8 7

РИС. 3.18. Установка для определения минимальной энергии зажигания горючих пылей: I - блок управления; II - счетный механизм; III - блок зарядки; 1 - реакционная камера; 2 - вибратор; 3 - стакан; 4 - кронштейн; 5 - электрод; 6 - киловольтметр; 7-конденсатор; 8 - пылесборник

В логарифмических координатах строят кривую зависимости вероятности воспламенения от величины энергии зажигания (рис. 3.17, б). Значение энергии зажигания, соответствующее вероятности воспламенения 0,01, принимают за минимальную энергию зажигания исследуемого вещества.

Измерение минимальной энергии зажигания пылей проводят на установке, схема которой показана на рис. 3.18. Реакционная камера установки имеет прямоугольную форму; камера изготовлена из листовой нержавеющей стали толщиной 4 ± 1 мм или из оргстекла толщиной 6 ± 2 мм, в которой распыляется и зажигается пылевоздушная смесь. На стенках камеры укреплены заостренные электроды диаметром 1,0 ± 0,1 мм в цилиндрических изоляторах (из любого диэлектрика) диаметром 15±1мм.

Виброситовой дозатор содержит вибратор и подвешенный на кронштейне стакан. Нижнее отверстие стакана закрыто легкосменяемой металлической сеткой с ячейками определенных размеров. Дозатор обеспечивает подачу в разрядный промежуток заданного количества исследуемого вещества (концентрация аэровзвеси от 10 до 1000 г/м3 ). Кроме того, установка содержит: пылесборник; блок зарядки рабочего конденсатора, состоящий из источника высокого напряжения постоянного тока, позволяющего подавать на электроны регулируемое напряжение от 0 до 30 кВ; киловольтметр; измеритель электрического заряда; набор вакуумных или фторопластовых конденсаторов с электрическим зарядом от 50 до 25 000 пФ, которые должны быть рассчитаны на рабочее напряжение от 8 до 10 кВ; блок управления, обеспечивающий заданную последовательность включения и выключения приборов установки при ее работе в автоматическом режиме, а также блокировку дверцы защитного шкафа и сигнализацию о наличии напряжения на установке; счетный механизм для регистрации числа искровых разрядов.

До начала испытаний в стакан дозатора насыпают пыль исследуемого вещества, включают вибратор и проверяют возможность получения аэровзвеси различной концентрации.

Минимальную энергию зажигания пылевоздушной смеси определяют в несколько этапов, начиная с определения оптимальной концентрации исследуемого вещества. Для этого устанавливают зависимость вероятности воспламенения от подаваемого на вибратор напряжения. Эту зависимость определяют при заведомо зажигающей энергии (дающей вероятность воспламенения от 0,3 до 0,5) при разрядном промежутке электродов от 3 до 5 мм и наличии в разрядной цепи активного сопротивления R. Вероятность воспламенения смеси рассчитывают по формуле (3.17). При этом число воспламенений должно быть одинаковым во всех испытаниях и не менее десяти. Число разрядов определяют по показаниям счетного механизма, а число воспламенений - визуально.

Затем при найденном напряжении на вибраторе, обеспечивающем наибольшую веро-ятностьвоспламенения, измеряютконцентрациюпыливпылевоздушнойсмесиприпомо-щи отсекателя (пружинного устройства), который мгновенно вводят в зону расположения электродов. Определив массу пыли, осевшей на нижней плоскости отсекателя, рассчитывают оптимальную концентрацию пылевоздушной смеси Q по формуле, г/см3:

Q = 4М/(л d2h), (3.18)

где М- масса пыли на нижней плоскости отсекателя, г; d- диаметр сита виброситового дозатора, см; h - расстояние между плоскостями отсекателя, см.

После выявленияоптимальной концентрации пылевоздушной смеси определяютопти-мальные параметры разрядного контура. За оптимальные параметры разрядного контура принимают такое значение включенного последовательно по отношению к конденсатору добавочного активного сопротивления R, при котором обеспечивается наибольшая вероятность воспламенения.

Оптимальное значение добавочного сопротивления определяют при найденной оптимальной концентрации пылевоздушной смеси и разрядном промежутке от 3 до 5 мм снятием характеристик P=f (R).

По экспериментальным данным при различных значениях R строят в логарифмических координатах кривую зависимости вероятности воспламенения от величины добавочного сопротивления в разрядном контуре. Величину добавочного сопротивления, соответствующую максимуму кривой, принимают за оптимальное значение R. Если явного максимума на кривой не наблюдается, а имеется монотонное возрастание функции P=f (R), то за оптимальное значение R принимают параметры, при которых угол наклона графика к горизонтали не превышает 15°.

При оптимальных параметрах разрядного контура и оптимальной концентрации пы-левоздушной смеси определяют оптимальный разрядный промежуток электродов снятием характеристик P=f (d). Оптимальным называют разрядный промежуток, обеспечивающий наибольшую вероятность воспламенения. По экспериментальным данным строят кривую зависимости вероятности воспламенения от величины разрядного промежутка. Значение разрядного промежутка, соответствующее максимуму кривой, принимают за оптимальный разрядный промежуток.

При оптимальных значениях концентрации, параметров разрядного контура и разрядного промежутка определяют минимальную энергию зажигания снятием характеристик P=f (W). По экспериментальным данным строят в логарифмических координатах кривую зависимости вероятности воспламенения от величины энергии зажигания. Значение энергии зажигания, соответствующее вероятности воспламенения 0,01, принимают за минимальную энергию зажигания исследуемого вещества.

3.13. Кислородный индекс

Для определения кислородного индекса КИ вертикально закрепленный образец материала зажигают в кислородно-азотной среде и оценивают результаты испытания. Изменяя концентрацию кислорода в кислородно-азотной смеси, определяют ее минимальное значение, при котором наблюдается самостоятельное горение образца.

Установка для измерения кислородного индекса изображена на рис. 3.19. Реакционная камера представляет собой кварцевую трубку внутренним диаметром не менее 75 мм и

u и u

30+ 0,25

Кислород Азот

50 + 0,25

РИС. 3.19. Установка для определения кислородного индекса:

1 - реакционная камера;

2 - держатель образца;

3 - колпачок;

4 - сетка;

5 - бусины;

6 - газовая горелка;

7 - ротаметры; 8, 9 - клапаны

высотой 450 мм, установленную вертикально на основании. Нижняя часть камеры на высоту 80 - 100 мм заполнена бусинами диаметром от 3 до 5 мм из стекла или другого материала для обеспечения равномерной скорости газового потока по сечению камеры. Для камеры диаметром от 75 до 100 мм при проведении испытаний с кислородно-азотной смесью, в которой концентрация кислорода меньше 21%, следует использовать колпачок, сужающее отверстие которого должно быть диаметром не более 40 дм. Держатель образца может быть любой конструкции, он служит для удерживания образца за основание в вертикальном положении в центре камеры. Держатель снабжен проволочной сеткой с ячейками размером от 1 до 1,6 мм для улавливания частиц и капель, падающих с горящего образца.

Установка снабжена двумя ротаметрами с пределами измерения расхода газа до 0,9 м3/ч, трубопроводами с клапанами для регулировки подаваемого в реакционную камеру газа, рамкой для испытания пленочных и гибких листовых материалов; источником зажигания образца, представляющим собой горелку с диаметром выходного отверстия 2 ± 1 мм. Топливом для горелки служит любой горючий газ, подачу которого регулируют так, чтобы длина пламени составляла 16 ± 4 мм при вертикальном расположении горелки.

Для испытаний подготавливают не менее 15 образцов в форме брусков, размеры которых приведены в табл. 3.8.

ТАБЛИЦА 3.8. Размеры образцов для измерения КИ, мм