüht das Gas. Das Glühen hat das Aussehen einer Korona, die die Elektrode umgibt, was der Grund für den Namen dieser Art von Entladung ist. Die Koronaentladung von der Spitze sieht aus wie ein leuchtender Pinsel, weshalb sie manchmal als Bürstenentladung bezeichnet wird. Je nach Vorzeichen der Koronaelektrode spricht man von positiver oder negativer Korona. Zwischen der Coronaschicht und der Nicht-Corona-Elektrode befindet sich der äußere Bereich der Corona. Das Abbauregime existiert nur innerhalb der Koronaschicht. Daher können wir sagen, dass die Koronaentladung ein unvollständiger Zusammenbruch des Gasspalts ist.

Bei negativer Korona sind die Erscheinungen an der Kathode ähnlich denen an der Glimmentladungskathode. Durch das Feld beschleunigte positive Ionen schlagen Elektronen aus der Kathode heraus, die eine Ionisierung und Anregung von Molekülen in der Koronaschicht verursachen. Im äußeren Bereich der Korona reicht das Feld nicht aus, um den Elektronen die nötige Energie zu liefern, um die Moleküle zu ionisieren oder anzuregen.

Daher driften die in diesen Bereich eingedrungenen Elektronen unter der Einwirkung von Null zur Anode. Einige der Elektronen werden von Molekülen eingefangen, was zur Bildung negativer Ionen führt. Somit wird der Strom im Außenbereich nur durch negative Träger bestimmt - Elektronen und negative Ionen. In diesem Bereich hat die Entladung einen nicht selbsterhaltenden Charakter.

Bei der positiven Korona entstehen Elektronenlawinen an der äußeren Begrenzung der Korona und strömen zur Koronaelektrode – der Anode. Das Auftreten von Elektronen, die Lawinen erzeugen, ist auf Photoionisation zurückzuführen, die durch die Strahlung der Koronaschicht verursacht wird. Die Stromträger im Außenbereich der Korona sind positive Ionen, die unter der Wirkung des Feldes zur Kathode driften.

Wenn beide Elektroden eine große Krümmung haben (zwei Koronaelektroden), laufen Prozesse, die der Koronaelektrode dieses Zeichens eigen sind, in der Nähe jeder von ihnen ab. Beide Koronaschichten sind durch einen äußeren Bereich getrennt, in dem sich positive und negative Stromträger gegenläufig bewegen. Eine solche Korona wird bipolar genannt.

Die in § 82 erwähnte unabhängige Gasentladung bei der Betrachtung von Zählern ist eine Koronaentladung.

Die Dicke der Koronaschicht und die Stärke des Entladungsstroms nehmen mit steigender Spannung zu. Bei einer niedrigen Spannung ist die Größe der Korona klein und ihr Leuchten ist nicht wahrnehmbar. Eine solche mikroskopische Korona entsteht in der Nähe des Punktes, von dem der elektrische Wind strömt (siehe § 24).

Die Krone, die unter dem Einfluss atmosphärischer Elektrizität auf den Spitzen von Schiffsmasten, Bäumen usw. erscheint, wurde früher die Feuer von St. Elmo genannt.

In Hochspannungsanwendungen, insbesondere in Hochspannungsübertragungsleitungen, führt die Korona zu einem schädlichen Kriechstrom. Daher müssen Maßnahmen ergriffen werden, um dies zu verhindern. Dazu nehmen beispielsweise die Drähte von Hochspannungsleitungen einen ausreichend großen Durchmesser an, je größer, je höher die Netzspannung ist.

Nützliche Anwendung in der Technologie der Koronaentladung in Elektrofiltern. Das zu reinigende Gas bewegt sich in einem Rohr, entlang dessen Achse sich eine negative Koronaelektrode befindet. Negative Ionen, die in großen Mengen im Außenbereich der Korona vorhanden sind, lagern sich an gasverschmutzenden Partikeln oder Tröpfchen ab und werden mit diesen zur äußeren Nicht-Korona-Elektrode getragen. Beim Erreichen dieser Elektrode werden die Partikel neutralisiert und setzen sich darauf ab. Anschließend zerbröckelt beim Auftreffen auf das Rohr das durch die eingefangenen Partikel gebildete Sediment in die Sammlung.