Какой верхний предел распространения пламени. Конвертер единиц концентрации газов

При анализе смесей различных газов с целью определения их качественного и количественного состава пользуются следующими основными единицами измерения :
- «мг/м 3 »;
- «ppm» или «млн -1 »;
- «% об. д.»;
- «% НКПР».

Массовая концентрация токсичных веществ и предельно допустимая концентрация (ПДК) горючих газов измеряется в «мг/м 3 » .
Единица измерения «мг/м 3 » (англ. «mass concentration») применяется при обозначении концентрации измеряемого вещества в воздухе рабочей зоны, атмосфере, а также в отходящих газах, выраженная в миллиграммах на кубический метр.
При выполнении газового анализа, как правило, конечные пользователи часто переводят значения концентраций газов из «ppm» в «мг/м 3 » и наоборот. Это можно сделать с помощью нашего калькулятора значений единиц измерения газов.

Миллионная доля газов и различных веществ является относительной величиной и обозначается в «ppm» или «млн -1 » .
«ppm» (англ. «parts per million» - «частей на миллион») - единица измерения концентрации газов и других относительных величин, аналогична по смыслу промилле и проценту.
Единицу «ppm» (млн -1) удобно применять для оценки малых концентраций. Одна миллионная доля представляет собой одну часть на 1000000 частей и имеет значение 1×10 -6 от базового показателя.

Наиболее распространённой единицей измерения концентраций горючих веществ в воздухе рабочей зоны, а также кислорода и углекислого газа является объёмная доля, которая обозначается сокращением «% об. д.» .
«% об. д.» - является величиной, равной отношению объёма какого-либо вещества в газовой смеси к объёму всей пробы газа. Объёмную долю газа принято выражать в процентах (%).

«% НКПР» (LEL - англ. Low Explosion Level) - нижний концентрационный предел распределения пламени , минимальная концентрация горючего взрывоопасного вещества в однородной смеси с окислительной средой, при которой возможен взрыв.

НКПР- нижний концентрационный предел распространения пламени.для нефти 42000мг/м3 при такой концетрации уже возможен взрыв, если будит источник зажигания.

ВКПР - верхний предел 195000мг/м3. при такой концетрации уже возможен взрыв, если будит источник зажигания.

Концентрация между НКПР и ВКПР – диапозон взрываемости .

Взрыв от пожара отличается в скорости распространения пламени по горючей среде за единицу времени 1 сек. При горении скорость распр. пламени в см., а при взрыве в метрах, десятках сотнях м/с Ацетилен= 400м/с.

ПДВК -предельнодопустимая взрывобезопасная концентрация, составляет для любого взрывоопасного в-ва 5% от НКПР= 2100 мг/м3 при ней можно производить огневые работы но в СИЗ орг. дыхания.

Меры, исключающие воспламенение и самовоспламенение паров нефти.

Соблюдения мер пожарной безопасности.

Использование неискроиброзующего инструмента.

Использование только взрывозащищенного оборудования.

Безопасное проведение работ.

Дезагазация или проветривание загазованной зоны.

Использование заземления.

Шунтировка.

Искрагасителей для техники принимающей участие в проведении работ.

Минимальный состав бригады при проведении контроля ГВС на линейной части.

Бригада состоит не менее чем из 3-х человек

Перечень газоопасных работ на линейной части, на выполнение которых необходимо выдавать наряд-допуск.

Земляные работы по вскрытию нефтепровода;

Холодные врезки в действующие нефтепроводы под давлением специальным приспособлением;

Откачка (закачка) нефти из амбаров, емкостей, отсеченного участка нефтепровода;

Вытеснение нефти из нефтепровода;

Впуск (выпуск) ГВС;

Резка нефтепроводов с применением труборезных машин;

Зачистка (пропарка) нефтепровода;

Герметизация нефтепровода;

Резка вантузов, патрубков, трубопроводов ручными пилами;

Изоляционные работы на нефтепроводе;

Работа в колодцах, установленных на технологических трубопроводах и трубопроводах линейной части.

газоопасные работы: Работы, связанные с осмотром, обслуживанием, ремонтом, разгерметизацией технологического оборудования, коммуникаций, в т.ч. работы внутри емкостей (аппаратов, резервуаров, цистерн, а также коллекторов, тоннелей, колодцев, приямков и других аналогичных мест), при проведении которых имеются или не исключена возможность поступления на место проведения работ взрыво- и пожароопасных или вредных паров, газов и других веществ, способных вызвать взрыв, возгорание, оказание вредного воздействия на организм человека, а также работы при недостаточном содержании кислорода (объемная доля ниже - 20 %).

Расстановка электрооборудования и задействованной техники при откачке из трубопровода и закачке в трубопровод перекачиваемого продукта.

При выполнении работ по освобождению нефтепровода передвижными откачивающими агрегатами должны выполняться следующие требования к размещению техники и оборудования на подготовленных площадках (рисунок 10.4):

а) расстояние от ПНУ до места откачки-закачки должно быть не менее 50 м;

б) расстояние между ПНУ – не менее 8 м;

в) расстояние от ПНУ до подпорного агрегата – не менее 40 м;

г) расстояние от ДЭС до подпорных насосных агрегатов и места откачки/закачки–не менее 50 м;

д) расстояние от места стоянки техники до ПНУ, подпорного насосного агрегата, ремонтного котлована – не менее 100 м;

е) расстояние от пожарной автоцистерны до мест откачки и закачки нефти, ПНУ, котлована - не менее 30 м.

Правила применения знаков безопасности.

Знаки безопасности могут быть основными, дополнительными, комбинированными и групповыми

Знаки безопасности по видам применяемых материалов могут быть несветящимися, световозвращающими и фотолюминесцентными.

Группы основных знаков безопасности

Основные знаки безопасности необходимо разделять на следующие группы:

Запрещающие знаки;

Предупреждающие знаки;

Знаки пожарной безопасности;

Предписывающие знаки;

Эвакуационные знаки и знаки медицинского и санитарного назначения;

Указательные знаки.

Знаки не должны мешать проходу, проезду.

Не должны противоречить друг другу.

Быть легко читаемы.

23. Наряд-допуск на проведение огневых, газоопасных и других работ повышенной опасности, его содержание.

Наряд-допуск действителен в течение указанного в нем срока. Планируемая продолжительность проведения работ не должна превышать 10 суток. Наряд-допуск может быть продлен на срок не более 3 суток, при этом продолжительность выполнения работ от планируемых даты и времени начала работ с учетом продления не должна превышать 10 суток.

НАРЯД-ДОПУСК №

Область значений графика зависимости КПРП в системе "горючий газ - окислитель", соответствующая способности смеси к воспламенению образует область воспламенения .

На значения НКПРП и ВКПРП оказывают влияние следующие факторы:

• Свойства реагирующих веществ;
• Давление (обычно повышение давления не сказывается на НКПРП, но ВКПРП может сильно возрастать);
• Температура (повышение температуры расширяет КПРП за счет увеличения энергии активации);
• Негорючие добавки - флегматизаторы;

Размерность КПРП может выражаться в объемных процентах или в г/м³.

Внесение в смесь флегматизатора понижает значение ВКПРП практически пропорционально его концентрации вплоть до точки флегматизации, где верхний и нижний пределы совпадают. НКПРП при этом повышается незначительно. Для оценки способности к воспламенению системы "Горючее+Окислитель+Флегматизатор" строят т.н. пожарный треугольник - диаграмму, где каждой вершине треугольника соответствует стопроцентное содержание одного из веществ, убывающее к противолежащей стороне. Внутри треугольника выделяют область воспламенения системы. В пожарном треугольнике отмечают линию минимальной концентрации кислорода (МКК), соответствующей такому значению содержания окислителя в системе, ниже которого смесь не воспламеняется. Оценка и контроль МКК важна для систем, работающих под вакуумом , где возможен подсос через неплотности технологического оборудования атмосферного воздуха.

В отношении жидких сред применимы также температурные пределы распространения пламени (ТПРП) - такие температуры жидкости и ее паров в среде окислителя, при которых ее насыщенные пары образуют концентрации, соответствующие КПРП.

КПРП определяют расчетным путем или находят экспериментально.

Применяется при категорировании помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности, для анализа риска аварии и оценки возможного ущерба, при разработке мер по предотвращению пожаров и взрывов в технологическом оборудовании.

См. также

Ссылки

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "" в других словарях:

нижний концентрационный предел распространения пламени - НКПР Концентрация горючего газа или пара в воздухе, ниже которой взрывоопасная газовая среда не образуется. [ГОСТ Р МЭК 60050 426 2006] Тематики взрывозащита Синонимы НКПР EN LELlower explosive limit …

нижний концентрационный предел распространения пламени - 3.1.6 нижний концентрационный предел распространения пламени (воспламенения) (lower explosive limit, LEL); НКПР, %: Объемная доля горючего газа или пара в воздухе, ниже которой не образуется взрывоопасная газовая среда. Источник …

нижний концентрационный предел распространения пламени (воспламенения) (НКПР) - 2.10.1 нижний концентрационный предел распространения пламени (воспламенения) (НКПР): Минимальное содержание горючего газа или пара в воздухе, при котором возможно распространение пламени по смеси на любое расстояние от источника. Источник: ГОСТ… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

нижний концентрационный предел распространения пламени (НКПР) - 2.1.6 нижний концентрационный предел распространения пламени (НКПР): По ГОСТ 12.1.044. Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

нижний концентрационный предел распространения пламени, НКПР - 3.12 нижний концентрационный предел распространения пламени, НКПР (lower explosive limit, LEL): Концентрация горючего газа или пара в воздухе, ниже которой взрывоопасная газовая среда не образуется, выражается в процентах (см. МЭК 60079 20 1 ) … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

нижний концентрационный предел распространения пламени НКПР Электротехнический словарь

НКПР (нижний концентрационный предел распространения пламени) - 3.37 НКПР (нижний концентрационный предел распространения пламени) : По ГОСТ 12.1.044. Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

НКПР нижний концентрационный предел распространения пламени - lower explosive limit, LEL Концентрация горючего газа или пара в воздухе, ниже которой взрывоопасная газовая среда не образуется … Электротехнический словарь

нижний (верхний) концентрационный предел распространения пламени - Минимальное (максимальное) содержание горючего вещества в однородной смеси с окислительной средой, при котором возможно распространение пламени по смеси на любое расстояние от источника зажигания. [ГОСТ 12.1.044 89] Тематики пожарная безопасность … Справочник технического переводчика

нижний концентрационный предел распространения (НКПР) пламени (воспламенения) - 3.5 нижний концентрационный предел распространения (НКПР) пламени (воспламенения): Минимальное содержание горючего вещества в однородной смеси с окислительной средой (НКПР, % об.), при котором возможно распространение пламени по смеси на любое… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Теория дефлаграционного горения не накладывает ограничений на возможность уменьшения скорости распространения горения. Однако опыт показывает, что величина скорости распространения горения не может быть меньше определенного критического значения. Распространение пламени в смесях горючего и окислителя возможно только в определенном диапазоне их концентраций. При зажигании смеси, состав которой выходит за эти пределы, стойкое горение не возникает.

Для горючих смесей различают нижний и верхний концентрационные пределы распространения пламени.

Нижний концентрационный предел распространения пламени (НКПРП) - наименьшая концентрация горючего вещества в смеси с воздухом, при который уже возможное стойкое, незатухающее распространение горения.

Верхний концентрационный предел распространения пламени (ВКПРП) - наибольшая концентрация горючего вещества в смеси с воздухом, при который еще возможное стойкое, незатухающее распространение горения.

Концентрационные пределы распространения пламени (КПРП) - одна из важнейших характеристик взрывоопасности горючих газов и паров. Область концентрации горючего вещества, которая лежит между нижним и верхним КПРП, характеризуется возможностью загорания и устойчивого горения смеси и называется областью взрывоопасных концентраций. Если концентрация горючего вещества выходит за концентрационные пределы, горючая смесь становится взрывобезопасной. Так, если концентрация горючего вещества меньшее нижнего КПРП, то горение вообще не возможно. Если концентрация горючего вещества больше ВКПРП, то возможно диффузионное горение такой газовой смеси при выходе ее в окружающее пространство и наличии источника зажигания.

Максимальная скорость реакции и распространения фронта пламени наблюдается при стехиометрическом соотношении компонентов (концентрации горючего равной стехиометрической φ гв = φ смк). При отклонении от стехиометрического соотношения скорость горения, а следовательно и скорость тепловыделения будут снижаться. Так, при φ гв < φстм скорость тепловыделения уменьшается в результате нехватки горючего, и нагревании излишка окислителя, что приводит к дополнительным тепловым потерям. При φ гв > φ смк снижение тепловыделения происходит в результате нехватки окислителя, и затратам на нагревание избытка топлива, не принимающего участия в химической реакции. Таким образом, для парогазових смесей можно выделить как минимальную (нижнюю) φ н, так и максимальную (верхнюю) φн концентрацию горючего, при которой наступают критические условия распространения фронта пламени.

Учитывая, что концентрационные пределы распространения пламени могут изменяться при изменении внешних условий, для обеспечения пожарной безопасности при работе с горючими веществами определяют не только концентрационные пределы, но и безопасные концентрации φ нб и φ вб, ниже или выше которых смесь гарантировано не будет зажигаться. Безопасные концентрации можно рассчитать по формулам:

φнб < 0,9(φн – 0,21), %

φвб ≥ 1,1(φв + 0,42), %

где φ н, φ в - НКПРП и ВКПРП, %;

Расположение областей возможных концентраций горючего отображено на рисунке.

Концентрационные пределы распространения пламени могут сильно изменяться при изменении внешних условий. Изменения КПРП объясняются с точки зрения баланса тепловыделения и теплоотдачи в системе. Все факторы, изменение которых приведет к увеличению тепловыделения, будут расширять КПРП (снижать нижний КПРП и повышать верхний КПРП). Факторы, увеличивающие теплоотдачу, будут суживать КПРП (увеличивать нижний КПРП и уменьшать верхний КПРП). Наибольшее влияние на КПРП оказывают:

· концентрация окислителя в окислительной среде (содержание кислорода в воздухе);

· концентрация инертных газов (флегматизаторов);

· температура и давление смеси;

· мощность источника зажигания;

Нижний (верхний) концентрационный предел распространения пламени – минимальная (максимальная) концентрация горючего в окислителе, способная воспламениться от высокоэнергетического источника с последующим распространением горения на всю смесь.

Расчетные формулы

Нижний концентрационный предел распространения пламени φ н определяют по предельной теплоте сгорания. Установлено, что 1 м 3 различных газовоздушных смесей на НКПР выделяет при горении постоянное среднее количество тепла - 1830 кДж, называемое предельной теплотой горения. Следовательно,

если принять среднее значение Q пр. равным 1830 кДж/м 3 , то φ н 6удет равно

(2.1.2)

где Q н - низшая теплота сгорания горючего вещества, кДж/м 3 .

Нижний и верхний КПР пламени могут быть определены по аппроксимационной формуле

(2.1.3)

где n - стехиометрический коэффициент при кислороде в уравнении химической реакции; а и b эмпирические константы, значение которых приведены в табл. 2.1.1

Таблица 2.1.1.

Концентрационные пределы распространения пламени паров жидких и твердых веществ могут быть рассчитаны, если известны температурные пределы

(2.1.4)

где р н(е) - давление насыщенного пара вещества при температуре, соответствующей

нижнему (верхнему) пределу распространения пламени, Па;

p о -давление окружающей среды, Па.

Давление насыщенного пара может быть определено по уравнению Антуана или по табл. 13 приложения

(2.1.5)

где А, В, С - константы Антуана (табл. 7 приложения);

t - температура, 0 С, (температурные пределы)

Для расчета концентрационных пределов распространения пламени смесей горючих газов используют правило Ле-Шателье

(2.1.6)

где
нижний (верхний) КПР пламени смеси газов, % об.;

- нижний (верхний) предел распространения пламени i-ro горючего газа %, об.;

- мольная доля i-ro горючего газа в смеси.

Следует иметь при этом в виду, что ∑μ i =1, т.е. концентрация горючих компонентов газовой смеси принимается за 100%.

Если известны концентрационные пределы распространения пламени при температуре Т 1 , то при температуре Т 2 . они вычисляются по формулам

, (2.1.7)

, (2.1.8)

где
,
- нижний концентрационный предел распространения пламени соответственно при температурах

Т 2 . и Т 1 ;
и
- верхний концентрационный предел распространения пламени соответственно при температурах Т 1 и Т 2 ;

Т Г - температура горении смеси.

Приближенно при определении НКПР пламени Т г принимают 1550 К, при определении ВКПР пламени -1100К.

При разбавлении газовоздушной смеси инертными газами (N 2 , СО 2 Н 2 О пары и т.п.) область воспламенения сужается: верхний предел снижается, а нижний - возрастает. Концентрация инертного газа (флегматизатора), при которой нижний и верхний пределы распространения пламени смыкаются, называется минимальной флегматизирующей концентрацией φ ф . Содержание кислорода такой системе называют минимальным взрывоопасным содержанием кислорода МВСК. Некоторое содержание кислорода ниже МВСК называют безопасным
.

Расчет указанных параметров проводят по формулам

(2.1.9)

(2.1.10)

(2.1.11)

где
- стандартная теплота образования горючего, Дж/моль;

, ,- константы, зависящие от вида химического элемента в молекуле горючего и вида флегматизатора, табл. 14 приложения;

- количество атомов i-го элемента (структурной группы) в молекуле горючего.

Пример 1. По предельной теплоте сгорания определись нижний концентрационный предел воспламенения бутана в воздухе.

Решение. Для расчета по формуле (2.1.1) в табл. 15 приложения находим низшую теплоту сгорания вещества 2882,3 кДж/моль. Эту величину надо перевести в другую размерность - кДж/м 3:

кДж/м 3

По формуле (2.1.1) определим нижний концентрационный предел распространения пламени (НКПР)

По табл. 13 приложения находим, что экспериментальное значение
- 1,9%. Относительная ошибка расчета, следовательно, составила

.

Пример 2. Определить концентрационные пределы распространения пламени этилена в воздухе.

Расчёт КПР пламени проводим по аппроксимационной формуле. Определяем значение стехиометрического коэффициента при кислороде

С 3 Н 4 +3О 2 = 2СО 2 +2Н 2 О

Таким образом, n = 3, тогда

Определим относительную ошибку расчета. По табл. 13 приложения экспериментальные значения пределов составляют 3,0-32,0:

Следовательно, при расчете НКПР этилена результат завышен на 8%, а при расчете НКПР - занижен на 40%.

Пример 3. Определим, концентрационные пределы распространения пламени насыщенных паров метанола в воздухе, если известно, что его температурные пределы составляют 280 - 312 К. Атмосферное давление нормальное.

Для расчета по формуле (2.1.4) необходимо определить давление насыщенных паров, соответствующее нижнему (7°С) и верхнему (39 о С) пределам распространения пламени.

По уравнению Антуана (2.1.5) находим давление насыщенного пара, воспользовавшись данными табл.7 приложения.

Р Н =45,7 мм.рт.ст=45,7·133,2=6092,8 Па

Р Н =250 мм.рт.ст=250·133,2=33300 Па

По формуле (2.1.3) определим НКПР

Пример 4. Определить концентрационные пределы распространения пламени газовой смеси, состоящей 40% пропана, 50% бутана и 10% пропилена.

Для расчета КПР пламени смеси газов но правилу Ле-Шателье (2.1.6) необходимо определить КПР пламени индивидуальных горючих веществ, методы расчета которых рассмотрены выше.

С 3 Н 8 -2,1÷9,5%; С 3 Н 6 -2,2÷10,3%; С 4 Н 10 -1,9÷9,1%

Пример 5. Каково минимальное количество диэтилового эфира, кг, способное при испарении в ёмкости объёмом 350 м 3 сосдать взрывоопасную концетрацию.

Концентрация будет взрывоопасной, если φ н =φ пг где (φ пг - концентрация паров горючего вещества). Расчетом (см. примеры 1-3 данного раздела) пли по табл. 5 приложения находим НКПР пламени диэтилового эфира. Он равен 1,7%.

Определим объем паров диэтилового эфира, необходимый для создания в объеме 350 м 3 этой концентрации

м 3

Таким образом, для создания НКПР диэтилового эфира о объеме 350 м 3 необходимо ввести 5,95 м 3 его паров. Принимая во внимание, что 1 кмоль (74 kг) пара, приведенный к нормальным условиям, занимает объем, равный 22,4 м 1 , находим количество диэтилового эфира

кг

Пример 6. Определить, возможно ли образование взрывоопасной концентрации в объеме 50 м 3 при испарении 1 кг гексана, если температура окружающей среды 300 К.

Очевидно, паровоздушная смесь будет взрывоопасной, если φ н ≤φ пг ≤φ в - При 300 К объем паров гексана, образующийся в результате испарения 5 кг вещества, найдем, принимая во внимание, что при испарении 1 кмоля (86 кг) гексана при 273 К объем паровой фазы будет равен 22,4 м 3

м 3

Концентрация паров гексана в помещении объёмом 50м 3 , следовательно, будет равна

Определив концентрационные пределы распространения пламени гексана в воздухе (1,2-7,5%), по таблицам или расчетом устанавливаем, что образующаяся смесь является взрывоопасной.

Пример 7. Определить, образуется ли взрывоопасная концентрация насыщенных паров над поверхностью резервуара, содержащего 60% диэтилового эфира (ДЭ) и 40% этилового спирта (ЭС), при температуре 245 К?

Концентрация паров будет взрывоопасной, если φ см н ≤φ см нп ≤φ см в (φ см нп - концентрации насыщенных паров смеси жидкостей).

Очевидно, что в результате различной летучести веществ состав газовой фазы будет отличаться от состава конденсированной фазы. Содержание компонентов в газовой фазе по известному составу жидкой определим по закону Рауля для идеальных растворов жидкостей.

1. Определим мольный состав жидкой фазы

,

где
- мольная доляi-го вещества;

- весовая доля i-го вещества;

- молекулярная масса i-го вещества; (М ДЭ =74, М ЭС =46)

2. По уравнению (2.1.5), используя значения табл.12 приложения. Находим давление насыщенного эфира и этилового спирта при температуре 19°С (245 К)

Р ДЭ =70,39 мм.рт.ст=382,6 Па

Р ЭС =2,87 мм.рт.ст=382,6 Па

3.Согласно закону Рауля, парциальное давление насыщенных паров i-й жидкости над смесью равно произведению давления насыщенного пара над чистой жидкостью на ее мольную долю в жидкой фазе, т.е.

Р ДЭ(пар ) =9384,4·0,479=4495,1 Па;

Р ЭС(пар) =382,6·0,521=199,3 Па.

4.Приняв сумму парциальных давлений насыщенных паров диэтилового эфира и этилового спирта равной 100%, определим

а) концентрацию паров в воздухе

б) мольный состав газовой фазы (закон Рауля-Дуартье)

5. Определив расчетом или по справочным данным (табл.16 приложения) КПР пламени индивидуальных веществ (диэтиловый эфир 1,7÷59%, этиловый спирт 3,6÷19%). по правилу Ле-Шагелье рассчитаем КПР пламени паровой фазы

6. Сравнивая полученные в п.4,а концентрацию паровоздушной смеси с концентрационными пределами распространения пламени (1,7-46,1%), делаем заключение, что при 245 К над данной жидкой фазой образуется взрывоопасная концентрация насыщенных паров в воздухе.

По табл.15 приложения находим теплоту образования ацетона 248,1·10 3 Дж/моль. Из химической формулы ацетона (С3Н 6 О) следует, что т с = 3, т н = 6, т о = 1. Значения остальных параметров, необходимые для расчета по формуле (2.8), выбираем из табл. 11 для двуокиси углерода

Следовательно, при снижении концентрации кислорода в четырехкомпонентной системе, состоящей из паров ацетона, двуокиси углерода, азота и кислорода, до 8,6% смесь становится взрывобезопасной. При содержании же кислорода, равном 10,7% эта смесь будет предельной по взрываемости. Согласно справочным данным (справочник "Пожарная опасность веществ и материалов, применяемых в химической промышленности". - М, Химия, 1979), МВСК ацетоновоздушной смеси при разбавлении ее двуокисью углерода составляет 14,9%. Определим относительную ошибку расчета

Таким образом, результаты расчета МВСК занижены на 28%.

Задание на самостоятельную работу