Opasnost od požara i eksplozije

zapaljivesmjese

zapaljivesmjese

eksplozivnesmjese

zapaljiveatmosfere

ekslpozivneatmosfere

zapaljiveatmosfere

PROTUEKSPLOZIJSKA ZAŠTITA ELEKTRIČNIH UREĐAJA

protueksplozijska izvedba omogućuje korištenje električnih uređaja u eksplozivnoj atmosferi

u rudnicima zapaljivi plin (pretežno metan) i ugljena prašina

eksplozija metana uzvitlavanje ugljene prašine eksplozija ugljene prašine

zapaljivi medij + zrak (kisik) u stanovitom omjeru = ekspozivna atmosfera

u naftnom rudarstvu zapaljivi plinovi, i pare zapaljivih tekućina

I. podzemni rudnici

II. sva ostala mjesta (industrija)

u rudnicima -

zemni plin (metan),

vlaga,

direktni kontakt s uređajima

mehanička oštećenja,

ugljena prašina,

na ostalim mjestima -

plinovi - svi osim inertnih

vlaga

kontakt s uređajima

mehanička oštećenja

prašine - metalne, ugljene, brašna, puderi, plastičnih materijala, …..

pare - zapaljivih tekućina

kostrukcijski propisi i standardi

instalacijski propisi

propisi za održavanje

za opremu postoje, na državnoj i međunarodnoj razini

područja PEX zaštite

Zapaljive i eksplozivne atmosfere

zapaljive - gorivi medij + zrak (kisik) eksplozivne - (gorivi medij + zrak) u stanovitom omjeru

Eksplozivne atmosfere

agregatna stanja zapaljivog medija - plin, para, prašina

određeni volumenski omjeri (koncentracija)tlak

temperatura

eksplozivna atmosfera samo ako

eksplozija samo ako

postoji eksplozivna atmosferadostatna temperatura uzročnika (nužno)

dostatna energija uzročnika

BUKTANJE - trenutno izgaranje na

rubnim granicama eksplozivnosti

EKSPLOZIJA - trenutno izgaranje

unutar granica eksplozivnosti

lančanom reakcijom gorenja

DETONACIJA - trenutno izgaranje uz veliko

povećanje tlaka i koncentracije medija

EKSPLOZIJA POD ATMOSFERSKIM UVJETIMA

temperatura : - 25 do + 60 °C tlak: oko 1013 hPa

izgaranje gorivog ostatkalančanom reakcijom

paljenje

razvojlančanereakcijegorenja

pojavauzročnikapaljenja

indukciono vrijeme(karakterizira početakprocesa eksplozije)

vremenski tok procesa eksplozije

temperaturu od min. temperature paljenja smjese(prijeko potreban uvijet)

energiju >od min. energije paljenja smjese

uzročnik inicijalnog paljenja

za paljenje eksplozije uzročnik mora imati toplinsku energiju dostatnu zaodržavanje potrebnog toplinskog intenziteta duže od indukcionog vremena

eksplozivna smjesa

Eksplozivne atmosfere zraka i plina

do eksplozije dolazi samo ako je Eu> EpminTu od Tp

Tu - temperatura uzročnika paljenja Tp - temperatura paljenja atmosfereEu - energija uzročnika paljenjaEp - minimalna energija paljenja atmosfere

apsolutnanula

krutina tekućina para plin

taljen jeskrutn javanje

T kr T talj Tpl T v T p

plam ište ključanje paljen je

temperature i agregatna stanja zapaljive materije

područjeeksplozivnosti područje eksplozivnosti

-

gge

dge

1:15

tlakpovećava razmak imeđu dge i gge

(izrazito povisuju gge)

temperaturapovaćava razmak između dge i gge

(izrazitije povisuju gge)

Eksplozivne atmosfere para zapaljivih tekućina

tekućine --20 do +40C0,85 do 1,1 bar

mediji u tekućem stanju unutar

za T od Tpl nema isparavanja nema ekspozivne atmosfere

za T ili = Tpl isparavanje (ovisno o parcialnom tlaku) ekspozivna atmosfera

ko

nc

en

tra

cij

a p

ar e

(p

rop

an

)

< 38

38 - 55

> 55

VDE

pri normalnim atmosferskim prilikama isparavaju mogu stvoriti ekspl. atmos. (EA)

samo zagrijane tekućina na temperaturu izmad Tpl isparavaju stvaraju EA

pri normalnim atmosferskim prilikama ne isparavaju izuzetno stvaraju EA

Eksplozivne atmosfere uzvitlane prašine i zraka

uzvitlane zapaljive prašine - kao pare zapaljivih tekućina

latentna opasnost nataložena prašina - tinjanje (temperatura tinjanja) uzvitlavanje prašine ....

tri grupe prašina: metalne, organskog porijekla i ugljeneT (°C)E (J)

paljenje tinjanjem pri temperaturi

T od Tti

Tti - temperatura tinjanja

Tti - temperatura zagrijanevodoravne površine prikojoj nastaje samoza-paljenje 5 mm nataloženogsloja prašine

Fizikalna svojstva eksplozije

Uvjeti nastanka eksplozije

ako jedt

dq

dt

dq 21 moguć lančani proces eksplozija

ako jedt

dq

dt

dq 21 nema lančanog procesa nema eksplozije

To

eksplozivnasmjesa

temperatureuzročnikpaljenja

Q u

Tu

temperatura

v

energija

brzina kretanjauzročnika(molekule)

utječe na dq2/dt

d q 1 dq2

brzina predajetoplinske energijeuzročnika paljenja

eksplozivnoj atmosferizagrijavanje

brzina odvođenjatoplinske energije

eksplozivnomatmosferom

hlađenje

ulančavanje prigušenjeulančavanja

temperatura uzročnika

brzina predaje toplineovisi o E (aktivirajućojkinetičkoj energiji)

T1

pri istoj temperaturi brzina > za < aktivirajućukinetičku energiju

oTTkdt

dq 2

2

brzina odvođenja topline (smjesom)

k2 - konstanta (karakterizira odvođenje topline smjesom)T - temperatura uzročnikaTo - temperatura eksplozivne smjese temperatura

smjese

sporije odvođenjelakše paljenje

bržeodvođenjetežepaljenje

određuje intenzitetodvođenja

mogućnost pojave inicijalnog paljenja

temperaturesmjesa (okoline) TO

karakte

ristik

e

odvođenja

toplin

e smjesom

karakteristika predajetopline smjesi

nema paljenja

granične temperatureuzročnika TU

TOI - paljenje za TU < TA i TU > TC

TOIII - na paljenje ne utjeće odvođenje topline (visoka temperatura smjese) - paljenje uvjek uz

dt

dq

dt

dq 21

TOII - paljenje uvjek osim možda ne za TU = TB

Toplina oslobođena eksplozijom

heksana i zraka 2C6H14 + 1902 = 12C02 +14H20 +12.259,8 kJ/mol

metana i zraka CH4 + 202 = CO2 + 2H20 + 800,9 kJ/mol

plin + O2 (EKSPLOZIJA) = spoj s kisikom + ostatak + toplina

qst - oslobođena toplina stehiometrijskom smjesom Yd - % (vol) donje granice eksplozivnosti Ys - % (vol) stehiometrijske smjese

za stehiometrijske smjeseqst

st

dstd Y

Yqq

za donju granicu eksplozivnosti

st

dstg Y

Yqq

100

100

za gornju granicu eksplozivnosti

Temperatura eksplozije

prirasttemperaturezbog utrošenetopline

temperature 1500 do 2500 °C

Tlak eksplozije

za eksploziju uzatvorenomprostoru vrijedi s

e

s

e

T

T

p

p

psV = RTs za smjesu prije eksplozije

peV = RTe za eksplodiranu smjesu

uz promijenu volumena (dilacija)e

s

V

V

s

ese T

Tpp imamo

22

273273422

ssesv

nne

T

k

Tc

q.p

2

1

sne

Tfp

nadtlak eksplozije

esvc - srednja specifična toplina uz stalan V za raspon temperatura od Ts do Te

nq - toplina utrošena na povišenje temperature od Ts do Te

posebnograđeni iispitaniuređaji

standardnoPEX građeniuređaji

- 25°C

za stehiometrijske smjese

za nestehiometrijske smjese

iixi

stesv

xstne kYk

Yc

Yq.p

07650

za Yx < Ys

za Yx > Ys

iixi

st

xesv

stne kYk

Y

Y

c

q.p

1

107650

k-ovi ovisni okoncentraciji obzirom na

stehiometrijsku smjesu

vremenska promjenatlaka eksplozije

t

p

oblik i volumen prostora( pojava rezonancije)

titranje uvjetuje dt

dp( )- brizanca

1,5 od 2 ps

Povećani tlak eksplozije (pretkompresija)

tlak povećava gustoću smjese

ps - poćetni tlak smjese (mbar) 1 - referentna temperatura (20 °C)2 - temperatura smjese °C p’e - tlak eksplozije bez povećanja gustoče pe - tlak eksplozije uz povećanu gustoču

ee 'pgp

ee 'pkp

se p'k'p

0

1

273

273

1013.1

sp

g

s1pk'

11 se p'kp

112 ses p'kpp

122 sse p'k''kp''kp

Brzina porasta tlaka (brizanca)

s/Nmdt

dpV

kB

1

104 esv

e

sp

c

ck uz kW

dt

dpV

kB

1

100ili

k - omjer srednje specifične topline kod p i V konst. u rasponu temperature Ts i Te