САРАТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
БАЛАКОВСКИЙ ИНСТИТУТ ТЕХНИКИ, ТЕХНОЛОГИИ И УПРАВЛЕНИЯ
КАФЕДРА «УПРАВЛЕНИЕ И ИНФОРМАТИКА В ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ»
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4
ИССЛЕДОВАНИЕ
ВЗРЫВОЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ ВЗРЫВОНЕПРОНИЦАЕМОГО ИСПОЛНЕНИЯ
Ацетон С3Н6О
=0,2
Выполнил ст. гр. УИТ-51в
Шагиахметов В.М.
Проверил:
Русин С.А.
2008
ЦЕЛЬ РАБОТЫ: ознакомиться с экспериментальным методом определения величины тушащего зазора (БЭМЗ) и выбором электрооборудования взрывонепроницаемого исполнения.
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ
Взрыв – быстрое преобразование веществ (взрывное горение), сопровождающееся выделением энергии и образованием сжатых газов, способных производить работу.
Вспышка – быстрое сгорание горючей смеси, не сопровождающееся образованием сжатых газов.
Температура вспышки – самая низкая (в условиях специальных испытаний) температура горючего вещества, при которой над его поверхностью образуются пары и газы, способные вспыхивать от источника зажигания, но скорость их образования еще недостаточна для последующего горения.
Температура воспламенения – температура горючего вещества, при которой оно выделяет горючие пары или газы с такой скоростью, что после воспламенения их от источника зажигания возникает устойчивое горение.
Температура самовоспламенения – самая низкая температура горючего вещества, при которой происходит резкое увеличение скорости экзотермических реакций, заканчивающееся возникновением пламенного горения.
Легковоспламеняющаяся жидкость (ЛВЖ) – жидкость, способная самостоятельно гореть после удаления источника зажигания и имеющая температуру вспышки не выше 61°С (относятся к взрывоопасным).
Горючая жидкость – жидкость, способная самостоятельно гореть после удаления источника зажигания и имеющая температуру вспышки выше 61°С (относятся к пожароопасным, если не нагреть до температуры вспышки и выше).
Верхний и нижний концентрационные пределы воспламенения (ВКПВ и НКПВ) – соответственно максимальная и минимальная концентрации горючих газов, паров ЛВЖ, пыли или волокон в воздухе, выше и ниже которых взрыва не произойдет даже при возникновении источника инициирования взрыва.
Безопасный экспериментальный максимальный зазор (БЭМЗ) – максимальный зазор между фланцами оболочки, через который не проходит передача взрыва из оболочки в окружающую среду при любой концентрации смеси в воздухе.
Сст – стехиометрическая концентрация ГГ или паров ЛВЖ и ГЖ, % (об.), вычисляется по формуле:
(3)
где – стехиометрический коэффициент кислорода в реакции сгорания;
Величину тушащего зазора определяют экспериментально для каждой горючей смеси. Величина тушащего зазора может быть рассчитана по следующей формуле:
(9)
где – критерий Пекле, характеризующий физические свойства процессов переноса тепла путем конвекции (числитель) и теплопроводности (знаменатель);
– нормальная скорость распространения пламени, м/ч;
– диаметр (ширина) тушащего канала, м;
– удельная теплоемкость исходной смеси, Дж/кгּК;
– плотность исходной смеси, кг/м3;
– теплопроводность исходной смеси, Дж/мּчּК.
На пределах гашения пламени критерий Пекле постоянен и равен . Таким образом, приняв это за основу, можно оценить величину тушащего зазора .
Описание лабораторного стенда
Стенд типа ОТ-17 предназначен для исследования процесса тушения пламени в зазоре и может быть использован в производственных целях.
Рис. 1. Схема и передняя панель стенда ОТ-17:
1 – корпус бомбы; 2 – вентилятор; 3 – предохранительный щиток; 4 – полость, имитирующая электроустановку; 5 – полость, имитирующая помещение; 6 – перегородка; 7 – втулка; 8 – коническая пробка; 9 - хвостовик; 10 – гайка; 11 – диск; 12 – деления; 13 – выхлопной штуцер; 14 - пластинка; 15 – разрывная мембрана; 16 – клапан; 17 – трубопровод; 18 - выступ; 19 – стержень; 20 – конечный выключатель; 21 – фрикционная шайба; 22 – кнопка вентилятора; 23 – кнопка включения питания; 24 – кнопка выключения питания; 25 – кнопка зажигания в полости 4; 26 – кнопка зажигания в полости 5
Объем (мл), заливаемый в каждую полость горючей жидкости для получения стехиометрической смеси, рассчитывается по формуле:
, (10)
где – молекулярный вес (для ацетона );
– объем каждой полости, л (для ОТ-17 л);
– объем грамм-молекулы, л (принять л);
– удельная плотность, г/л (для ацетона г/л).
Экспериментальное определение тушащего зазора
Рассчитаем стехиометрическую концентрацию смеси (ацетона) и объем легковоспламеняющейся жидкости для заливки в полости бомбы .
Ацетон - С3Н6О
где
,
Результаты эксперимента
Исследуемое горючее |
Концентрация |
Результаты контрольного взрыва |
||
№ опыта |
Величина зазора |
Результаты эксперимента |
||
Полость I |
Полость II |
|||
1 |
1,3 |
+ |
+ |
- |
2 |
1,1 |
+ |
+ |
- |
3 |
0,9 |
+ |
- |
+ |
Обработка результатов эксперимента
-
Рассчитаем теоретическую величину зазора и сравним ее с полученной экспериментально.
Для ацетона принимаем следующие характеристики:
– нормальная скорость распространения пламени 4200 м/ч;
– теплоемкость горючей смеси Дж/кгּК;
– теплопроводность Вт/мּКДж/чּмּК;
– плотность исходной смеси кг/м3.
-
На основании полученного значения тушащего зазора определим группу взрывозащиты электрооборудования – IIB – промышленные газы и пары
-
По величине температуры самовоспламенения (для ацетона ) определим температурный класс электрооборудования – T1 (выше )
-
По величине температуры вспышки и НКПВ (для ацетона и НКПВ = 52 г/м3 (2,2%) обоснуем уровень и вид взрывозащиты электрооборудования:
Уровень взрывозащиты – 2 «электрооборудование повышенной надежности против взрыва» - взрывозащищенное электрооборудование, в котором взрывозащита обеспечивается только в признанном нормальном режиме работы
Вид взрывозащиты d - взрывонепроницаемая оболочка
-
Маркировка взрывозащищенного электрооборудования 2ExdIIBT1