Лекция 9. ЗАЖИГАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ИСКРОЙ. Критические условия зажигания электрической искрой

теория горения-1 - Стр 5

42	Глава 1. Возникновение процессов горения

Из экспериментальных данных, представленных на рис. 1.12 очевидно, что с увеличением диаметра поджига­ ющего шарика dmс 1 до 5 мм температура поджигающей поверхности нагретого тела монотонно снижается для всех трех видов горючей смеси примерно на250—400°С.Кроме того, у легковоспламенимыхводородно-воздушныхсмесей температура воспламенения во всех случаях остается мини­ мальной. Зависимость температуры зажигания от площади зажигающей поверхностиТзаж= f( S ) наиболее наглядно представлена на рис. 1.13. При достаточно большой пло­ щади зажигающей поверхности (5П> 200 см2) критическая температура зажигания смеси природного газа с воздухом асимптотически приближается к своему минимальному значению 975°С. При уменьшении площади зажигающей поверхности до 50 см2 она постепенно становится выше 1000°С, а при дальнейшем уменьшении площади резко нарастает до 1200°С, стремясь к бесконечности при при­ ближении размеров зажигающей поверхности к нулю, т.е. нагретые тела очень маленьких размеров(dm« 1 мм) практически не способны поджечь горючую смесь даже при очень высоких значениях температуры.

Зависимость температуры зажигающей поверхности от давления и вида горючей смеси показана на рис. 1.14

Рис. 1.14. Зависимость температуры зажигания горючей

метано-воздушнойсмеси от давления при различном времени воздействия источника зажигания:

1 —0,5с;2 ~ 1 с;3 -2с;4 — 3 с

1.7. Вынужденное воспламенение (зажигание) горючих смесей

43

и 1.15. Из экспериментальных данных, представленных на этих рисунках, очевидно, что температура вынужден­ ного зажигания горючих газовых смесей и паровоздушных смесей паров горючих жидкостей монотонно снижается до 600—650°Сдляметано-воздушныхсмесей и до мини­ мальной температуры воспламенения углеводородов при­ мерно 200°С для смеси паров нефти с воздухом при давле­ нии примерно25—30атм. Эти закономерности изменения допустимой (критической) температуры, близкой к темпе­ ратуре зажигания пожароопасных газо- и паровоздушных смесей, от вида горючего, состава смеси, давления, размеров поджигающего тела и других параметров воспламенения необходимо знать для обеспечения пожарной безопасности технологических процессов производства, при проведении научно обоснованной экспертизы пожаров и в ряде других ситуаций, связанных с обеспечением пожарной безопасно­ сти промышленных предприятий.

Большой практический и научный интерес представ­ ляют явления вынужденного зажигания движущихся газовых смесей (или неподвижных газовых смесей дви­ жущимся источником зажигания: летящими искрами, падающими каплями расплавленного металла и др.), так

Рис. 1.15. Зависимость температуры зажигания паров

горючих жидкостей от давления:

1 —бензол;2 —цилиндровоемасло;3 —бензин;4 —нефть

44	Глава 1. Возникновение процессов горения

как они чаще встречаются на практике. Кроме того, эти закономерности подтверждают и наглядно иллюстрируют механизм тепловой картины зажигания, которая была рас­ смотрена выше. Очевидно, что при зажигании газовой смеси движущимся нагретым телом, движущейся газовой смесью или нагретой стенкой теплообмен газа с нагре­ тым телом или стенкой становится интенсивнее, интен­ сивнее происходит «размывание» теплового поля вокруг нагретого тела. Поэтому, чтобы нагреть горючую смесь до температуры зажигания (до температуры интенсив­ ного протекания химической реакции), необходимы более мощные источники тепла: нагретое тело больших размеров или тело, нагретое до больших температур. При увеличе­ нии относительной скорости движения горючей газовой смеси или источника поджигания эта зависимость тоже увеличивается (например, увеличивается критическая температура зажигания).

Экспериментальные данные по зажиганию движущихся газовоздушных смесей нагретыми металлическими стерж­ нями приведены на рис. 1.16. Из приведенных зависимо­ стей очевидно, что минимального значения температуры зажигающей поверхности стержня, обтекаемого потоком горючей газовоздушной смеси, достаточно для таких легковоспламеняемых горючих, как водород и ацетилен. Но и для них с увеличением скорости потока температура поджигающей поверхности возрастает. Наиболее крутой

Рис. 1.16. Зависимость температуры зажигания горючей

смеси от скорости потока:

1 —пентан;2 — оксид пропилена;3 — оксид этилена;4 — сероуглерод; 5—ацетилен;6 —водород

1.7. Вынужденное воспламенение (зажигание) горючих смесей

45

характер зависимости температуры поджигающей поверх­ ности от скорости газового потока имеют такие горючие, как сероуглерод, оксид пропилена и пентан. У этих горю­ чих с увеличением скорости потока в 2 раза температура зажигающей поверхности повышается на 200—400°С.Эти закономерности изменения температуры зажигания горю­ чих смесей при тех или иных физических условиях про­ текания процесса зажигания также необходимо учитывать, как при экспертизе пожара.

Зажигание горючих газовых смесей электрической искрой является довольно распространенным видом вынужденного воспламенения как при управляемом, так и при неуправляемом горении. Механизм данного процесса намного сложнее теплового механизма зажигания нагретым телом. При электрическом разряде в горючей смеси образу­ ется канал (определенный объем газа), имеющий высокую температуру (до десятков тысяч градусов) и состоящий из возбужденных и ионизированных молекул (плазмы). Ионизация газов в зоне электрического разряда и образо­ вание возбужденных молекул способствуют интенсивному течению химических реакций, что, в свою очередь, приво­ дит к воспламенению.

Время действия разряда ничтожно мало — тысячные доли секунды, но время тепловой релаксации системы настолько велико, что его можно рассматривать с позиций термодинамического равновесия, когда мгновенно выде­ ляемое тепло медленно распределяется от первоначально нагретого газа в окружающее пространство. Таким образом, зажигающую искру можно рассматривать как своеобразное разогретое газообразное тело.

В соответствии с этим существует две теории искрового зажигания: ионная и тепловая.

Вопрос только в том, какой из них является домини­ рующим и при каких условиях, т.е. когда преобладают одни факторы, а когда другие. Это необходимо знать как для усиления зажигающего действия электрической искры в тепловых установках, двигателях и других устройствах, так и для предотвращения пожаров и случайных взрывов газовоздушных и паровоздушных смесей.

При искровом зажигании для каждого вида горючего и смеси газов существует минимальная мощность элек­ трического разряда, при которой смесь способна воспла­ мениться: возникает фронт пламени и происходит его

46	Глава 1. Возникновение процессов горения

дальнейшее распространение за пределы зоны зажигания, которая называется критической энергией зажигания.

Минимальная мощность искры зависит от состава смеси, ее давления, температуры и некоторых других параметров смеси.

Ученый Я. Б. Зельдович разработал тепловую теорию искрового зажигания. Согласно этой теории электриче­ ская искра заменяется точечным источником тепла, кото­ рый в определенный момент выделяет некоторое количе­ ство теплаQ. За счет данного тепла газовое пространство, окружающее источник, разогревается. Если объем газо­ вого пространства, разогретого этим теплом до темпера­ туры выше температуры горения Гг, больше критической величиныRKp, то происходит воспламенение смеси. Кри­ тический объем газа определяется из следующих усло­ вий. Если время охлаждения разогретого энергией искры газового объема от температурыТТдо температурыТГ- в больше характеристического времени химической реакции горения, то зажигание газовой смеси возможно, а если это время меньше 1 • 10 4 с, то смесь не воспламенится:

Е ’

где 0 — интервал температур, при котором скорость реак­ ции уменьшится в е раз.

Числовое значение критического радиуса разогретой сферы газовой смеси, которая способна воспламенить весь объем смеси, может быть определено через толщину фронта пламени 5ПЛ:

Для большинства горючих газовых смесей стехиометрического состава при нормальном давлении, температуре и ламинарном режиме горения бпл= 0,1 мм. Считается, что слой газовой смеси, прилежащий к сферической поверхно­ сти разогретого объема газа, успевает воспламениться пре­ жде, чем разогретый объем газа охладится до температуры ниже зажигания. Количество тепла, которое нагреет такой объем смеси от Т0доТг, можно подсчитать по формуле

(1.15)

где R3KB — радиус разогретой сферы газа.

1.7. Вынужденное воспламенение (зажигание) горючих смесей

47

Критическое количество тепла, необходимое для зажи­ гания смеси электрической искрой, можно определить по формуле

Это выражение позволяет проанализировать влияние различных физико-химическихпараметров горючей газо­ вой смеси на энергию вынужденного зажиганияЕзаж~ Q. Известно, чтоX, ср и особенноWn зависят от вида горючего, состава смеси и других условий воспламенения. Коли­ чественно энергия вынужденного воспламенения горю­ чих газовых смесей является ничтожно малой величиной и колеблется для различных газовых смесей от десятых долей до нескольких миллиджоулей. Минимальное зна­ чение критической энергии зажигания наиболее распро­ страненных горючих газовоздушных смесей составляет0,2—0,3мДж, но для некоторых углеводородов QKp может оказаться несколько ниже, в связи с этим по соображениям техники безопасности следует ввести поправочный коэф­ фициент запаса, критическую энергию зажигания горю­ чих и взрывоопасных углеводородных смесей с воздухом условно можно принять равной 0,1 мДж.

В ряде экспериментов процесс вынужденного зажигания горючих газовых смесей электрической искрой фиксиро­ вался методом скоростной киносъемки. Из этих кинограмм очевидно, что, если к моменту времени, равному 1 • 10 4 с, объем сферы разогретых газов и зародившийся очаг горе­ ния достигали размера примерно 1 мм, процесс горения распространялся на всю смесь. Если нет — зона разогретых газов размывалась в той же смеси, но при энергии искры меньше критической горения вообще не возникало.

При воспламенении газовозушных смесей неизбежны потери энергии на излучение за счет высоких температур газа в электрической искре, теплопотери на нагрев электро­ дов. Поэтому с учетом гасящего действия тела электродов фактическая энергия зажигания будет несколько больше, а критическая энергия зажигания ЕЩ) *0,1 мДж, получен­ ная по тепловой теории, может быть принята в качестве предельной.

Кроме перечисленных факторов, минимальная крити­ ческая энергия зажигания углеводородовоздушных сме­

48 Глава 1. Возникновение процессов горения

сей зависит от вида горючего, концентрационного состава горючей смеси, давления, диаметра и вида материала элек­ тродов и др.

Оценим количественно влияние газового потока. Время жизни электрической искры в зависимости от ее мощ­ ности Е колеблется в очень широких пределах: от-0,01до-1000мкс. Возьмем среднюю продолжительность искры-10мкс, а характеристическое время тепловых процессов при вынужденном зажигании горючих газовых смесей элек­ трической искрой примем равным характеристическому времени химической реакции 100 мс. Тогда при скорости потока в 100 м/с горючая газовая смесь сместится от оси проскока искры на расстояние в 10 мм, т.е. в 10 раз большее характеристического диаметра начального объема разо­ гретой газовой смеси, а при скорости газа всего 10 м/с — на расстояние в 1 мм, т.е. на величину, вполне соизме­ римую с критическим радиусом сферы разогретого газа. Поэтому при рассмотрении вынужденного зажигания дви­ жущихся горючих смесей вводят поправку наП-образнуюформу разогретой зоны и другие осложняющие факторы (например, мелкомасштабную турбулентность), влияющие на условия теплообмена, режим горения и др. Очевидно, что для воспламенения движущихся газовых смесей необ­ ходима мощная электрическая искра, пропорциональная объему нагреваемой смеси.

В физике дается следующее примерное соотношение:

E3=E3o+AW?t. (1.17)

Графически эта зависимость представлена на рис. 1.17. С увеличением скорости течения газовой пропано-воздуш-ной смеси энергия вынужденного зажигания растет. Воз­ растает она и с понижением давления в газовой смеси.

Для пропано- и метано-воздушныхсмесей стехиометрического состава при нормальном давлении энергия вынуж­ денного зажигания равна 0,2 мДж, при давлении 230 мм рт. ст. она возрастает до 2 мДж, а при снижении давления до 125 мм рт. ст. возрастает до 6 мДж. Дальнейшее повы­ шение критической энергии зажигания смеси обусловлено повышением скорости газовоздушного потока и изме­ нением степени его турбулентности, но не превышает 100 мДж даже при зажигании движущихся газовых сме­ сей при пониженном давлении. Для неподвижных смесей и при нормальных условиях эта величина редко превышает

1.7. Вынужденное воспламенение (зажигание) горючих смесей				49
2—3мДж. Минимальное ее		Е	мд ж
значение еще меньше — при-		кр’
мерно 0,2—0,3мДж.
Существуют еще такие 64-
виды вынужденного вое56-
пламенения,	как заж ига­
ние горячими струями газа,
зажигание от постороннего 40-
источника пламени, зажига-		^2 _
ние в результате адиабатиче­
ского сжатия.		24 -
Первый и	третий виды
заж игания	применяю тся	8 -
преимущественно в технике,
в специальных устройствах
по сжиганию горючих газов		- 0	15 30 45 60	мд.
и паров горючих жидко­		рис. 1.17. Зависимость
стей. Второй вид зажигания
(от постороннего источника		минимальной энергии
пламени) мало чем отлича-			зажигания пропано-

ется от механизма распро-воздушнойсмеси от скорости

странения фронта пламени, при давлении 125 мм рт. ст. При этом в поджигаемую горючую смесь вводятся активные центры химической

реакции горения и подводится тепло, способное иницииро­ вать процесс воспламенения и горения поджигаемой газо­ вой смеси.

Зажигание паров горючих жидкостей зависит от вида жидкости и ее температуры. Если она находится при тем­ пературе вспышки или несколько выше и над ее поверх­ ностью образовалась горючая газовоздушная смесь соот­ ветствующей концентрации, то процесс ее зажигания мало отличается от рассмотренного выше. Если температура жидкости ниже температуры вспышки, то энергии зажи­ гающего тела (раскаленного тела, искр твердого материала или серии электрических искр) должно хватить на испаре­ ние некоторого количества легковоспламеняющейся жид­ кости (ЛВЖ ) или горючей жидкости (ГЖ) для создания горючей газовоздушной смеси, а затем на ее последующее зажигание по механизму, рассмотренному выше.

Для зажигания твердых горючих веществ и материалов необходим такой запас тепловой энергии искры или дру­ гого внешнего источника зажигания, чтобы его хватило

4 Теория горения и взрыва

50	Глава 1. Возникновение процессов горения

либо на пиролиз части материала и образование горючей газовоздушной смеси, либо на создание малого очага гете­ рогенного горения — тления, которое при определенных условиях может развиться и перейти в открытое пламен­ ное горение, приводящее к пожару. Поэтому очевидно, что минимальной энергией зажигания обладают горючие газо­ воздушные и паровоздушные смеси. Именно они являются наиболее пожаро- и взрывоопасными.

Опасность же тех или иных источников зажигания, которые могут вызвать воспламенение конденсированных видов горючих (горючих жидкостей и твердых горючих материалов), связана со многими дополнительными факто­ рами и в каждом конкретном случае они должны тщательно анализироваться. Они зависят от вида горючей жидкости,

еетемпературы, теплоты испарения, условий газообмена

ит.д., а при поджигании твердых горючих материалов — от их вида, влажности, температуры, дисперсности и др. При этом индукционный период зажигания, в который вхо­ дят и время фазового превращения горючего, и время сме­ сеобразования, и собственно время поджигания, увеличива­ ется в сотни и тысячи раз. Знание этих данных существенно как с точки зрения изучения физики процесса вынужден­ ного зажигания, так и при расследовании различных при­ чин и обстоятельств возникновения пожаров и загораний при экспертизе пожаров.

Для оценки степени пожаро- и взрывобезопасности тех

или иных технологических процессов производств, при экс­ пертизе проектов и пожаров нередко требуются значения критических энергий зажигания конкретных видов горючих смесей, веществ и материалов. В справочной литературе такие данные для большинства новых видов горючих мате­ риалов отсутствуют, поэтому возникает необходимость ана­ литического расчета этих параметров. Для этого рекоменду­ ется использовать, например, сравнительный метод расчета минимальной энергии зажигания, выраженной через нор­ мальную скорость горения:

F' 2

( 1.18)

где £’кР и £’кР — критическая энергия зажигания двух раз­ ных веществ; W | и W" — скорости горения по нормали к поверхности горения.

1.8. Концентрационные пределы зажигания газопаровоздушных смесей

51

Если сравниваемые вещества близки по своему хими­ ческому строению, результаты расчета подходят для прак­ тических целей. Если в качестве стандартного веще­ ства для сравнения принять бутан, то минимальную критическую энергию зажигания газопаровоздушных сме­ сей при нормальных условиях можно оценить по формуле

£■^=0,036/^2. (1.19)

Если WH Ек веществ и композиций неизвестны, то их приходится определять экспериментально.

1.8. Концентрационные пределы зажигания газопаровоздушных смесей

Согласно механизму вынужденного воспламенения (зажигания) горючих смесей для возникновения и развития процесса горения необходимо наличие горючего, окислителя и высокотемпературного источника зажигания. Источник зажигания активирует некоторую часть молекул, сообщая им энергию, равную или выше энергии активизации. В химиче­ скую реакцию вступают лишь те молекулы горючего и окис­ лителя, энергия которых в момент соударения превышает энергию активации. В результате образуются новые веще­ ства. Выделившаяся химическая энергия переходит в тепло­ вую. Тепло передается соседним частицам, увеличивая их энергию и, соответственно, обеспечивая тем самым непре­ рывную цепь последовательных превращений веществ горю­ чей смеси в продукты реакции.

Таким образом, в реакционной системе, содержащей молекулы горючего и окислителя, могут происходить три типа столкновений молекул: горючее-горючее,окисли­тель-окислитель,окислитель-горючее.При этом только последний вид соударений может оказаться эффективным, поскольку только в данном случае могут образоваться про­ дукты реакции и выделится тепло. Очевидно, что вероят­ ность того или иного типа взаимодействий зависит от коли­ чества тех или иных молекул в смеси. Если смесь содержит избыток окислителя («бедная» смесь, а > 1), с большей вероятностью будут протекать взаимодействия (столкно­ вения) молекул окислителя друг с другом. Для «богатых» смесей, наоборот, с большей вероятностью будут проис­ ходить столкновения молекул горючего. Максимальная

studfiles.net

Вопрос 3. Минимальная энергия зажигания, зависимость ее от некоторых параметров, практическое применение

Искрой

Вопрос 2. Элементы тепловой теории зажигания электрической

Электрическая искра - один из наиболее распространенных способов зажигания в технике, она является частой причиной возникновения пожаров и взрывов. И если другие виды источников зажигания образуются, как правило, в результате аварий, их в известной степени можно предвидеть, то явление зажигания электрической искрой меньше всего поддается контролю, возникает неожиданно и в качестве причины пожара не всегда доказуемо. Само явление электрического разряда недостаточно изучено. Электрический разряд - это сложное физико-химическое явление, в результате которого в диэлектрике в зоне проскока (пробоя) искры образуется канал разряда, в котором происходит возбуждение и ионизация молекул газа с выделением большого количества теплоты. Образуется и плазма. Схема искрового разряда представлена на рис.2.

гтлсгт

В зоне электрического разряда происходит мгновенное развитие химических реакций горения, при этом период индукции практически отсутствует. Выделенная в разрядном канале теплота приводит к сгоранию горючей смеси, но количества ее может не хватить для образования и распространения устойчивого фронта пламени. Поэтому для каждого вида горючего в зависимости от соотношения его с окислителем существует наименьшее, критическое значение мощности электрической искры. Минимальная мощность разряда есть функция состава горючей смеси, давления, температуры и т.д.

Екр— f(Cr0p/C0io Р> Т). (2)

Теория теплового механизма зажигания электрической искрой разработана академиком Я.Б.Зельдовичем. Рассмотрим некоторые элементы этой теории. Представим горючую смесь, в центре которой расположен точечный источник зажигания в виде электрической искры .

Рис.3. Схема тепловых потоков при искровом зажигании

 

За время ti >0 источником ИЗ выделяется AQ Дж теплоты. К ней будет добавляться теплота химической реакции Qrop. Часть выделяющейся теплоты будет передаваться теплопроводностью в холодную горючую смесь. Если мощность искры мала, то нагреваемого объема недостаточно для поддержания в начальный момент реакции горения. Поэтому смесь охлаждается и воспламенения не происходит (рис.4, сплошные линии Ti > т2 > т3). При увеличении мощности искры нагреваемая ею часть объема смеси будет больше. В этом случае выделяемой теплоты реакции уже достаточно для компенсации теплоотвода в холодную смесь. Возникает устойчивый фронт горения, пламя распространяется по всему объему смеси (пунктирные линии т4> т5).

Рис.4. Температурное поле вокруг ИЗ (г - расстояние в разное время т)

 

Представленные на рис.4 зависимости изменения температуры описываются следующим уравнением:

Т = Т0+------------- —(3)

ср -р-(4т1-а-т)

где Т0 - начальная температура горючей смеси. К; ср - средняя теплоемкость смеси, кДж/кг-К; а - температуропроводность, м /с; р - плотность свежей смеси, кг/м3;

г - радиус смеси, приведенный к ее начальной плотности, м.

Максимальная температура в точке г = 0 нагретой зоны изменяется во времени по гиперболическому закону (рис.5):

Q

Тщах — Т0 +

с -р-(47г-а-т)

itri Рис.5. Изменение Тмах во времени

 

Если искра нагревает некоторый объем горючей смеси до температуры горения Тг (точка 1), и если время охлаждения объема смеси до температуры Тг - 9 (точка 2) больше или равно времени реакций тхр в зоне нагрева, то воспламенение возможно:

 

(тХр «Ю-4 с)

 

Здесь 9 = RT /Е - характеристический интервал температуры, который означает, что при снижении температуры в зоне горения от Тг до Тг - 9 скорость реакции снижается в е раз, причем при температуре Тг - 9 горение становится невозможным.

.Произведя математические преобразования (3) и подставив далее в него теплофизические параметры газовой смеси, можно получить численные значения критического радиуса эквивалентной сферы разогретых газов, которая способна зажечь горючую смесь данного вида и состава:

гэкв >3,7 5ф, (6)

где 5ф - толщина фронта пламени.

Для большинства горючих газовых смесей 5ф « 0,1 мм, т.е. гэкв = 0,4 - 0,5 мм. В табл.1 приведены расчетные критические радиусы эквивалентной сферы для некоторых стехиометрических смесей горючих газов и паров с воздухом.

 

Вещество	Гкр, ММ
Метан	1,03
Этан	0,90
Пропан	0,92
Бутан	0,95

Расчетные критические радиусы смесей стехиометрического состава газов и паров

 

Таблица 1 Вещество гкр, мм Бензол 0,85     Метанол 0,76 Водород 0,26 Ацетилен 0,28

 

Для создания очага минимального критического размера к горючей смеси необходимо локально подвести некоторое минимальное количество энергии. Приблизительно ее величина определяется следующим выражением:

п А,3Г • TQ • (Тг - Т0)

Vmin з 2 —2 ' ^

uH-Po-cp

где ин - нормальная скорость распространения пламени, м/с; Ро - начальное давление смеси, Па.

Таким образом, для зажигания электрической искрой также существуют критические условия, определяемые минимальной энергией зажигания, необходимой для создания элемента пламени, способного к распространению.



3-net.ru

Элементы тепловой теории зажигания

Поиск Лекций

Методическая разработка

для проведения лекционного занятия по учебной дисциплине

«Теория горения и взрыва»

(для курсантов и студентов обучающихся по направлению подготовки 280700.62 «Техносферная безопасность» профиль «Безопасность технологических процессов и производств» квалификация (степень) «Бакалавр»)

 

 

Тема занятия 3.1Вынужденное воспламенение (зажигание)

 

 

Обсуждено на заседании ПМК "Процессов горения"

«4» июля 2012 г. протокол №11

 

I. Цели занятия

Ознакомить слушателей (курсантов) с основными закономерностями процессов зажигания газопаровоздушных смесей от внешних источников.

Формирование у обучаемых знаний, умений и навыков, позволяющих проводить различные инженерные расчеты в области пожарной безопасности, установления причин возникновения пожара.

 

II. Расчет учебного времени

Содержание и порядок проведения занятия	Время, мин
ВВОДНАЯ ЧАСТЬ
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ 80 Учебные вопросы
1. Основные понятия и механизм зажигания. Элементы тепловой теории зажигания
2. Основные виды и характеристики источников зажигания
3. Зажигание электрической искрой
4. Минимальная энергия зажигания, зависимость ее от различнх факторов, практическое применение
ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНАЯ ЧАСТЬ

IV. Литература

1. ГОСТ 12.1.004-91* Пожарная безопасность. Общие требоания.

2. ГОСТ 12.1.044-89* Пожаровзрывобезопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения.

3. Теоретические основы процессов горения /Кутуев Р.Х., Малинин В.Р.,Кожевникова Н.Ю. и др.: Учебник. - СПб.: СПбВПТШ МВД РФ, 1996.-236с.

4. Решетов А.П., Ловчиков В.А. Теоретические основы процессов горения:Учебно-методическое пособие по решению задач. - СПб: СПбИПБ МВДРоссии, 1997. - 123 с.

 

5. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения(Справочное издание в двух книгах) / Баратов А.Н., Корольченко А.Я.,Кравчук Г.Н. и др. - М.: Химия.1990.

6. Демидов П.Г., Саушев B.C. Горение и свойства горючих веществ: Учебное пособие. М.: ВИПТШ МВД СССР, 1984.

7. Абдурагимов И.М. и др. Физико-химические основы развития и тушения пожаров (Учебное пособие) М.: ВИПТШ МВД СССР, 1980.

V. Учебное обеспечение

1. Презентация для мультимедийного проектора

Содержание лекции

 

1. Основные понятия и механизм зажигания. Элементы тепловой теории зажигания
1.1 Основные понятия и механизм зажигания
1.2 Элементы тепловой теории зажигания
1.3 Особенности зажигания паровоздушных смесей нагретой поверхностью
2. Основные виды и характеристики источников зажигания
2.1 Классификация внешних энергетических импульсов, приводящих к самовоспламенению и самовозгоранию
2.2 Классификация внешних источников зажигания
3. Основные виды и характеристики источников зажигания
4. Минимальная энергия зажигания, зависимость ее от различных факторов, практическое применение

 

 

Основные понятия и механизм зажигания. Элементы тепловой теории зажигания

Основные понятия и механизм зажигания

Зажигание-это процесс инициирования начального очага горения в горючей смеси.

Выделяют два вида возникновения горения:

1. самовоспламенение (самовозгорание), при котором воспламенение развивается спонтанно внутри горючей смеси;

2. вынужденное зажигание, при котором воспламенение возникает в горючей газопаровоздушной смеси с помощью некоторого внешнего источника тепловой энергии – источника зажигания.

Первый вид зажигания рассмотрен нами в предыдущих темах. Следует подчеркнуть, что для самовоспламенения, и в ряде случаев для самовозгорания, необходимо внешнее тепловое воздействие, приводящие к началу процессов саморазогрева конденсированных сред или разогрева горючей смеси до температуры самовоспламенения. Таковыми могут быть: прямое тепловое воздействие, адиабатическое сжатие и т.п.

Принципиальным отличием самовоспламенения от вынужденного зажигания является то, что на практике самовоспламенение происходит в замкнутых объемах, при этом смесь разогрета равномерно, т.е. градиент температуры в смеси (до самовоспламенения) стремится к нулю.

В случае вынужденного зажигания, внешний источник тепла нагревает только очень маленькую область горючей смеси, непосредственно прилегающую к его поверхности.

Эти отличия можно рассмотреть на следующем примере. Представим определенный, достаточно большой объем, заполненный горючей смесью.

Будем плавно нагревать стенки сосуда, так чтобы горючая смесь успевала равномерно прогреваться, т.е. градиент температуры стремился к нулю. Рис. 1.

В этом случае, когда температура стенок сосуда, а соответственно и смеси, достигнет температуры самовоспламенения смеси, произойдет самовоспламенение.

Если же, скорость нагрева стенок сосуда будет очень высокой, так, что горючая смесь не будет успевать равномерно прогреваться, а нагреваться будет только малый ее слой у стенок сосуда (рис.2) , то в этом случае для ее воспламенения, сосуд необходимо нагреть до более высокой температуры. В этом случае произойдет вынужденное зажигание от нагретой поверхности.

Таким образом, нагретая поверхность может привести как к самовоспламенению, так и стать источником вынужденного зажигания. В случае, когда горючая смесь находится в открытом пространстве, из-за значительного теплоотвода, возможно только вынужденное зажигание горючей смеси.

 

Горючая   смесь

Рис..1. Распределение температуры в горючей смеси при самовоспламенении:

а – при температуре стенок сосуда менее температуры самовоспламенениия;

б – при температуре стенок сосуда равной температуре самовоспламенения;

Т1 –температура смеси ниже температуры самовоспламенения; Тсв – температура самвоспламенения.

 

 

Горючая   смесь

 

Рис. 2. Распределение температуры в горючей смеси при зажигании:

а – при температуре стенок сосуда менее температуры зажигания;

б – при температуре стенок сосуда равной температуре зажигания;

ТН – начальная температура смеси; Т1 –температур ниже температуры зажигания; Тсв – температура самвоспламенения; Тз – температура зажигания.

 

 

Механизм процесса вынужденного зажигания тепла схож с процессами самовоспламенения и самовозгорания, но имеет существенные отличия.

Процесс зажигания, также имеет свои отличительные особенности в зависимости от агрегатного состояния горючего вещества, что проистекает исходя из механизма самого процесса горения веществ.

В отличие от газов, для достижения пламенного горения жидких и твердых веществ необходим внешний подвод тепла, исключением является вынужденное зажигание легковоспламеняющихся жидкостей, температура воспламенения которых ниже температуры окружающей среды.

Наиболее простым для понимания является зажигания горючих газов или паров жидкостей.

Сущность процесса зажигания от внешнего источника заключается в нагревании высокотемпературным источником только очень маленькой части объема холодной горючей смеси, буквально в одной ее точке. Основная часть смеси при этом остается в холодном состоянии.

Пусть имеется некая система с газовой смесью (рис.3). Температура газа во всем его объеме одинаковая и равнаT0, поэтому конвекция, т.е. перемешивание газа, отсутствует. Поместим в эту систему накаленное тело (источник зажигания ИЗ) с бесконечно малой поверхностью и температурой стенки Тст выше температуры газа Т0.

 

Горючая смесь (Гор.+Ок.)

 

Рис.3 Схема тепловых потоков в системе «газ – источник зажигания»

 

В этом случае газ начнет нагреваться, и возникнет тепловой поток q от поверхности тела к периферии смеси. Передача теплоты будет осуществляться теплопроводностью. В газовой смеси возникнет температурное поле, градиент которого будет направлен в сторону теплового потока от источника зажигания. Распределение температуры по объему газовой смеси будет зависеть от Тст нагретого тела и от того, какая смесь находится в системе: горючая или негорючая (рис.4).

 

 

Рис.4. Распределение температуры по объему газовой смеси по мере удаления от источника зажигания (критические условия зажигания горючей смеси):

1- негорючая смесь;

2- горючая смесь.

 

Графически зависимость распределения температуры по негорючему газу будет представлять собой прямую линию, поскольку из закона Фурье следует, что:

 

(1)

 

и для температуры газа T1cт получаем прямую линию (рис.2):

 

(2)

 

где q - тепловой поток, Вт/м2 ;

l - коэффициент теплопроводности, Вт/м2×К;

х - расстояние от поверхности источника зажигания, м.

 

Если же в системе находится горючая смесь, то характер зависимости изменится за счет выделения теплоты окислительно-восстановительных реакций, что видно на рис.4. (кривые 2).

Как известно, с увеличением температуры смеси скорость реакций окисления увеличивается. Таким образом, с увеличением температуры внесенного источника, количество тепла, выделяющееся в результате окисления, будет расти, и, соответственно, будет оказывать большее влияние на распределение температуры в горючей смеси. Наиболее интенсивно реакции окисления будут протекать в очень узком, приповерхностном слое d горючей смеси. Далее теплота будет отводиться из этого приповерхностного слоя в объем холодной горючей смеси, где интенсивность протекания реакций окислений незначительна и не будет оказывать существенного влияния на распределение температуры, т.е. дальнейшее распределение температуры будет близко к прямолинейной зависимости.

Если несколько увеличить температуру источника тепла до температуры T2, то, естественно, изменится зависимость распределения температуры смеси, при этом:

· в негорючем газе будет увеличиваться только наклон температурной прямой.

· в горючей смеси скорость реакции окисления увеличится, а значит, больше будет и тепловыделение. И может найтись такая температура стенкиТ2ст , при которой в приповерхностном слое температура горючей смеси понижаться не будет, и кривая температуры на этом участке пойдет параллельно оси абсцисс. То есть в этом слое установится равенство (баланс) теплоотвода и тепловыделения. Малейшее увеличение температуры вышеТ2ст приведет к тому, что скорость реакции в пограничном слое начнет прогрессивно возрастать, как при самовоспламенении. Смесь воспламенится.

Температуру стенкиТ2ст называюткритической или температурой зажигания Тз. Она аналогична по смыслу, но не равна по величине температуре самовоспламенения горючей смеси.

Температура зажигания -это критическая, минимальная температура источника зажигания, выше которой всегда происходит воспламенение от него горючей смеси.

Как сказано выше, температура зажигания аналогична по смыслу температуре самовоспламенения, механизмы процессов схожи. При изучении температуры самовоспламенения мы говорили о том, что она зависит от множества факторов и условий. Аналогичная ситуация и с температурой зажигания.

Основными факторами, оказывающими влияние на величину температуры зажигания являются:

1. Химическая природа горючего и окислителя. Очевидно, что чем легче окисляется горючее вещество и чем сильнее окислитель, тем ниже температура зажигания;

2. Состав горючей смеси. Как известно, скорость химической реакции максимальна при стехиометрическом соотношении компонентов. Опытным путем установлено, что в случае горения, скорость максимальна при концентрациях горючего в смеси немного выше стехиометрической. График зависимости температуры зажигания от концентрации горючего в смеси выглядит в виде параболы, как представлено на рис. 4.5. Если концентрация горючего в смеси ниже нижнего или выше верхнего концентрационного предела, то такую смесь невозможно зажечь ни при какой температуре ИЗ;

3. Давление окружающей среды. С увеличением давления окружающей среды скорость химической реакции увеличивается, соответственно, температура зажигания уменьшается;

4. Наличие катализаторов и ингибиторов. Катализаторы повышают скорость химической реакции, и соответственно температура зажигания такой смеси уменьшается.

 

Рис. 5 Зависимость температуры зажигания от состава смеси:

а – теоретическая; б – практически выявленная.

 

Критические условия при вынужденном воспламенении связаны со свойствами источника зажигания и условиями распространения пламени. С того момента, когда температура стенки источника зажигания становится равной критической, источник более не участвует в процессе теплообмена с газом. Здесь определяющими становятся процессы, протекающие в прилегающем к источнику слое газа.

 

Элементы тепловой теории зажигания

 

Тепловая теория зажигания, получившая всемирное признание, разработана академиком Я.Б.Зельдовичем и профессором Д.А.Франк-Каменецким. Поместим горючую смесь между двумя параллельными стенками, отстоящими друг от друга на расстоянии L. Пластины расположены горизонтально, причем нагрета только верхняя, что позволяет исключить конвекцию в газовой смеси. Нижняя поверхность имеет температуру газа Т0.

Пусть верхняя пластина нагревается до температуры Тст . Начиная от некоторой температуры Т2ст, линейный характер теплоотвода будет меняться за счет начинающихся процессов окисления (рис.5). При температуре Т2ст наступает баланс тепловыделения и теплоотвода, т.е. на поверхности стенки, где х = 0, градиент температуры (dT/dx) = 0. Значит, и для стенки можно записать (dT/dx)cт = 0. При малейшем увеличении температуры пластины температура газа становится выше Т2ст за счет выделения теплоты реакции окисления, и градиент температуры меняет свой знак. Это означает, что если стенка раньше отдавала теплоту в смесь, то теперь, наоборот, она ее воспринимает от газа.

По теории Я.Б. Зельдовича, условие является критическим условием воспламенения, а распределение температуры, т.е. ее градиент в горючей смеси, определяется уравнением теплопроводности, которое для данного случая имеет вид:

 

(3)

где l - коэффициент теплопроводности смеси;

Qгop - тепловой эффект реакции горения;

W(T) - скорость реакции горения.

 

Представим это уравнение в виде:

 

(4)

 

Имея в виду, что скорость реакции равна:

 

, (5)

 

путем математического преобразования экспоненты по методу Франк- Каменецкого и интегрирования уравнения теплопроводности при начальных условиях х = 0, (dT/dx) = 0 и Т = Тcт приходим к выражению:

 

(6)

Рис. 5. Схема зажигания горючей смеси от нагретого тела по Я.Б. Зельдовичу

 

Так как скорость W(T) сильно зависит от температуры, то можно считать, что реакция окисления идет практически только в узком слое d, прилегающем к нагретой пластине, т.е. L >> d. Тогда теплоотвод из зоны реакции в смесь можно количественно выразить законом Фурье:

 

(7)

 

Далее, подставляя сюда dT/dx из полученного выше выражения (6),приходим к уравнению:

 

(8)

и после несложных преобразований получаем основное уравнение процесса зажигания:

 

(9)

 

Основное уравнение процесса зажигания связывает геометрические размеры горючей смеси с температурой стенки и физико-химическими свойствами горючей смеси при воспламенении. Анализ его позволяет, например, предсказать пределы воспламенения горючих веществ, максимально допустимые, пожаровзрывобезопасные размеры и температуру источников зажигания и т.д. Например, для раскаленного шарика (искры сварки и т.п.) его критический диаметр будет равен

 

(10)

 

Для раскаленной проволочки в цилиндрической трубе с горючей смесью

(11)

 

где R - радиус трубы, м;

r - радиус проволочки, м.

Таким образом, уравнение (9) позволяет рассчитывать основные параметры и условия процесса зажигания от нагретой поверхности.

 

poisk-ru.ru

Электрическая искра

При бурении скважин взрывчатые скопления газов образуются в самой скважине и вблизи ее устья в выработке, из которой производится бурение. Воспламенение газов в скважине чаще всего происходит при нагревании до высоких температур режущего инструмента, а около устья — от электрической искры. Для предупреждения взрывов необходимо бурение вести с водяной промывкой обеспечивать около устья скважины скорость движения воздуха не менее 0,5 м/с (или применять отсос газа из скважины, например, с помощью эжекторов) и смывать пыль, образующуюся при бурении. Энергоснабжение буровой установки должно иметь блокировку, препятствующую ее пуску при неработающем орошении и промывке. [c.187]

Важнейшим критерием для определения потенциального пожара или взрыва является энергия электрической искры. Если искра достаточно интенсивна и тепловая энергия превышает предельную величину, то может произойти воспламенение. Следовательно, чтобы количественно определить степень взрывоопасности определенного процесса, необходимо знать степень электризации веществ. Основной характеристикой степени электризации веществ является их удельное электрическое сопротивление. Все вещества с удельным электрическим сопротивлением, превышающим 1 МОм-см, способны электризоваться и требуют специальных мер защиты. [c.339]

Защита от разрядов статического электричества считается удовлетворительной, если во взрывоопасном производстве исключается возможность искровых разрядов с энергией (0,4—0,5) Вт. Воспламенение электрической искрой требует минимальной энергии, так как объем газа на пути искры нагревается ею до высокой температуры за предельно короткое время. [c.339]

Более быстро действует полусферическое устройство, внутри которого помещен заряд, окруженный жидкостью, подавляющей взрыв. По сигналу детектора заряд воспламеняется от электрической искры, полусфера разрывается и содержащаяся в ней жидкость выбрасывается со скоростью 200 м/с. Такая же скорость выбрасывания достигается в быстродействующих предохранительных баллонах, срабатывающих также от взрывного заряда. Начавшийся взрыв подавляется мелкодисперсными частицами жидкости, образующимися в результате ее испарения. [c.288]

Утечка углеводородов произошла через прокорродированный участок трубопровода, который на зимний период времени был уложен в канале, полностью забитом теплоизоляционным материалом. Поэтому доступ к трубопроводу и его осмотр были затруднены, исключалась также возможность надежного вентилирования канала. Кроме того, электрическое распределительное устройство находилось в подвальном помещении. Трубопровод в результате промерзания и местной коррозии был поврежден в месте перехода через стену. Тяжелые углеводороды проникли на лестницу и через щель о двери попали в помещение распределительного устройства. Взрыв, вероятно, был вызван электрической искрой. [c.302]

В случае промышленных взрывов при огромном многообразии условий, больших массах и объемах парогазовых сред, а также при наличии препятствий движению их потоков процессы турбулентного перемешивания оказываются настолько существенными, что возможно непосредственное инициирование детонации парогазовых сред. Возбуждение детонации возможно и многими другими способами — от точечных источников взрыва ВВ, электрических искр, локальным нагревом некоторой массы реакционной смеси до температуры самовоспламенения, ультрафиолетовым излучением, при истечении смеси из аппаратуры малых объемов в большие камеры, перемешивании горячих потоков с холодными, ускорением движения пламени в закрытых объемах, самовоспламенением по радикальному механизму и др. [c.16]

Зажигание можно определить как такой процесс, с помощью которого возникает быстрая экзотермическая реакция, распространяющаяся на материал, вызывая в нем изменения, приводящие к резкому повышению температуры относительно температуры окружающей среды. Так, зажигание стехиометрической пропано-воздушной смеси вызывает реакцию окисления. Эта реакция в виде пламени распространяется по смеси, превращая углеводородные соединения в диоксид углерода и водяной пар характерной температуры, заключенной в диапазоне 2000— 2500 К (гл. 1). Удобно различать два характерных вида возникновения процесса горения, а именно 1)вынужденное зажигание, при котором воспламенение возникает в горючей паровоздушной смеси с помощью некоторого источника зажигания, такого, как электрическая искра или постороннее пламя 2) самовоспламенение, при котором воспламенение развивается спонтанно внутри горючей смеси. Для достижения пламенного горения жидких и твердых горючих веществ необходим внешний подвод тепла. Исключение составляет вынужденное зажигание воспламеняющихся жидкостей, температура воспламенения которых ниже температуры окружающей среды (см. разд. 6.2.1). В гл. 8 будет отдельно рассмотрен процесс самовоспламенения в массе твердых тел. [c.192]

Минимальные значения энергии воспламенения, которые приведены в табл. 3.1, относятся к энергии электрических искр, возникающих между двумя электродами, расстояние между которыми не должно быть меньше длины зоны охлаждения (табл. 3.1), ибо в противном случае теплоотвод к электродам вызовет охлаждение зоны реакции- и приведет к срыву процесса воспламенения (разд. 3.3). При свободных электродах, какие показаны на рис. 6.2, воспламенение может быть достигнуто при расстоянии между ними, меньшем, чем длина зоны охлаждения <Ц, путем простого увеличения энергии вспышки для компенсации теплоотвода к электродам. Однако если электроды заэкранированы с помощью стеклянных пластин (рис. 6.2) и расстояние между ними будет менее с , то воспламенение не сможет произойти, потому что по мере распространения пламени от искры, пламя будет гаситься. [c.194]

Электрические искры при неисправности оборудования. .. 9,0 [c.11]

Тепловое воздействие.электрической энергии появляется от электрических искр и дуг при коротком замыкании чрезмерного перегрева двигателей электросилового оборудования, контактов и отдельных участков электрических сетей при перегрузках и переходных сопротивлениях перегрева, вызываемого вихревыми токами индукции и самоиндукции от искровых разрядов статического электричества и разрядов атмосферного электричества. Вероятность возникновения пожаров от электрооборудования зависит от уровня пожарной защиты от воздействия окружающей среды, коротких замыканий, перегрузок, переходных сопротивлений, разрядов статического и атмосферного электричества. [c.84]

Одна из причин пожаров — неудовлетворительный надзор за электрооборудованием и проводами, отопительными приборами, что приводит к короткому замыканию, перегрузкам, образованию электрических искр и загоранию. [c.80]

Наиболее распространенными источниками воспламенения газовоздушных смесей на газонаполнительных станциях являются открытое пламя (горящая спичка, зажигалка, пламя сварочной горелки, костер, электрические искры электрооборудования, разряды статического и индукционного электричества, механические искры, образующиеся при ударе или трении металлического инструмента и строительных материалов (камень, бетон). Открытое пламя — наиболее опасный источник воспламенения газовоздушной смеси, поэтому использование открытого огня вблизи газоопасных мест не разрешается. [c.38]

Электрические искры образуются в электрооборудовании нормального исполнения (электродвигателях, электропроводке, пусковой аппаратуре, светильниках, аппаратуре автоматики, связи и радиофикации, контрольноизмерительных приборах). [c.38]

Для предупреждения образования электрических искр во взрывоопасных местах электрическая аппаратура изготовляется во взрывобезопасном исполнении в соответствии с требованиями Правил устройства электроустановок (ПУЭ), Правил изготовления взрывозащищенного и рудничного электрооборудования (ПИВРЭ) и Технических условий на электропроводки в стальных трубах во взрывоопасных помещениях и наружных установках . [c.38]

Статическое электричество характеризуется высокими напряжениями заряда и большой мощностью электрической искры, способной поджечь газовоздушные смеси любых горючих веществ. Так, например, при движении автомобиля с резиновыми шинами по бетонной дороге возникает электрическое поле напряжением 3000 В, при хождении людей в обуви на резиновой подошве — 1000 В. Величина электрического заряда на одежде и теле рабочих может достигать 10 мДж и в 50 раз превышать минимальный заряд искры при поджигании смеси. [c.39]

Наиболее распространенным тепловым импульсом воспламенения является электрическая искра. Это объясняется тем, что на современных нефтеперерабатывающих предприятиях применяется много электрооборудования, электропроводки, электросветильников, в которых возможны нарушения контактов и, следовательно, искрение. [c.39]

Заряды статического электричества возникают при перекачке нефтепродуктов по трубопроводам и резиновым шлангам, при перемешивании продуктов, при наливе их в емкость падающей струей, при переливании из сосуда в сосуд, а также при перевозке в цистернах, когда жидкость болтается в емкости. При стирке в бензине шерстяной или шелковой ткани может быть проскок электрической искры между жидкостью и тканью, которая вызовет воспламенение бензина. Такие случаи оканчиваются, как правило, тяжелыми ожогами. Отмечались случаи электризации и искрообразования при мытье рук в бензине. При удалении воронки от сосуда, в который наливается бензин, бензол или керосин, также может появиться искра, воспламеняющая горючую жидкость. [c.44]

Зажигание горючей смеси. При введении в холодную горючую смесь локального теплового импульса (например, электрической искры), вызывающего сильный разогрев смеси, происходит ее зажигание. Мощность импульса, точнее количество энергии, необходимое для зажигания смеси, определяется объемом и температурой разогретого тела. [c.129]

Тепловыми источниками зажигания могут быть открытое пламя, электрическая искра или дуга, искры, образующиеся при трении или ударе, несгоревшие частицы топлива, повышение температуры горючей смеси, образовавшееся при химических процессах, соприкосновение с нагретыми поверхностями и др. Источником горения могут также явиться химические и микробиологические процессы, происходящие в веществе при обычных температурах с выделением тепла. Химический импульс, вызывающий нагревание вещества, оказывает действие только тогда, когда это вещество находится в контакте с горючим (например, воспламенение древесных опилок при действии на них крепкой азотной кислоты, загорание глицерина, этиленгликоля при взаимодействии с марганцевокислым калием и др.). При микробиологических процессах зажигание происходит только в том случае, если горючее вещество служит питательной средой для жизнедеятельности микроорганизмов (например, самовозгорание фрезерного торфа). [c.146]

Наиболее распространенный тепловой источник — электрическая искра. Воспламеняющая способность искры зависит от минимального объема газа, который она может нагреть до температуры воспламенения [c.146]

Искры, возникающие в результате трения или удара, представляют меньшую опасность, чем электрические искры, так как их энергия меньше энергии электрических искр. Искры, возникающие при ударе (стали о сталь или камень), более опасны, чем образующиеся при трении, так как при ударе происходит также нагрев и передача энергии газу в точке соприкосновения соударяющихся тел. [c.147]

Световые извещатели применяют в закрытых помещениях, в которых отсутствуют источники ультрафиолетовых излучений (открытое пламя, работающие сварочные аппараты, электрические искры и др.). [c.460]

Встречается везде, где происходит образование электрических искр и в особенности тихих разрядов (электротехнические лаборатории, рентгеновские кабинеты, лаборатории спектрального анализа и т. д.), в производстве перекиси водорода образуется в воздухе также при действии ультрафиолетовых лучей, при электролизе воды, при медленном окислении влажного фосфора на воздухе, при сварочных операциях, особенно при защите инертными газами. [c.28]

Легко взрывается от удара или электрических искр, при нагревании, Действии концентрированных кислот. Растворяется в спирте, нашатырном спирте, горячей воде слабо — в холодной. [c.376]

Электрическая искра может рождаться вообще без всяких проводников и сетей. Она опасна тем, Что возникает в самых неожиданных местах на стенках цистерн, на шинах автомобиля и т. п. [c.23]

ГОСТ 12.2.007—75 устанавливает требования безопасности, предотвращающие или уменьшающие до допустимого уровня воздействие на человека электрического тока электрической искры или дуги движущихся частей изделия частей изделия, нагревающихся до высоких температур опасных и вредных материалов, используемых в конструкции изделий, а также опасных и вредных веществ, выделяющихся при эксплуатации. [c.162]

Механизм воспламенения горючей смеси электрической искрой (дугой) довольно сложен. С одной стороны, повышается температура смеси, с другой — интенсивное местное возбуждение молекул горючего вещества (газа) и их ионизация. Это в сильной степени ускоряет протекание химических процессов и изменяет критические условия зажигания смесей. [c.199]

Инициаторами взрыва хлороводородной смеси, кроме открытого пламени, электрической искры, нагретых тел, может быть прямой солнечный свет в присутствии контактирующих веществ (древесного угля, железа и окислов железа и др.). При температуре выше 90 °С хлор образует с железом соединения РеС12 и РеС1а. Йлажный хлор вызывает сильную коррозию, так как образующиеся при взаимодействии хлора с водой соляная и хлорноватиста кислоты активно воздействуют на железо, [c.42]

Так, на одном из производств синтетического этилового спирта произошла крупная авария в цехе гидратации этилена. Процесс гидратации этилена проводят в стальных реакторах объемом 10 м3 при температуре около 400 °С и давлении 8 МПа (80 кгс/см2). На этом предприятии в закрытом помещении были установлены четыре системы гидратации этилена. По распоряжению начальника цеха одна система гидратации была остановлена на плановый ремонт. После окончания подготовки системы к ремонту бригаде ремонтных Слесарей поручили открыть смотровой люк на реакторе. Ошибочно слесари начали разбалчивать смотровой люк на соседнем работающем реакторе, что привело к утечке этилена. Вследствие высокого давления в реакторе затянуть быстро крышку люка не удалось. Пришлось аварийно останавливать всю систему. Однако в производственном и вспомогательных помещениях образовалась этилено-воздущная смесь взрывной концентрации, которая взорвалась от электрической искры. Взрывом был полностью разрушен цех гидратации этилена и были повреждены вблизи расположенные здания и сооружения. Несколько человек получили тяжелые травмы. [c.4]

Что касается источников зажигания образовавшегося взрывоопасного облака, то его появление носит случайный характер. Хотя, если такое облако образуется на территории химического или другого энергонасыщенного промышленного предприятия, возможность появления поджигающего импульса в виде электрической искры или открытого огня обычно не вызывает сомнения. Это становится особенно очевидным, если учесть, что энергия зажигания абсолютного большинства горючих газов и паров в смесях с воздухом не превышает нескольких десятков миллиджоулей. [c.240]

Горючая смесь может быть подожжена в результа те воздействия теплового импульса (электрическа искра, пламя, плавление накаленной проволоки и т. п. или при самовоспламенении. [c.20]

Величина энергии электрической искры, необходимая для инициирования взрывного разложения ацетилена, сильно зависит от давления, возрастая при его уменьшении. Согласно данным С. М. Когарко и Б. А. Иванова35, взрывное разложение ацетилена возможно даже при абсолютном давлении 0,65 ат, если энергия искры равна 1200 дж. Под атмосферным давлением энергия инициирующей искры составляет 250 дж. [c.36]

Точка пересечения pi соответствует условию баланса (Q = L), ограничивающего подъем температуры величиной ДТ =(Tpj - T3l). Это специально выделено на рис. 6.1. Небольшие возмущения относительно этой точки сохраняют устойчивость системы, и она возвращается в равновесное состояние. Этого нельзя сказать относительно точки р2, хотя и в ней имеет место условие баланса Q = L, тем не менее отклонения относительно р2 ведут к неустойчивости процесса. Например, если произойдет бесконечно малое уменьшение температуры, тогда L > Q система охладится и дойдет до точки j> . В. противоположном случае - при температуре,намного большей T0Q > L, и в системе быстро повысится температура до новой равновесной точки р3. Эта точка соответствует устойчивой, высокотемпературной реакции, которая может распространиться в виде пламени предварительно перемешанной смеси. Несмотря на схематичность рис. 6.1, соображения, основанные на этом рисунке, с качественной точки зрения правомерны. Это, однако, не означает, что существует предел температуры, обусловленной теплоемкостью продуктов реакции и который может быть достигнут (разд. 1.2.3). Таким образом, для возникновения процесса горения воспламеняемой паровоздушной смеси при температуре окружающей среды Т3] достаточно сообщить системе энергию для перевода ее из устойчивого состояния pi при низкой температуре Тр в неустойчивое состояние при температуре, превышающей Тр2. Концепция минимальной энергии зажигания для заданной воспламеняемой смеси (см. рис. 3.3) вполне согласуется с представленной здесь концепцией, хотя при источнике зажигания в виде электрической искры схема, представленная на рис. 6.1, не вполне будет соблюдаться. Если принять, что при электрическом разряде генерируется неустановившаяся плазма, богатая атомами, свободными радикалами и ионами, то существенный вклад в возникновение процесса горения при искровом зажигании должны вносить свободные радикалы. Энергия, которая рассеивается [c.193]

Искры электрооборудования являются наиболее часто встречающимися импульсами воспламенения. Как правило, электрическая искра песет энергию, достаточную для воспламенения многих химических веществ. Широкое применение в промышленности электрооборудования, электроприборов, электронных систем ставит необходимость обеспечения их взрыво-безопасности. В промышленности, в том числе и химической, применяются различные виды взрывозащищенных систем электрооборудования взрывонетоиицяе-мые, с корпусом, способным выдержать давление, если внутри него произошел взрыв с масляным наполнением, искрящие и неискрящне части которого погружены в масло искробезопасные, где возникающие искты пои нормальных условиях работы имеют энепппо ниже минимальной энергии воспламенения веществ, п др. (см. стр. 143). [c.42]

Искры удара, возникающие при ударе инструментов и падении деталей, менее опасны, чем электрические искры, так как величина энергии их значительно меньше. Во всех взрывоопасных производствах запрещено применение стального инструмента. использование которого может привести к воспламенению гмесей. имеющих относительно небольшие вслич чш минимальных энергий воспламенения (например, водородные, этиленовые и другие смеси). В таких производствах приме- [c.42]

Чтобы предупредить образование электрических искр во взрывоопасных помещениях устанавливают взрывозащищенное электрооборудование взрывонепроницаемое оборудование с корпусом, способным выдержать давление, если внутри его произошел взрыв взрывоопасной смеси оборудование повышенной надежности против взрыва, в котором исключается возникновение искрения, электрической дуги или опасных температур оборудование с масляным наполнением, искрящие и неискрящие части которого погружены в масло искробезопасное оборудование, искры которого не способны воспламенять данную взрывоопасную среду из-за их малой энергии, и др. Действуют строгие нормативы, определяющие, какое именно оборудование следует устанавливать в зависимости от степени взрывоопасности помещения. [c.39]

Искры могут возникать при трении, ударе или вызываться электрическим током. Большое значение имеет продолжительность времени действия искры и ее энергия если она действует настолько непродолжительно или обладает такой малой энергией, что не в состоянии создать достаточно устойчивый очаг горения, то взрыва не произойдет. Наиболее опасны электрические искры почч ти всегда их длительность действия и энергия достаточны, для воспламенения горючих смесей. [c.41]

Наиболее распространенным тепловым импульсом воспламенения являётся электрическая искра. Это объясняется тем, что на современных химических предприятиях применяется много электрооборудования, электропроводки, электросветильников. Значит, увеличивается возможность нарушения контактов в этих устройствах, а следовательно, и возможность искрения. [c.42]

Чтобы предупредить образование электрических искр и других импульсов воспламенения, вб взрывоопасных помещениях устанавливают взрывозащищенное электрооборудование. Сюда относятся взрывонепроницаемое оборудование с корпусом, способным выдержать давление, если внутри него произошел взрыв взрывоопасной смеси оборудование повышенной надежности против взрыва, в котором- исключается возникновение искрения, электрической дуги или опасных температур оборудование с масляным наполнением, искрящие и неискрящие части которого погружены в масло искробезопасное оборудование, искры которого не способны воспламенять данную взрывоопасную среду, ввиду их малой энергии, и др. Действуют строгие нормативы, определяющие, какое именно оборудование должно устанавливаться в зависимости от степени взрывоопасности помещения. [c.42]

Физические свойства. Желтовато-белые кристаллы. Плотн. 4,42. Легко взрывается от удара или электрических искр, при нагревании, действии концентрированных кислот. Растворяется в спирте, нашатырном спирте, горячей воде слабо — в холодной. [c.386]

Из числа горючих выделяются легковоспламеняющиеся вещества и материалы. К легковоспламеняющимся относятся горючие вещества и материалы, которые при хранении на открытом воздухе или в помещении способны без предварительного подогрева возгораться от кратковременного действия источника зажигания незначительной энергии (пламени спички, электрической искрьО. [c.11]

Много взрывов происходит от электрических искр, в том числе при накоплении статического электричества4. [c.23]

Электрическая искра, вызванная замыканием проводов под сидением американского космонавта Гриссома, привела 27 января 1967 г. к трагедии — пожару на космическом корабле Аполлон [8]. [c.23]

Энергия такой электрической искры может оказаться достаточной для воспламенения горючей или взрывоопасной смеси. Искровой разряд при напряжении 3000 В может вызвать воспламенение почти всех паро- и газовоздушных смесей, а при 5000 В — воспламенение большей части горючих пылей и волокон. Таким образом, возникающие в производственных условиях электростатические заряды могут служить источником зажигания, способным при наличии горючих смесей вызвать пожар или взрыв. [c.213]

ГОСТ 12.1.012-90 ССБТ. Вибрационная безопасность. Общие требования ГОСТ 12.1.018-93 ССБТ. Пожарная безопасность. Электрическая искро-безопасность. Общие требования  [c.42]

ru-safety.info

Лекция 9. ЗАЖИГАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ИСКРОЙ

5 600

Рис.4. Зависимость критической температуры зажигания от площади поверхности металлического шарика

Нагретой поверхностью

Критическая температура зажигания всегда выше температуры самовоспламенения смеси. Причиной этому является теплоотвод из приповерхностного слоя, в котором начинаются реакции окисления: теплоотвод в стенку и в газовую смесь. Чтобы смесь воспламенилась, необходимо выделение большого количества теплоты реакции. Это возможно только при достаточных размерах поверхности металлического шарика, массы и площади поверхности источника зажигания для прогрева необходимого объема горючей смеси. Чем больше запасено источником теплоты, тем ниже температура зажигания (рис.4).

Данное обстоятельство однозначно подтверждается экспериментами. Так, критическая температура зажигания от металлического шарика снижается с увеличением его диаметра: Диаметр шарика d, мм Тзаж, °С

2 1000 3 800

В реальных условиях при нагревании газопаровоздушной смеси каким-либо "горячим телом" часть горючего в пристенном слое окисляется и концентрация его быстро снижается. При этом, естественно, снижается и скорость реакции, а значит и скорость тепловыделения. Поэтому для достижения критической температуры зажигания необходима компенсация

теплопотерь, которая может быть достигнута повышением температуры

й

нагретого тела.1 Но здесь существенную роль может играть каталитическая активность поверхности источника зажигания. Если на его стенке происходит ингибирование реакции окисления (дезактивация активных центров), то Тзаж повышается. Если же процесс катализируется, то происходит ускорение реакции окисления, и поэтому следовало бы ожидать снижения температуры зажигания. Но наблюдается неожиданное, на первый

взгляд, явление. Например, для зажигания платиной, которая каталитически активна, необходима более высокая температура, чем в случае инертного материала. Причем максимум ее приходится на стехиометрический состав горючей смеси. Причиной этого парадокса является интенсивный расход реагирующих компонентов вблизи каталитической поверхности (рис.5).

 

Рис.5. Влияние природы металла на температуру зажигания метано-воздушной смеси

Приведенные на рисунке данные для метана показывают, что наибольшей каталитической активностью среди этих металлов обладает платина, наименьшей - сталь. Однако температура самовоспламенения, измеренная в платиновом сосуде, будет ниже, чем в таком же стеклянном. Именно этим принципиально отличается физико-химия явлений зажигания и самовоспламенения газов и паров. До сих пор теорию процесса зажигания мы рассматривали в стационарных условиях, т.е. при установившемся, стационарном процессе теплопередачи (все его параметры постоянны). В реальных условиях процесс нестационарный и гораздо сложнее. Источникзажигания в горючей среде появляется внезапно. В этом случае распределение температуры или ее градиент будет иметь графический вид, приведенный на рис. Зв. За короткий промежуток времени в газе прогреется только слой 8. Остальной объем газовой смеси останется практически холодным. Уравнение теплового потока в этом случае будет иметь следующий вид:

(12)

Тепловой поток будет значителен только в слое 8, а в остальной части горючей смеси - невелик.

На практике очень часто приходится иметь дело с подвижными горючими смесями. В этом случае у границы поверхности источника зажигания возникает неподвижный слой. Для расчета критических условий зажигания толщины неподвижного и тепловыделяющего пограничных слоев принимаются равными друг другу, а вместо выражения (1) используется формула Ньютона для конвективной теплопередачи:

q = а-(Тст -Т0),

где а - коэффициент теплоотдачи от стенки в подвижную газовую среду. Критическим условиям зажигания соответствует равенство процессов теплоотвода и тепловыделения в слое 8, которое описывается уравнением теплового баланса.

Из него можно вывести выражение, которое позволяет оценить определяющий размер нагретого тела, способного вызвать воспламенение движущегося потока горючей смеси с заданными физико-химическими свойствами.



3-net.ru

MLab.org.ua - Анализ осциллограмм вторичного напряжения

Система зажигания предназначена для воспламенения топливовоздушной смеси в точно установленный момент времени. В двигателях с искровым зажиганием это достигается за счет электрической искры, т.е. электроискрового разряда, создаваемого между электродами свечи зажигания. Пропуски зажигания приводят к догоранию смеси в каталитическом нейтрализаторе, происходит уменьшение мощности и топливной экономичности, увеличивается степень износа элементов двигателя и содержание вредных компонентов в выбросе.

Основными требованиями к системе зажигания являются:

1. Обеспечение искры в нужном цилиндре (находящемся в такте сжатия) в соответствии с порядком работы цилиндров.
2. Своевременность момента зажигания. Искра должна происходить в определенный момент (момент зажигания) в соответствии с оптимальным при текущих условиях работы двигателя углом опережения зажигания, который зависит, прежде всего, от оборотов двигателя и нагрузки на двигатель.
3. Достаточная энергия искры. Количество энергии, необходимой для надежного воспламенения рабочей смеси, зависит от состава, плотности и температуры рабочей смеси.
4. Общим условием для системы зажигания является ее надежность (обеспечение непрерывности искрообразования). Неисправность системы зажигания вызывает неполадки как при запуске, так и при работе двигателя: - трудность или невозможность запуска двигателя; - неравномерность работы двигателя - "троение" или прекращение работы двигателя - при пропусках искрообразования в одном или нескольких цилиндрах; - детонация, связанная с неверным моментом зажигания и вызывающая очень быстрый износ двигателя; - нарушение работы других электронных систем за счет высокого уровня электромагнитных помех и пр.

Важно! Во избежание поражения электрическим током и предотвращения несчастных случаев всегда производите замену элементов системы зажигания и подключение датчиков и щупов только при заглушенном двигателе. Диагностику системы зажигания целесообразно проводить под нагрузкой, обеспечивая максимально возможное напряжение пробоя искрового промежутка между электродами свечи. При малых нагрузках напряжение пробоя обычно не превышает 10 кВ, а при повышенных нагрузках, вследствие увеличения давления в цилиндре, напряжение пробоя значительно возрастает, и достигает нескольких 10 кВ, в результате чего проявляется большинство дефектов изоляции катушки зажигания, проводов, колпачков, свечей.

Режимами повышенной нагрузки являются пуск двигателя, резкое открытие дроссельной заслонки и работа двигателя на низких оборотах под максимальной нагрузкой. В этих режимах наполнение цилиндра топливовоздушной смесью близко к максимальному, искрообразование происходит тогда, когда поршень находится вблизи верхней мертвой точки. Следовательно, в этот момент давление газов внутри цилиндра приближается к максимально возможному.

Импульс зажигания

Осциллограмма напряжения вторичной цепи исправной системы зажигания

На осциллограмме можно выделить 4 основных фазы: накопление энергии, момент пробоя, горение искры, затухающие колебания.

Время накопление энергии (заряда катушки) – интервал времени от замыкания катушки на землю и начала протекания через нее тока до искрового разряда обусловленного ЭДС самоиндукции катушки после разрыва цепи. Переходной процесс указывает на окончание эффективного заряда катушки (момент насыщения, ограничение тока заряда), после которого происходит бесполезный нагрев катушки током заряда – катушка больше не запасает энергии.

В некоторых случаях момент пробоя наступает немного раньше переходного процесса, это не считается неисправностью.

Незначительный недозаряд катушки зажигания. Норма

Если время заряда катушки заметно уменьшено, то это свидетельствует о неисправности, приводящей к уменьшению энергии, запасенной в катушке, а следовательно, к сокращению времени горения искры. Недостаток энергии может привести к пропускам зажигания при больших нагрузках, так как напряжение на вторичной обмотке катушки не будет достигать напряжения пробоя воздушного зазора свечи.

Значительный недозаряд катушки зажигания. Неисправность

Пробой возникает при размыкании первичной цепи катушки зажигания. При этом в ней возникает напряжение самоиндукции, которое приводит к быстрому нарастанию напряжения во вторичной обмотке. Напряжение увеличивается до тех пор, пока не превысит напряжение пробоя свечного зазора. Длительность пробоя составляет порядка 10-20 мкс. Напряжение пробоя зависит от промежутка между электродами свечи и от диэлектрических свойств среды, которая этот промежуток заполняет. При атмосферном давлении сухой воздух «пробивается» при напряжении около 30 кВ/см. При повышении давления и уменьшении содержания топлива в смеси напряжение пробоя растет.

Следующий участок – горение искры, свидетельствует о протекании постоянного тока в зазоре свечи. Напряжение горения составляет порядка 1-2 кВ. Время горения для всех цилиндров должно быть одинаковым и составляет от 1-1,5 мс до 2-2,5 мс, в зависимости от типа системы.

Энергия, запасенная в катушке расходуется на пробивание искрового зазора свечи и на поддержание горения искры. Чем выше пробивное напряжение, тем меньше длительность горения искры, а следовательно, ниже вероятность поджигания топлива. И наоборот: при низком напряжении пробоя время горения увеличивается, но это свидетельствует об уменьшенном зазоре в свече и снижении взаимодействия искры с топливной смесью, что также приводит к снижению вероятности поджигания топлива.

Типичные неисправности системы зажигания

Примечание!Неисправность ВВ проводов, свечей и свечных колпачков будет проявляться в тех цилиндрах, к которым эти элементы относятся. Следовательно, неисправность свечи, свечного колпачка, ВВ провода повлияет на работу соответствующих им цилиндров, а неисправность центрального провода или катушки зажигания в классической системе зажигания повлияет на работу всех цилиндров. Увеличенный свечной зазор

Увеличенный свечной зазор. Неисправность

На холостом ходу данная осциллограмма свидетельствует об увеличенном зазоре в свече. Требуемое напряжение пробоя увеличивается. Большая часть энергии будет тратиться на генерацию завышенного пробивного напряжения. Это приводит к значительному уменьшению продолжительности горения искрового разряда, уменьшению надежности воспламенения топливовоздушной смеси.

При работе двигателя под высокой нагрузкой, увеличенный искровой промежуток между электродами свечи зажигания может стать причиной пробоя недостаточно прочной или поврежденной высоковольтной изоляции элементов системы зажигания. В таком случае, искрообразование будет происходить вне камеры сгорания, что исключает вероятность надежного искрообразования.

Режим повышенной нагрузки

Режим повышенной нагрузки. Норма

Если данная осциллограмма наблюдается при работе двигателя под высокой нагрузкой, то это свидетельствует о нормальной работе системы зажигания. На участке горения искры можно наблюдать множественные "срывы" напряжения горения искры в виде "пилы", возникающие вследствие "сдувания" искры вихревыми и турбулентными потоками газов внутри камеры сгорания. Объясняется это тем, что при открытии дроссельной заслонки в цилиндр поступает больше воздуха, а из-за увеличения скорости поршня и давления в результате процесса горения, необходимо все большее напряжение для поддержания протекания тока.

Вследствие увеличения значения напряжения пробоя и среднего значения напряжения горения искры при работе двигателя под высокой нагрузкой, продолжительность горения искрового разряда уменьшается.

Режим повышенной нагрузки, пробой изоляции Если при нагрузке на двигатель форма напряжения горения такая же как и на холостом ходе, то это свидетельствует о пробое изоляции за пределами камеры сгорания. Но при этом, в сравнении с работой двигателя на холостом ходу, несколько увеличиваются напряжение пробоя, напряжение горения искры и незначительно уменьшается время горения искры.

Режим повышенной нагрузки. Неисправность

Наиболее часто встречающимися пробоями высоковольтной изоляции элементов системы зажигания вне камеры сгорания являются пробой:

1. между высоковольтным выводом катушки зажигания и одним из выводов первичной обмотки катушки или "массой";
2. между высоковольтным проводом и корпусом двигателя;
3. между крышкой распределителя зажигания и корпусом распределителя;
4. между "бегунком" распределителя зажигания и валом распределителя зажигания;
5. свечного колпачка, между наконечником высоковольтного провода и корпусом двигателя;
6. поверхностный пробой керамического изолятора свечи зажигания (стекание заряда по поверхности изолятора) вследствие отложения на изоляторе токопроводящих загрязнений;
7. поверхностный пробой внутренней поверхности свечного колпачка (стекание заряда по внутренней поверхности изолятора) вследствие отложения на колпачке токопроводящих загрязнений;
8. внутри керамического изолятора свечи зажигания между центральным проводником и ее корпусом, вследствие образования в изоляторе трещины.

Заниженная компрессия, уменьшение свечного зазора Существенное снижение компрессии в каком либо цилиндре двигателя приводит к тому, что в момент искрообразования, давление газов в камере сгорания оказывается заниженным. Следовательно, для пробоя искрового промежутка требуется меньшее напряжение. Форма импульса зажигания при этом практически не изменяется, но снижается пробивное напряжение.

Заниженная компрессия или уменьшение свечного зазора. Неисправность

Похожая осциллограмма также может свидетельствовать об уменьшении зазора между электродами свечи зажигания, что затрудняет взаимодействие искрового разряда с топливовоздушной смесью, и, соответственно, снижает вероятность ее воспламенения.

Уменьшен свечной зазор, нагрузка на двигатель Разница между пробивными напряжениями, подводимыми к исправным свечам зажигания и к свече с уменьшенным искровым промежутком становится более существенной при работе двигателя под высокой нагрузкой. При такой неисправности, при переходе с режима холостого хода на режим повышенной мощности увеличение напряжения пробоя не наблюдается либо наблюдается незначительно.

Уменьшенный свечной зазор, нагрузка на двигатель. Неисправность

Форма участка горения искрового разряда при этом отличается не существенно, может наблюдаться лишь незначительное увеличение продолжительности горения искрового разряда.

Загрязнение изолятора свечи зажигания со стороны камеры сгорания При отсутствии резкого падения напряжения в конце горения можно сделать вывод, что изолятор свечи покрылся слоем проводника, что приводит к утечке тока и потере энергии горения искры. Напряжение пробоя при этом может несколько снизиться. Значение напряжения горения искры в первоначальный момент практически достигает значения напряжения пробоя, а к концу горения искры может снизиться до очень малой величины.

Загрязнение изолятора свечи. Неисправность

Количество затухающих колебаний может заметно уменьшиться, либо затухающие колебания могут вовсе отсутствовать. Зачастую, неисправность проявляется непостоянно, то есть, поверхностные токи могут чередоваться с нормальным искрообразованием между электродами свечи зажигания.

Загрязнение свечных электродов Загрязнение поверхности электродов наблюдается в зашумленном сигнале искры, незначительном увеличении напряжения, а также уменьшении времени горения искры.

Загрязнение свечных электродов. Неисправность

Поверхность электродов и керамического изолятора свечи зажигания со стороны камеры сгорания может загрязняться вследствие отложения сажи, масла, остатков присадок к топливу и от присадок к маслу (отложения соединений свинца, соединений железа и пр.). В таких случаях цвет керамического изолятора свечи зажигания со стороны камеры сгорания определенным образом изменяется.

Высокое сопротивление ВВ провода При такой неисправности создается дополнительное падение напряжения на сопротивлении ВВ провода при протекании по нему тока. Падение напряжения на сопротивлении высоковольтного провода максимально в начале горения искры, и постепенно уменьшается. Это приводит к уменьшению времени горения и энергии искры. Напряжение пробоя от величины сопротивления высоковольтного провода не зависит, так как величина искрового промежутка практически не изменяется.

Высокое сопротивление ВВ провода

Сопротивление высоковольтного провода может быть увеличенным вследствие окисления его контактов, старения или выгорания проводящего слоя высоковольтного провода либо вследствие применения слишком длинного высоковольтного провода.

Обрыв высоковольтного провода Напряжение пробоя может достигать максимального напряжения катушки. При этом вся энергия, накопленная в катушке, расходуется за пределами цилиндра, следовательно, не приводит к поджиганию смеси.

Обрыв ВВ провода

В критических случаях обрыв высоковольтного провода может привести к полному прекращению искрообразования между электродами свечи зажигания. Продолжительная работа двигателя с неисправными ВВ проводами может привести к пробою высоковольтной изоляции элементов системы зажигания, выходу из строя катушки зажигания.

Отсутствие затухающих колебаний При слабом проявлении либо отсутствии затухающих колебаний в конце фазы горения искры можно сделать вывод о неисправности конденсатора (для классической системы зажигания) или катушки зажигания. Индуктивность катушки и емкость конденсатора образуют колебательный контур. Скорость затухания колебаний зависит от добротности колебательного контура. Если есть пробой изоляции конденсатора, короткозамкнутые витки либо межвитковой пробой в катушке, то добротность контура значительно падает, что и приводит к отсутствию колебаний.

Неисправность катушки зажигания

Конденсатор присутствует только в классической системе зажигания. В системах, управляемых электроникой, конденсатор не применяется. В этих системах в качестве емкости колебательного контура выступает межвитковая емкость катушки.

Паразитный искровой разряд между витками катушки зажигания отбирает часть энергии у полезного разряда в искровом зазоре свечи зажигания. С увеличением нагрузки на двигатель, доля отбираемой энергии искрового разряда увеличивается. Кроме того, существенно снижается и максимально возможное выходное напряжение, развиваемое катушкой зажигания.

Наличие пробоя межвитковой изоляции обмоток катушки зажигания, не сказывается на работе двигателя на холостом ходу и при малых нагрузках, но приводит к неработоспособности катушки зажигания при работе двигателя под высокой нагрузкой и создает трудности при пуске двигателя.

Примечание!Катушка зажигания с межвитковым пробоем генерирует ВВ импульсы, напоминающие по форме импульсы при загрязнении поверхности керамического изолятора свечи зажигания со стороны камеры сгорания или импульсы при пробое высоковольтной изоляции элемента системы зажигания вне камеры сгорания. Поэтому, в данном случае необходимо провести дополнительные проверки. Автор: Евгений Куришко

www.mlab.org.ua

Искра электрическая энергия - Справочник химика 21

    Минимальная энергия зажигания. Минимальной энергией зажигания называется наименьшая энергия искры электрического разряда, которая достаточна для воспламенения наиболее легковоспламеняемой смеси данного газа, пара или пыли с воздухом. [c.199]

    Критерием оценки способности источника воспламеняться является минимальная энергия зажигания — наименьшая величина энергии искры электрического разряда, достаточной для воспламенения наиболее легковоспламеняемой смеси газа или пара с воздухом. Минимальную энергию зажигания учитывают при классификации газо- и паровоздушных смесей по пределам воспламенения. [c.14]

    Широкое применение в технике получило воспламенение горючей смеси электрической искрой. Энергия искрового заряда проявляется в образовании (в искровом канале диаметром около 0,1 мм) плазмы с температурой, превышающей 10 000 К, и в излучении, охватывающем широкий диапазон спектра — от УФ- и видимого до колебаний с частотой Ю. —10 Гц. Таким образом, в искровом разряде в минимальном объеме реализуется весьма интенсивный по мощности начальный очаг реакций, полностью воспроизводящий механизм распространения пламени. Образовавшийся в искровом промежутке начальный очаг пламени оказывает на окружающую его свежую смесь воздействие многочастотным излучением, вызывающим расщепление молекул горючего в предпламенной зоне и создающим таким образом условия, необходимые для распространения пламени. [c.126]

    Тепловое воздействие,электрической энергии появляется от электрических искр и дуг при коротком замыкании чрезмерного перегрева двигателей электросилового оборудования, контактов и отдельных участков электрических сетей при перегрузках и переходных сопротивлениях перегрева, вызываемого вихревыми токами индукции и самоиндукции от искровых разрядов статического электричества и разрядов атмосферного электричества. Вероятность возникновения пожаров от электрооборудования зависит от уровня пожарной защиты от воздействия окружающей среды, коротких замыканий, перегрузок, переходных сопротивлений, разрядов статического и атмосферного электричества. [c.84]

    При классификации газов по воспламеняемости учитывают минимальную энергию зажигания. Минимальной энергией зажигания называется наименьшее количество энергии искры электрического разряда, которое достаточно для воспламенения смеси данного газа с воздухом. Минимальная энергия зажигания метана наравне с бензином несколько выше, чем у других легковоспламеняющихся углеводородов. [c.629]

    И давления на минимальную энергию воспламенения пропано-воздушных смесей от электрической искры. Минимальная энергия искры для воспламенения при снижении давления от 1 до 0,2 ат возрастает почти в десять раз. [c.137]

    К источникам воспламенения в виде теплового проявления электрической энергии относятся электрические искры, дуги, разряд атмосферного электричества (искры статического электричества). [c.127]

    В работе [80] сообщается, что особенно склонны к воспламенению от статического электричества те пыли, минимальная энергия зажигания которых менее 25 мДж. При переработке или транспортировании в электропроводящем оборудовании веществ с минимальной энергией зажигания более 100 мДж обоснование электростатической искробезопасности не требуется [242]. Используемое электрооборудование должно быть пыленепроницаемого исполнения, при котором исключается возможность загорания пыли и взрыва аэрозоля от искр электрических дуг или нагретых поверхностей как при нормальной работе электрооборудования, так и при его поломке. Применение взрывобезопасного оборудования, которое устанавливают при работе с горючими парами и газами, не обязательно. Такое оборудование необходимо в том случае, если выделяются горючие 1-азы и пары, которые загораются легче, чем пыли, и могут послужить для них воспламеняющим источником. [c.230]

    При напряжении искры V энергия емкостной составляющей равна С1 У У12. Следовательно, при параллельном присоединении конденсатора к искровому промежутку емкостная составляющая велика, а индуктивная составляющая мала (энергетически мала). Таким образом, если электрическую емкость во втором контуре постепенно увеличивать, то индуктивная составляющая полностью исчезнет и искра превратится исключительно в емкостную искру. В случае увеличения искрового напряжения с постепенным расширением искрового промежутка емкостная составляющая энергии возрастает, и искра тоже становится емкостной. [c.37]

    При исследованиях искрового зажигания и разработках систем зажигания двигателей внутреннего сгорания часто необходимо измерять энергию искры, получаемую с помощью катушки зажигания или магнето. Для этой цели существуют два метода измерения энергии электрический и калориметрический. Электрический метод измерения основан на определении посредством осциллографа формы импульса напряжения и тока. Точность этого метода не всегда достаточна, однако в принципе это единственный метод раздельного измерения емкостной и индуктивной составляющих. Калориметрический метод, наоборот, позволяет измерить суммарную энергию искры в целом, основываясь на измерении подъема температуры окружающего газа при превращении электрической энергии искры в тепловую. В этом методе достигается точность измерения более высокая в сравнении с точностью электрического метода, но этот метод ранее не применялся для абсолютных измерений энергии искры. [c.54]

    Для того чтобы с острия нейтрализатора возникла искра с энергией 1 мДж, напряжение между иглой и заряженным изолятором должно быть равно 44800 В. Практически это невозможно, так как если такое напряжение все же было бы достигнуто, то на игле возникла бы такая напряженность электрического поля, которая бы вызвала интенсивную ионизацию и мгновенное снижение напряжения. [c.202]

    Под минимальной энергией зажигания аэрозоля понимается наименьшая энергия искры электрического разряда, проведенного в наиболее благоприятных условиях, при которых достигается воспламенение аэрозоля оптимальной концентрации. [c.75]

    Кроме концентрационных пределов воспламенения, воспламеняемость горючей смеси характеризуется минимальной (критической) энергией электрической искры. Дело в том, что не всякий искровой разряд в горючей смеси вызывает ее воспламенение, хотя температура такого разряда измеряется тысячами градусов. Для воспла менения и создания самораспространяющейся реакции горения необходима определенная минимальная энергия искрового разряда. [c.75]

    Электрическая энергия способна вызвать воспламенение горючего вещества вследствие возникновения электрической искры или сильного нагревания. Электрическая искра чаще всего образуется при коротком замыкании, что вызывается неисправностью контактов. [c.243]

    Специфичными источниками зажигания при проведении сливоналивных операций являются искры топок и высоконагретые поверхности тепловозов, искры механических ударов (при открывании и закрывании люков цистерн, присоединении сливных устройств, установке откидных переходных мостиков от галереи к люкам цистерн и т. п.), искры трения при торможении цистерн, разряды статического я атмосферного электричества, а также тепловое проявление электрической энергии при неисправности электрооборудования. [c.243]

    Важнейшим критерием для определения потенциального пожара или взрыва является энергия электрической искры. Если искра достаточно интенсивна и тепловая энергия превышает предельную величину, то может произойти воспламенение. Следовательно, чтобы количественно определить степень взрывоопасности определенного процесса, необходимо знать степень электризации веществ. Основной характеристикой степени электризации веществ является их удельное электрическое сопротивление. Все вещества с удельным электрическим сопротивлением, превышающим I МОм-см, способны электризоваться и требуют специальных мер защиты. [c.339]

    Искры, возникающие в результате трения и удара, по сравнению с электрическими искрами, представляют меньшую опасность, так как энергия этих искр меньше энергии электрических искр. Искры, получающиеся при ударе (сталь о сталь или камень) более опасны, чем искры, образующиеся при трении, так как при ударе происходит также нагрев и передача энергии газу в точке соприкосновения соударяющихся тел. [c.162]

    Для того чтобы атомы могли излучать эту энергию, необходимо перевести их из нормального (с наименьшей энергией) состояния в верхнее возбужденное состояние I. Этот. перевод осуществляется в различных источниках света (дуга, искра, электрический разряд в разрядной трубке и др.) в большинстве случаев путем столкновений с электронами. [c.24]

    Свечение отдельных спектральных линий в искровом разряде в сильной степени зависит от электрических параметров контура индуктивности, емкости, омического сопротивления и напряжения, до которого заряжен конденсатор С. Напряжение и емкость конденсатора С определяют общее количество электрической энергии, запасаемой в нем к моменту пробоя промежутка между электродами. Эта энергия постепенно расходуется во время низковольтной высокочастотной стадии разряда на преодоление омического сопротивления контура (джоулево тепло), на нагревание электродов в процессе горения разряда, на испускание лучистой энергии, на окислительные и другие процессы, происходящие на электродах. Чем больше запасено энергии в конденсаторе, тем длительнее колебательная стадия разряда следовательно, следует снижать омическое сопротивление контура, повышать емкость С и не снижать напряжения в контуре. Увеличение длительности колебательной стадии приводит к повышению интенсивности излучения искры и снижению экспозиции при фотографировании спектра, а также ускоряет процесс обработки электродов искрой, т. е. способствует сокращению времени, затрачиваемого на проведение анализа. [c.55]

    Зажигание пленок смазочных веш,еств в газообразном кислороде наблюдается от кратковременного воздействия открытого небольшого пламени, электрических искр небольшой энергии. Величина энергии зажигания уменьшается с увеличением давления кислорода. Зажигание смазочных веществ в жидком кислороде происходит значительно труднее, часто наблюдаются местные вспышки, отрыв слоя смазки и прекращение горения. [c.340]

    Искровое зажигание. Для возникновения пламени необходимо зажигание. Часто оно осуществляется искрой, т. е. кратковременным локализованным разрядом электрической энергии. Для надлежащего понимания этого важного процесса в гл. 19 пред- [c.12]

    Следует иметь в виду, что электрическое искрение — искровые, дуговые и тлеющие электрические разряды — является причиной взрыва, т. е. мгновенного изменения химического состояния вещества от искры, электрической дуги, открытого пламени или нагрева, сопровождающегося выделением большого количества энергии, резким повышением температуры и давления и возникновением ударной волны. [c.158]

    В о с n Л а м G и е и и е и с к р о ii. Обычно горючую омесь поджигают, пропуская через нее электрическую иск- л. Можно ожидать, что воспламенение происходит в том сл чае, если искра обладает энергией, достаточной для нагрева шарового объема газа с диаметром, большим критического размера л,о температуры, близкой к температу-0L адиабатического сгорания Tf,. Таким образо.м, М ини-милыю необходимое для воспламенения количество энергии Q должно быть  [c.223]

    Взрывобезопасность первичных преобразователей, датчиков, измерителей более надежно обеспечивается при использовании искробезопасных электрических цепей. Сущность искробезопасного исполнения заключается в том, что в применяемых электрических средствах автоматики сила тока и напряжение гарантируются такими, что энергия искры, возникающей в результате аварии или в нормальном рабочем режиме, недостаточна для воспламенения газовоздушной смеси. [c.180]

    При искровом зажигании с помощью электрической искры в газовой смеси возникает нестационарное самораспространяющееся пламя. При успешном зажигании искровой разряд инициирует узкий очаг пламени, возникающий почти мгновенно, развивающийся при некоторых условиях в самораспространяющееся пламя. Однако при зажигании может наблюдаться и кратковременное локальное распространение пламени, которое затем охлаждается и гаснет. Это случай неудачного искрового зажигания, называемого отказом зажигания. Условия, определяющие характер искрового зажигания, зависят от характеристик газовой смеси и электрической искры. Для газовой смеси основными характеристиками являются ее состав, температура, давление, динамическое состояние смеси — покой или течение, причем в случае течения смеси определяющими для зажига-ь ия искрой являются параметры этого течения. Электрическая искра характеризуется энергией, параметрами разряда, полярностью, длиной искрового промежутка. [c.16]

    Защита от разрядов статического электричества считается удовлетворительной, если во взрывоопасном производстве исключается возможность искровых разрядов с энергией (0,4—0,5) Вт. Воспламенение электрической искрой требует минимальной энергии, так как объем газа на пути искры нагревается ею до высокой температуры за предельно короткое время. [c.339]

    Воспламенение (зажигание) горючей смеси. Одним из наиболее замечательных свойств пламени является, как уже говорилось, свойство самовоспроизводиться. Чтобы началось горение газовой смеси, ее надо воспламенить или зажечь с помощью внешних источников энергии, т. е. создать в смеси начальный очаг реакции, полностью воспроизводящий механизм распространения пламени. В качестве внешних источников энергии могут служить электрическая искра, небольшое дежурное пламя, специальное пиротехническое приспособление накаленное тело, излучающее энергию, световой поток, лазерный пробой и т. д. С помощью этих источников энергии создается интенсивный поток световой и в некоторых случаях тепловой энергии, достаточный для воспроизведения процесса распространения пламени. Создание в горючей смеси очага пламени,, способного к самопроизвольному распространению, является основным, определяющим условием зажигания смеси. [c.125]

    Не было обнаружено заметного влияния системы зажигания на результаты опытов (было использовано два способа зажигания искрой, энергия которой может быть сравнима с энергией динамического воздействия или трения, и электрическим запалом, обладающим мощностью и скоростью приложения энергии зажигания на [c.74]

    Искры электрооборудования являются наиболее часто встречающимися импульсами воспламенения. Как правило, электрическая искра несет энергию, достаточную для воспламенения многих химических веп1,еств. В связи с этим в промышленности, в том числе и химической, применяются различные виды взрывозащищенных систем электрооборудования взрывонепроницаемые, с корпусом, способным выдержать давление, если внутри него произошел взрыв с масляным наполнением, искрящие и неискрящие части которого погружены в масло искробезопасные, где возникающие искры при нормальных условиях работы имеют энергию ниже минимальной энергии воспламенения веществ и др. (см. с. 173). [c.49]

    Искры удара, возникающие при ударе инструментов н падении деталей, менее опасны, чем электрические искры, так как величина энергии их значительно меньше. Во всех взрывоопасных производствах заппещепо применение стального инстпумента. использоваиие которого может привести к воспламенению смесей, имеющих относительно небольшие вслич"ны минимальных энергий воспламенения (например, водородные, этиленовые н другие смеси). В таких производствах приме- [c.42]

    Как уже говорилось, электрический разряд — один из распространенных импульсов вынужденного восп.иаменения. Измерение яркости канала искры и подсчет энергии, выделяющейся в канале, показывают, что температура газа здесь превышает 10 000 С. В результате выделения электрической энергии в искре возникает значительное локальное увеличение температуры в небольшом объеме газа между электродами. В этой зоне имеет место интенсивная термическая диссоциация и ионизация молекул газа. Это приводит к мгновенному развитию химических реакций (горению). Но, вызвав сгорание смеси в зоне разряда, электрическая искра может не вызвать горения (устойчивого распространения фронта пламени) после ее прекращения. Горючую смесь воспламеняет только та электрическая искра, в канале которой выделяется такое минимальное количество энергии, какое обеспечило бы условия для распространения реакции из небольшого участка смеси на весь ее объем. [c.89]

    Помимо концентрационных пределов воспламенения, воспламеняемость горючей смеси характеризуется минимальной энергией электрической искры, которая вызывает воспламенение. Не всякая искра, проскакивающая через горючую смесь, вызывает ее воспламенение, хотя температура такой искры измеряется тысячами градусов. Для воспламенения и создания самораспро-страняющейся реакции горения необходима определенная минимальная энергия искрового разряда, которая зависит от химического состава топлива, а также от температуры и давления. Энергия искрового разряда обычно выражается в миллиджоулях. На рис. 98 показано влияние температуры и давления на минимальную энергию воспламенения пропано-воздушных смесей от электрической искры. Минимальная энергия искры для воспламенения при снижении давления от 1 до 0,2 ат возрастает почти в десять раз. [c.172]

    Величина энергии электрической искры, необходимая для инициирования взрывного разложения ацетилена, сильно зависит от давления, возрастая при его уменьшении. Согласно данным С. М. Когарко и Б. А. Ивано-ва35, взрывное разложение ацетилена возможно даже при абсолютном давлении 0,65 ат, если энергия искры равна 1200 дж. Под атмосферным давлением энергия инициирующей искры составляет 250 дж. [c.36]

    Зажигание. Зажигание газа в первом люторе производится при помощи внешнего источника энергии, каковым обычно является электрическая искра. В моторе Дизеля температура воздуха в конце сжатия настолько Велика, что вызывает самовоспламенение, раопро-страняюп1 ееся и на горючее, вводимое в дальнейшем в цилиндр. [c.498]

chem21.info

---

• 
  Настройка зажигания к 750 видео
• 
  Критические условия зажигания электрической искрой
• Катушка зажигания фиат альбеа цена
• 
  Критические условия зажигания электрической искрой
• Катушка зажигания фиат альбеа цена
• 
  Катушка зажигания киа серато 2007
• Катушка зажигания фиат альбеа цена
• 
  Камень для зажигания у геологов
• 
  Камень для зажигания у геологов
• 
  Камень для зажигания у геологов
• 
  Инжекторная катушка зажигания в бсз