Spalanie laborka

  1. Wstęp.

Wszyscy na co dzień posługujemy się pojęciem wybuchu, ale rzadko jesteśmy w stanie powiedzieć co tak naprawdę termin ten oznacza. W języku potocznym wybuch oznacza gwałtowne wydzielenie w jednym miejscu dużych ilości energii, któremu towarzyszy nagły wzrost temperatury i ciśnienia oraz powstanie fali uderzeniowej. Czynnikami destrukcyjnymi wybuchu są zatem trzy wymienione zjawiska. Gwałtowny wzrost temperatury może powodować zapłon substancji palnych znajdujących się w otoczeniu. Nagły wzrost ciśnienia wywołuje falę uderzeniową, która rozprzestrzeniając się z dużą prędkością, powoduje zniszczenia na drodze mechanicznej poprzez gwałtowny wzrost naprężeń mechanicznych w napotykanych przeszkodach. W zależności od prędkości rozchodzenia się fali uderzeniowej oraz mechanizmu wybuchu, rozróżnia się trzy rodzaje wybuchów:


v < Vp


Vp < v < Vmax


v = Vmax

gdzie:

Vp – aktualna wartość prędkości dźwięku, wynosząca około 330 m/s

Vmax – maksymalna wartość prędkości fali uderzeniowej w środowisku, w którym zachodzi wybuch.

Praktycznie wszystkie trzy rodzaje zjawiska mogą się pojawić jako skutek przypadkowego zapłonu mieszaniny wybuchowej, a prędkość fali uderzeniowej zależy od energii wyzwolonej podczas wybuchu. Wyzwolona energia przekłada się wprost na skalę wywołanych zniszczeń.

Warunkiem koniecznym do powstania zjawiska wybuchu jest równoczesna obecność trzech czynników. Pierwszym czynnikiem koniecznym do zaistnienia wybuchu jest obecność palnej substancji, która będzie ulegała gwałtownemu spalaniu. Należy jednak rozróżnić terminy „palnej substancji” i „atmosfery wybuchowej”.

Palna substancja może występować w postaci mieszaniny gazowej, cieczy, oparów cieczy, mgły lub pyłu. Substancja palna posiada zdolność wchodzenia w reakcję egzotermiczną po zapaleniu.

Atmosfera wybuchowa – mieszanina substancji palnych w postaci gazów, par, mgieł lub pyłów z powietrzem w warunkach atmosferycznych, w której po zapaleniu, spalanie rozprzestrzenia się na całą nie spaloną mieszaninę.

Jak wynika z powyższych definicji, główną cechą atmosfery wybuchowej, wyróżniającą ją z grupy substancji palnych, jest samoistne rozchodzenie się procesu spalania na całą mieszaninę. Obecność tlenu jako drugi czynnik zaistnienia wybuchu w powietrzu atmosferycznym jest oczywiście zawsze spełniony.

Trzeci czynnik – źródło zapłonu – może być bardzo rożny:

Minimalna energia zapłonu należy do ważnych parametrów charakteryzujących właściwości wybuchowe paliw i zależy od rodzaju paliwa, składu mieszanki oraz warunków zapłonu.

Wybuch nie następuje natychmiast, nawet po zadziałaniu silnego inicjału, upływa jakiś czas, zanim wystąpi zauważalny przyrost ciśnienia wybuchu.2

Termin wybuchowość można określić jako podatność atmosfery wybuchowej na czynniki prowadzące do zapłonu (a tym samym wybuchu). Podatność ta zależy od stężenia gazu palnego lub palnych oparów cieczy oraz od rodzaju atmosfery. W celu wymiernej oceny podatności na wybuch, stosuje się dwa podstawowe wskaźniki określające stopień zagrożenia wybuchem w zależności od stężenia palnej części mieszaniny.

Dolna granica wybuchowości DGW

Dolna granica wybuchowości określa stężenie gazu palnego lub palnej pary w powietrzu, poniżej którego atmosfera gazowa nie jest wybuchowa. Wartość DGW podawana jest zwykle w % objętościowych lub w g/m3.

Górna granica wybuchowości GGW

Górna granica wybuchowości określa stężenie gazu palnego lub palnej pary w powietrzu, powyżej którego atmosfera gazowa nie jest wybuchowa. Wartość GGW podawana jest zwykle w % objętościowych lub w g/m3.

Poniżej dolnej granicy wybuchowości, mieszanina zawiera zbyt mało substancji palnej aby samoistne podtrzymanie procesu spalania było możliwe. Górna granica wybuchowości określa największe stężenie paliwa,

przy którym mieszanina zawiera wystarczającą ilość utleniacza aby po zapaleniu wystąpiła propagacja płomienia. Przedział stężeń między DGW i GGW nazywany jest przedziałem wybuchowości. W przedziale zadziałania czynnika inicjującego, zapłon zachodzi zawsze.

Wartości dolnej i górnej granicy wybuchowości nie są wartościami stałymi. Zależą one od ciśnienia i temperatury mieszaniny oraz jej składu. Domieszki innych składników mogą wpływać na właściwości mieszaniny palnej. Tabela 1 przedstawia przykładowe zależności DGW i GGW od składu mieszaniny.

Podstawową różnicą między wybuchową atmosferą gazową, a atmosferą pyłową jest gęstość. Gęstość par i gazów jest przynajmniej 1000 razy mniejsza niż gęstość atmosfer pyłowych. Istotną cechą jest również sposób rozprzestrzeniania się składnika palnego. Gazy rozprzestrzeniają się w powietrzu drogą konwekcji i dyfuzji, tworząc jednorodną lub prawie jednorodną mieszaninę. W przypadku atmosfer pyłowych, należy pamiętać, iż pyły są cięższe od powietrza i wykazują tendencję do osadzania się. Aby atmosfera pyłowa stała się wybuchowa,

muszą być spełnione następujące warunki:

Najbardziej istotną różnicą w przebiegu zjawiska wybuchu w atmosferach pyłowych, odróżniającą je od analogicznych zjawisk w atmosferach gazowych, jest możliwość powstawania wybuchów wielokrotnych. Fala

uderzeniowa wywołana przez pierwszy wybuch może spowodować powstanie nowej chmury pyłu i w efekcie zainicjowanie wybuchu wtórnego. W skrajnym przypadku może dojść do wybuchów wielokrotnych.3

Dlatego też bardzo istotne jest poznanie mechanizmu wybuchów aby móc w przyszłości unikać przypadków wybuchów w życiu codziennym.

  1. Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia było zapoznanie się ze zjawiskiem wybuchowości dla paliw oraz sposobami wyznaczania właściwości wybuchowych.

  1. Badanie wybuchowości pyłów.

  1. Schemat stanowiska pomiarowego.

Rys.1 Schemat stanowiska pomiarowego – rysunek wykonany przy pomocy programu AutoCAD.

  1. Przebieg ćwiczenia.

Do badania wybuchowości pyłów zastosowaliśmy specjalistyczną komorę kulistą o pojemności 22,4l oraz oprzyrządowanie wraz z kompresorem i komputerem który automatycznie analizował wybuch. Jako materiał wybuchowy użyliśmy pył węgla brunatnego w ilości 14g. Pył węglowy wsypaliśmy do komory wstępnej, z której następnie była wtryskiwana do komory kulistej wraz z powietrzem. Każdą próbę wybuchu oberwaliśmy poprzez wziernik zamontowany na powierzchni komory kulistej a następnie na ekranie komputera po analizie wstępnej. Komputer wyznaczał nam wartość maksymalnego ciśnienia wybuchu oraz prędkość maksymalnego narostu ciśnienia wybuchu.

Przeprowadziliśmy dwie próby wybuchowe stosując tą samą ilość pyłu węgla brunatnego, a zmieniając jedynie wartość energii zapalnika który inicjował wybuch mieszanki paliwowo powietrznej. Zastosowaliśmy do ćwiczenia dwóch zapalników:

Porównując obie próby można było zauważyć, że stosując zapalnik o większej energii większa była wartość maksymalnego narostu ciśnienia.

  1. Badanie minimalnej energii zapłonu.

Do badania minimalnej energii zapłonu zastosowaliśmy urządzenie do którego wsypywany był pył rzepaku, a następnie sterownik PLC kontrolował wyładowanie kondensatora w zależności od naładowania. Przeprowadziliśmy kilka prób kontrolowanego wybuchu pyłu zmniejszając wartość naładowania kondensatora. Dzięki temu mogliśmy zbadać minimalną energię zapłonu dla danego pyłu.

  1. Wyznaczanie granic palności gazów.

  1. Schemat stanowiska pomiarowego.

Rys.2 Schemat stanowiska pomiarowego – rysunek wykonany przy pomocy programu AutoCAD.

  1. Przebieg ćwiczenia.

Do przeprowadzenia badania wyznaczania granic palności gazów zastosowaliśmy rurą szklaną do której była wtłaczana mieszanka powietrza i gazu (propan – butan) o odpowiednim stężeniu. Zapłon był inicjowany przez przeskok iskry elektrycznej pomiędzy elektrodami zamontowanymi w rurze pomiarowej.

Przeprowadziliśmy kilka prób zapłonu mieszanki zmniejszając zawartość procentową stężenia gazu. Wyznacznikiem granicy palności gazu była droga jaką pokonał płomień zapalonej mieszanki paliwowo powietrznej. Jeżeli płomień pokonał więcej niż połowę odcinka wysokości rury pomiarowej, stwierdzaliśmy że stężenie gazu jest powyżej dolnej granicy palności gazu. Natomiast jeżeli płomień zapalonego gazu nie pokonał polowy wysokości rury pomiarowej to znaczyło, że stężenie gazu było już poniżej dolnej granicy palności gazu.

  1. Wnioski.

Badania potwierdzają m.in. możliwość występowania realnych zagrożeń podczas prowadzenia niektórych procesów produkcyjnych. Ćwiczenie pokazują jak ważnym elementem w niektórych zakładach jest bezpieczeństwo przy pracy z takimi czynnikami jak pyl węglowy czy gaz. Ważne jest aby człowiek mógł sam określić zagrożenie w danym momencie, a znajomość dolnej i górnej granicy wybuchowości pyłu czy palności gazu może w istotnym stopniu zmniejszyć ilość zapłonów czy wybuchów.

Stosowanie technicznych zabezpieczeń na urządzeniach narażonych na ewentualny wybuch nie da takiego efektu, jak wysoka świadomość zagrożeń panujących na danym stanowisku przez ludzi pracujących przy danym urządzeniu.

W świetle przeprowadzonych badań, niektórych znanych już faktów oraz ich interpretacji, wydaje się, że efektywne zastosowanie się do odpowiednich wytycznych stwarza coraz większe perspektywy zrównoważonej, bezpiecznej oraz wydajnej produkcji w różnych dziedzinach technologii.


  1. Czasopismo „Pod kontrolą” – „Zagrożenie wybuchem” – Maciej Warzyszko.

  2. „Spalanie i paliwa” – pod redakcją Włodzimierza Kordylewskiego – Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej – Wrocław 2005

  3. Czasopismo „Pod kontrolą” – „Zagrożenie wybuchem” – Maciej Warzyszko.


Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Cw. 1 (gazowe) Badanie procesu spalania gazu ziemnego, PODRĘCZNIKI, POMOCE, SLAJDY, SUROWCE I PALIWA
15 wyznaczanie ciepła spalania, Studia PŁ, Ochrona Środowiska, Chemia, fizyczna, laborki, wszy, Chem
laborki z spalania, Księgozbiór, Studia, Pozostałe
15 wyznaczanie ciepła spalania(1), Studia PŁ, Ochrona Środowiska, Chemia, fizyczna, laborki, wszy, C
Mariusz J sprawozdanie 2, PWR [w9], W9, 3 semestr, Spalanie i Paliwa, Laborki SiP, 17.10.2013 - Spa
Cw. 1 (gazowe) Badanie procesu spalania gazu ziemnego, PODRĘCZNIKI, POMOCE, SLAJDY, SUROWCE I PALIWA
laborki spalanie
9 Odpady i ich spalanie
LAMBDA termochemia spalania paliwa
1 laborkiid 9413 Nieznany (2)
Obrobka cieplna laborka sprawko
WYDZIA~1, Labolatoria fizyka-sprawozdania, !!!LABORKI - sprawozdania, Lab, !!!LABORKI - sprawozdania
LABORKA2, Biotechnologia, Fizyka, Labolatorium
sila termoelektryczna, Transport i Logistyka (AM) 1 (semestr I), Fizyka, fiza laborki (rozwiązania),
laborka na za tydzień, laboratorium fizyczne, Laboratorium semestr 2 RÓŻNE
10.6 poprawione, semestr 4, chemia fizyczna, sprawka laborki, 10.6
PKM, Politechnika Lubelska, Studia, Studia, organizacja produkcji, laborki-moje, od majka, SPRAWOZDA
Pojęcia na egzamin z metali, Chemia Fizyczna, chemia fizyczna- laborki rozne, Rozne

więcej podobnych podstron