Upload
others
View
10
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
ZR AK +
zap a
ljivi
plin
zapaljive sm jese=
eksp lozivne sm jese=
zapaljiv i p lin=
+
=
=
=
plam en
eksp loz ija
pozar
E KS PLO ZIV N A A TM O S FE R A
Opasnost od požara i eksplozije
zapaljivesmjese
zapaljivesmjese
eksplozivnesmjese
zapaljiveatmosfere
ekslpozivneatmosfere
zapaljiveatmosfere
PROTUEKSPLOZIJSKA ZA ŠTITAELEKTRIČNIH UREĐAJA
protueksplozijska izvedba omogu ćuje korištenje elektri čnih ure đaja u eksplozivnoj atmosferi
u rudnicima zapaljivi plin (pretežno metan) i ugljena pr ašinaeksplozija metana →→→→ uzvitlavanje ugljene prašine →→→→ eksplozija ugljene prašine
zapaljivi medij + zrak (kisik) u stanovitom omjeru = ekspozivna atmosfera
u naftnom rudarstvu zapaljivi plinovi, i pare zapalji vih teku ćina
I. podzemni rudnici
II. sva ostala mjesta (industrija)
u rudnicima -
zemni plin (metan),
vlaga,
direktni kontakt s ure đajima
mehani čka ošte ćenja,
ugljena prašina,
na ostalim mjestima -
plinovi - svi osim inertnih
vlaga
kontakt s ure đajima
mehani čka ošte ćenja
prašine - metalne, ugljene, brašna, puderi, plasti čnih materijala, …..
pare - zapaljivih teku ćina
kostrukcijski propisi i standardi
instalacijski propisi
propisi za održavanje
za opremu postoje, na državnoj i me đunarodnoj razini
podru čja 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 uzro čnika (nužno)
dostatna energija uzro čnika
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 + 40 °C tlak: oko 1013 hPa
izgaranje gorivog ostatkalančanom reakcijom
paljenje
razvojlančanereakcijegorenja
pojavauzročnikapaljenja
indukciono vrijeme(karakterizira po četakprocesa eksplozije)
vremenski tok procesa eksplozije eksplozivne atmosfere
temperaturu ↑↑↑↑ od min. temperature paljenja smjese(prijeko potreban uvjet)
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 uzro čnika paljenjaTp - temperatura paljenja atmosfereEu - energija uzro čnika paljenjaEp - minimalna energija paljenja atmosfere
apsolutnanula
krutina teku ćina para plin
taljenjeskrutnjavanje
Tkr Ttalj Tpl Tv Tp
plamište klju čanje paljenje
temperature i agregatna stanja zapaljive materije
eksplozija
H2
W secx 10 -3
ener
g ija
pal
jen j
a
0,02
0,04
eksplozivnostipodrucje
0 20 40 60 80 100
vol %
W secx 10 -3
ener
gija
pal
jenj
a
0 20 40 60 80 100
vol %
1
2
E = 0,019 x 10 Jmin
-3
eksp
lozi
ja
CH 4
podrucje eksplozivnosti
E = 0,28 x 10 Jmin
3
podru čjeeksplozivnosti podru čje eksplozivnosti
-
gge
dge
1:15
Ovisnost granica eksplozivnosti zemnog plina o tlaku smjese
5 %
bara
100
0
6 %
20
40
60
80
nezapaljivo
100 200 300 500
pretlak smjese
400
eksplozija
nezapaljivo
Vol. %temperatura smjese 20 C
CH4
0
tlakpovećava razmak ime đu dge i gge
(izrazito povisuju gge)
Ovisnost granica eksplozivnosti zemnog plina o temperaturi smjese
4,8 %
0
20
106 %
30
40
100 200 300 400 500 C0
temperatura smjese
eksplozija
nezapaljivo
nezapaljivo
50
Vol. %
tlak smjese 1013 hPa
4CH
temperaturapovaćava razmak izme đu dge i gge
(izrazitije povisuju gge)
Eksplozivne atmosfere para zapaljivih teku ćina
tekućine --20 °°°°C do +40 °°°°C0,85 bar do 1,1 barmediji u teku ćem stanju unutar
za T ↓ od Tpl nema isparavanja nema ekspozivne atmosfere
za T ↑ ili = Tpl isparavanje (ovisno o parcijalnom tlaku) ⇒ eksplozivna atmosfera
kon
c en
t rac
ijap
a re
(pr o
pan
)
< 38
38 - 55
> 55
VDE
pri normalnim atmosferskim prilikama isparavaju ⇒ mogu stvoriti ekspl. atmos. (EA)
samo zagrijana teku ćina na temperaturu iznad 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 teku ćina
nataložena prašina (latentna opasnost) - tinjanje (temper atura tinjanja) uzvitlavanje prašine ....
tri grupe prašina: metalne, organskog porijekla i ugl jene
T (°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
dqdt
dq 21 >>>> ⇒ mogu ć lančani proces ⇒ eksplozija
ako jedt
dqdt
dq 21 <<<< ⇒ nema lan čanog procesa ⇒ nema eksplozije
To
eksplozivnasmjesa
temperatureuzročnikpaljenja
Qu
Tu
temperatura
v
energija
brzina kretanjauzročnika(molekule)
utječe na dq2/dt
dq 1 dq 2
brzina predajetoplinske energijeuzročnika paljenja
eksplozivnoj atmosferizagrijavanje
brzina odvo đenjatoplinske energije
eksplozivnomatmosferom
hlađenje
ulančavanje prigušenjeulančavanja
temperatura uzro čnika
brzina predaje toplineovisi o potrebnoj aktiviraju ćoj kineti čkojenergiji E
T1
pri istoj temperaturibrzina > za < aktiviraju ćukineti čku energiju
( )oTTkdt
dq −⋅= 22
brzina odvo đenja topline smjesom
k2 - konstanta (karakterizira odvo đenjetopline smjesom)
T - temperatura uzro čnikaTo - temperatura eksplozivne smjese temperatura
smjese
→→→→
sporije odvo đenjelakše paljenje
bržeodvo đenje= težepaljenje
određuje intenzitetodvo đenja
mogu ćnost pojave inicijalnog paljenja
temperaturesmjesa (okoline) TO
karakteris
tike
odvo đenja
toplin
e smjesom
karakteristika predajetopline smjesi
nema paljenja
grani čnetemperatureuzročnika TU
TOI - paljenje za TU < TA i TU > TC
TOIII - na paljenje ne utje če odvo đenjetopline (visoka temperaturasmjese) - paljenje uvjek jer je
dtdq
dtdq 21 >>>>
TOII - paljenje uvjek osim možda neza TU = TB
Toplina oslobo đena eksplozijom
heksana i zraka 2C 6H14 + 1902 = 12C02 +14H20 +12.259,8 kJ/mol
metana i zraka CH 4 + 202 = CO2 + 2H20 + 800,9 kJ/mol
plin + O 2 (EKSPLOZIJA) = spoj s kisikom + ostatak + toplina
qst - oslobo đena toplinastehiometrijskom smjesom
Yd - % (vol) donje graniceeksplozivnosti
Ys - % (vol) stehiometrijskesmjese
za stehiometrijske smjeseqst
st
dstd Y
Yqq ⋅⋅⋅⋅====
za donju granicu eksplozivnosti
st
dstg Y
Yqq
−−−−−−−−⋅⋅⋅⋅====
100100
za gornju granicu eksplozivnosti
Temperatura eksplozije
prirasttemperaturezbog oslobo đenetopline
temperature 1500 do 2500 °C
Tlak eksplozije
za eksploziju uzatvorenomprostoru vrijedi s
e
s
e
TT
pp ====
ps⋅⋅⋅⋅V = R⋅⋅⋅⋅Ts za smjesu prije eksplozije
pe⋅⋅⋅⋅V = R⋅⋅⋅⋅Te za eksplodiranu smjesu⇒
uz promijenu volumena (dilacija)e
s
VV====µµµµ
s
ese T
Tpp ⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅==== µµµµimamo
(((( ))))[[[[ ]]]] 22
273273422
ssesv
nne T
k
Tc
q.p ====
⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅′′′′
⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅≈≈≈≈µµµµ
≈≈≈≈ 2
1
sne T
fp
nadtlak eksplozije
[[[[ ]]]]esvc - srednja specifi čna toplina uz stalanV 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
[[[[ ]]]] (((( ))))iixist
esv
xstne kYk
Yc
Yq.p ⋅⋅⋅⋅++++
⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅′′′′
⋅⋅⋅⋅≈≈≈≈ 07650
za Yx < Ys
za Yx > Ys
[[[[ ]]]] (((( ))))iixist
xesv
stne kYk
YY
c
q.p ⋅⋅⋅⋅++++
−−−−−−−−⋅⋅⋅⋅
′′′′⋅⋅⋅⋅≈≈≈≈
11
07650
k-ovi ovisni okoncentraciji obzirom na
stehiometrijsku smjesu
vremenska promjenatlaka eksplozije
tp
∆∆∆∆∆∆∆∆
oblik i volumen prostora( pojava rezonancije)
titranje uvjetuje dtdp( )- brizanca
1,5 od 2 ps
Povećanje tlaka eksplozije pretkompresijom u cjevastom pros toru
Povećani tlak eksplozije (pretkompresija)
tlak pove ćava gusto ću smjese
ps - početni tlak smjese (mbar) ϑϑϑϑ1 - referentna temperatura (20 °C)ϑϑϑϑ2 - temperatura smjese °C p’e - tlak eksplozije bez pove ćanja gusto će
pe - tlak eksplozije uz pove ćanu gusto ću
ee 'pgp ⋅⋅⋅⋅====
ee 'pkp ⋅⋅⋅⋅====
se p'k'p ⋅⋅⋅⋅====
0
1
273273
1013.1 ϑϑϑϑϑϑϑϑ
++++++++⋅⋅⋅⋅====
spg →→→→
s1pk' ⋅
Povećanje tlaka eksplozije pretkompresijom u podijeljenom p rostoru
11 se p'kp ⋅⋅⋅⋅====
112 ses p'kpp ⋅⋅⋅⋅====≈≈≈≈
122 sse p'k''kp''kp ⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅====⋅⋅⋅⋅====
Brzina porasta tlaka (brizanca)
(((( ))))s/Nmdtdp
Vk
B ⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅−−−−
====1
104 [[[[ ]]]][[[[ ]]]]esv
e
sp
c
ck ====uz(((( ))))kW
dtdp
Vk
B ⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅−−−−
====1
100ili
k - omjer srednje specifi čne topline kod p i V konst. u rasponu temperature Ts i Te