Способ определения концентрационных пределов воспламенения

ОП ИСАНИ ЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик972362(51) и. Кл. 6 01 М 25/52 Государственный комитет по делам изобретений и открытийОпх бликовано 07.11.82. Бюллетень4 Дата опубликования описания 7.1.82Всесоюзный научно-исследовательский институт техники безопасности в химической промышленности(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИОННЫХ ПРЕДЕЛОВ ВОСПЛАМЕНЕНИЯИзобретение относится к технике взрывопожаробезопасности, а конкретно к способам определения пределов воспламенения гомогенных парогазовых горючих систем при различных начальных давлениях и температурах, и может быть использовано во 5 всех отраслях народного хозяйства для разработки взрывопожаробезопасных технологических процессов и оборудования.Пределы воспламенения являются одним из важнейших показателей, характеризующих взрывопожароопасность горючих систем. Пределы воспламенения зависят от параметров состояния вещества (состава горючей смеси, давления, температуры) и от ускорения силы тяжести.Известен способ определения пределов5 воспламенения с использованием противоположных потоков, заключающийся в следующем: на пористом цилиндре стабилизируется пламя исследуемой горючей смеси, причем вокруг цилиндра создается однородное течение либо воздуха (при исследовании богатых горючим смесей), либо очень богатых метан-воздушных смесей (при исследовании бедных горючим смесей). Стабилизированное пламя в этом случае является двойным. Его фотографируют и определяют расстояние между внешним диффузионным пламенем и внутренним, прилегающим к цилиндру, пламенем. За предел воспламенения принимают то значение состава исследуемой смеси, при котором расстояние между двумя ила менами сильно увеличивается 11.Класс веществ и набор параметров состояния, для которых пригоден указанный способ, весьма узок из-за трудностей получения стационарного пламени с двумя четко различными зонами, особенно при повышенных начальных давления и в сильно- коптящих пламенах. Необходимость визуальных наблюдений усложняет проведение опытов.Кроме того, получаемые данные недостоверны, поскольку горение идет в условиях, значительно отличающихся от реальных, в частности исследуемая смесь нагревается при прохождении через греющийся излучением цилиндр.Известен также способ определения концентрационных пределов воспламенения, заключающийся в приготовлении горючих смесей с разными концентрациями нагреваниии пгглжи е смесей электрически нагреваемым тело г регистрации характеристик зажиганиягли экспериментально определенная гп личина предельной те гпературы зажигания оказывается выше некоторой постоянной для данной горючей смеси величины, то смесь считается лежащей вне области:нгспламенения 2 и 3.(/днако Ве 1 ичина предел ьггой температуры зажигания сама является функцией парамегров состояния вещества, что делает результаты, получаемые известным спосо 10 бом, неточными и недостоверными.Кроме того, во многих случаях практически невозможно достаточно точно определить величину предельной температуры зажигания из-за предпламенных реакций на поверхности нагретого тела, сопровождаюгцихся осаждением сажи и/или испарением (возгонкой) материала нагретого тела. Цель изобретения - повышение точности и достоверности измерений.20Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения концентрационных пределов воспламенения, заключающемуся в приготовлении горючих смесей с разными концентрациями, нагревании и поджиге смесей электрически нагреваемым те 25 лом и регистрации характеристик зажигания, нагревание тела и регистрацию характеристик зажигания производят электротермог рафически при фиксированной электрической мощности, затем проводят измерения при увеличении электрической мощности и за концентрационный предел воспламенения принимают то значение концентрации горючего газа в смеси, которое не зависит от изменения электричесКой мощности.Нагревание тела и регистрация характе- Э 5 ристик зажигания электротермографическим методом дает возможность отказаться от использования дополнительных датчиков для регистрации характеристик зажигания. Принципиальное отличие предлагаемого способа заключается в том, что исследуют зависимости времени задержки зажигания и величины, характеризующей перегрев за счет экзотермических реакций, а не предельные температуру и электрическую мощность зажигания, При определении предельных тем- Ф 5 ператур зажигания (предельных электрических мощностей) время задержки зажигания значительно увеличивается, что сказывается как на состоянии исходной смеси (при небольших размерах реакционного сосуда начинает сказываться выгорание исходной смеси), так и на состоянии самой поверхности нагретого тела. В этом случае величина предельной температуры зажигания может оказаться зависящей от размеров реакционного сосуда. 4На фиг. 1 изооражена блок-схема установки для проведения опытов по предлагаемому способу; на фиг. 2 - типичные электротермограммы при фиксированной электрической мощности, потребляемой проволочкой, в случае определения нижнего концентрационного предела воспламенения смесей пропан в возд при нормальных условиях (по оси абсцисс - время в секундах, по оси ординат - выходное напряжение моста в вольтах).Электрически нагреваемое тело (проволочка) 1 включено в одно из плеч моста постоянного тока и помещено в реакционный сосуд. В то же плечо включено низкоомное сопротивление 3, которое слабо зависит от температуры. Второе плечо моста содержит два высокоомных сопротивления 4 и 5. Величины сопротивлений 4 и 5 подбирают таким образом, чтобы можно было пренебречь выделяемой на них мощностью. Источник стабилизированного напряжечия 6 служит для питания моста. Выходное напряжение моста регистрируется с помощью быстродействующего регистратора 7, например электронного осциллографа. Напряжение питания моста измеряется вольтметром 8.Лример. Проводят определение нижнего концентрационного предела воспламенения пропан-воздушных смесей. Опыты проводят в реакционном сосуде диаметром 80 мм, объемом 1,2 л. В качестве нагреваемого тела использхют предварительно окисленные ;пьес и з, и . 1, и .0.2 мм; 1=70 мм).а гр.,г. и,:г;:, .пь, электротермограммы для трех значений данного параметра (т.е. для трех составов смеси) при фиксированной электрической мощности. Рядом с электротермограммами приведены состав смеси, величины времени задержки 1 з и высоты экзотермического скачка Ь, характеризующие перегрев проволочки. Величины Ь и 1 з приведены в относительных единицах. Видно, что при содержании пропана ( 2 об.о/о происходит резкий скачок в зависимости 1 з и Ь от состава смеси. Напряжение питания в этом случае равно 8,7 В, Дальнейшее увеличение напряжения питания (электрической мощности) не влияет на место перегиба зависимостей 1, и Ь от состава смеси, поэтому за нижний концентрационный предел воспламенения принята величина равная 2,0 об./о пропана.Апробацию предлагаемого метода проводят для ряда других веществ при различных параметрах состояния. Величины пределов воспламенения, полученные предлагаемым способом, приведены в таблице вместе с наиболее достоверными литературными данными.972362 Начальная темНачальное давГорючая среда пература КПропан + воздух Бромистый этил ++ воздух 6,05-8,75 61-8,9 49,5 57,5 300 50,558,3"61, 5" 300 Пропан + кислород 300 62 300 1,4 1, 35 300 АцетиленНижний предел не определяется: Предельное давление пламени распада ацетилена, ата Формула изобретения Использование предлагаемого способа определения пределов воспламенения обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества: повышение точности и достоверности результатов за счет снижения числа неконтролируемых параметров, влияющих на определяемую величину предела; значительное снижение металлоемкости установок и трудоемкости проведения опытов, особенно при повышенных предельных температурах и давлениях, за счет уменьшения габаритов реакционных сосудов и отказа от специальных датчиков и аппаратуры для регистрации факта зажигания или распространения пламени. Способ определения концентрационных пределов воспламенения, заключающийся в приготовлении горючих смесей с разными концентрациями, нагревании и поджиге смеОбласть воспламенения горючего в смеси, об./ сей электрически нагреваемым телом и регистрации характеристик зажигания, отли 30 чаюиийся тем, что, с целью повышения точности и достоверности определения, нагревание тела и регистрацик характеристик зажигания производят электротермографическипри фиксированной электрической мощности35затем проводят измерения при увеличенииэлектрической мощности и за концентрационный предел воспла менени я при ни мают тозначение концентрации горючего газа в смеси, которое не зависит от изменения электрической мощности.40 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. 1. Загпао 1 са апд Н. Тэц)1 ЯечеМЬ зугпроз 1 цгп (1 п 1 егпа 11 опа 1) оп Сотзцз 1 оп, ТЬеСогп 1 эцэ 1 оп 1 пэ 111 ц 1 е, 1979, р. 215 - 216.2. Розловский А. И. Научные основы тех 45 ники взрывопожаробезопасности при работес горючими газами и парами. М., Химия,1972.3. Патент Великобритании Мо 1369038,кл. 6 1 х), 974 (прототип).Составитель В. Сиз Техред И. Верес Тираж 887 ПИ Государственного коми делам изобретений и от Москва, Ж - 35, Раушская 1 П Патент, г. Ужгород, у