а 9 10 11 12 13

22 21 20 19

РИС. 3.10. Установка "Предел" для измерения концентрационных пределов распространения пламени:

1 - реакционный сосуд;

2 - отверстие для продувки;

3 - верхняя крышка;

4 - смотровое зеркало;

5 - термопара;

6 - ртутный манометр;

7 - трубопроводы;

8 - 12 - клапаны;

13 - испаритель;

14 - вакуумный насос;

15 - электроды зажигания;

16 - трубчатый электронагреватель;

17 - пакет сеток;

18 - концевой выключатель;

19 - нижняя крышка;

20 - коромысло;

21 - винт;

22 - высоковольтный источник питания

3.7. Нижний концентрационный предел распространения пламени пылей

Нижний концентрационный предел распространения пламени НКРП в пылевоздуш-ных смесях в нашей стране в течение длительного времени измеряли в установке, разработанной М. Г. Годжелло. Взрывная камера этой установки представляла собой толстостенный замкнутый металлический цилиндр с внутренним диаметром 105 мм и высотой 425 мм. Источником зажигания служила расположенная в нижней части взрывной камеры нагретая до 900 °С керамическая пластина. Распространение пламени по пылевоздушной смеси идентифицировалось по скачку давления, регистрируемому тензометрическим датчиком в комплекте со шлейфовым осциллографом. В середине 70-х годов металлическая взрывная камера в установке М. Г. Годжелло была заменена на стеклянный сосуд (тех же размеров) с прозрачными стенками, усовершенствовано распылительное устройство и в качестве источника зажигания применена накаленная до 900 °С нихромовая спираль. При проведении опытов факт распространения пламени по пылевоздушной смеси фиксировался визуально и с помощью киносъемки. Схема этой установки приведена на рис. 3.11.

Реакционный сосуд этой установки представляет собой стеклянный цилиндр внутренним диаметром 105 мм и высотой 425 мм. Цилиндр имеет контрольную отметку на высоте 300 мм и закреплен вертикально между двумя металлическими фланцами.

Методика измерения заключается в следующем. Взвешивают навеску исследуемого вещества, затем помещают навеску в распылитель и герметизируют реакционный сосуд. Подают в ресивер воздух до требуемого давления, устанавливают на блоке продолжитель-

РИС. 3.11. Установка для измерения нижнего концентрационного предела распространения пламени в пылевоздушных смесях:

1 - реакционный сосуд;

2 - распылитель;

3 - электромагнитный клапан; 4, 6 - клапаны; 5 - манометр;

7 - ресивер;

8 - блок управления;

9 - источник зажигания

ностьраспыления, включаютисточникзажиганияираспыляютнавеску, визуальнофикси-руют распространение пламени.

Для первого испытания используют навеску массой 0,2 г. Изменяя массу навески на 10%, находят ее минимальное значение, при котором получают шесть последовательных воспламенений (частота воспламенения равна 1), и максимальное значение, при котором получают шесть последовательных отказов (частота воспламенения равна 0). На каждой промежуточной навеске проводят по шесть испытаний.

За воспламенение принимают горение пылевоздушной смеси с распространением пламени от источника зажигания до контрольной отметки на реакционном сосуде или выше ее.

НКПР рассчитывают по формуле, г/м3:

НКРП

Мх V

(3.5)

где Мх -математическое ожидание величины навески, соответствующей НКПР; V -вместимость реакционного сосуда, м3; - поправочный коэффициент.

Математическое ожидание величины навески, соответствующей НКПР, рассчитывают по методу Спирмена - Кербера:

Мх = Ь - d (S1 - 0,5),

(3.6)

где Ь - минимальное значение массы навески с частотой воспламенения, равной единице, г; d - величина изменения навески, г; S1 - сумма частот воспламенении во всей области неустойчивого воспламенения.

Величину поправочного коэффициента рассчитывают по формуле:

K„ =K-А,

где K - среднее значение относительной плотности осадка, равное:

1 n

n i=1

- коэффициент относительной плотности осадка в i-ом испытании; n -ний; А - доверительный интервал, равный:

А= St„ /n0,5,

(3.7)

(3.8)

число испыта-

(3.9)

S - дисперсия; ta - квантиль распределения Стьюдента при одностороннем доверительном интервале и доверительной вероятности 0,95.

Коэффициент относительной плотности осадка рассчитывают по формуле:

Sc (Шд + Шс )

(3.10)

где шс, шд - масса осадка (мг) в стакане и на поверхности диска пробоотборника, укрепленного на дне реакционного сосуда, после распыления навески массой 0,5 г; Sс, Sрсс - соответственно площадь поперечного сечения стакана и реакционного сосуда, см2 . Дисперсию рассчитывают по формуле:

, 0,5

Z Ki

(3.11)

Значения квантиля 1а в зависимости от числа испытаний приведены в табл. 3.5. ТАБЛИЦА 3.5. Значения Та в зависимости от числа испытаний

При выполнении требований изложенного метода измеренная величина НКПР, например бензойной кислоты, составляет 20±3г/м3.

3.8. Температурные пределе! распространения пламени

Для определения температурных пределов распространения пламени (далее - температурных пределов) выявляют минимальную и максимальную температуры жидкости, при которых пары, находящиеся в равновесии с жидкой фазой, образуют с воздухом смесь, способную воспламеняться от источника зажигания и распространять пламя в объеме реакционного сосуда.

Прибор для измерения температурных пределов (рис. 3.12) состоит из трехгорлого стеклянного цилиндрического сосуда высотой 125 мм и диаметром 65 мм, термостата, измерительной системы и источника зажигания.

Методика измерения температурных пределов заключается в следующем. В реакционный сосуд помещают 70 см3 исследуемой жидкости. В одну из горловин сосуда устанавливают источник зажигания, в другую - двухзонную термопару (для измерения температур жидкости и пара). Третья горловина служит взрыворазрядником. Затем сосуд помеща-