samozapalenie pyłów


14. Etapy spalania pyłu.

Stałe paliwo naturalne(węgiel), obok czystego węgla zawiera szereg związków węglowodorowych i mineralnych oraz wodę. Z tego względu proces spalania węgla jest złożony wieloetatowym procesem przemian fizyko-chemicznych.

Należą do nich:

- pogrzewania, w wyniku którego następuje odparowanie wody,

- wydzielenie części lotnych i przemiany związków organicznych,

- spalanie części lotnych w fazie gazowej,

- przemiany składników mineralnych paliwa,

- spalanie pozostałości stałej, tzw. koksu, złożonego z czystego węgla i części mineralnych.

15. Kinetyczna reakcja utleniania węgla.

Utlenianie węgla podobnie jak spalanie innych rodzajów paliw, jest złożonym procesem szeregu przemian chemicznych.

Podstawowe reakcje to:

C + O2 = CO2 oraz 2C + O2 = 2CO

Reakcje te przyjęło się nazywać reakcjami pierwotnymi, równocześnie z nimi w pobliżu powierzchni zapalonego węgla zachodzi dopalanie tlenku węgla:

2CO + O2 = 2CO2

a samej powierzchni reakcje wytwarzanego dwutlenku węgla, zgodnie ze schematem:

C + CO2 = 2CO

W obecności wody zachodzi jeszcze często reakcja:

C + H2O = CO + H2

z dalszym łańcuchowym dopalaniem wodoru.

16. Modelowe spalanie ziarna pyłu.

Określenie parametrow charakteryzujących spalanie pyłu węglowego wymaga znajomości temperatury, warunków przepływu w obszarze zewnętrznym czasteczek oraz schematu przebiegu reakcji i ich stałych kinetycznych.

Zapalenie ziarna pyłu prześledzić mozna na przykładzie pyłu weglowego.

W temperaturach do około 623K proces zapalania pylu węglowego obejmuje następujące stadia:

- w pierwszej fazie ziarno ulega odgazowaniu,

- w drugiej fazie ziarno ulega procesowi chemisorbcji i tworząc na powierzchni tzw. oksywęgiel,

- podczas trzeciego stadium obserwuje się dalszy wzrost chemisorbcji tlenu i rozkład oksywęgla dotlenku i dwutlenku węgla. Spalanie przebiega aż do zupełnego wypalenia się ziarna.

W temperaturach wysokich powyżej 970K proces zapalenia przebiega tylko w dwuch stadiach:

- w pierwszym stadium zaczyna się nagły proces odgazowania równolegle z zapaleniem i spaleniem się gazowych produktów termicznego rozkładu ziarna,

- w drugim nastepuje spalanie wytworzonego koksu.

17. Aparatura do pomiaru dolnej granicy wybuchowości (DGW) pyłów.

W chwili obecnej do badania DGW stosowany jest szereg aparatów różniacych się kształtem, sposobem inicjacji wybuchu, oraz metodami dozowania próbek. Na szczególna uwagę zasługują następujące urzadzenia:

1\ Urządzenie Bella i Zeltra - umożliwia również pomiar ciśnienia wybuchu.

2\ Urządzenie Bauera.

2\ Aparat Gliwitckiego.

4\ Urządzenie wykorzystujace dozownik wirositowy.

W pomiarach DGW pyłów podczas ćwiczeń posłużyliśmy sie aparatem Hartmana, którego schemat przedstawia folia 4.

18. Budowa aparatu Hartmana.

Zasadnicza jego częścią jest pionowo ustawiona rura o dł. 365 mm.i wewnętrznej

średnicy d= 64 mm. Rura ta stanowi komorę pomiarową o poj. użytkowej 1litra w której następuje wytworzenie chmury pyłowej i jej zapłonu. Zapłon następuje od pary elektrod umieszczonych na tym samym poziomie i jednakowo rozstawionych wewnątrz komory.

Rura osadzona jest na specjalnej podstawce, której górną część stanowi talerzyk z centralnie umieszczonym nad nim urządzeniem dyspergującym zwanym popularnie '' grzybkiem''. Poprzez grzybek poawane jest do wnętrza komory sprężone powietrze, porywające pył z talerzyka i wytwarzając w ten sposób chmurę pyłową.

19. Wykonanie pomiaru /ćwiczenia/.

Odważoną ilość pyłu umieszcza się na talerzyku a następnie zwalnia zawór elektromagnetyczny powodując za pomocą nadmuchu sprężonego powietrza wytworzenie chmury pyłowej, równocześnie uruchamiając urządzenie zapłonowe i przeskok iskry elektrycznej między elektrodami. Detekcja wybuchu nastąpi wskutek rozerwania papierowej przepony zamykającej górny wylot kolumny. W wypadku kiedy nie dochodzi do wybuchu mieszaniny pyłowo-powietrznej, ciśnienie wewnątrz aparatu jest zbyt niskie by rozerwać przeponę.

Wyniki pomiarów należy zestawić w tabeli:

W rubryce "wyniki próby" w przypadku zaistnienia wybuchu wpisać "+", w przypadku

braku wybuchu " -".

Lp.

Wielkość odważki pyłu

Wyniki próby

1.00

Pył drzewny - 0,20 mg.

'' - "

2.00

Pył drzewny - 0,200 mg.

" + "

3.00

Cukier puder - 0,30 mg.

" - "

19. Wnioski z ćwiczeń.

Do ćwiczenia przygotowaliśmy cztery rodzaje pyłów:

- pył drzewny,

- cukier puder,

- mąkę ziemniaczaną,

- kisiel.

Po odważeniu na wadze elektronicznej dwóch próbek z każdej substancji o wadze obliczonej na górną i dolną granicę wybuchowości, przystąpiliśmy do pomiaru.

Na cztery próby wywołania wybuchu, dało nam się to osiągnąć jeden raz .Nastąpiło to podczas badania próbki pyłu drzewnego o wadze 0,200 mg.

Przebieg doświadczenia pozwolił nam na sformułowanie następujących wniosków:

-do zainicjowania wybuchu niezbędna jest odpowiedia ilość energii

(w naszym wypadku po kilku próbach akmulator zasilający aparat energii tej nie dawał),

- dla otrzymania wybuchu potrzebne było podgrzanie komory pomiarowej,

- wybuch nastąpił po kilkusekundowym czasie od momentu wywołania chmury pyłowo-powietrznej,

- potrzebne było kilkukrotne wdmuchnięcie powietrza,

- po każdym pokazie należało aparat przeczyścić i przedmuchać,

- wprowadzenie dodatkowo do komory gazu palnego, powinno przyspieszyć wybuch ( z braku napięcia elektr. zamiar ten się nie powiódł),

- ważne jest aby badane pyły, były odpowiednio suche (nie były zawilgocone).

SZKOŁA ASPIRANTÓW PSP

W KRAKOWIE

SPRAWOZDANIE Z ĆWICZEŃ

PRZEDMIOT:

FIZYKOCHEMIA SPALANIA.

TEMAT:

BADANIE GRANICY WYBUCHOWOŚCI PYŁÓW.

WYKONALI:

KRAKÓW 1996 r

14. Etapy spalania pyłu.

Stałe paliwo naturalne(węgiel), obok czystego węgla zawiera szereg związków węglowodorowych i mineralnych oraz wodę. Z tego względu proces spalania węgla jest złożony wieloetatowym procesem przemian fizyko-chemicznych.

Należą do nich:

- pogrzewania, w wyniku którego następuje odparowanie wody,

- wydzielenie części lotnych i przemiany związków organicznych,

- spalanie części lotnych w fazie gazowej,

- przemiany składników mineralnych paliwa,

- spalanie pozostałości stałej, tzw. koksu, złożonego z czystego węgla i części mineralnych.

15. Kinetyczna reakcja utleniania węgla.

Utlenianie węgla podobnie jak spalanie innych rodzajów paliw, jest złożonym procesem szeregu przemian chemicznych.

Podstawowe reakcje to:

C + O2 = CO2 oraz 2C + O2 = 2CO

Reakcje te przyjęło się nazywać reakcjami pierwotnymi, równocześnie z nimi w pobliżu powierzchni zapalonego węgla zachodzi dopalanie tlenku węgla:

2CO + O2 = 2CO2

a samej powierzchni reakcje wytwarzanego dwutlenku węgla, zgodnie ze schematem:

C + CO2 = 2CO

W obecności wody zachodzi jeszcze często reakcja:

C + H2O = CO + H2

z dalszym łańcuchowym dopalaniem wodoru.

16. Modelowe spalanie ziarna pyłu.

Określenie parametrow charakteryzujących spalanie pyłu węglowego wymaga znajomości temperatury, warunków przepływu w obszarze zewnętrznym czasteczek oraz schematu przebiegu reakcji i ich stałych kinetycznych.

Zapalenie ziarna pyłu prześledzić mozna na przykładzie pyłu weglowego.

W temperaturach do około 623K proces zapalania pylu węglowego obejmuje następujące stadia:

- w pierwszej fazie ziarno ulega odgazowaniu,

- w drugiej fazie ziarno ulega procesowi chemisorbcji i tworząc na powierzchni tzw. oksywęgiel,

- podczas trzeciego stadium obserwuje się dalszy wzrost chemisorbcji tlenu i rozkład oksywęgla dotlenku i dwutlenku węgla. Spalanie przebiega aż do zupełnego wypalenia się ziarna.

W temperaturach wysokich powyżej 970K proces zapalenia przebiega tylko w dwuch stadiach:

- w pierwszym stadium zaczyna się nagły proces odgazowania równolegle z zapaleniem i spaleniem się gazowych produktów termicznego rozkładu ziarna,

- w drugim nastepuje spalanie wytworzonego koksu.

17. Aparatura do pomiaru dolnej granicy wybuchowości (DGW) pyłów.

W chwili obecnej do badania DGW stosowany jest szereg aparatów różniacych się kształtem, sposobem inicjacji wybuchu, oraz metodami dozowania próbek. Na szczególna uwagę zasługują następujące urzadzenia:

1\ Urządzenie Bella i Zeltra - umożliwia również pomiar ciśnienia wybuchu.

2\ Urządzenie Bauera.

2\ Aparat Gliwitckiego.

4\ Urządzenie wykorzystujace dozownik wirositowy.

W pomiarach DGW pyłów podczas ćwiczeń posłużyliśmy sie aparatem Hartmana, którego schemat przedstawia folia 4.

18. Budowa aparatu Hartmana.

Zasadnicza jego częścią jest pionowo ustawiona rura o dł. 365 mm.i wewnętrznej

średnicy d= 64 mm. Rura ta stanowi komorę pomiarową o poj. użytkowej 1litra w której następuje wytworzenie chmury pyłowej i jej zapłonu. Zapłon następuje od pary elektrod umieszczonych na tym samym poziomie i jednakowo rozstawionych wewnątrz komory.

Rura osadzona jest na specjalnej podstawce, której górną część stanowi talerzyk z centralnie umieszczonym nad nim urządzeniem dyspergującym zwanym popularnie '' grzybkiem''. Poprzez grzybek poawane jest do wnętrza komory sprężone powietrze, porywające pył z talerzyka i wytwarzając w ten sposób chmurę pyłową.

19. Wykonanie pomiaru /ćwiczenia/.

Odważoną ilość pyłu umieszcza się na talerzyku a następnie zwalnia zawór elektromagnetyczny powodując za pomocą nadmuchu sprężonego powietrza wytworzenie chmury pyłowej, równocześnie uruchamiając urządzenie zapłonowe i przeskok iskry elektrycznej między elektrodami. Detekcja wybuchu nastąpi wskutek rozerwania papierowej przepony zamykającej górny wylot kolumny. W wypadku kiedy nie dochodzi do wybuchu mieszaniny pyłowo-powietrznej, ciśnienie wewnątrz aparatu jest zbyt niskie by rozerwać przeponę.

Wyniki pomiarów należy zestawić w tabeli:

W rubryce "wyniki próby" w przypadku zaistnienia wybuchu wpisać "+", w przypadku

braku wybuchu " -".

Lp.

Wielkość odważki pyłu

Wyniki próby

1.00

Pył drzewny - 0,20 mg.

'' - "

2.00

Pył drzewny - 0,200 mg.

" + "

3.00

Cukier puder - 0,30 mg.

" - "

19. Wnioski z ćwiczeń.

Do ćwiczenia przygotowaliśmy cztery rodzaje pyłów:

- pył drzewny,

- cukier puder,

- mąkę ziemniaczaną,

- kisiel.

Po odważeniu na wadze elektronicznej dwóch próbek z każdej substancji o wadze obliczonej na górną i dolną granicę wybuchowości, przystąpiliśmy do pomiaru.

Na cztery próby wywołania wybuchu, dało nam się to osiągnąć jeden raz .Nastąpiło to podczas badania próbki pyłu drzewnego o wadze 0,200 mg.

Przebieg doświadczenia pozwolił nam na sformułowanie następujących wniosków:

-do zainicjowania wybuchu niezbędna jest odpowiedia ilość energii

(w naszym wypadku po kilku próbach akmulator zasilający aparat energii tej nie dawał),

- dla otrzymania wybuchu potrzebne było podgrzanie komory pomiarowej,

- wybuch nastąpił po kilkusekundowym czasie od momentu wywołania chmury pyłowo-powietrznej,

- potrzebne było kilkukrotne wdmuchnięcie powietrza,

- po każdym pokazie należało aparat przeczyścić i przedmuchać,

- wprowadzenie dodatkowo do komory gazu palnego, powinno przyspieszyć wybuch ( z braku napięcia elektr. zamiar ten się nie powiódł),

- ważne jest aby badane pyły, były odpowiednio suche (nie były zawilgocone).



Wyszukiwarka