متان، یا «گاز معدن»، گاز طبیعی بی رنگ و بی بو. فرمول شیمیایی - CH 4. در نوامبر 2011، متان ذغال سنگ به عنوان یک منبع معدنی مستقل شناخته شد و در طبقه بندی تمام روسیه منابع معدنی و آب های زیرزمینی گنجانده شد.

متان به اشکال مختلف (از آزاد تا محدود) در زغال سنگ و سنگ‌های میزبان یافت می‌شود و در مرحله زغال‌زایی بقایای آلی و دگرگونی زغال‌سنگ‌ها در آنجا تشکیل شده است. در کارکرد، متان عمدتاً از زغال سنگ آزاد می شود (معادلاتی وجود دارد که در آنها آزادسازی نسبی متان بیش از 45 متر مکعب متان در هر تن زغال سنگ است، مواردی از انتشار متان حدود 100 مترمکعب در تن نیز مشاهده شده است)، عمدتاً در فرآیند آن. تخریب (شکستن)، کمتر - از حفره های طبیعی - مخازن.

در معادن، متان در حفره‌های بین سنگ‌ها، عمدتاً در زیر سقف کار تجمع می‌کند و می‌تواند مخلوط‌های انفجاری متان و هوا ایجاد کند. برای وقوع انفجار، غلظت متان در جو معدن باید از 5 تا 16 درصد باشد. بیشترین غلظت انفجاری 9.5٪ است. در غلظت بیش از 16٪، متان به سادگی، بدون انفجار (در حضور هجوم اکسیژن) می سوزد. تا 5-6٪ - در حضور منبع گرما می سوزد. اگر گرد و غبار زغال سنگ معلق در هوا وجود داشته باشد، می تواند حتی در غلظت کمتر از 4-5٪ منفجر شود.

علت انفجار می تواند آتش باز یا جرقه داغ باشد. در قدیم معدنچیان قفسی با قناری را با خود به معدن می بردند و تا زمانی که آواز پرنده شنیده می شد، می توانستند در آرامش کار کنند: در معدن متان وجود نداشت. اگر قناری برای مدت طولانی ساکت شد، یا حتی بدتر - برای همیشه، به این معنی است که مرگ نزدیک است. در آغاز قرن نوزدهم، شیمیدان معروف H. Davy یک لامپ معدنی ایمن اختراع کرد، سپس برق جایگزین آن شد، اما انفجار در معادن زغال سنگ ادامه یافت.

در حال حاضر غلظت متان در اتمسفر معدن توسط سیستم های حفاظت خودکار گاز کنترل می شود. در سازندهای گازدار اقداماتی برای گاززدایی و حذف گاز ایزوله انجام می شود.

رسانه‌ها اغلب از عبارات «معدن‌ها توسط متان مسموم شدند» و غیره استفاده می‌کنند. تفسیر بی‌سوادی از حقایق خفگی ناشی از کاهش غلظت اکسیژن در یک جو اشباع شده از متان وجود دارد. خود متان - غیر سمی.

در گزارش های رسانه ای، داستان های تخیلی و حتی معدنچیان باتجربه، متان به اشتباه به عنوان "گاز انفجاری" نامیده می شود. در واقع گاز منفجر کننده مخلوطی از هیدروژن و اکسیژن است. وقتی مشتعل می شوند، تقریباً فوراً به هم متصل می شوند و باعث انفجار قوی می شوند. و از زمان های بسیار قدیم، متان را گاز "معدن" (یا "باتلاق"، اگر در مورد معدن صحبت نمی کنیم) نامیده می شد.

متان قابل اشتعال است که امکان استفاده از آن را به عنوان سوخت فراهم می کند. استفاده از متان برای سوخت خودروها و همچنین در نیروگاه های حرارتی امکان پذیر است. در صنایع شیمیایی از متان به عنوان ماده اولیه هیدروکربنی استفاده می شود.

بیشتر معادن داخلی متان را در جو منتشر می کنند و تنها تعداد کمی از آنها تاسیساتی را برای استفاده از آن اجرا کرده اند یا در حال اجرا هستند. در خارج از کشور وضعیت برعکس است. علاوه بر این، پروژه های تولید متان گمانه به طور فعال در حال اجرا هستند، از جمله به عنوان بخشی از گاززدایی اولیه میادین معدن.

غلظت انفجاری گاز طبیعی

خواص خطرناک گاز طبیعی

خواص خطرناک گاز طبیعی

سمیت (خواص خطرناک گاز طبیعی). یکی از ویژگی های خطرناک گازهای طبیعی سمیت آنها است که به ترکیب گازها و توانایی آنها در ترکیب با هوا برای تشکیل مخلوط های انفجاری که توسط جرقه الکتریکی، شعله و سایر منابع آتش مشتعل می شوند بستگی دارد.

متان و اتان خالص سمی نیستند، اما با کمبود اکسیژن در هوا باعث خفگی می شوند.

قابلیت انفجار (خاصیت خطرناک گاز طبیعی). گازهای طبیعی هنگامی که با اکسیژن و هوا ترکیب می شوند، مخلوطی قابل اشتعال ایجاد می کنند که در حضور منبع آتش (شعله، جرقه، اجسام داغ) می تواند با نیروی زیادی منفجر شود. هر چه وزن مولکولی بیشتر باشد، دمای اشتعال گازهای طبیعی کمتر است. نیروی انفجار متناسب با فشار مخلوط گاز و هوا افزایش می یابد.

گازهای طبیعی فقط در محدوده معینی از غلظت گاز در مخلوط گاز و هوا می توانند منفجر شوند: از حداقل معین (حد انفجار پایین) تا حداکثر معین (بالاترین حد انفجار).

کمترین حد انفجاری یک گاز مربوط به محتوای گاز در مخلوط گاز-هوا است که در آن کاهش بیشتر باعث می شود مخلوط غیر انفجاری باشد. حد پایین با مقدار گاز کافی برای وقوع عادی واکنش احتراق مشخص می شود.

بالاترین حد منفجره مربوط به محتوای گاز در مخلوط گاز-هوا است که در آن افزایش بیشتر آن باعث می شود مخلوط غیر انفجاری باشد. بالاترین حد با محتوای هوا (اکسیژن) مشخص می شود که برای انجام واکنش احتراق معمولی کافی نیست.

با افزایش فشار مخلوط، محدودیت های انفجاری آن به میزان قابل توجهی افزایش می یابد. هنگامی که حاوی گازهای بی اثر (نیتروژن و غیره) باشد، حدود اشتعال مخلوط ها نیز افزایش می یابد.

احتراق و انفجار همان نوع فرآیندهای شیمیایی هستند، اما در شدت واکنش به شدت متفاوت هستند. در حین انفجار، واکنش در یک فضای محدود (بدون دسترسی هوا به منبع اشتعال مخلوط گاز و هوا) بسیار سریع رخ می دهد.

سرعت انتشار موج احتراق انفجاری در هنگام انفجار (900-3000 متر بر ثانیه) چندین برابر سرعت صوت در هوا در دمای اتاق است.

وقتی هوای مخلوط به مقداری که از نظر تئوری برای احتراق کامل لازم است نزدیک شود، نیروی انفجار بیشتر است.

اگر غلظت گاز در هوا در محدوده اشتعال باشد و اگر منبع احتراق وجود داشته باشد، انفجار رخ می دهد. اگر گاز موجود در هوا کمتر از حد پایین یا بیشتر از حد بالایی اشتعال باشد، مخلوط قابلیت انفجار ندارد. یک جت مخلوط گاز با غلظت گاز بالاتر از حد احتراق بالا که وارد حجم هوا می شود و با آن مخلوط می شود، با شعله ای آرام می سوزد. سرعت انتشار جبهه موج احتراق در فشار اتمسفر حدود 0.3-2.4 متر بر ثانیه است. مقدار سرعت پایین‌تر مربوط به گازهای طبیعی و مقدار بالاتر مربوط به هیدروژن است.

خواص انفجاری هیدروکربن های پارافینی . خواص انفجاری خود را از متان تا هگزان نشان می دهد که عدد اکتان آن هم به وزن مولکولی و هم به ساختار خود مولکول ها بستگی دارد. هرچه وزن مولکولی هیدروکربن کمتر باشد، خاصیت انفجار آن کمتر است، عدد اکتان آن بیشتر می شود.

خواص اجزای جداگانه گاز طبیعی (ترکیب دقیق گاز طبیعی را در نظر بگیرید)

متان(Cp) گازی بی رنگ و بی بو و سبکتر از هوا است. قابل اشتعال است، اما هنوز هم به راحتی قابل نگهداری است.
اتان(C2p) گازی بی رنگ، بی بو و بی رنگ است که کمی سنگین تر از هوا است. همچنین قابل اشتعال است، اما به عنوان سوخت استفاده نمی شود.
پروپان(C3H8) گازی بی رنگ و بی بو و سمی است. خاصیت مفیدی دارد: پروپان تحت فشار کم به مایع تبدیل می شود که جداسازی آن از ناخالصی ها و حمل و نقل آن را آسان می کند.
بوتان(C4h20) - خواص آن شبیه پروپان است، اما چگالی بالاتری دارد. دو برابر سنگین تر از هوا.
دی اکسید کربن(CO2) گازی بی رنگ و بی بو با طعم اسیدی است. برخلاف سایر اجزای گاز طبیعی (به جز هلیوم)، دی اکسید کربن نمی سوزد. دی اکسید کربن یکی از کم سمی ترین گازهاست.
هلیوم(او) بی رنگ، بسیار سبک (دومین گاز سبک، پس از هیدروژن)، بی رنگ و بی بو است. بسیار بی اثر است و در شرایط عادی با هیچ ماده ای واکنش نمی دهد. نمی سوزد. سمی نیست، اما در فشار بالا می‌تواند مانند سایر گازهای بی‌اثر باعث نارکوزیس شود.
سولفید هیدروژن(h3S) یک گاز سنگین بی رنگ با بوی تخم مرغ گندیده است. بسیار سمی است، حتی در غلظت های بسیار کم باعث فلج عصب بویایی می شود.
خواص برخی گازهای دیگر که جزئی از گاز طبیعی نیستند، اما کاربردهایی نزدیک به استفاده از گاز طبیعی دارند
اتیلن(C2p) – گاز بی رنگ با بوی مطبوع. خواص آن شبیه به اتان است، اما در چگالی کمتر و اشتعال پذیری با آن تفاوت دارد.
استیلن(C2h3) یک گاز بی رنگ بسیار قابل اشتعال و انفجاری است. می تواند تحت فشار قوی منفجر شود. به دلیل خطر بسیار بالای آتش سوزی یا انفجار در زندگی روزمره استفاده نمی شود. کاربرد اصلی در کار جوشکاری است.

متانبه عنوان سوخت در اجاق گاز استفاده می شود. پروپان و بوتان- به عنوان سوخت در برخی خودروها. فندک ها نیز با پروپان مایع پر می شوند. اتانبه ندرت از آن به عنوان سوخت استفاده می شود. اتیلنیکی از مواد آلی تولید شده در جهان است. این ماده اولیه برای تولید پلی اتیلن است. استیلنبرای ایجاد دماهای بسیار بالا در متالورژی (بررسی و برش فلزات) استفاده می شود. استیلنبسیار قابل اشتعال است، بنابراین به عنوان سوخت در خودروها استفاده نمی شود و حتی بدون این نیز باید شرایط نگهداری آن به شدت رعایت شود. سولفید هیدروژن، با وجود سمی بودن، در مقادیر کم در اصطلاح استفاده می شود. حمام سولفید هیدروژن آنها از برخی از خواص ضد عفونی کننده سولفید هیدروژن استفاده می کنند.
ویژگی مفید اصلی هلیومچگالی بسیار کم آن است (7 برابر سبکتر از هوا). بالون ها و کشتی های هوایی با هلیوم پر شده اند. هیدروژن حتی سبک تر از هلیوم است، اما در عین حال قابل اشتعال است. بادکنک های باد شده با هلیوم در بین کودکان بسیار محبوب هستند.

تمام هیدروکربن ها وقتی کاملاً اکسید می شوند (اکسیژن اضافی)، دی اکسید کربن و آب آزاد می کنند. مثلا:
Cp + 3O2 = CO2 + 2h3O
در صورت ناقص بودن (کمبود اکسیژن) - مونوکسید کربن و آب:
2Cp + 6O2 = 2CO + 4h3O
با اکسیژن حتی کمتر، کربن ریز پراکنده (دوده) آزاد می شود:
Cp + O2 = C + 2h3O.
متان با شعله آبی می سوزد، اتان تقریباً بی رنگ است مانند الکل، پروپان و بوتان زرد، اتیلن درخشان، مونوکسید کربن آبی روشن است. استیلن مایل به زرد است و به شدت سیگار می کشد. اگر در خانه اجاق گاز دارید و به جای شعله آبی معمولی یک شعله زرد می بینید، بدانید که متان در حال رقیق شدن با پروپان است.

هلیومبرخلاف هر گاز دیگری، در حالت جامد وجود ندارد.
گاز خندهنام ساده نیتروژن اکسید N2O است.

خواص خطرناک گاز طبیعی

SIB Controls LLC

محدودیت های انفجار (LEL و ERW)

حد پایین و بالایی مواد منفجره (LEL و ERL) چیست؟

برای تشکیل یک جو انفجاری، وجود یک ماده قابل اشتعال در غلظت معین ضروری است.

اساساً برای احتراق همه گازها و بخارات اکسیژن لازم است. با اکسیژن زیاد و کمبود آن، مخلوط مشتعل نمی شود. تنها استثنا استیلن است که برای احتراق نیازی به اکسیژن ندارد. غلظت های کم و زیاد را "حد انفجار" می نامند.

• حد پایین انفجاری (LEL): حد غلظت مخلوط گاز و هوا که زیر آن مخلوط گاز و هوا نمی تواند مشتعل شود.
• حد بالایی انفجار (ELL): حد غلظت مخلوط گاز و هوا که بالاتر از آن مخلوط گاز و هوا نمی تواند مشتعل شود.

محدودیت های انفجار برای جو انفجاری:

اگر غلظت یک ماده در هوا خیلی کم (مخلوط بدون چربی) یا خیلی زیاد (مخلوط اشباع) باشد، انفجار رخ نمی دهد، بلکه ممکن است یک واکنش احتراق آهسته رخ دهد یا اصلاً رخ ندهد.
یک واکنش احتراق و به دنبال آن یک واکنش انفجار در محدوده بین حد پایین (LEL) و بالا (EL) انفجار رخ می دهد.
محدودیت های انفجار به فشار جو اطراف و غلظت اکسیژن در هوا بستگی دارد.

نمونه هایی از حد پایین و بالایی مواد منفجره برای گازها و بخارات مختلف:

گرد و غبار همچنین در غلظت های خاصی قابل انفجار است:

• حد پایین انفجاری گرد و غبار: حدود 20 تا 60 گرم در متر مکعب هوا.
• حد بالای انفجار گرد و غبار: تقریباً 2 تا 6 کیلوگرم بر متر مکعب هوا.

این پارامترها ممکن است برای انواع مختلف گرد و غبار متفاوت باشد. گرد و غبار مخصوصاً قابل اشتعال می تواند مخلوطی قابل اشتعال در غلظت مواد کمتر از 15 گرم بر متر مکعب تشکیل دهد.

سه زیر مجموعه از رده دوم وجود دارد: IIA، IIB، IIC. هر زیرمجموعه بعدی شامل (می تواند جایگزین) قبلی شود، یعنی زیر شاخه C بالاترین است و الزامات همه دسته ها - A، B و C را برآورده می کند. بنابراین "سخت ترین" است.

سیستم IECEx دارای سه دسته I، II و III است.
گرد و غبار از دسته II به دسته III اختصاص یافت. (رده دوم - برای گازها، دسته III - برای گرد و غبار.)

سیستم‌های NEC و CEC طبقه‌بندی گسترده‌تری از مخلوط‌های انفجاری گازها و غبارها ارائه می‌کنند تا ایمنی بیشتری را در طبقات و زیر گروه‌ها (کلاس I گروه A؛ کلاس I گروه B؛ کلاس I گروه C؛ کلاس I گروه D؛ کلاس I گروه E) ارائه کنند. کلاس II گروه F. به عنوان مثال، برای معادن زغال سنگ با علامت های دوگانه تولید می شود: کلاس I گروه D (برای متان). گروه F کلاس II (برای گرد و غبار زغال سنگ).

ویژگی های مخلوط های انفجاری

برای بسیاری از مخلوط‌های انفجاری رایج، ویژگی‌های به اصطلاح اشتعال به طور تجربی ساخته شده‌اند. برای هر سوخت یک حداقل انرژی احتراق (MEF) وجود دارد که مربوط به نسبت ایده آل سوخت و هوا است که در آن مخلوط به راحتی مشتعل می شود. در زیر MEP، احتراق در هر غلظتی غیرممکن است. برای غلظت کمتر از مقدار متناظر با MEP، مقدار انرژی مورد نیاز برای احتراق مخلوط افزایش می‌یابد تا زمانی که مقدار غلظت کمتر از مقداری شود که در آن مخلوط به دلیل مقدار کمی سوخت نمی‌تواند مشتعل شود. این مقدار حد انفجار پایین (LEL) نامیده می شود. به همین ترتیب، با افزایش غلظت، مقدار انرژی مورد نیاز برای احتراق افزایش می یابد تا زمانی که غلظت از مقداری فراتر رود که در آن به دلیل اکسید کننده ناکافی، احتراق نمی تواند رخ دهد. این مقدار حد انفجار بالایی (ULL) نامیده می شود.

از نقطه نظر عملی، NGV کمیت مهمتر و مهمتر از IGV است، زیرا به لحاظ درصد، حداقل مقدار سوخت مورد نیاز برای تشکیل یک مخلوط انفجاری را تعیین می کند. این اطلاعات هنگام طبقه بندی مناطق خطرناک مهم است.

طبق GOST، طبقه بندی زیر بر اساس دمای احتراق خودکار اعمال می شود:

• T1 - هیدروژن، گاز آب، گاز روشنایی، هیدروژن 75٪ + نیتروژن 25٪"؛
• T2 - استیلن، متیل دی کلروسیلان؛
• T3 - تری کلروسیلان؛
• T4 - قابل اجرا نیست.
• T5 - دی سولفید کربن؛
• T6 - قابل اجرا نیست.

• T1 - آمونیاک، ...، استون، ...، بنزن، 1،2-دی کلروپروپان، دی کلرواتان، دی اتیل آمین، ...، گاز کوره بلند، ایزوبوتان، ...، متان (صنعتی، با محتوای هیدروژن 75 برابر). بیشتر از متان معدن)، پروپان، ...، حلال ها، حلال های نفتی، دی استون الکل، ...، کلروبنزن، ...، اتان.
• T2 – آلکیل بنزن، آمیل استات، ...، بنزین B95\130، بوتان، ...حلال ها...، الکل ها، ...، اتیل بنزن، سیکلوهگزانول;
• T3 - بنزین A-66، A-72، A-76، "گالوش"، B-70، استخراج. بوتیل متاکریلات، هگزان، هپتان، ...، نفت سفید، نفت، پترولیوم اتر، پلی اتر، پنتان، سقز، الکل ها، سوخت T-1 و TS-1، روح سفید، سیکلوهگزان، اتیل مرکاپتان.
• T4 - استالدهید، ایزوبوتیریک آلدئید، بوتیرآلدئید، پروپیونیک آلدهید، دکان، تترمتیل دی آمینو متان، 1،1،3 - تری اتوکسی بوتان.
• T5 و T6 - اعمال نمی شود.

• Т1 - گاز کوره کک، اسید هیدروسیانیک؛
• T2 – دی وینیل، 4،4 – دی متیل دی اکسان، دی متیل دی کلروسیلان، دی اکسان، ...، نیتروسیکلو هگزان، پروپیلن اکسید، اتیلن اکسید، ...، اتیلن;
• T3 - آکرولئین، وینیل تری کلروسیلان، سولفید هیدروژن، تتراهیدروفوران، تترااتوکسی سیلان، تری اتوکسی سیلان، سوخت دیزل، فرمال گلیکول، اتیل دی کلروسیلان، اتیل سلوسولو.
• T4 - دی بوتیل اتر، دی اتیل اتر، اتیلن گلیکول دی اتیل اتر.
• T5 و T6 - اعمال نمی شود. همانطور که از داده های ارائه شده مشاهده می شود، دسته IIC برای اکثر موارد استفاده از تجهیزات ارتباطی بر روی اشیاء واقعی اضافی است.

اطلاعات تکمیلی.

دسته‌های IIA، IIB و IIC با پارامترهای زیر تعیین می‌شوند: حداکثر شکاف آزمایشی ایمن (BEMZ - حداکثر شکاف بین فلنج‌های پوسته که از طریق آن انفجار از پوسته به محیط منتقل نمی‌شود) و مقدار MTV (نسبت حداقل جریان اشتعال مخلوطی از گازهای انفجاری و حداقل جریان اشتعال متان).

کلاس دما

کلاس دمایی تجهیزات الکتریکی با حداکثر دمایی بر حسب درجه سانتیگراد تعیین می شود که سطوح تجهیزات ضد انفجار ممکن است در حین کار تجربه کنند.

کلاس دمایی تجهیزات بر اساس حداقل دمای محدوده دمایی مربوطه (مرز سمت چپ آن) تعیین می شود: تجهیزاتی که می توانند در گازهایی با دمای خود اشتعال کلاس T4 استفاده شوند باید حداکثر دمای عناصر سطحی زیر 135 درجه داشته باشند. ; T5 زیر 100 و T6 زیر 85 است.

علامت گذاری تجهیزات برای رده I در روسیه:

مثال علامت گذاری: РВ1В

ExdIIBT4

علامت قبلی تجهیزات ضد انفجار طبق استاندارد CENELEC. د – نوع حفاظت در برابر انفجار (محفظه ضد انفجار). IIB - خطر انفجار مخلوط گاز دسته II گزینه B (به بالا مراجعه کنید). T4 - گروه مخلوط با توجه به دمای احتراق (دمای نه بیشتر از 135 درجه سانتیگراد)

علامت گذاری FM طبق استاندارد NEC، CEC:

عناوین حفاظت در برابر انفجار طبق استاندارد FM آمریکا.

Factory Mutual (FM) اساساً با استانداردهای اروپایی و روسی یکسان است، اما از نظر ضبط با آنها متفاوت است. استاندارد آمریکایی همچنین شرایط استفاده از تجهیزات را مشخص می کند: کلاس مواد منفجره محیط (Class)، شرایط عملیاتی (Division) و گروه های مخلوط با توجه به دمای خود اشتعال آنها (گروه).

کلاس می تواند مقادیر I، II، III را داشته باشد: کلاس I - مخلوط های انفجاری گازها و بخارات، کلاس II - گرد و غبار قابل احتراق، کلاس III - الیاف قابل احتراق.

بخش می تواند مقادیر 1 و 2 داشته باشد: بخش 1 یک آنالوگ کامل از منطقه B1 (B2) است - یک مخلوط انفجاری در شرایط عملیاتی عادی وجود دارد. بخش 2 یک آنالوگ از منطقه B1A (B2A) است که در آن یک مخلوط انفجاری فقط می تواند در نتیجه تصادف یا اختلال در فرآیند فناوری ظاهر شود.

برای کار در منطقه Div.1، به ویژه تجهیزات ضد انفجار مورد نیاز است (از نظر استاندارد - ذاتاً ایمن)، و برای کار در منطقه Div.2 - تجهیزات ضد انفجار از کلاس Non-Incendive مورد نیاز است.

مخلوط‌های هوای انفجاری، گازها و بخارات 7 زیر گروه را تشکیل می‌دهند که در استانداردهای روسی و اروپایی مشابهت مستقیم دارند:

• گروه A - مخلوط های حاوی استیلن (IIC T3, T2).
• گروه B - مخلوط های حاوی بوتادین، آکرولئین، هیدروژن و اکسید اتیلن (IIC T2, T1).
• گروه C - مخلوط های حاوی سیکلوپروپان، اتیلن یا اتیل اتر (IIB T4، T3، T2).
• گروه D - مخلوط های حاوی الکل ها، آمونیاک، بنزن، بوتان، بنزین، هگزان، لاک ها، بخارات حلال، نفت سفید، گاز طبیعی یا پروپان (IIA T1، T2، T3، T4).
• گروه E - تعلیق هوا از ذرات گرد و غبار فلزی قابل احتراق، صرف نظر از رسانایی الکتریکی آن، یا گرد و غبار با ویژگی های خطر مشابه، دارای رسانایی حجمی خاص کمتر از 100 KOhm - ببینید.
• گروه F - مخلوط های حاوی گرد و غبار قابل اشتعال از دوده، زغال چوب یا کک با محتوای مواد قابل اشتعال بیش از 8 درصد حجم، یا سوسپانسیون هایی با رسانایی 100 تا 100000 اهم سانتی متر؛
• گروه G - تعلیق گرد و غبار قابل احتراق با مقاومت بیش از 100000 اهم سانتی متر.

ATEX استاندارد جدید اروپایی برای تجهیزات ضد انفجار است.

مطابق با دستورالعمل 94/9/EC اتحادیه اروپا، یک استاندارد جدید ATEX از 1 ژوئیه 2003 معرفی شده است. طبقه بندی جدید جایگزین CENELEC قدیمی خواهد شد و در کشورهای اروپایی معرفی می شود.

ATEX مخفف ATmospheres Explosibles (مخلوطات انفجاری گازها) است. الزامات ATEX برای تجهیزات مکانیکی، الکتریکی و حفاظتی که برای استفاده در اتمسفرهای بالقوه انفجاری، هم زیرزمینی و هم در بالای زمین در نظر گرفته شده اند اعمال می شود.

استاندارد ATEX الزامات استانداردهای EN50020/EN50014 در مورد تجهیزات IS (ذاتا ایمن) را سخت تر می کند. این سفت ها عبارتند از:

• محدود کردن پارامترهای خازنی مدار؛
• استفاده از سایر کلاس های حفاظتی؛
• الزامات جدید برای الکترواستاتیک؛
• استفاده از کیف محافظ چرمی

بیایید با استفاده از مثال زیر به علامت طبقه بندی تجهیزات ضد انفجار بر اساس ATEX نگاه کنیم:

سمت اکولوژی

محدودیت های انفجاری برای مخلوط هیدروژن و هوا

برخی از گازها و بخارات موجود در مخلوط های معین با هوا قابل انفجار هستند. مخلوط هوا با استیلن، اتیلن، بنزن، متان، مونوکسید کربن، آمونیاک و هیدروژن به شدت انفجاری است. انفجار یک مخلوط می تواند تنها در نسبت های معینی از گازهای قابل اشتعال با هوا یا اکسیژن رخ دهد که با محدودیت های پایین و بالایی مواد منفجره مشخص می شود. حد پایین انفجار حداقل مقدار گاز یا بخار موجود در هوا است که در صورت احتراق می تواند منجر به انفجار شود. بالا - پایین حد انفجار حداکثر مقدار گاز یا بخار موجود در هوا است که در صورت اشتعال، انفجار همچنان ممکن است رخ دهد. منطقه انفجاری خطرناک بین حد پایین و بالایی قرار دارد. غلظت گازها یا بخارات در هوای محل های صنعتی در زیر حد انفجار پایین و بالای آن غیر قابل انفجار است، زیرا احتراق فعال و انفجار در آن رخ نمی دهد - در حالت اول به دلیل هوای اضافی، و در دوم به دلیل کمبود آن.

هیدروژن، هنگامی که با هوا مخلوط می شود، یک مخلوط انفجاری را تشکیل می دهد - به اصطلاح گاز منفجر کننده. این گاز زمانی بیشترین انفجار را دارد که نسبت حجمی هیدروژن و اکسیژن 2:1 یا هیدروژن و هوا تقریباً 2:5 باشد، زیرا هوا حاوی تقریباً 21٪ اکسیژن است.

اعتقاد بر این است که غلظت های انفجاری هیدروژن و اکسیژن از 4٪ تا 96٪ حجمی رخ می دهد. هنگامی که با هوا از 4٪ تا 75 (74)٪ حجمی مخلوط می شود. چنین ارقامی اکنون در اکثر کتاب های مرجع آمده است و می توان از آنها برای تخمین های تقریبی استفاده کرد. با این حال، باید در نظر داشت که تحقیقات جدیدتر (در اواخر دهه 80) نشان داد که هیدروژن در حجم های زیاد حتی در غلظت های پایین تر نیز می تواند انفجاری باشد. هرچه حجم بیشتر باشد، غلظت هیدروژن کمتر خطرناک است.

منبع این خطای گسترده گزارش شده این است که خطر انفجار در آزمایشگاه ها در حجم های کوچک مورد مطالعه قرار گرفته است. از آنجایی که واکنش هیدروژن با اکسیژن یک واکنش شیمیایی زنجیره ای است که از طریق مکانیسم رادیکال آزاد رخ می دهد، "مرگ" رادیکال های آزاد روی دیواره ها (یا مثلاً سطح ذرات غبار) برای ادامه زنجیره حیاتی است. در مواردی که امکان ایجاد غلظت های "مرز" در حجم های زیاد (اتاق ها، آشیانه ها، کارگاه ها) وجود دارد، باید در نظر داشت که غلظت واقعی انفجار ممکن است از 4٪ بیشتر و کمتر متفاوت باشد.

مقالات بیشتر در مورد موضوع

توسعه اقدامات برای حفاظت و حفاظت از هوای جوی در طول عملیات یک کارخانه لاستیک
پروژه دیپلم بر اساس دانش کسب شده در رشته های «اکولوژی عمومی و نئواکولوژی»، «شیمی عمومی»، «ریاضی عالی»، «زیست شناسی»، «فیزیک» و غیره انجام می شود. هدف پروژه دیپلم این است که مهارت هایی را برای پیاده سازی مستقل ایجاد کنید.

مشکلات اصلی زیست محیطی منطقه آلتای
تایگا باشکوه و قله های برفی خیره کننده، رودخانه های سریع و دریاچه های زلال حتی بی احساس ترین فرد را نیز بی تفاوت نمی گذارد. جای تعجب نیست که ذخیره گاه طبیعی آلتای (از جمله دریاچه منحصر به فرد Teletskoye) و چندین نزدیک آن.

هنگامی که غلظت گاز در هوا 5-15٪ باشد مخلوطی از گاز طبیعی و هوا می تواند منفجر شود.

مخلوطی از گاز مایع در هوا با غلظت 1.5-9.5٪ منفجر می شود.

برای وقوع انفجار، سه شرط باید به طور همزمان وجود داشته باشد:

مخلوط گاز و هوا باید در حجم بسته باشد. در هوای آزاد، مخلوط منفجر نمی شود، بلکه شعله ور می شود.

مقدار گاز در مخلوط طبیعی برای گاز طبیعی باید 15-5 درصد و برای گاز مایع 5/1 تا 9/5 درصد باشد. در غلظت‌های بالاتر، مخلوط مشتعل می‌شود و با رسیدن به حد مجاز، منفجر می‌شود.

مخلوط باید در یک نقطه تا نقطه اشتعال خود گرم شود.

5 کمک های اولیه برای قربانی مسمومیت با گاز مونوکسید کربن

علائم:

ضعف عضلانی ظاهر می شود

سرگیجه

سر و صدا در گوش

خواب آلودگی

توهمات

از دست دادن هوشیاری

تشنج

ارائه کمک:

جریان مونوکسید کربن را متوقف کنید

مصدوم را به فضای باز ببرید

اگر قربانی هوشیار است، او را دراز بکشید و از استراحت و دسترسی مداوم به هوای تازه اطمینان حاصل کنید.

در صورت عدم هوشیاری، باید ماساژ قلبی بسته و تنفس مصنوعی را تا رسیدن آمبولانس یا تا رسیدن به هوشیاری آغاز کرد.

بلیط شماره 10

5 کمک های اولیه برای مصدوم سوختگی

حرارت ناشی از آتش، بخار، اجسام داغ و مواد. اگر لباس قربانی آتش گرفت، باید سریع یک کت، هر پارچه ضخیم را بپوشانید یا شعله های آتش را با آب خاموش کنید. شما نمی توانید با لباس های سوزان بدوید، زیرا باد شعله های آتش را شعله ور می کند. هنگام ارائه کمک، برای جلوگیری از عفونت، نواحی سوخته پوست را با دستان خود لمس نکنید یا آنها را با چربی، روغن، ژله نفتی چرب نکنید یا با جوش شیرین نپاشید. باید یک باند استریل روی ناحیه سوخته پوست بمالید. اگر تکه‌هایی از لباس‌ها گیر کرده‌اند، باید بانداژ روی آن‌ها گذاشته شود و نباید پاره شوند.

بلیط شماره 11

5 محتویات مجوز کار گازهای خطرناک.

مجوز کتبی، با ذکر مدت اعتبار، زمان شروع کار، پایان کار، شرایط ایمنی آنها، ترکیب تیم و افراد مسئول. برای ایمنی آثار ND تایید کرد چ. مهندس لیست افراد مجاز به صدور ND تایید شده است. با سفارش با توجه به شرکت ND در دو نسخه صادر شده است. برای یک پیمانکار کار با یک تیم؛ برای یک محل کار یک نسخه به سازنده داده می شود و دیگری نزد شخصی که سفارش را صادر کرده است باقی می ماند. سوابق ND طبق دفترچه ثبت نگهداری می شود و موارد زیر وارد می شود: شماره سریال، خلاصه، موقعیت. نام و نام خانوادگی. پاسخ مدیریت؛ امضا

بلیط شماره 12

5 کمک اولیه به قربانی خفگی گاز طبیعی

مصدوم را به فضای باز ببرید

در صورت عدم وجود هوشیاری و نبض در شریان کاروتید به مجتمع احیا مراجعه نمایید.

اگر بیش از 4 دقیقه هوشیاری خود را از دست دادید، روی شکم خود بچرخانید و سرما را به سر خود بمالید

در همه موارد با آمبولانس تماس بگیرید

بلیط شماره 13

1 طبقه بندی خطوط لوله گاز بر اساس فشار.

I- کم (0-500 میلی متر ستون آب (0.05 کیلوگرم * ثانیه بر سانتی متر مربع)؛

II-متوسط ​​(ستون آب 500-30000 میلی متر (0.05-3 کیلوگرم * ثانیه بر سانتی متر مربع)؛

بلیط شماره 14

3 الزامات روشنایی، تهویه و گرمایش در مرکز توزیع گاز.

نیاز به گرم کردن اتاق شکست هیدرولیک باید بسته به شرایط آب و هوایی تعیین شود.

در محل GTP، نور طبیعی و (یا) مصنوعی و تهویه ثابت طبیعی باید ارائه شود که حداقل سه تبادل هوا در ساعت را فراهم می کند.

برای اتاق هایی با حجم بیش از 200 متر مکعب، مبادله هوا طبق محاسبه انجام می شود، اما نه کمتر از یک تبادل هوا در ساعت.

قرار دادن تجهیزات، خطوط لوله گاز، اتصالات و ابزار باید تضمین کننده نگهداری و تعمیر راحت آنها باشد.

عرض گذرگاه اصلی در محل باید حداقل 0.8 متر باشد.

مشخصات کلی سوخت ترکیب. گرمای احتراق سوخت.

سوخت- اینها مواد قابل اشتعال هستند که جزء اصلی آنها کربن است که برای تولید انرژی حرارتی هنگام سوختن استفاده می شود.

موارد زیر به عنوان سوخت استفاده می شود:

گاز طبیعی تولید شده از میادین گازی؛

گاز مرتبط به دست آمده در طول توسعه میادین نفتی؛

گازهای هیدروکربن مایع حاصل از فرآوری میادین نفتی مرتبط و گازهای تولید شده از میادین میعانات گازی

بزرگترین میدان های گازی روسیه: اورنگویسکویه، استاوروپولسکویه، سیزرانسکویه و غیره.

گازهای طبیعی از نظر ترکیب همگن هستند و عمدتاً متان هستند. گازهای مرتبط از میادین نفتی نیز حاوی اتان، پروپان و بوتان هستند. گازهای مایع مخلوطی از پروپان و بوتان هستند و گازهایی که در پالایشگاه های نفت در طی فرآوری حرارتی نفت به دست می آیند، علاوه بر پروپان و بوتان حاوی اتیلن، پروپیلن و بوتیلن هستند.

گازهای طبیعی علاوه بر اجزای قابل اشتعال، حاوی مقادیر زیادی سولفید هیدروژن، اکسیژن، نیتروژن، دی اکسید کربن، بخار آب و ناخالصی های مکانیکی هستند.

عملکرد طبیعی وسایل گازسوز به پایداری ترکیب گاز و تعداد ناخالصی های مضر موجود در آن بستگی دارد.

طبق GOST 5542-87، مواد قابل احتراق گازهای طبیعی با عدد Wobbe مشخص می شوند که نسبت گرمای احتراق به ریشه دوم چگالی نسبی (در هوا) گاز است:

خواص اساسی گازها

وزن مخصوص هوا - 1.293 کیلوگرم بر متر مکعب.

گاز طبیعی متان CH4، وزن مخصوص 0.7 کیلوگرم بر متر مکعب، 1.85 برابر سبکتر از هوا است، بنابراین در قسمت بالایی اتاق یا چاه تجمع می یابد.

مخلوط پروپان-بوتان گاز مایع (پروپان C3H8، بوتان C4H10)دارای وزن مخصوص در حالت مایع 0.5 تن بر متر مکعب، در حالت گازی 2.2 کیلوگرم بر متر مکعب است.

ارزش کالری.

با احتراق کامل یک متر مکعب گاز، 8-8.5 هزار کیلو کالری آزاد می شود.

گاز مایع پروپان بوتان 24-28 هزار کیلو کالری

دمای احتراق گازها +2100 درجه سانتیگراد است.

گازهای طبیعی و مایع مخلوط شده با هوا انفجاری هستند.

محدودیت های انفجار مخلوط گاز و هوا.

تا 5% احتراق رخ نمی دهد

از 5% تا 15% یک انفجار رخ می دهد

بیش از 15٪ اگر منبع آتش وجود داشته باشد مشتعل می شود و می سوزد

منابع اشتعال مخلوط گاز و هوا

● آتش باز (کبریت، سیگار)؛

● جرقه الکتریکی که هنگام روشن و خاموش کردن هر وسیله برقی رخ می دهد.

● جرقه ای که از اصطکاک ابزار در مقابل قسمتی از تجهیزات گازی یا برخورد اجسام فلزی به یکدیگر ایجاد می شود.

گازهای طبیعی و مایع بی رنگ و بی بو هستند. برای سهولت تشخیص نشت گاز، اتیل مرکاپتان به آن اضافه می شود، ماده ای که بوی مشخصی از کلم ترش دارد.

مفاهیم اولیه فیزیکی و شیمیایی انفجار در کوره بلند و کارگاه های فولادسازی

انفجار در کوره بلند و مغازه های اجاق باز به دلایل مختلفی ایجاد می شود، اما همه آنها نتیجه انتقال (تبدیل) سریع یک ماده از یک حالت به حالت دیگر، پایدارتر، همراه با انتشار گرما، محصولات گازی و افزایش فشار در محل انفجار.

نشانه اصلی انفجار ناگهانی و افزایش شدید فشار در محیط اطراف محل انفجار است.

علامت خارجی انفجار صدا است که قدرت آن به سرعت انتقال ماده از حالتی به حالت دیگر بستگی دارد. بسته به قدرت صدا، انفجار، انفجار و انفجار وجود دارد. پاپ ها با صدای کسل کننده، نویز زیاد یا ترک مشخصه متمایز می شوند. سرعت دگرگونی در حجم ماده در حین کف زدن از چند ده متر در ثانیه تجاوز نمی کند.

انفجارها صدای مشخصی تولید می کنند. سرعت انتشار دگرگونی ها در حجم یک ماده بسیار بیشتر از زمان پاپ است - چندین هزار متر در ثانیه.

بیشترین سرعت انتقال یک ماده از یک حالت به حالت دیگر در حین انفجار رخ می دهد. این نوع انفجار با اشتعال همزمان ماده در کل حجم مشخص می شود، با بیشترین مقدار گرما و گازها که فوراً آزاد می شوند و حداکثر کار تخریب انجام می شود. ویژگی بارز این نوع انفجار عدم وجود تقریباً کامل یک دوره افزایش فشار در محیط به دلیل سرعت بسیار زیاد دگرگونی ها است که به چند ده هزار متر در ثانیه می رسد.

انفجار گاز

انفجار نوعی فرآیند احتراق است که در آن واکنش احتراق به شدت و با سرعت بالا انجام می شود.

احتراق گازها و بخارات مواد قابل اشتعال فقط در مخلوط با هوا یا اکسیژن امکان پذیر است. زمان احتراق شامل دو مرحله است: اختلاط گاز با هوا یا اکسیژن و خود فرآیند احتراق. اگر اختلاط گاز با هوا یا اکسیژن در طی فرآیند احتراق رخ دهد، سرعت آن کم است و به جریان اکسیژن و گاز قابل احتراق به منطقه احتراق بستگی دارد. اگر گاز و هوا از قبل مخلوط شوند، فرآیند احتراق چنین مخلوطی به سرعت و به طور همزمان در کل حجم مخلوط ادامه می یابد.

اولین نوع احتراق، به نام انتشار، در عمل کارخانه ای رایج شده است. از آن در کوره‌ها، کوره‌ها و دستگاه‌های مختلفی استفاده می‌شود که از گرما برای گرم کردن مواد، فلزات، محصولات نیمه‌تمام یا محصولات استفاده می‌شود.

نوع دوم احتراق، هنگامی که گاز قبل از شروع احتراق با هوا مخلوط می شود، انفجاری نامیده می شود و مخلوط ها انفجاری هستند. این نوع احتراق به ندرت در عمل کارخانه استفاده می شود. گاهی اوقات خود به خود رخ می دهد.

در حین احتراق بی صدا، محصولات گازی حاصل که تا دمای بالا گرم می شوند، آزادانه حجم خود را افزایش می دهند و گرمای خود را در راه از جعبه آتش به دستگاه های دود از دست می دهند.

با احتراق انفجاری، این فرآیند "فوری" رخ می دهد. در یک ثانیه در کل حجم مخلوط کامل می شود. محصولات احتراق که تا دمای بالا گرم می شوند نیز "فورا" منبسط می شوند و موج ضربه ای را تشکیل می دهند که با سرعت بالا در همه جهات پخش می شود و باعث تخریب مکانیکی می شود.

خطرناک ترین مخلوط های انفجاری هستند که به طور غیر منتظره و خود به خود بوجود می آیند. چنین مخلوط هایی در جمع کننده های غبار، کانال های گاز، خطوط لوله گاز، مشعل ها و سایر دستگاه های گاز در کوره بلند، اجاق باز و کارگاه های دیگر تشکیل می شوند. آنها همچنین در نزدیکی دستگاه های گاز در مکان هایی که حرکت هوا وجود ندارد تشکیل می شوند و گازها از طریق نشت به بیرون نشت می کنند. در چنین مکان هایی، مخلوط های مواد منفجره توسط منابع آتش ثابت یا تصادفی مشتعل می شوند و سپس انفجارهای غیرمنتظره ای رخ می دهد که افراد را مجروح می کند و خسارت زیادی به تولید وارد می کند.

حدود انفجار گازها

انفجار مخلوط گاز و هوا فقط در محتویات گاز معینی در هوا یا اکسیژن رخ می دهد و هر گاز محدودیت ذاتی انفجار خود را دارد - پایین و بالا. بین حد پایین و بالایی، تمام مخلوط گاز با هوا یا اکسیژن انفجاری هستند.

حد پایین انفجار با کمترین مقدار گاز در هوا مشخص می شود که در آن مخلوط شروع به انفجار می کند. بالا - بالاترین محتوای گاز در هوا، که در بالای آن مخلوط خواص انفجاری خود را از دست می دهد. اگر محتوای گاز در مخلوط با هوا یا اکسیژن کمتر از حد پایین یا بیشتر از حد بالایی باشد، در این صورت چنین مخلوط‌هایی قابل انفجار نیستند.

به عنوان مثال، حد پایین انفجاری هیدروژن مخلوط با هوا 4.1٪ و بالای 75٪ حجمی است. اگر محتوای هیدروژن کمتر از 4.1٪ باشد، مخلوط آن با هوا قابل انفجار نیست. حتی اگر محتوای هیدروژن مخلوط بیش از 75٪ باشد، قابل انفجار نیست. تمام مخلوط های هیدروژن با هوا در صورتی که محتوای هیدروژن آنها در محدوده 4.1٪ تا 75٪ باشد انفجاری می شوند.

شرط لازم برای تشکیل انفجار نیز احتراق مخلوط است. تمام مواد قابل اشتعال فقط زمانی مشتعل می شوند که تا دمای اشتعال گرم شوند، که این نیز یک ویژگی بسیار مهم برای هر ماده قابل احتراق است.

به عنوان مثال، هیدروژن در مخلوط با هوا خود به خود مشتعل می شود و اگر دمای مخلوط بیشتر یا مساوی 510 درجه سانتیگراد شود، انفجار رخ می دهد. اما لازم نیست که کل حجم مخلوط تا 510 درجه سانتیگراد گرم شود. اگر حداقل مقدار کمی تا دمای خود اشتعال مخلوط گرم شود، انفجار رخ می دهد.

فرآیند خودسوزی مخلوط از منبع آتش به ترتیب زیر انجام می شود. وارد کردن یک منبع آتش به مخلوط گاز و هوا (جرقه، شعله درخت در حال سوختن، آزاد شدن فلز داغ یا سرباره از کوره و غیره) منجر به گرم شدن ذرات مخلوط اطراف منبع آتش به خودکار می شود. دمای احتراق در نتیجه، یک فرآیند احتراق در لایه مجاور مخلوط رخ می دهد، گرم شدن و انبساط لایه رخ می دهد. گرما به ذرات مجاور منتقل می شود، آنها نیز مشتعل می شوند و گرمای خود را به ذرات دورتر منتقل می کنند و غیره. در این حالت، اشتعال خود به خودی کل مخلوط به قدری سریع اتفاق می افتد که یک صدای پاپ یا انفجار شنیده می شود.

یک شرط ضروری برای هر احتراق یا انفجار این است که مقدار گرمای آزاد شده برای گرم کردن محیط تا دمای اشتعال خودکار کافی باشد. اگر گرمای کافی تولید نشود، احتراق و در نتیجه انفجار رخ نخواهد داد.

در اصطلاح حرارتی، محدودیت های انفجاری محدودیت هایی هستند که از احتراق یک مخلوط گرمای کمی آزاد می کند که برای گرم کردن محیط احتراق تا دمای اشتعال خودکار کافی نیست.

به عنوان مثال، هنگامی که محتوای هیدروژن در مخلوط کمتر از 4.1٪ باشد، در طی احتراق حرارت کمی آزاد می شود که محیط تا دمای اشتعال خودکار 510 درجه سانتیگراد گرم نمی شود. چنین مخلوطی حاوی سوخت بسیار کمی است (هیدروژن). ) و هوای زیاد.

اگر مخلوط حاوی بیش از 75 درصد هیدروژن باشد، همین اتفاق می افتد. این مخلوط حاوی مقدار زیادی ماده قابل اشتعال (هیدروژن) است، اما هوای بسیار کمی برای احتراق لازم است.

اگر کل مخلوط گاز و هوا تا دمای خود اشتعال گرم شود، گاز بدون اشتعال در هر نسبتی با هوا مشتعل می شود.

روی میز جدول 1 محدودیت های انفجاری تعدادی از گازها و بخارات و همچنین دمای اشتعال خودکار آنها را نشان می دهد.

حدود انفجار گازهای مخلوط شده با هوا بسته به دمای اولیه مخلوط، رطوبت آن، قدرت منبع اشتعال و غیره متفاوت است.

جدول 1. حدود انفجار برخی از گازها و بخارات در دمای 20 درجه و فشار 760 میلی متر جیوه

با افزایش دمای مخلوط، محدودیت های مواد منفجره گسترش می یابند - مقدار پایین کاهش می یابد و قسمت بالایی افزایش می یابد.

اگر گاز از چندین گاز قابل اشتعال (گاز ژنراتور، گاز کک، مخلوطی از کک و گازهای کوره بلند و غیره) تشکیل شده باشد، محدودیت انفجاری چنین مخلوط هایی با محاسبه با استفاده از فرمول قانون اختلاط Le Chatelier پیدا می شود:

که در آن a حد پایین یا بالای انفجار مخلوطی از گازها با هوا در درصد حجمی است.

k1,k2,k3,kn—میزان گاز در مخلوط در درصد حجمی.

n1،n2،n3،nn - حد پایین یا بالای انفجار گازهای مربوطه در درصد حجمی.

مثال. مخلوط گاز حاوی: هیدروژن (H2) - 64٪، متان (CH4) - 27.2٪، مونوکسید کربن (CO) -6.45٪ و هیدروکربن سنگین (پروپان) -2.35٪، یعنی kx = 64. k2 = 27.2; k3 = 6.45 و k4 = 2.35.

اجازه دهید حد پایین و بالایی انفجار مخلوط گاز را تعیین کنیم. روی میز 1 حد پایین و بالایی مواد منفجره هیدروژن، متان، مونوکسید کربن و پروپان را پیدا کرده و مقادیر آنها را به فرمول (1) جایگزین می کنیم.

محدودیت های کمتر انفجاری گازها:

n1 = 4.1٪; n2 = 5.3%; n3 = 12.5٪ و n4 = 2.1٪.

حد پایین an = 4.5٪

حد بالای انفجار گازها:

n1 = 75%; n2 = 15%; n3 = 75%; n4 = 9.5٪.

با جایگزینی این مقادیر به فرمول (1)، حد بالایی ав = 33% را پیدا می کنیم.

محدودیت های انفجاری گازهای با محتوای بالای گازهای غیرقابل اشتعال بی اثر - دی اکسید کربن (CO2)، نیتروژن (N2) و بخار آب (H20) - را می توان به راحتی با استفاده از منحنی های نمودار ساخته شده بر اساس داده های تجربی پیدا کرد (شکل 2). 1).

مثال. با استفاده از نمودار در شکل. در شکل 1، حدود انفجار گاز ژنراتور را با ترکیب زیر می یابیم: هیدروژن (H2) 12.4٪، مونوکسید کربن (CO) 27.3٪، متان (CH4) 0.7٪، دی اکسید کربن (CO2) 6.2٪ و نیتروژن (N2) 53.4 درصد.

بیایید گازهای بی اثر C02 و N2 را بین مواد قابل احتراق توزیع کنیم. دی اکسید کربن را به هیدروژن اضافه می کنیم، سپس درصد کل این دو گاز (H2 + CO2) 12.4 + 6.2 = 18.6٪ خواهد بود. نیتروژن را به مونوکسید کربن اضافه کنید، درصد کل آنها (CO + N2) 27.3 + + 53.4 = 80.7٪ خواهد بود. متان به طور جداگانه در نظر گرفته خواهد شد.

اجازه دهید نسبت گاز بی اثر به سوخت را در هر مجموع دو گاز تعیین کنیم. در مخلوط هیدروژن و دی اکسید کربن نسبت 6.2/12.4= 0.5 و در مخلوط مونوکسید کربن و نیتروژن نسبت 53.4/27.3= 1.96 خواهد بود.

در محور افقی نمودار در شکل. 1، نقاط مربوط به 0.5 و 1.96 را پیدا می کنیم و عمودها را به سمت بالا می کشیم تا زمانی که منحنی های (H2 + CO2) و (CO + N2) را ببینند.

برنج. 1. نمودار برای یافتن حد پایین و بالای انفجار گازهای قابل اشتعال مخلوط با گازهای بی اثر

اولین تقاطع با منحنی ها در نقاط 1 و 2 رخ می دهد.

خطوط مستقیم افقی را از این نقاط ترسیم می کنیم تا زمانی که با محور عمودی نمودار برسند و درمی یابیم: برای یک مخلوط (H2 + CO2) حد پایین انفجاری a = 6٪ و برای مخلوطی از گازها (CO + N2) یک = 39.5٪.

با ادامه عمود به سمت بالا، همان منحنی ها را در نقاط 3 و 4 قطع می کنیم. از این نقاط خطوط مستقیم افقی می کشیم تا با محور عمودی نمودار برسند و حد بالایی مواد انفجاری مخلوط های aв را پیدا می کنیم که برابر با 70.6 و 73 است. ٪، به ترتیب.

طبق جدول 1 حدود انفجار متان را 5.3% و av = 15% می‌یابیم. با جایگزینی حدهای انفجاری بالا و پایین به‌دست‌آمده برای مخلوط‌های گازهای قابل احتراق و بی‌اثر و متان در فرمول عمومی Le Chatelier، حدود انفجاری گاز ژنراتور را پیدا می‌کنیم.

محدودیت های انفجار مخلوط گاز و هوا

حذف تشکیل غلظت گاز-هوای انفجاری و همچنین ظهور منابع اشتعال برای این مخلوط (شعله، جرقه) همیشه وظیفه اصلی پرسنل تعمیر و نگهداری ایستگاه های کمپرسور است. هنگامی که مخلوط گاز و هوا منفجر می شود، فشار در منطقه انفجار به شدت افزایش می یابد و منجر به تخریب سازه های ساختمان می شود و سرعت انتشار شعله به صدها متر در ثانیه می رسد. به عنوان مثال، دمای خود اشتعال مخلوط متان و هوا 700 درجه سانتیگراد است و متان جزء اصلی گاز طبیعی است. محتوای آن در میادین گازی بین 92 تا 98 درصد است.

هنگامی که مخلوط گاز و هوا تحت فشار 0.1 مگاپاسکال منفجر می شود، فشاری در حدود 0.80 مگاپاسکال ایجاد می شود. مخلوط گاز و هوا اگر حاوی 5-15 درصد متان باشد منفجر می شود. 2-10٪ پروپان؛ 2-9٪ بوتان و غیره با افزایش فشار مخلوط گاز و هوا، محدودیت های مواد منفجره باریک می شود. لازم به ذکر است که مخلوط شدن اکسیژن در گاز خطر انفجار را افزایش می دهد.

حدود و دامنه انفجار گازها در مخلوط با هوا در دمای 20 درجه سانتیگراد و فشار 0.1 مگاپاسکال در جدول آورده شده است. 1.4.

جدول 1.4

حدود و دامنه انفجار گازهای مخلوط شده با هوا در دمای 20 درجه سانتیگراد و فشار 0.1 میلی پاسکال

1.2. قوانین گازهای ایده آل زمینه های کاربرد آنها

گازهای ایده آل گازهایی هستند که از معادله کلاپیرون () پیروی می کنند. در عین حال، گازهای ایده آل به عنوان گازهایی شناخته می شوند که در آنها نیروهای برهمکنش بین مولکولی وجود ندارد و حجم خود مولکول ها صفر است. در حال حاضر می توان ادعا کرد که هیچ یک از گازهای واقعی از این قوانین گاز تبعیت نمی کنند. با این وجود، این قوانین خاص گاز به طور گسترده در محاسبات فنی استفاده می شود. این قوانین ساده هستند و به خوبی رفتار گازهای واقعی را در فشارهای پایین و دمای نه چندان پایین، دور از مناطق اشباع و نقاط بحرانی ماده مشخص می کنند. قوانین بویل-ماریوت، گی-لوساک، آووگادرو و معادله کلاپیرون- مندلیف به دست آمده بیشترین کاربرد را در عمل داشتند.

قانون بویل-ماریوگا بیان می کند که در دمای ثابت ( = const) حاصل ضرب فشار مطلق و حجم ویژه یک گاز ایده آل ثابت می ماند (
= const)، یعنی. حاصل ضرب فشار مطلق و حجم مخصوص فقط به دما بستگی دارد. از کجا = const داریم:

. (1.27)

قانون گی-لوساک می گوید که در فشار ثابت ( = const) حجم گاز ایده آل به نسبت مستقیم با افزایش دما تغییر می کند:

, (1.28)

جایی که - حجم معین گاز در دما درجه سانتی گراد و فشار
- حجم معین گاز در دما = 0 درجه سانتیگراد و فشار یکسان ; - ضریب دمایی انبساط حجمی گازهای ایده آل در دمای صفر درجه سانتی گراد، با حفظ مقدار یکسان در تمام فشارها و یکسان برای همه گازهای ایده آل:

. (1.29)

بنابراین، محتوای قانون گی-لوساک به بیانیه زیر می رسد: انبساط حجمی گازهای ایده آل با تغییر دما و در = const خطی است و ضریب دمایی انبساط حجمی است ثابت جهانی گازهای ایده آل است.

مقایسه قوانین بویل-ماریوت و گی-لوساک به معادله حالت گازهای ایده آل منجر می شود:

, (1.30)

جایی که - حجم خاص گاز؛ - فشار مطلق گاز؛ - ثابت گاز خاص یک گاز ایده آل؛ - دمای مطلق یک گاز ایده آل:

. (1.31)

معنای فیزیکی ثابت گاز خاص - این کار خاصی در حال پیشرفت است = const هنگامی که دما یک درجه تغییر می کند.

قانون آووگادرو می گوید که حجم یک مول گاز ایده آل است به ماهیت گاز بستگی ندارد و کاملاً توسط فشار و دمای ماده تعیین می شود (
). بر این اساس بیان می شود که حجم مول های گازهای مختلف گرفته شده در فشارها و دماهای یکسان با یکدیگر برابر است. اگر - حجم معین گاز و جرم مولی است، سپس حجم مول (حجم مولی) برابر است با
. در فشارها و دماهای مساوی برای گازهای مختلف داریم:

از آنجایی که حجم مولی خاص گاز در حالت کلی فقط به فشار و دما و سپس محصول بستگی دارد
در معادله (1.32) - مقداری وجود دارد که برای همه گازها یکسان است و بنابراین ثابت گاز جهانی نامیده می شود:

، J/kmol·K. (1.33)

از معادله (1.33) چنین برمی‌آید که ثابت‌های گاز ویژه تک تک گازها از طریق جرم مولی آنها تعیین می شود. به عنوان مثال، برای نیتروژن (
) ثابت گاز خاص خواهد بود

= 8314/28 = 297 J/(kg K). (1.34)

برای کیلوگرم گاز با در نظر گرفتن این واقعیت که
معادله کلاپیرون به صورت زیر نوشته می شود:

, (1.35)

جایی که - مقدار ماده در خال
. برای 1 کیلومتر گاز:

. (1.36)

آخرین معادله ای که توسط دانشمند روسی D.I. مندلیف که اغلب معادله کلاپیرون- مندلیف نامیده می شود.

مقدار حجم مولی گازهای ایده آل در شرایط فیزیکی عادی ( = 0 درجه سانتیگراد و = 101.1 کیلو پاسکال) خواهد بود:

= 22.4 متر /kmol. (1.37)

معادله حالت گازهای واقعی اغلب بر اساس معادله کلاپیرون با معرفی یک تصحیح نوشته می شود. با در نظر گرفتن انحراف گاز واقعی از حالت ایده آل

, (1.38)

جایی که - ضریب تراکم پذیری که توسط نوموگرام های خاص یا از جداول مربوطه تعیین می شود. در شکل 1.1 یک نوموگرام برای تعیین مقادیر عددی کمیت را نشان می دهد گاز طبیعی بسته به فشار چگالی نسبی گاز در هوا و دمای آن . در ادبیات علمی، ضریب تراکم پذیری معمولاً بسته به پارامترهای به اصطلاح کاهش یافته (فشار و دما) گاز تعیین می شود:

;
, (1.39)

جایی که , و
- به ترتیب فشار گاز کاهش یافته، مطلق و بحرانی. , و به ترتیب دمای گاز کاهش یافته، مطلق و بحرانی است.

برنج. 1.1. نوموگرام محاسباتی بسته به , ,

فشار بحرانی فشاری است که در آن و بالاتر از آن مایع با افزایش دما نمی تواند به بخار تبدیل شود.

دمای بحرانی دمایی است که در آن و بالاتر از آن بخار تحت هیچ افزایش فشاری نمی تواند متراکم شود.

مقادیر عددی پارامترهای بحرانی برای برخی گازها در جدول آورده شده است. 1.5.

جدول 1.5