3184E8~1

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСТИТЕТ «ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА»

ВИЗНАЧЕННЯ ПОКАЗНИКІВ ПОЖЕЖОВИБУХОНЕБЕЗПЕЧНОСТІ РЕЧОВИН ТА МАТЕРІАЛІВ

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

до лабораторної роботи № 31 з курсів «Основи охорони праці» та «Охорона праці» для студентів бакалаврського рівня підготовки денної та заочної форм навчання

Затверджено на засіданні кафедри охорони праці.

Протокол № 1 від 28.08.08 р.

Львів – 2008

Визначення показників пожежовибухонебезпечності речовин та матеріалів: Методичні вказівки до лабораторної роботи № 31 з курсів «Основи охорони праці» та "Охорона праці" для студентів бакалаврського рівня підготовки денної та заочної форми навчання / Укл.: Л.А. Катренко, Н.В. Ступницька – Львів: Видавництво Національного університету «Львівська політехніка», 2009. – 20 с.

Відповідальний за випуск Кіт Ю.В., канд. техн. наук, доц.

Рецензенти Скачко В.П., канд. техн. наук, доц., Почапська І.Я., канд. техн. наук, ст. викл.

2

МЕТА РОБОТИ – експериментально визначити температуру спалаху і займання речовини. Встановити категорію приміщення за вибухопожежною і пожежною небезпекою.

ТЕОРЕТИЧНИЙ ВСТУП

Рідини, що схильні до окиснення, за деяких умов можуть спалахувати і горіти. Під час зберігання і транспортування рідин над їх поверхнею завжди перебувають пари, концентрація яких залежить від температури рідин. У разі низьких температур рідини концентрація парів настільки низька, що вони не здатні займатися від піднесеного високотемпературного джерела. Якщо нагріти таку рідину, то можна досягнути деякої мінімальної її температури, за якої створюється концентрація парів, здатних до займання від високотемпературного джерела (розжареного тіла, іскри, полум'я).

Якщо до того ж згоряють тільки пари, які утворились над рідиною, після чого полум'я гасне, то вважають, що температура рідини досягла температури спалаху.

Температурою спалаху називається найнижча (в умовах спеціального дослідження) температура горючої речовини, за якої над її поверхнею утворюються пари, які здатні спалахнути у повітрі від джерела запалювання, але швидкість утворення парів недостатня для подальшого горіння. Чим нижча температура спалаху, тим пожежонебезпечнішим є паливо і тим серйозніші повинні бути заходи безпеки під час його використання.

На температуру спалаху горючої речовини впливає атмосферний тиск і вологість повітря у зоні її перебування. Що вищий атмосферний тиск, тим вища і температура спалаху. Гольде і Ломан встановили, що зміна тиску на кожний 1 мм. рт. ст. зумовлює зміну температури спалаху на 0,033 – 0,036 °С.

Приймаючи середньоарифметичне значення, яке дорівнює 0,0345 °С, як поправку на зміну тиску на 1 мм рт. ст., обчислюємо температуру спалаху Т при 760 мм рт. ст.

T = t + 0,0345× (760 − P) , (1)

де Р – барометричний тиск при визначенні температури спалаху, мм рт. ст; t – спостережена температура спалаху за тиску Р, °С.

Підвищена вологість збільшує температуру спалаху, тому що у пароповітряній суміші парціальні тиски кисню і горючої рідини за постійної температури знижуються з підвищенням вмісту водяної пари. Тому для досягнення концентрації парів горючої рідини в повітрі, за якої відбувається спалах, потрібно підвищувати температуру.

Температурою займання називається температура горючої речовини, під час якої вона виділяє пари з такою швидкістю, що після займання їх від

3

джерела запалювання виникає стійке горіння (полум’я на поверхні рідини тримається протягом не менше 5 с).

У легкозаймистих рідин (ЛЗР) різниця між температурою спалаху і займання незначна – 1 – 5°С, а в горючих рідин (ГР) ця різниця відчутніша, тобто температура займання вища від температури спалаху на 10°С і більше. Для деяких ЛЗР температура спалаху, нижча від нуля: для бензину А-72 (зимового) – 36°С, бензину АІ-93 (зимового) – 37°С, ацетальдегіду – 38°С, ізопентану – 52°С. Чим нижча температура спалаху, тим більшу небезпеку становить така рідина.

Згідно з ГОСТ 12.1.004-91 до ЛЗР належать рідини з температурою спалаху, до 61 °С в закритому тиглі або до 66°С – у відкритому. Рідини з температурою спалаху вищою від вказаної, належать до ГР. Горючі рідини з температурою спалаху вище 61 °С вважаються більш безпечними від ЛЗР і тому необхідні заходи безпеки під час поводження з ними менш жорсткі. Такі рідини можна без спеціальних заходів зберігати, транспортувати тощо.

За температурою спалаху визначають не тільки ступінь пожежної небезпеки горючих рідин (ЛЗР або ГР), але і категорію приміщення за вибухопожежною і пожежною небезпекою (А,Б,В,Г,Д), після чого визначають ступінь вогнестійкості, допустиму кількість поверхів, площу поверху (див. розділ "Вимоги нормативних документів").

АНАЛІЗАТОРИ ТЕМПЕРАТУРИ СПАЛАХУ І ТЕМПЕРАТУРИ ЗАЙМАННЯ

Температура спалаху рідин залежить не тільки від їхніх фізико-хімічних властивостей і параметрів атмосферного повітря, але значною мірою і від методики визначення і конструкції приладу. Для визначення температури спалаху застосовують прилади відкритого і закритого типу.

Метод вимірювання в закритому тиглі.

Для моделювання поведінки рідин в нещодавно відкритих посудинах, коли над поверхнею нагромаджуються пари горючих речовин, використовуються вимірювання в закритому тиглі. Метод закритого тигля використовується більше ніж метод відкритого тигля, оскільки дає більш точні і надійні результати і, до того ж є менш чутливим до лабораторних умов.

Метод вимірювання у відкритому тиглі.

Метод відкритого тигля моделює займання рідини в відкритих посудинах або у разі випадкового розлиття і використовується для нафтопродуктів з низьким тиском насичених парів, звичайно для мінеральних олив і залишкових нафтопродуктів. Здебільшого речовини, які зараховані до класу горючих, у результаті аналізу в закритому тиглі, можна зарахувати до негорючих за даними визначення температури займання у відкритому тиглі.

4

Основні методи визначення температури спалаху:

♦Метод Пенскі-Мартенса (A і B закритий тигель)

♦Метод Абеля (закритий тигель)

♦Метод Тага (закритий тигель)

♦Метод Клівленда (відкритий тигель)

♦Міні-метод (закритий тигель)

♦Міні-метод (відкритий тигель)

Крім традиційного методу Пенскі-Мартенса, який використовується для світлих нафтопродуктів і синтетичних масел, використовуються методи Тага і Абеля, обов’язкові для реактивного і дизельного палива за деякими міжнародними і національними специфікаціями. Різниця між існуючими методиками полягає в наявності та інтенсивності перемішування зразка всередині тигля, його форми і розмірів, способах нагрівання, а також в діапазоні очікуваної температури спалаху.

Універсальний міні-метод (small scale method).

У багатьох стандартах визначення температури спалаху здійснюють універсальним міні-методом, під час якого об’єм зразка, що аналізується, становить не більше 4 мл. Цей метод реалізований в автоматичних апаратах

SetaFlash серії 3 (моделі 30000–0, 31000–0).

Під час визначення температур спалаху температурна рівновага між рідиною, що нагрівається і парою над нею досягається комплексним підбиранням різноманітних умов і також дуже повільним нагріванням проби, що істотно збільшує тривалість експерименту, особливо для матеріалів з високими значеннями температур спалаху. У SetaFlash ця проблема вирішена шляхом зменшення кількості зразка, що досліджується до 2–4 мл. Це значно скорочує час досягнення рівноваги і дозволяє одержати результат лише за 2–3 хв. Міні-метод також передбачає два способи визначення температури спалаху – в закритому і в відкритому тиглі.

Модель 34000–0 MultiFlash є унікальним приладом серед повністю автоматичних аналізаторів температури спалаху Seta Multiflash і охоплює практично весь діапазон стандартних методик визначення температур спалаху

– конструкция п’ять в одному: метод Пенскі-Мартенса (А и В закритий тигель), метод Абеля (закритий тигель), метод Тага (закритий тигель), метод Клівленда (відкритий тигель), міні-метод.

Апарат сконструйований як універсальна база, до якої під’єднуються змінні модулі і, отже, збирається прилад, який працює за будь-яким з вище перелічених методів. Така модульна конструкція дозволяє істотно економити засоби, не купуючи окремий прилад під потрібний метод.

5

Метод Клівленда

Широкого застосування набули аналізатори температури спалаху для аналізу нафтопродуктів в закритому тиглі типу ТВЗ ЛАБ-1, ТВЗ-1м та ТВЗПХП і аналізатори температури спалаху у відкритому тиглі типу ТВЗ, ТВОПХП, ТВО (ручний).

Рис. 1. Аппарат ТВО-ПХП для визначення температури спалаху у відкритому тиглі

Суть методу полягає в нагріванні проби у відкритому тиглі з встановленою швидкістю до спалаху парів нафтопродукту над поверхнею від запального пристрою.

Прилад призначений для визначення температури спалаху нафтопродуктів, що нагріваються зі встановленою швидкістю у відкритому тиглі, у момент спалаху парів нафтопродуктів над його поверхнею від запального пристрою. Прилад виготовлений відповідно до ГОСТ 4333, що описує методику визначення температури спалаху нафтопродуктів у відкритому тиглі, а також відповідає методиці тестування ISO2592, ASTM D92.

Прилад складається з таких складових:

♦Прилад для визначення температури спалаху у відкритому тиглі ТВО-ПХП – 1

♦Відкритий тигель – 1

♦Пальник – 1

♦Термометр 0-3600 С – 1

♦Три термометра – 1

♦Запобіжник 5А – 1

♦Кабель електроживлення – 1

Технічні характеристики:

♦Максимальна температура нагріву 3600 С

♦Автоматичне управління напрямом полум'я і займання;

6

♦Потужність нагрівача, що настроюється, в межах 0~400 Вт;

♦Нагрівач поміщений в прозору трубку з кварцевого скла, обладнаний захистом і унеможливлює раптове займання, а також забезпечує швидке нагрівання.

♦Джерело електроживлення: змінний струм 220 В ±10 %, 50 Гц

Умови експлуатації:

Температура навколишнього середовища: –10~500 С Вологість: 85%

Послідовність вимірювання температури спалаху:

♦Налийте зразок у тигель Клівленда до мітки.

♦Помістіть тигель на електронагрівач, пальник, термометр і полум'я, одночасно з цим встановіть потужність електронагрівача.

♦Доведіть температуру до 280 С і тестування, послідовно підвищуйте температуру з кроком 20 С, по секунді на кожен крок підвищення температури.

♦Під час спалаху запишіть температуру, вона відповідатиме температурі спалаху.

♦Після тестування очистіть прилад і вимкніть електроживлення.

Рис. 2. Апарат ТВЗ-ПХП для визначення температури спалаху в закритому тиглі

Прилад ТВЗ відповідає також методиці тестування ГОСТ 6356 і ISO2719. Прилад ТВЗ призначений для визначення температури спалаху нафтопродуктів, що нагріваються, з встановленою швидкістю в закритому герметичному тиглі, в умовах випробування над його поверхнею утворюється суміш парів і газів з повітрям, яка здатна спалахувати в повітрі від джерела . Найменша

температура займання відповідає температурі спалаху зразка

7

Умови експлуатації:

Температура навколишнього середовища: –10~500 С Вологість: 85 %

Технічні характеристики

♦Електронагрівач:

–Корпус нагрівача виготовлений з SIC, потужність – 600 Вт.

–Потужність регулюється за допомогою регулятора потужності на передній панелі приладу, збільшуючись за годинниковою стрілкою.

–Швидкість нагрівання: 0~120 C/хв.

♦Електромішалка:

–Двигун: 45TCY

–Тип приводу: гнучкий

–Розміри лопастей: 8 х 40 мм.

♦Стандартний тигель:

–Внутрішній діаметр: 50,8 мм

–Глибина: 56 мм

–Глибина нанесення рисок: 34,2 мм

–Місткість: близько 70 мл.

♦Запальник:

–Джерело полум'я: газ

–Розмір отвору пальника: 0,8 мм

♦Термометри повинні відповідати ГОСТ 6356, ISO2719:

––30~1700C, градуювання – 10C

–+100~3000C, градуювання – 10 C

Джерело електроживлення:

– Змінний струм 220 В ±5 %, 50 Гц Відповідно до вимог ГОСТ 6356, прилад ТВЗ повинен бути встановлений

в захищеному від вітру місці, щоб можна було побачити вогонь.

Послідовність вимірювання температури спалаху:

♦Налийте зразок у тигель Клівленда до мітки.

♦Ввімкніть мішалку

♦ Встановіть потужність електронагрівача відповідно до вимог ГОСТ 6356 (використовуючи регулятор потужності нагрівача).

♦Коли температура зразка досягне температури тестування, увімкніть газовий пальник, полум’я відповідно до вимог стандарту.

♦Відкрити отвір в кришці тигля і увімкніть в нього запальник, щоб запалити зразок.

Допускається тестувати зразки зтемпературою спалаху до 28 0C.

8

♦Газова схема апарата дозволяє використовувати портативні балончики зі зрідженим газом. Адаптер для підімкнення міні-балонів входить в комплект постачання.

♦Ефективний вентилятор після закінчення експерименту швидко охолоджує нагрівальну камеру до заданої температури.

Програмні можливості:

♦Пам'ять на 20 програм випробувань.

♦Передвстановлені програми для аналізу різних продуктів (зокрема дизельні і пічні палива, авіаційні палива, мазут, трансформаторне ).

♦Спеціальна програма для швидкого визначення температури спалаху невідомого продукту.

♦Можливість реалізації різних напівавтоматичних і ручного режимів.

♦Спеціальні режими для дослідження високов'язких зразків. Послідовність вимірювання температури спалаху:

♦Вибирається одна із заданих випробувальних програм, яка відповідає аналізованому продукту (враховують очікувану температуру спалаху);

♦Тигель з випробовуваним зразком поміщається в камеру нагрівання;

♦Привід мішалки встановлюється в робоче положення, підпалюється випробувальне полум'я газового пальника;

♦Натисненням клавіші ПУСК починають вимірювання.

♦Під час вимірювання апарат автоматично нагріває пробу з необхідною швидкістю і вводить в тигель випробувальне полум'я за вибраною програмою.

♦Кожного разу перед опусканням пальника в тигель, для залучення уваги оператора прилад подає звуковий сигнал.

♦Температура зразка відображається на дисплеї.

♦Момент спалаху визначається візуально, при тому оператор натискає кнопку СТОП.

♦У разі натискання кнопки СТОП на дисплеї відображається температура спалаху.

Аналізатор АСО-7 повністю автоматизує визначення температури спалаху у відкритому тиглі Клівленда.

Особливості приладу:

примусове охолодження нагрівання стислим повітрям після аналізу для збільшення продуктивності визначення, поступове збільшення температури за рахунок спеціальної конструкції температурного давача і системи управління, система безпечного аварійного вимкнення, спеціальний режим для зразків з невідомою температурою спалаху.

Просте калібрування по 11 точках забезпечує високу точність налаштування. Апарат відповідає стандартам: ISO 2592, ASTM D92, IР36.

10