SZKOŁA GŁÓWNA SŁUŻBY POŻARNICZEJ
KATEDRA TECHNIKI POŻARNICZEJ			LABORATORIUM FIZYKOCHEMII SPALANIA I WYBUCHÓW
Ćwiczenie nr:	11	Pluton: I Grupa: C	Imię i nazwisko:		Ocena:
Temat: Oznaczanie DGW pyłów w komorze badawczej.				st. asp. Brzyski Mirosław mł. asp. Krzyżański Marek
Prowadzący: st. kpt. dr inż. W. Jaskółowski			Data wykonania: 19.09.2002r	Data złożenia:

Warszawa 2002

1. Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia jest określenie dolnej granicy wybuchowości (DGW) pyłu w urządzeniu Hartmana. W komorze tego urządzenia wytworzona zostaje mieszanina pyłowo-powietrzna, którą następnie zapalamy.

2. Wykonanie ćwiczenia.

Ćwiczenie wykonujemy zgodnie z instrukcją podaną w skrypcie. Schemat stanowiska badawczego przedstawiono poniżej:

Metoda oznaczania DGW polega na znalezieniu najniższego stężenia pyłu, przy którym jest już możliwy zapłon mieszanki pyłowo-powietrznej
(PN-84/C-01200/08).

Jak widać na schemacie, w skład całego systemu oprócz komory wchodzi komputer, który podłączony za pomocą odpowiedniej karty oraz specjalnego oprogramowania rejestruje parametry wybuchu (czas, przyrost ciśnienia) oraz wykonuje wykresy.

Odmierzoną naważkę przesianego pyłu drzewnego (buk) umieszczamy w komorze pomiarowej. Pył został przesiany sitem o oczku 250 μm. Zamykamy komorę i włączamy kompresor, który usuwa powietrze z komory wywołując podciśnienie 0,8 bara. Następnie włączamy czujniki i uruchamiamy pomiar.
Po skończonym pomiarze odczytujemy z wykresu parametry wybuchu. Wyniki zapisujemy w tabeli nr 1. Pomiary powtarzamy dla kolejnych próbek, zmniejszając ich wagę, aż do momentu uzyskania wybuchu przy najmniejszej
z nich.

Tabela nr 1.

L.p.	Materiał próbki	Masa próbki [g]	Ciśnienie wybuchu Pmax [bar]
1.	pył bukowy	1,0	4,31
2.	pył bukowy	0,8	2,46

3. Obliczenie wyników.

Stężenie odpowiadające DGW, jest to takie stężenie, które powoduje przyrost ciśnienia wybuchu równy 0,05 MPa. Dla znalezienia takiego ciśnienia oznaczamy wartości przyrostów ciśnienia wybuchu w bezpośrednim sąsiedztwie DGW, a następnie uzyskane wyniki obliczamy ze wzoru:

C=aP^b

gdzie:

C - stężenie mieszaniny pyłowo-powietrznej [kg/m³]

P - ciśnienie wybuchu [MPa]

a, b - współczynniki regresji.

Współczynniki te obliczamy ze wzorów:

gdzie:

C_i - stężenie dotyczące pomiaru [kg/m³]

P_i - ciśnienie dotyczące pomiaru [MPa]

n - całkowita liczba pomiarów

Obliczamy także współczynnik korelacji (r), określający przybliżenie otrzymanych wyników:

Jeżeli z wykonanych pomiarów obliczona wartość współczynnika korelacji
r > 0,8 to DGW obliczamy ze wzoru:

C_min = a ⋅ 0,05^b

C_min - jest to minimalne stężenie mieszaniny palnej [kg/m³]

Do obliczeń przyjęto:

Ciśnienie - 1bar = 0,1 MPa

Masa - 1 g = 0,001 kg

Objętość komory V = 5,6 dm³ = 5,6 ⋅ 10^-3m³

Przykładowe obliczenia:

Masa próbki:

m₁ = 1,0g = 0,0012kg

m₂ = 0,8g = 0,0008kg

Ciśnienie w pomiarze:

P₁ = 4,31 bar = 0,431MPa

P₂ = 2,46 bar = 0,246MPa

Stężenie w pomiarze 1 - c₁ = 0,0010/5,6 ⋅ 10^-3 = 0,178 [kg/m³]

Stężenie w pomiarze 2 - c₂ = 0,0008/5,6 ⋅ 10^-3 = 0,142 [kg/m³]

Współczynnik regresji b:

Współczynnik regresji a:

Współczynnik korelacji r:

Obliczenie stężenia dla próbki o najmniejszej masie.

Ponieważ współczynnik korelacji r < 0,8 to DGW obliczamy ze wzoru:

C=aP^b

Tabela wyników (dla najmniejszej masy próbki)

Lp.	Materiał	Masa próbki [kg]	St. pyłu w pomiarze Ci [kg/m^3]	Współcz. regresji b	Współcz. regresji a	Współcz. korelacji r	Stężenie odpowiadające DGW [kg/m^3]
1.	buk	0,0008	0,142	0,047	0,167	0,011	0,156

4. Wnioski i spostrzeżenia.

Jeżeli chodzi o wielkość otrzymanej DGW, to należy zaznaczyć, że:

• przed przystąpieniem do badania PN zaleca odpowiednie przygotowanie próbek pyłu, tj. należy oznaczyć ziarnistość oraz wilgotność, gdyż wartość DGW zależy od stopnia rozdrobnienia oraz zawilgocenia pyłu.

• w celu prawidłowego oznaczenia DGW należy wykonać,
  co najmniej pięć pomiarów, których przyrost ciśnienia powinien znajdować się w granicach 0,025-0,075 MPa (w naszym przypadku były tylko dwa pomiary).

• ponieważ pyły zostały przesiane przez sito o oczku 250 mikrometrów, nie wiemy jakiej wielkości ziarna i w jakim procencie stanowiły skład próbki, wiemy tylko, że były to ziarna
  o średnicy mniejszej od 250 mikrometrów,

• w danych literaturowych („Poradnik własności pożarowych
  i wybuchowych substancji i materiałów, oraz metody ich gaszenia”, Moskwa 1990 tom I) znalazłem następujące dane, dotyczące DGW pyłu bukowego: dla średnicy frakcji 57 μm DGW wynosi 0,06 kg/m³ (60 g/m³). Porównując to z otrzymanym w doświadczeniu wynikiem, można stwierdzić, że w naszych pomiarach występowała frakcja o większych ziarnach.
  Im mniejsza wielkość ziarna, tym DGW jest niższa.

---