АзбукаКИП

Влияние содержания кислорода на пределы взрываемости

Раздел: Основы газометрии

Нижний предел взрываемости (НПВ) - это минимальная концентрация горючих веществ, необходимых для получения воспламеняющейся смеси в воздухе. При концентрации горючего вещества в воздухе ниже значения НПВ имеем недостаток горючих веществ и избыток воздуха. Молекулы кислорода воздуха стремятся вступить в химическую реакцию, но молекул горючих веществ недостаточно, чтобы вступить в реакцию со свободными молекулами кислорода.

Осторожно газ

Если заменить азот в воздухе чистым кислородом, то значение НПВ не изменится. Поскольку горючих веществ все еще недостаточно для того, чтобы молекулы кислорода вступили в реакцию. При увеличении концентрации кислорода в воздухе значение НПВ не изменяется. Это подтверждают и многочисленные исследования.

Концентрация
Горючие вещества
Кислород
при НПВ
дефицит
избыток
при ВПВ
избыток
дефицит

При концентрации горючих веществ на уровне верхнего предела взрываемости (ВПВ) - условия меняются с точность до наоборот: теперь наблюдается избыток горючих веществ и недостаток кислорода. Молекулам горючих веществ не хватает свободных молекул кислорода, чтобы вступить в реакцию. Если теперь заменить азот в воздухе кислородом, то молекулы горючих веществ найдут партнера (кислород) для реакции. Результат: с увеличением концентрации кислорода ВПВ значительно возрастает.

Вещество
ВПВ в воздухе, % об.д.
ВПВ в кислороде, % об.д.
Вещество
ВПВ в воздухе, % об.д.
ВПВ в кислороде, % об.д.
Ацетилен
83
93
Этан
14,7
66
Аммиак
33,6
79
Этен (этилен)
32,4
80
н-Бутан
9,3
49
Водород
77
94
Оксид углерода
76
94
Метан
15
61
Дихлорметан
22
66
Пропан
10,9
55
Диэтиловый эфир
36
82
Пропилен
11,1
53
Диметиловый эфир
32
61
Винилхлорид
31
70

Замена инертного азота в воздухе высокоактивным кислородом, даже при концентрации горючих веществ на уровне НПВ, означает, что возможность получения партнера по химической реакции становится значительно выше, чем в воздухе. Это оказывает влияние на воспламеняемость: минимальная энергия искры для воспламенения горючих веществ в смеси с кислородом на несколько порядков меньше, чем для смеси горючих веществ в воздухе. Например, ацетилен в среде кислорода может воспламеняться при крайне низкой энергии искр, которая может возникнуть даже в момент электростатического разряда на указательном пальце человека (электрическая емкость тела человека составляет около 200 пФ, разрядное напряжение - 2 кВ).

Вещество
Минимальная энергия воспламенения
наиболее воспламеняемой смеси с воздухом
смеси с кислородом
Ацетилен
0,019 мДж
0,0002 мДж
Водород
0,019 мДж
0,0012 мДж
Этилен
0,07 мДж
0,0009 мДж
Этан
0,25 мДж
0,0019 мДж
Пропан
0,25 мДж
0,0021 мДж
Метан
0,28 мДж
0,0027 мДж

Температура воспламенения горючих веществ также значительно уменьшается с увеличением концентрации кислорода. Некоторые материалы даже могут самопроизвольно возгораются в в среде чистого кислорода (например, масла). Поэтому при эксплуатации кислородного оборудования применяют специальный, обезжиренный инструмент.

Влияние концентрации кислорода в воздухе на ВПВ и температуру воспламенения сказалось бы, прежде всего, на искробезопасных ("i") и жароустойчивых ("d") корпусах оборудования. Поэтому взрывозащита определяется лишь как защита при атмосферных условиях. Атмосферные условия предполагают 20,9 % объемных долей кислорода, температуру окружающей среды от минус 20 до +40°C (если в документации не указано иное) и давление в диапазоне от 800 до 1200 мбар.

Рекомендуемые записи
Точка росы
Поверка и калибровка газоанализаторов с сенсорами на хлор
Точка воспламенения

Эксплуатируемые вами газоанализаторы в большинстве своем:
Всего ответов: 28
Присоединяйтесь
Youtube
Контакт