Source d'allumage industrielle. Feu ouvert, produits de combustion incandescents et surfaces chauffées Température d'étincelle électrique
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Impacts des solides pour former des étincelles.
Avec une certaine force d'impact de certains solides les uns contre les autres, des étincelles peuvent se former, appelées étincelles d'impact ou de friction.
Les étincelles sont chauffées à des particules de métal ou de pierre à haute température (incandescentes) (selon les corps solides impliqués dans la collision) d'une taille de 0,1 à 0,5 mm ou plus.
La température des étincelles d'impact des aciers de construction conventionnels atteint la température de fusion du métal - 1550 ° C.
Malgré la température élevée de l'étincelle, sa capacité d'allumage est relativement faible, car en raison de la petite taille (masse), l'énergie thermique de l'étincelle est très faible. Les étincelles sont capables d'enflammer des mélanges vapeur-gaz-air avec une courte période d'induction et une petite énergie d'inflammation minimale. Les plus dangereux à cet égard sont l'acétylène, l'hydrogène, l'éthylène, le monoxyde de carbone et le disulfure de carbone.
La capacité d'allumage d'une étincelle au repos est plus élevée que celle d'une étincelle volante, puisqu'une étincelle stationnaire se refroidit plus lentement, elle dégage de la chaleur pour le même volume d'un milieu combustible et, par conséquent, peut la chauffer à une température plus élevée. Par conséquent, les étincelles au repos peuvent enflammer même les solides broyés (fibres, poussières).
Des étincelles dans les conditions de production se forment lors du travail avec un outil à percussion (clés, marteaux, ciseaux, etc.), lorsque des impuretés de métal et de pierre pénètrent dans des machines à mécanismes rotatifs (appareils avec agitateurs, ventilateurs, soufflantes à gaz, etc.) , ainsi que lorsque les mécanismes de déplacement de la machine heurtent les mécanismes stationnaires (broyeurs à marteaux, ventilateurs, appareils à couvercles articulés, trappes, etc.).
Mesures pour éviter les étincelles dangereuses dues aux chocs et aux frottements:
- Les applications dans les zones dangereuses (locaux) utilisent un outil à sécurité intrinsèque.
- Souffler de l'air pur autour du lieu de réparation et autres travaux.
- Élimination des impuretés métalliques et des pierres entrant dans les machines (capteurs magnétiques et récupérateurs de pierres).
- Pour éviter les étincelles provenant des impacts des mécanismes en mouvement des machines sur les machines fixes:
- réglage et équilibrage soigneux des arbres;
- vérifier les écarts entre ces mécanismes;
- éviter la surcharge des machines.
- Utilisez des ventilateurs à sécurité intrinsèque pour transporter la vapeur et les mélanges gaz-air, la poussière et les matières combustibles solides.
- Dans les locaux de production et de stockage d'acétylène, d'éthylène, etc. les sols sont en matériau anti-étincelles ou recouverts de tapis en caoutchouc.
Frottement de surface des corps.
Le mouvement des corps en contact les uns par rapport aux autres nécessite la dépense d'énergie pour vaincre les forces de frottement. Cette énergie est presque entièrement convertie en chaleur, qui, à son tour, dépend du type de frottement, des propriétés des surfaces de frottement (leur nature, degré de pollution, rugosité), de la pression, de la taille de la surface et de la température initiale. Dans des conditions normales, la chaleur générée est éliminée en temps opportun, ce qui garantit un régime de température normal. Cependant, dans certaines conditions, la température des surfaces de frottement peut atteindre des valeurs dangereuses auxquelles elles peuvent devenir une source d'inflammation.
Les raisons de l'augmentation de la température des corps frottants dans le cas général sont une augmentation de la quantité de chaleur ou une diminution de l'évacuation de la chaleur. Pour ces raisons, une surchauffe dangereuse des roulements, des courroies de transport et des courroies d'entraînement, des matériaux combustibles fibreux lors de leur enroulement sur des arbres rotatifs, ainsi que des matériaux combustibles solides pendant leur traitement mécanique se produisent dans les processus de production.
Mesures pour éviter les manifestations dangereuses de frottement de surface des corps:
- Remplacement des paliers lisses par des paliers à roulement.
- Contrôle de la lubrification, température des roulements.
- Contrôle du degré de tension des bandes transporteuses, des bandes, empêchant les machines de fonctionner en surcharge.
- Remplacement des transmissions à courroie plate par des courroies trapézoïdales.
- Pour éviter l'enroulement de matériaux fibreux sur les arbres rotatifs, utilisez:
- utilisation de coussinets, carters, etc. desserrés pour protéger les zones ouvertes des arbres du contact avec un matériau fibreux;
- prévention des surcharges;
- le dispositif de couteaux spéciaux pour couper les matériaux fibreux d'enroulement;
- régler les jeux minimaux entre l'arbre et le roulement.
- Lors de l'usinage de matériaux combustibles, il est nécessaire:
- observer le régime de coupe,
- affûter l'outil en temps opportun,
- utiliser un refroidissement local de la zone de coupe (émulsions, huiles, eau, etc.).
SOURCE D'ALLUMAGE - la source d'énergie qui déclenche l'allumage. Doit avoir suffisamment d'énergie, de température et de durée d'exposition.
Comme indiqué précédemment, la combustion peut se produire lorsque diverses sources d'inflammation affectent le SH. De par leur nature d'origine, les sources d'inflammation peuvent être classées:
feu ouvert, produits de combustion chauds et surfaces chauffées par eux;
manifestations thermiques de l'énergie mécanique;
manifestations thermiques de l'énergie électrique;
manifestations thermiques des réactions chimiques (le feu ouvert et les produits de combustion sont distingués de ce groupe dans un groupe indépendant).
Flammes nues, produits de combustion incandescents et surfaces chauffées
À des fins industrielles, le feu, les fours à feu, les réacteurs, les torches pour brûler les vapeurs et les gaz sont largement utilisés. Lors des travaux de réparation, la flamme des brûleurs et des chalumeaux est souvent utilisée, les torches sont utilisées pour réchauffer les tuyaux gelés, les feux sont utilisés pour réchauffer le sol lors de la combustion des déchets. La température de la flamme, ainsi que la quantité de chaleur dégagée, sont suffisantes pour enflammer presque toutes les substances combustibles.
Flamme nue. Le risque d'incendie d'une flamme est causé par la température de la torche et le temps de son influence sur les substances combustibles. Par exemple, l'allumage est possible à partir de ces IZ «hypocaloriques», comme un mégot de cigarette ou de cigarette qui couve, une allumette allumée (tableau 1).
Les sources de feu ouvert - les torches - sont souvent utilisées pour chauffer le produit congelé, pour éclairer lors de l'inspection des appareils dans l'obscurité, par exemple, lors de la mesure du niveau de liquides, lors d'un incendie sur le territoire d'objets contenant des liquides inflammables et combustibles.
Les produits de combustion très chauffés sont des produits de combustion gazeux obtenus lors de la combustion de substances solides, liquides et gazeuses et pouvant atteindre des températures de 800 à 1200 ° C. Le risque d'incendie est posé par le rejet de produits très chauffés par des fuites dans la maçonnerie des fours et des canaux de fumée.
Les sources d'inflammation industrielles sont également des étincelles qui se produisent pendant le fonctionnement des fours et des moteurs. Ce sont des particules de combustible incandescentes solides ou du tartre dans le courant de gaz, qui sont obtenues à la suite d'une combustion incomplète ou d'une élimination mécanique de substances combustibles et de produits de corrosion. La température d'une telle particule solide est assez élevée, mais la réserve d'énergie thermique (W) est faible en raison de la faible masse de l'étincelle. Une étincelle ne peut enflammer que des substances suffisamment préparées pour la combustion (mélanges gaz-vapeur-air, poussières déposées, matériaux fibreux).
Les fours «scintillent» en raison de défauts de conception; en raison de l'utilisation d'un type de combustible pour lequel le four n'est pas conçu; en raison d'un souffle accru; en raison d'une combustion incomplète du carburant; en raison d'une atomisation insuffisante du combustible liquide, ainsi que du non-respect des conditions de nettoyage des fours.
Des étincelles et des dépôts de carbone pendant le fonctionnement du moteur à combustion interne se forment avec une mauvaise régulation du système d'alimentation en carburant, un allumage électrique; lorsque le carburant est contaminé par des huiles lubrifiantes et des impuretés minérales; avec surcharge moteur prolongée; en cas de violation des conditions de nettoyage du système d'échappement des dépôts de carbone.
Le risque d'incendie des étincelles provenant des chaufferies, des tuyaux des locomotives à vapeur et des locomotives diesel, ainsi que d'autres machines, un incendie est largement déterminé par leur taille et leur température. Il a été établi qu'une étincelle d \u003d 2 mm présente un risque d'incendie si elle a t "1000 ° C; d \u003d 3 mm - 800 ° C; d \u003d 5 mm - 600 ° C
Manifestations thermiques dangereuses de l'énergie mécanique
Dans des conditions industrielles, une augmentation dangereuse du feu de la température des corps en raison de la conversion de l'énergie mécanique en chaleur est observée:
lorsque des corps solides sont frappés (avec ou sans étincelles);
avec frottement de surface des corps lors de leur mouvement mutuel;
lors de l'usinage de matériaux durs avec un outil de coupe;
lors de la compression des gaz et du pressage des plastiques.
Le degré d'échauffement des corps et la possibilité d'apparition d'une source d'inflammation dépendent dans ce cas des conditions de transition de l'énergie mécanique en chaleur.
Les étincelles produites par les impacts de solides.
Les dimensions des étincelles d'impact et de friction, qui sont un morceau de métal ou de pierre chauffé pour briller, ne dépassent généralement pas 0,5 mm. La température d'étincelle des aciers à faible teneur en carbone non alliés peut atteindre la température de fusion du métal (environ 1550 ° C).
Dans des conditions industrielles, l'acétylène, l'éthylène, l'hydrogène, le monoxyde de carbone, le disulfure de carbone, le mélange méthane-air et d'autres substances sont enflammés par des étincelles.
Plus il y a d'oxygène dans le mélange, plus l'étincelle brûle intensément, plus la combustibilité du mélange est élevée. Une étincelle qui vole n'enflamme pas directement le mélange poussière-air, mais si elle touche la poussière déposée ou les matériaux fibreux, elle provoquera des centres de combustion. Par exemple, dans les minoteries, les entreprises de tissage et de filature de coton, environ 50% de tous les incendies proviennent d'étincelles qui sont frappées par l'impact de corps solides.
Les étincelles, qui sont générées lorsque des corps en aluminium heurtent une surface en acier oxydé, provoquent une attaque chimique avec la libération d'une quantité importante de chaleur.
Des étincelles de métal ou de pierres frappant les machines.
Dans les appareils avec agitateurs, concasseurs, dispositifs de mélange et autres, dans le cas où des morceaux de métal ou de pierres pénètrent dans les produits transformés, des étincelles peuvent se former. Des étincelles se forment également lorsque les mécanismes mobiles des machines heurtent leurs parties fixes. En pratique, il arrive souvent que le rotor d'un ventilateur centrifuge entre en collision avec les parois du carter ou les tambours à aiguilles et à couteaux des machines de séparation et de diffusion de fibres, qui tournent rapidement, heurtant les grilles fixes en acier. Dans de tels cas, des étincelles sont observées. Cela est également possible en cas de mauvais réglage des jeux, de déformation et de vibration des arbres, d'usure des roulements, de distorsions, de fixation insuffisante de l'outil de coupe sur les arbres. Dans de tels cas, non seulement des étincelles sont possibles, mais également une panne de pièces individuelles des machines. Une panne de l'ensemble de la machine, à son tour, peut provoquer des étincelles, car des particules métalliques pénètrent dans le produit.
Allumage d'un milieu combustible par surchauffe lors du frottement.
Tout mouvement de corps en contact les uns avec les autres nécessite la dépense d'énergie pour vaincre le travail des forces de frottement. Cette énergie est principalement convertie en chaleur. Dans des conditions normales et un fonctionnement correct des pièces qui frottent, la chaleur qui est libérée en temps opportun est éliminée par un système de refroidissement spécial, et est également dissipée dans l'environnement. Une augmentation du dégagement de chaleur ou une diminution de l'évacuation de la chaleur et de la perte de chaleur conduit à une augmentation de la température des corps de frottement. Pour cette raison, un milieu ou des matériaux combustibles s'enflamment en raison de la surchauffe des roulements de la machine, des joints d'huile, des tambours et des courroies transporteuses, des poulies et des courroies d'entraînement, des matériaux fibreux lors de leur enroulement sur les arbres des machines et des dispositifs qui tournent.
À cet égard, les paliers lisses d'arbres très chargés et à grande vitesse sont les plus dangereux pour le feu. Une mauvaise lubrification des surfaces de travail, de la saleté sur celles-ci, des arbres mal alignés, une surcharge des machines et un serrage excessif des roulements peuvent tous entraîner une surcharge. Très souvent, le boîtier de roulement est contaminé par des dépôts de poussières combustibles. Cela crée également des conditions pour qu'ils surchauffent.
Dans les installations où des matières fibreuses sont utilisées ou traitées, elles s'enflamment lorsqu'elles sont enroulées sur des unités tournantes (filatures, filatures de lin, fonctionnement de moissonneuses-batteuses). Les matériaux fibreux et les produits paille sont enroulés sur des arbres à proximité des roulements. Le bobinage s'accompagne d'un compactage progressif de la masse, puis de son fort échauffement lors du frottement, de la carbonisation et de l'allumage.
Dégagement de chaleur lors de la compression des gaz.
Une quantité importante de chaleur est libérée pendant la compression des gaz en raison du mouvement intermoléculaire. Un système de réfrigération défectueux ou manquant pour les compresseurs peut entraîner leur destruction lors d'une explosion.
Manifestations thermiques dangereuses de réactions chimiques
Dans les conditions de production et de stockage des produits chimiques, on trouve un grand nombre de tels composés chimiques, dont le contact avec l'air ou l'eau, ainsi que le contact mutuel les uns avec les autres, peuvent provoquer un incendie.
1) Les réactions chimiques qui se produisent avec le dégagement d'une quantité importante de chaleur présentent un risque potentiel d'incendie ou d'explosion, car il s'agit d'un processus incontrôlé d'échauffement de substances combustibles en réaction, nouvellement formées ou à proximité.
2) Substances qui s'enflamment spontanément et s'enflamment spontanément au contact de l'air.
3) Souvent, selon les conditions du processus technologique, les substances de l'appareil peuvent être chauffées à une température dépassant la température de leur combustion spontanée. Ainsi, les produits de pyrolyse gazeuse lors de la production d'éthylène à partir de produits pétroliers ont une température d'auto-inflammation comprise entre 530 et 550 ° C, et sortent des fours de pyrolyse à une température de 850 ° C. Le mazout avec une température d'auto-inflammation de 380 à 420 ° C est chauffé jusqu'à 500 ° C dans des unités de craquage thermique; le butane et le butylène, qui ont une température d'auto-inflammation de 420 ° C et 439 ° C, respectivement, lorsqu'ils reçoivent du butadiene chauffe jusqu'à 550 - 650 ° C, etc. Lorsque ces substances sortent, elles s'enflamment spontanément.
4) Parfois, les substances dans les processus technologiques ont une température d'auto-inflammation très basse:
Triéthylaluminium - Al (C2H5) 3 (-68 ° C);
Chlorure de diéthylaluminium - Al (C2H5) 2Cl (-60 ° C);
Triisobutylaluminium (-40 ° C);
Fluorure d'hydrogène, phosphore liquide et blanc - en dessous de la température ambiante.
5) De nombreuses substances en contact avec l'air sont capables de combustion spontanée. La combustion spontanée commence à température ambiante ou après un certain préchauffage. Ces substances devraient inclure les huiles et graisses végétales, les composés de sulfure de fer, certains types de suie, les substances pulvérulentes (aluminium, zinc, titane, magnésium, etc.), le foin, les céréales en silos, etc.
Le contact des produits chimiques auto-inflammables avec l'air se produit généralement lorsque les conteneurs sont endommagés, les déversements de liquides, les substances d'emballage, pendant le séchage, le stockage à ciel ouvert de matériaux solides, broyés et fibreux, lors du pompage de liquides à partir des réservoirs, lorsqu'il y a des dépôts auto-inflammables à l'intérieur des réservoirs.
Substances inflammables au contact de l'eau.
Les installations industrielles contiennent une quantité importante de substances inflammables lorsqu'elles interagissent avec l'eau. La chaleur dégagée dans ce cas peut provoquer l'inflammation des substances combustibles formées ou adjacentes à la zone de réaction. Les substances qui s'enflamment ou provoquent une combustion au contact de l'eau comprennent les métaux alcalins, le carbure de calcium, les carbures de métaux alcalins, le sulfure de sodium, etc. Beaucoup de ces substances, lorsqu'elles interagissent avec l'eau, forment des gaz inflammables qui sont enflammés par la chaleur de réaction:
2K + 2H2O \u003d KOH + H2 + Q.
Lorsqu'une petite quantité (3 ... 5 g) de potassium et de sodium interagit avec l'eau, la température s'élève au-dessus de 600 ... 650 ° C. S'ils interagissent en grande quantité, des explosions avec éclaboussures de métal fondu se produisent. À l'état dispersé, les métaux alcalins s'enflamment à l'air humide.
Certaines substances, comme la chaux vive, sont ininflammables, mais la chaleur de leur réaction avec l'eau peut chauffer les matériaux inflammables à proximité jusqu'à la température d'auto-inflammation. Ainsi, lorsque l'eau entre en contact avec la chaux vive, la température dans la zone de réaction peut atteindre 600 ° C:
Ca + H2O \u003d Ca (BOH) 2 + Q.
Il y a eu des cas d'incendies dans des poulaillers où le foin était utilisé comme litière. Des incendies se sont produits après le traitement des bâtiments avicoles avec de la chaux vive.
Le contact avec l'eau de composés organoaluminiques est dangereux, car leur interaction avec l'eau se produit lors d'une explosion. Une intensification d'un incendie ou d'une explosion qui a commencé peut se produire lorsque vous essayez d'éteindre ces substances avec de l'eau ou de la mousse.
L'ignition de produits chimiques lors d'un contact mutuel se produit lorsque les oxydants agissent sur des substances organiques. Le chlore, le brome, le fluor, les oxydes d'azote, l'acide nitrique, l'oxygène et de nombreuses autres substances agissent comme des oxydants.
Les oxydants interagissant avec les substances organiques les amèneront à s'enflammer. Certains mélanges d'oxydants et de substances combustibles peuvent s'enflammer lorsqu'ils sont exposés à l'acide sulfurique ou nitrique ou à une petite quantité d'humidité.
La réaction de l'interaction de l'oxydant avec une substance combustible est facilitée par le broyage des substances, sa température initiale accrue, ainsi que la présence d'initiateurs du processus chimique. Dans certains cas, les réactions sont explosives.
Substances qui s'enflamment ou explosent lorsqu'elles sont chauffées ou affectées mécaniquement.
Certains produits chimiques sont de nature instable et peuvent se dégrader avec le temps sous l'influence de la température, du frottement, des chocs et d'autres facteurs. Ce sont, en règle générale, des composés endothermiques, et le processus de leur décomposition est associé à la libération de plus ou moins de chaleur. Ceux-ci comprennent le nitrate, les peroxydes, les hydroperoxydes, les carbures de certains métaux, les acétylène, l'acétylène, etc.
Les violations des réglementations technologiques, l'utilisation ou le stockage de telles substances, l'influence d'une source de chaleur sur celles-ci peuvent entraîner leur décomposition explosive.
L'acétylène a tendance à se décomposer de manière explosive sous l'action d'une température et d'une pression élevées.
Manifestations thermiques de l'énergie électrique
Si l'équipement électrique ne correspond pas à la nature de l'environnement technologique, ainsi qu'en cas de non-respect des règles de fonctionnement de cet équipement électrique, une situation dangereuse d'incendie et d'explosion peut survenir en production. Des situations dangereuses d'incendie et d'explosion surviennent dans les processus technologiques de production en cas de court-circuit, avec des pannes de la couche d'isolation, avec une surchauffe excessive des moteurs électriques, avec des dommages à des sections individuelles des réseaux électriques, avec des décharges d'étincelles d'électricité statique et atmosphérique, etc.
Les rejets d'électricité atmosphérique comprennent:
Coup de foudre direct. Le danger d'un coup de foudre direct consiste dans le contact du HS avec le canal de foudre, dont la température atteint 2000 ° C avec un temps d'action d'environ 100 μs. Tous les mélanges combustibles sont enflammés par un coup de foudre direct.
Manifestations secondaires de la foudre. Le danger de la manifestation secondaire de la foudre consiste en des décharges d'étincelles résultant de l'induction et de l'influence électromagnétique de l'électricité atmosphérique sur les équipements de production, les pipelines et les structures des bâtiments. L'énergie de décharge d'étincelle dépasse 250 mJ et est suffisante pour enflammer des substances combustibles à partir de Wmin \u003d 0,25 J.
Skid à fort potentiel. La dérive de potentiel élevé dans le bâtiment se produit par le biais de communications métalliques non seulement lorsqu'elles sont directement frappées par la foudre, mais également lorsque les communications sont situées à proximité immédiate du paratonnerre. Si les distances de sécurité entre le paratonnerre et les communications ne sont pas respectées, l'énergie des éventuelles décharges d'étincelles atteint des valeurs de 100 J et plus. Autrement dit, il suffit d'enflammer presque toutes les substances combustibles.
Action thermique des courants de court-circuit. En raison du court-circuit, un effet thermique se produit sur le conducteur, qui chauffe à des températures élevées et peut provenir d'un milieu combustible.
Des étincelles électriques (gouttes de métal). Des étincelles électriques se forment pendant le câblage de court-circuit, le soudage électrique et lorsque les électrodes des lampes à incandescence électriques à usage général fondent.
La taille des gouttelettes métalliques lors du câblage en court-circuit et de la fusion du filament des lampes électriques atteint 3 mm et 5 mm lors du soudage électrique. La température de l'arc pendant le soudage électrique atteint 4000 ° C, l'arc sera donc la source d'inflammation de toutes les substances combustibles.
Lampes à incandescence électriques. Le risque d'incendie des luminaires est dû à la possibilité de contact du HS avec l'ampoule d'une lampe électrique à incandescence, chauffée au-dessus de la température d'auto-inflammation du HS. La température de chauffage de l'ampoule d'une ampoule électrique dépend de sa puissance, de sa taille et de son emplacement dans l'espace.
Des étincelles d'électricité statique. Des décharges d'électricité statique peuvent se former lors du transport de liquides, de gaz et de poussières, lors de chocs, de broyages, de pulvérisations et de processus similaires d'influence mécanique sur des matériaux et substances diélectriques.
Production: Pour garantir la sécurité des processus technologiques, dans lesquels le contact de substances inflammables avec des sources d'inflammation est possible, il est nécessaire de connaître exactement leur nature afin d'exclure l'impact sur l'environnement.
Question 2: Mesures préventives qui excluent les effets des sources d’ignition sur l’environnement combustible;
Mesures de lutte contre l'incendie qui excluent le contact d'un milieu combustible (HS) avec une flamme nue et des produits de combustion incandescents.
Pour garantir la sécurité contre les incendies et les explosions des processus technologiques, des processus de traitement, de stockage et de transport des substances et des matériaux, il est nécessaire de développer et de mettre en œuvre des mesures techniques et techniques qui empêchent la formation ou l'introduction d'une source d'inflammation dans le SH.
Comme indiqué précédemment, tous les corps chauffés ne peuvent pas être une source d'inflammation, mais uniquement les corps chauffés capables de chauffer un certain volume du mélange combustible à une certaine température, lorsque le taux de dégagement de chaleur est égal ou supérieur au taux d'évacuation de la chaleur de la zone de réaction. Dans ce cas, la puissance et la durée de l'effet thermique de la source doivent être telles que les conditions critiques nécessaires à la formation du front de flamme soient maintenues pendant un certain temps. Par conséquent, connaissant ces conditions (conditions de formation d'IZ), il est possible de créer de telles conditions pour la conduite de processus technologiques qui excluraient la possibilité de formation de sources d'inflammation. Dans les cas où les conditions de sécurité ne sont pas remplies, des solutions techniques et techniques sont introduites qui permettent d'exclure le contact du SH avec les sources d'inflammation.
La principale solution d'ingénierie et technique qui exclut le contact d'un milieu combustible avec une flamme nue, des produits de combustion chauds, ainsi que des surfaces très chauffées est de les isoler d'un éventuel contact à la fois pendant le fonctionnement normal de l'équipement et en cas d'accident.
Lors de la conception de procédés technologiques avec la présence de dispositifs d'action «feu» (fours tubulaires, réacteurs, torches), il est nécessaire de prévoir l'isolement de ces installations d'une éventuelle collision avec elles de vapeurs et gaz inflammables. Ceci est réalisé:
placement d'installations dans des locaux fermés, isolés des autres appareils;
placement dans des zones ouvertes entre les appareils «incendie» et les installations de barrières de protection présentant un risque d'incendie. Par exemple, le placement de structures fermées qui agissent comme une barrière.
respect des espaces réglementés coupe-feu entre les appareils;
l'utilisation de rideaux de vapeur dans les cas où il est impossible de fournir une distance de sécurité au feu;
assurer la conception sûre des brûleurs à torche avec des dispositifs de combustion continue, dont le schéma est illustré à la Fig. 1.
Figure 1 - Torche pour la combustion des gaz: 1 - conduite d'alimentation en vapeur d'eau; 2 - ligne d'allumage du brûleur suivant; 3 - conduite d'alimentation en gaz vers le brûleur suivant; 4 - brûleur; 5 - canon de torche; 6 - coupe-feu; 7 - séparateur; 8 - conduite par laquelle le gaz est fourni pour la combustion.
L'allumage du mélange gazeux dans le brûleur suivant est effectué à l'aide de la soi-disant flamme qui fonctionne (le mélange combustible préalablement préparé est allumé par un allumeur électrique et la flamme, se déplaçant vers le haut, allume le gaz du brûleur). Pour réduire la formation de fumées et d'étincelles, de la vapeur est fournie au brûleur de la torche.
à l'exception de la formation d'IZ «hypocaloriques» (fumer dans les installations n'est autorisé que dans des endroits spécialement équipés).
utiliser de l'eau chaude ou de la vapeur pour réchauffer les zones gelées des équipements technologiques au lieu de torches (équipements de parkings ouverts avec systèmes d'alimentation en air chaud) ou de radiateurs à induction.
nettoyage des canalisations et des systèmes de ventilation des dépôts combustibles avec un agent ignifuge (nettoyage à la vapeur et mécanique). Dans des cas exceptionnels, il est permis de brûler les déchets après le démontage des canalisations dans des zones spécialement désignées et des lieux permanents pour les travaux à chaud.
contrôle de l'état de l'empilement des canaux de fumée pendant le fonctionnement des fours et des moteurs à combustion interne, pour éviter les fuites et les brûlures des tuyaux d'échappement.
protection des surfaces très chauffées des équipements technologiques (chambres de remise à neuf) par isolation thermique avec capots de protection. La température de surface maximale autorisée ne doit pas dépasser 80% de la température d'auto-inflammation des substances combustibles qui circulent lors de la production.
prévention de la manifestation dangereuse des étincelles des fours et des moteurs. En pratique, cette direction de protection est obtenue en empêchant la formation d'étincelles et en utilisant des dispositifs spéciaux pour les attraper et les éteindre. Pour éviter la formation d'étincelles, il est prévu: le maintien automatique de la température optimale du mélange combustible fourni pour la combustion; régulation automatique du rapport optimal entre le carburant et l'air dans le mélange combustible; prévention du fonctionnement continu des fours et des moteurs en mode forcé, avec surcharge; l'utilisation des types de carburant pour lesquels la chambre de combustion et le moteur sont conçus; nettoyage systématique des surfaces internes des fours, des canaux de fumée des suies et des collecteurs d'échappement des moteurs des dépôts d'huile de carbone, etc.
Pour capter et éteindre les étincelles qui se forment lors du fonctionnement des fours et des moteurs, on utilise des pare-étincelles et des pare-étincelles, dont le travail est basé sur l'utilisation de la gravité (chambres sédimentaires), de l'inertie (chambres avec cloisons, filets, buses), des forces centrifuges (chambres cycloniques et turbines-vortex ).
Les plus répandus dans la pratique sont les pare-étincelles de type gravitationnel, inertiel et centrifuge. Ils sont installés, par exemple, dans les canaux de fumée des séchoirs à fumée et à gaz, les systèmes d'échappement des voitures et des tracteurs.
Pour assurer un nettoyage en profondeur des gaz de combustion des étincelles, dans la pratique, on utilise souvent non pas un, mais plusieurs types différents de pare-étincelles et de pare-étincelles, qui sont connectés en série. L'extinction et l'extinction d'étincelles à plusieurs niveaux ont fait leurs preuves de manière fiable, par exemple, dans les processus technologiques de séchage de matériaux combustibles broyés, où les gaz de combustion mélangés à l'air sont utilisés comme caloporteur.
Mesures de lutte contre l'incendie qui excluent les manifestations thermiques dangereuses de l'énergie mécanique
Empêcher la formation de sources d'inflammation à partir des effets thermiques dangereux de l'énergie mécanique est une tâche urgente dans les installations explosives et dangereuses pour les incendies, ainsi que dans les installations où la poussière et les fibres sont utilisées ou traitées.
Pour éviter la formation d'étincelles lors des chocs, ainsi que le dégagement de chaleur lors du frottement, les solutions organisationnelles et techniques suivantes sont utilisées:
Application d'un outil à sécurité intrinsèque. Dans les endroits où des mélanges explosifs de vapeurs ou de gaz peuvent se former, un outil antidéflagrant doit être utilisé. Les outils en bronze, bronze phosphoreux, laiton, béryllium, etc. sont considérés comme intrinsèquement sûrs.
Exemple: 1. Mâchoires de frein ferroviaire à sécurité intrinsèque. réservoirs 2. Outil en laiton pour ouvrir les fûts au carbure de calcium dans les stations d'acétylène.
L'utilisation de capteurs magnétiques, gravitationnels ou inertiels. Ainsi, pour nettoyer le coton brut des pierres, avant qu'il n'entre dans les machines, des récupérateurs de pierres gravitationnels ou inertiels sont installés. Les impuretés métalliques dans les matériaux en vrac et fibreux sont également capturées par des séparateurs magnétiques. De tels dispositifs sont largement utilisés dans la production de farine et de céréales, ainsi que dans les meuneries.
S'il y a un risque que des impuretés non magnétiques solides pénètrent dans la machine, premièrement, un tri minutieux des matières premières est effectué, et deuxièmement, la surface intérieure des machines, sur laquelle ces impuretés peuvent frapper, est doublée de métal mou, de caoutchouc ou de plastique.
Prévention des chocs des mécanismes mobiles des machines sur leurs parties fixes. Les principales mesures de prévention des incendies visant à empêcher la formation d'étincelles d'impact et de frottement sont réduites à une régulation et un équilibrage minutieux des arbres, à une sélection correcte des roulements, à la vérification de la taille des espaces entre les parties mobiles et fixes des machines, à leur fixation fiable, ce qui exclut la possibilité de mouvements longitudinaux; éviter la surcharge des machines.
Exécution de sols dans des locaux explosifs et à risque d'incendie sans étincelles. Des exigences accrues en matière de sécurité intrinsèque sont mises en avant pour les locaux industriels avec présence d'acétylène, d'éthylène, de monoxyde de carbone, de disulfure de carbone, etc., dont les sols et les plates-formes sont en matériau ne formant pas d'étincelles, ou revêtus de tapis en caoutchouc, de chemins, etc.
Prévention de l'inflammation des substances dans les lieux de génération de chaleur intense lors du frottement A cet effet, afin d'éviter une surchauffe des roulements, les paliers lisses sont remplacés par des roulements (lorsqu'une telle possibilité existe). Dans d'autres cas, un contrôle automatique de leur température de chauffage est effectué. Le contrôle visuel de la température est effectué en appliquant des peintures thermosensibles, qui changent de couleur lorsque le boîtier de roulement est chauffé.
La prévention de la surchauffe des roulements est également obtenue par: l'équipement de systèmes de refroidissement automatique utilisant des huiles ou de l'eau comme réfrigérant; entretien technique rapide et de haute qualité (lubrification systématique, prévention d'un serrage excessif, élimination des déformations, nettoyage de la surface de la contamination).
Pour éviter la surchauffe et l'inflammation des bandes transporteuses et des courroies d'entraînement, les travaux avec surcharge ne doivent pas être autorisés; le degré de tension de la courroie, de la courroie, leur état doit être surveillé. Ne pas permettre le blocage des patins élévateurs avec des produits, les déformations des courroies et leur frottement contre les carters. Lors de l'utilisation de convoyeurs et d'élévateurs puissants à haute performance, des dispositifs et des dispositifs peuvent être utilisés pour signaler automatiquement une opération de surcharge et arrêter le mouvement de la bande lorsque le sabot de l'élévateur s'effondre.
Pour éviter que les matériaux fibreux ne s'enroulent sur les arbres des machines tournantes, ils doivent être protégés des collisions directes avec les matériaux traités en utilisant des coussinets, des boîtiers cylindriques et coniques, des conducteurs, des barres de guidage, des écrans anti-enroulement, etc. De plus, un jeu minimum est établi entre les tourillons d'arbre et les roulements; une surveillance systématique des arbres est effectuée, là où il peut y avoir des enroulements, leur nettoyage en temps opportun des fibres, leur protection avec des couteaux tranchants anti-enroulement spéciaux qui coupent la fibre qui est enroulée. Une telle protection est assurée, par exemple, par des machines à tailler dans les filatures de lin.
Prévention de la surchauffe des compresseurs lors de la compression des gaz.
La prévention de la surchauffe du compresseur est assurée en divisant le processus de compression du gaz en plusieurs étapes; disposition des systèmes de refroidissement des gaz à chaque étage de compression; installation d'une soupape de sécurité sur la conduite de refoulement après le compresseur; contrôle et régulation automatiques de la température du gaz comprimé en modifiant le débit du fluide caloporteur fourni aux réfrigérateurs; système de blocage automatique, qui assure l'arrêt du compresseur en cas d'augmentation de la pression ou de la température du gaz dans les conduites de refoulement; nettoyer la surface d'échange thermique des réfrigérateurs et les surfaces internes des pipelines des dépôts de carbone-huile.
Prévention de la formation de sources d'inflammation lors des manifestations thermiques de réactions chimiques
Pour éviter l'inflammation de substances inflammables à la suite d'une interaction chimique au contact d'un agent oxydant, l'eau, il est nécessaire de connaître, d'une part, les raisons qui peuvent conduire à une telle interaction, et d'autre part, la chimie des processus de combustion spontanée et de combustion spontanée. La connaissance des causes et des conditions de formation de manifestations thermiques dangereuses de réactions chimiques permet de développer des mesures efficaces de lutte contre l'incendie qui excluent leur apparition. Par conséquent, les principales mesures de lutte contre l'incendie qui empêchent les manifestations thermiques dangereuses des réactions chimiques sont:
Étanchéité fiable des dispositifs, qui exclut le contact de substances chauffées au-dessus de la température d'auto-inflammation, ainsi que de substances à basse température de combustion spontanée avec l'air;
Prévention de la combustion spontanée de substances en réduisant la vitesse des réactions chimiques et des processus biologiques, ainsi qu'en éliminant les conditions d'accumulation de chaleur;
La réduction du taux d'occurrence des réactions chimiques et des processus biologiques est réalisée par une variété de méthodes: limiter l'humidité pendant le stockage des substances et des matériaux; abaisser la température de stockage des substances et des matériaux (par exemple, céréales, aliments composés) par refroidissement artificiel; stockage de substances dans un environnement à faible teneur en oxygène; réduction de la surface spécifique de contact des substances auto-inflammables avec l'air (briquettes, granulation de substances pulvérulentes); l'utilisation d'antioxydants et de conservateurs (stockage d'aliments composés); élimination du contact avec l'air et les substances chimiquement actives (composés peroxydés, acides, alcalis, etc.) par stockage séparé des substances auto-inflammables dans un récipient scellé.
Connaissant les dimensions géométriques de l'empilement et la température initiale de la substance, il est possible de déterminer la durée de stockage en toute sécurité.
L'élimination des conditions d'accumulation de chaleur s'effectue de la manière suivante:
limiter la taille des piles, des caravanes ou des tas de matériel stocké;
ventilation active de l'air (foin et autres matières végétales fibreuses);
mélange périodique de substances pendant leur stockage à long terme;
réduire l'intensité de la formation de dépôts combustibles dans les équipements technologiques à l'aide de dispositifs de piégeage;
nettoyage périodique de l'équipement de traitement des dépôts combustibles auto-inflammables;
Prévention de l'inflammation des substances en contact les unes avec les autres. Les incendies dus à l'inflammation de substances en contact les uns avec les autres sont évités par un stockage séparé, ainsi qu'en éliminant les causes de leur sortie de secours des appareils et des pipelines.
Élimination de l'inflammation des substances à la suite de l'auto-décomposition lors de l'échauffement ou d'une contrainte mécanique. La prévention de l'inflammation des substances sujettes à la décomposition explosive est assurée par la protection contre l'échauffement à des températures critiques, les chocs mécaniques (choc, frottement, pression, etc.).
Prévention des sources d'inflammation dues aux manifestations thermiques de l'énergie électrique
La prévention des manifestations thermiques dangereuses de l'énergie électrique est assurée par:
le choix correct du niveau et du type de protection contre les explosions des moteurs électriques et des dispositifs de commande, des autres équipements électriques et auxiliaires conformément à la classe de risque d'incendie ou d'explosion de la zone, de la catégorie et du groupe de mélange explosif;
essais périodiques de la résistance d'isolement des réseaux électriques et des machines électriques conformément au calendrier d'entretien préventif programmé;
protection des équipements électriques contre les courants de court-circuit (SC) (utilisation de fusibles rapides ou de disjoncteurs);
prévention de la surcharge technologique des machines et appareils;
prévention des résistances transitoires importantes par un examen systématique et la réparation de la partie de contact des équipements électriques;
élimination des décharges d'électricité statique en mettant à la terre l'équipement de procédé, en augmentant l'humidité de l'air ou en utilisant des impuretés antistatiques dans les endroits les plus susceptibles de générer des charges, d'ioniser l'environnement dans les appareils et de limiter la vitesse de déplacement des liquides électrifiés;
protection des bâtiments, des structures, des appareils autonomes contre les coups de foudre directs par les paratonnerres et protection contre ses effets secondaires.
Les mesures de prévention des incendies dans les entreprises ne doivent pas être négligées. Étant donné que les économies réalisées sur la protection contre les incendies seront disproportionnées par rapport aux pertes causées par un incendie survenu pour cette raison.
Conclusion de la leçon:
L'élimination de l'influence de la source d'inflammation sur les substances et les matériaux est l'une des principales mesures pour exclure la survenue d'un incendie. Dans les installations où il n'est pas possible d'exclure la charge calorifique, une attention particulière est accordée à l'exclusion de la source d'inflammation.
4.9. Sur la base des données collectées, le facteur de sécurité est calculé Ks dans l'ordre suivant.
4.9.1. Calculer la durée de vie moyenne d'un risque d'incendie et d'explosion (t0) (temps moyen de défaillance) par la formule
(68)
où t j - durée de vie jee risque d'incendie et d'explosion, min;
m - le nombre total d'événements (produits);
j - numéro de série de l'événement (produit).
4.9.2. Une estimation ponctuelle de la variance ( ré0) la durée de vie moyenne d'un risque d'incendie et d'explosion est calculée par la formule 
(69)
4.9.3. L'écart quadratique moyen () de l'estimation ponctuelle du temps moyen d'existence d'un événement - t0 est calculé par la formule 
(70)
4.9.4. De la table. 5 sélectionnez la valeur du coefficient tb en fonction du nombre de degrés de liberté ( m-1) à un niveau de confiance b \u003d 0,95.
Tableau 5
|
m-1 |
1 |
2 |
3 à 5 |
6 à 10 |
11 à 20 |
20 |
|
tb |
12,71 |
4,30 |
3,18 |
2,45 |
2,20 |
2,09 |
4.9.5. Facteur de sécurité ( Kb) (le coefficient prenant en compte l'écart de la valeur du paramètre t0, calculé par la formule (68), à partir de sa valeur réelle) est calculé à partir de la formule
(71)
4.9.6. Si un seul événement se produit au cours de l'année, le coefficient de sécurité est pris égal à un.
5. Détermination des paramètres de risque d'incendie des sources de chaleur du taux de défaillance des éléments
5.1. Paramètres de risque d'incendie des sources de chaleur
5.1.1. Décharge d'électricité atmosphérique
5.l.l.l. Coup de foudre direct
Le danger d'un coup de foudre direct réside dans le contact d'un milieu combustible avec un canal de foudre, dont la température atteint 30 000 ° C avec une intensité de courant de 200 000 A et un temps d'action d'environ 100 μs. Tous les supports inflammables sont enflammés par un coup de foudre direct.
5.1.1.2. Effets secondaires de la foudre
Le danger des effets secondaires de la foudre est les décharges d'étincelles résultant de l'induction et des effets électromagnétiques de l'électricité atmosphérique sur les équipements de production, les pipelines et les structures des bâtiments. L'énergie de décharge d'étincelle dépasse 250 mJ et est suffisante pour enflammer des substances combustibles avec une énergie d'inflammation minimale allant jusqu'à 0,25 J.
5.1.1.3. Skid à fort potentiel
La dérive de potentiel élevé dans le bâtiment se produit par le biais de communications métalliques non seulement lorsqu'elles sont directement frappées par la foudre, mais également lorsque les communications sont situées à proximité immédiate du paratonnerre. Si des distances de sécurité entre les paratonnerres et les communications sont respectées, l'énergie des éventuelles décharges d'étincelles atteint des valeurs de 100 J ou plus, c'est-à-dire qu'il suffit d'enflammer toutes les substances combustibles.
5.1.2. Étincelle électrique (arc)
5.1.2.1. Action thermique des courants de court-circuit
Température du conducteur ( tpr), ° C, chauffé par le courant de court-circuit, est calculé par la formule
(72)Où tn est la température initiale du conducteur, ° С;
jekz - courant de court-circuit, A;
R - résistance du conducteur, Ohm;
tc.z - temps de court-circuit, s;
DEpr est la capacité thermique du conducteur, J × kg-1 × K-1;
mpr est la masse du conducteur, en kg.
L'inflammabilité des câbles et conducteurs avec isolation dépend de l'amplitude du courant de court-circuit jekz, c'est-à-dire à partir de la valeur du rapport jecourt-circuit au courant admissible à long terme du câble ou du fil. Si cette multiplicité est supérieure à 2,5, mais inférieure à 18 pour le câble et 21 pour le fil, alors l'isolation en PVC s'enflamme.
5.1.2.2. Étincelles électriques (gouttes de métal)
Des étincelles électriques (gouttelettes métalliques) se forment lorsque le câblage électrique est court-circuité, le soudage électrique et lorsque les électrodes des lampes à incandescence électriques à usage général fondent. Dans ce cas, la taille des gouttelettes de métal atteint 3 mm (pour le soudage en hauteur - 4 mm). Lors d'un court-circuit et d'un soudage électrique, les particules s'envolent dans toutes les directions et leur vitesse ne dépasse pas respectivement 10 et 4 m × s-1. La température des gouttelettes dépend du type de métal et est égale au point de fusion. La température de court-circuit des gouttelettes d'aluminium atteint 2500 ° C, la température des particules de soudage et des particules de nickel des lampes à incandescence atteint 2100 ° C. La taille des gouttelettes lors de la coupe du métal atteint 15-26 mm, la vitesse est de 1 m × s-1, la température est de 1500 ° C. La température de l'arc pendant le soudage et le découpage atteint 4000 ° C, l'arc est donc la source d'inflammation de toutes les substances combustibles.
La zone de diffusion des particules lors d'un court-circuit dépend de la hauteur du fil, de la vitesse de vol initiale des particules, de l'angle de départ et est de nature probabiliste. Avec une hauteur de fil de 10 m, la probabilité que des particules tombent à une distance de 9 m est de 0,06; 7m-0,45 et 5m-0,92; à une altitude de 3 m, la probabilité que les particules atteignent une distance de 8 m est de 0,01, 6 m - 0,29 et 4 m - 0,96, et à une hauteur de 1 m, la probabilité que les particules se diffusent sur 6 m est de 0,06, 5 m - 0,24, 4 m - 0,66 et 3 m - 0,99.
La quantité de chaleur qu'une goutte de métal est capable de dégager vers un milieu combustible lorsqu'elle se refroidit jusqu'à sa température d'auto-inflammation est calculée de la manière suivante.
La vitesse de vol moyenne d'une goutte de métal en chute libre (sem.), M × s-1, est calculée par la formule
(73)
Où g\u003d 9,8l m × s-1 - accélération de la gravité;
H - hauteur de chute, m.
Volume de la goutte de métal ( Vj), m3, calculé par la formule
(74)Où rék - diamètre des gouttelettes, m.
Poids de baisse ( mk), kg, calculé par la formule
(75)
où r est la densité du métal, kg × m-3.
En fonction de la durée du vol de la goutte, trois de ses états sont possibles: liquide, cristallisation, solide.
Le temps de vol de la goutte à l'état fondu (liquide) (tp), s, est calculé par la formule
(76)Où Cp est la capacité calorifique spécifique du métal fondu, J × k-1K-1;
mk - poids de chute, kg;
Sk \u003d 0,785 - surface de chute, m2;
Tn, Tpl est la température de chute au début du vol et la température de fusion du métal, respectivement, K;
T0 - température ambiante (air), K;
une - coefficient de transfert de chaleur, W, m-2 K-1.
Le coefficient de transfert de chaleur est déterminé dans l'ordre suivant:
a) calculer le nombre de Reynolds par la formule
(77)
Où rék - diamètre des gouttelettes m;
v\u003d 15,1 × 10-6 - coefficient de viscosité cinématique de l'air à une température de 20 ° C, m-2 × s-1.
b) calculer le critère de Nusselt par la formule
(78)
c) calculer le coefficient de transfert de chaleur par la formule
, (79)
où lВ \u003d 22 × 10-3 est le coefficient de conductivité thermique de l'air, W × m-1 × -K-1.
Si t £ tр, alors la température finale de la goutte est déterminée par la formule
(80)Le temps de vol d'une goutte, pendant lequel elle cristallise, est déterminé par la formule
(81)Où DEcr est la chaleur spécifique de cristallisation du métal, J × kg-1.
Si tp
Si t\u003e (tр + tкр), la température finale de la gouttelette à l'état solide est déterminée par la formule
(83)
Où DEk - capacité thermique spécifique du métal, J kg -1 × K-1.
La quantité de chaleur ( W), J, donné par une goutte de métal à un matériau combustible solide ou liquide sur lequel elle est tombée, est calculé par la formule
(84)
Où Tsv - température d'auto-inflammation d'un matériau combustible, K;
À - coefficient égal au rapport de la chaleur donnée à la matière combustible à l'énergie emmagasinée dans la goutte.
S'il n'est pas possible de déterminer le coefficient Àpuis prends À=1.
Une détermination plus rigoureuse de la température finale des gouttelettes peut être effectuée en tenant compte de la dépendance du coefficient de transfert de chaleur sur la température.
5.1.2.3. Lampes à incandescence électriques à usage général
Le risque d'incendie des lampes est dû à la possibilité de contact d'un milieu combustible avec l'ampoule d'une lampe électrique à incandescence, chauffée au-dessus de la température d'auto-inflammation du milieu combustible. La température de chauffage de l'ampoule d'une ampoule électrique dépend de la puissance de la lampe, de sa taille et de son emplacement dans l'espace. La dépendance de la température maximale de l'ampoule d'une lampe située horizontalement à sa puissance et à son heure est illustrée à la Fig. 3.
Zut. 3
5.1.2.4. Des étincelles d'électricité statique
L'énergie de l'étincelle ( Wi), J, qui peut survenir sous l'action d'une tension entre la plaque et un objet mis à la terre, est calculé à partir de l'énergie stockée par le condensateur à partir de la formule
(85)
Où DE - capacité du condensateur, F;
U - tension, V.
La différence de potentiel entre un corps chargé et le sol est mesurée avec des électromètres dans des conditions réelles de production. 
Si un Wet ³0,4 Wm.e.z ( Wm.e. est l'énergie minimale d'inflammation du milieu), alors une étincelle d'électricité statique est considérée comme une source d'inflammation.
Un réel danger est l'électrification «de contact» des personnes travaillant avec des matériaux diélectriques en mouvement. Lorsqu'une personne entre en contact avec un objet mis à la terre, des étincelles d'une énergie de 2,5 à 7,5 mJ sont générées. La dépendance de l'énergie d'une décharge électrique du corps humain et du potentiel des charges d'électricité statique est illustrée à la Fig. 4.
5.1.3. Étincelles mécaniques (de friction) (étincelles d'impact et de friction)
Les dimensions des étincelles d'impact et de friction, qui sont une particule de métal ou de pierre incandescente à briller, ne dépassent généralement pas 0,5 mm, et leur température se situe dans les limites du point de fusion du métal. La température des étincelles formées lors de la collision de métaux capables d'interagir chimiquement les uns avec les autres avec le dégagement d'une quantité importante de chaleur peut dépasser le point de fusion et donc elle est déterminée expérimentalement ou par calcul.
La quantité de chaleur dégagée par l'étincelle lors du refroidissement à partir de la température initiale tjusqu'à la température d'auto-inflammation d'un milieu combustible tsv est calculé selon la formule (84) et le temps de refroidissement t est le suivant.
Le rapport de température (Qp) est calculé par la formule 
(86)
Où tc - température de l'air, ° С.
Coefficient de transfert de chaleur ( une), W × m-2 × K-1, est calculé par la formule
(87)
Où wet est la vitesse de l'étincelle, m × s-1.
Vitesse d'étincelle ( wi), formé lors de l'impact d'un corps tombant librement, est calculé par la formule
(88)
et lors de l'impact sur un corps rotatif selon la formule
(89)
Où n - fréquence de rotation, s-1;
R - rayon du corps rotatif, m
La vitesse de vol des étincelles générées lors du travail avec un outil à percussion est considérée comme 16 m × s-1 et 12 m × s-1 par rapport à celles gravées lors de la marche dans des chaussures doublées de talons ou de clous métalliques.
Le critère de Bio est calculé par la formule
(90)
Où réet - diamètre de l'étincelle, m;
li est le coefficient de conductivité thermique du métal étincelant à la température d'auto-inflammation de la substance combustible ( tsv), W m -1 × K-1.
Selon les valeurs de la surchauffe relative qp et le critère DANSi est déterminé à partir du graphe (Fig. 5) Critère de Fourier. 
Zut. cinq
Le temps de refroidissement d'une particule métallique (t), s, est calculé par la formule 
(91)
Où F0 - critère de Fourier;
DEet est la capacité thermique du métal étincelant à la température d'auto-inflammation de la substance combustible, J × kg-1 × K-1;
ri est la densité du métal étincelant à la température d'auto-inflammation de la substance combustible, kg × m-3.
En présence de données expérimentales sur la capacité d'allumage des étincelles de friction, une conclusion sur leur danger pour le milieu combustible analysé est autorisée sans effectuer de calculs.
5.1.4. Flammes nues et étincelles des moteurs (fours)
Le risque d'incendie d'une flamme est dû à l'intensité de l'effet thermique (densité du flux thermique), à \u200b\u200bla zone d'influence, à l'orientation (position relative), à \u200b\u200bla fréquence et au moment de son exposition aux substances combustibles. La densité de flux thermique des flammes de diffusion (allumettes, bougies, brûleurs à gaz) est de 18 à 40 kW × m-2 et prémélangée (chalumeaux, brûleurs à gaz) de 60 à 140 kW × m-2. 6 montre les caractéristiques de température et de temps de certaines flammes et sources de chaleur à faible teneur en calories.
Tableau 6
| Le nom de la substance en combustion (produit) ou de l'opération à risque d'incendie |
Température de la flamme (couvante ou chauffante), оС |
Durée de combustion (combustion lente), min |
| Liquides inflammables et inflammables |
880 |
¾ |
| Bois et bois |
1000 |
- |
| Gaz naturels et liquéfiés |
1200 |
- |
| Soudage au gaz du métal |
3150 |
- |
| Découpe au gaz du métal |
1350 |
- |
| Cigarette fumante |
320-410 |
2-2,5 |
| Cigarette fumante |
420¾460 |
26-30 |
| Match brûlant |
600¾640 |
0,33 |
Une flamme nue est dangereuse non seulement lorsqu'elle entre en contact direct avec un milieu combustible, mais également lorsqu'elle est irradiée. Intensité d'irradiation ( gp), W × m-2, calculé par la formule
(92)où 5,7 est l'émissivité d'un corps absolument noir, W × m-2 × K-4;
eпр - émissivité réduite du système
(93)ef - le degré de noirceur de la torche (lorsque le bois brûle est de 0,7, les produits pétroliers de 0,85);
eb - le degré de noirceur de la substance irradiée est tiré de la littérature de référence;
Tf est la température de la torche à flamme, K,
Tsv est la température de la substance combustible, K;
j1f est le coefficient d'irradiance entre les surfaces émettrices et irradiées.
Les valeurs critiques de l'intensité d'irradiation en fonction du temps d'irradiation pour certaines substances sont données dans le tableau. 7.
Le risque d'incendie des étincelles provenant des tuyaux de poêle, des chaufferies, des tuyaux des locomotives à vapeur et des locomotives diesel, ainsi que d'autres machines, les incendies, est largement déterminé par leur taille et leur température. Il a été établi qu'une étincelle d'un diamètre de 2 mm est dangereuse pour le feu si elle a une température d'environ 1000 ° C, un diamètre de 3 mm est de 800 ° C et un diamètre de 5 mm est de 600 ° C.
Le contenu thermique et le temps de refroidissement de l'étincelle à la température de sécurité sont calculés à l'aide des formules (76 et 91). Dans ce cas, le diamètre de l'étincelle est considéré comme étant de 3 mm et la vitesse de vol de l'étincelle (wi), m × s-1, est calculée par la formule
(94)où ww est la vitesse du vent, m × s-1;
H - hauteur du tuyau, m.
Tableau 7
| Matériel |
Intensité minimale d'irradiation, W × m-2, avec durée d'irradiation, min |
||
|
|
3 |
5 |
15 |
| Bois (pin avec une teneur en humidité de 12%) |
18800 |
16900 |
13900 |
| Panneau de particules d'une densité de 417 kg × m-3 |
13900 |
11900 |
8300 |
| Tourbe de briquette |
31500 |
24400 |
13200 |
| Tourbe en morceaux |
16600 |
14350 |
9800 |
| Coton-fibre |
11000 |
9700 |
7500 |
| Stratifié |
21600 |
19100 |
15400 |
| Fibre de verre |
19400 |
18600 |
17400 |
| Glassine |
22000 |
19750 |
17400 |
| Caoutchouc |
22600 |
19200 |
14800 |
| Charbon |
¾ |
35000 |
35000 |
Il existe quatre types de décharges auto-entretenues en fonction de la pression du gaz, de la configuration de l'électrode et des paramètres du circuit externe:
- décharge luminescente;
- décharge d'étincelle;
- décharge d'arc;
- décharge corona.
1. Décharge luminescente se produit à basse pression. Il peut être observé dans un tube en verre avec des électrodes métalliques plates soudées aux extrémités (Figure 8.5). Une fine couche lumineuse est située près de la cathode, appelée film lumineux cathodique 2.
Entre la cathode et le film se trouve espace sombre 1. À droite du film lumineux se trouve une couche faiblement lumineuse appelée espace sombre de la cathode3. Cette couche passe dans une région lumineuse, appelée lueur rougeoyante4, un espace sombre borde l'espace qui couve - espace sombre de Faraday5. Toutes les couches ci-dessus se forment partie cathodique décharge luminescente. Le reste du tube est rempli de gaz incandescent. Cette partie s'appelle post positif6.
Avec la diminution de la pression, la partie cathodique de la décharge et l'espace sombre de Faraday augmentent, tandis que la colonne positive est raccourcie.
Les mesures ont montré que presque toutes les gouttes potentielles tombent sur les trois premières sections de la décharge (espace sombre astono, film brillant de cathode et tache sombre de cathode). Cette partie de la tension appliquée au tube est appelée goutte de cathode.
Dans la région de la lueur rougeoyante, le potentiel ne change pas - ici l'intensité du champ est nulle. Enfin, dans l'espace sombre de Faraday et la colonne positive, le potentiel croît lentement.
Cette distribution de potentiel est causée par la formation d'une charge d'espace positive dans l'espace sombre de la cathode en raison d'une concentration accrue d'ions positifs.
Les ions positifs, accélérés par la baisse de potentiel de la cathode, bombardent la cathode et en chassent les électrons. Dans l'espace sombre astonique, ces électrons, volant sans collision dans la région de l'espace sombre de la cathode, ont une énergie élevée, ce qui fait qu'ils ionisent plus souvent les molécules qu'elles ne les excitent. Ceux. l'intensité de la lueur gazeuse diminue, mais de nombreux électrons et ions positifs se forment. Les ions formés ont initialement une vitesse très faible et donc une charge d'espace positive est créée dans l'espace sombre de la cathode, ce qui conduit à une redistribution du potentiel le long du tube et à l'apparition d'une baisse de potentiel cathodique.
Les électrons générés dans l'espace sombre de la cathode pénètrent dans la région lumineuse, qui est caractérisée par une forte concentration d'électrons et d'ions positifs avec une charge d'espace colinéaire proche de zéro (plasma). Par conséquent, l'intensité du champ est ici très faible. Dans la région de la lueur rougeoyante, un processus intense de recombinaison a lieu, accompagné de l'émission de l'énergie libérée dans ce cas. Ainsi, la lueur rougeoyante est essentiellement une lueur de recombinaison.
Les électrons et les ions pénètrent de la région lumineuse dans l'espace sombre de Faraday en raison de la diffusion. La probabilité de recombinaison diminue ici fortement, car la concentration de particules chargées est faible. Par conséquent, il y a un champ dans l'espace sombre de Faraday. Les électrons entraînés par ce champ accumulent de l'énergie et souvent à la fin les conditions nécessaires à l'existence d'un plasma se présentent. La colonne positive est un plasma à décharge gazeuse. Il agit comme un conducteur reliant l'anode aux parties cathodiques de la décharge. La lueur de la colonne positive est principalement causée par les transitions des molécules excitées vers l'état fondamental.
2. Décharge d'étincelle se produit dans un gaz généralement à des pressions de l'ordre de la pression atmosphérique. Il se caractérise par une forme intermittente. En apparence, la décharge d'étincelle est un tas de fines bandes de ramification en zigzag brillantes, perçant instantanément l'espace de décharge, s'éteignant rapidement et se remplaçant constamment (Fig. 8.6). Ces rayures s'appellent canaux d'étincelle.
 |
T gaz \u003d 10 000 K ~ 40 cm je \u003d 100 kA t \u003d 10 –4 s l ~ 10 km |
Une fois que l'espace de décharge a été "rompu" par le canal d'étincelle, sa résistance devient petite, une impulsion à court terme de courant élevé passe à travers le canal, au cours de laquelle seule une petite tension tombe sur l'espace de décharge. Si la puissance de la source n'est pas très élevée, après cette impulsion de courant, la décharge s'arrête. La tension entre les électrodes commence à monter à la valeur précédente et la panne de gaz est répétée avec la formation d'un nouveau canal d'étincelle.
Dans des conditions naturelles, une décharge d'étincelle est observée sous forme d'éclair. La figure 8.7 montre un exemple de décharge d'étincelle - foudre, d'une durée de 0,2 ÷ 0,3 avec une intensité de courant de 10 4 - 10 5 A, d'une longueur de 20 km (Fig. 8.7).
3. Décharge d'arc . Si, après avoir reçu une décharge d'étincelle d'une source puissante, réduisez progressivement la distance entre les électrodes, la décharge intermittente devient continue, une nouvelle forme de décharge de gaz se produit, appelée décharge d'arc (Figure 8.8).
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| ~ 10 3 A | ||
| Figure: 8,8 | ||
Dans ce cas, le courant augmente brusquement, atteignant des dizaines et des centaines d'ampères, et la tension à travers l'espace de décharge chute à plusieurs dizaines de volts. Selon V.F. Litkevich (1872 - 1951), la décharge d'arc est maintenue principalement en raison de l'émission thermionique de la surface de la cathode. En pratique, ce sont des fours à arc puissants.
4. Décharge Corona (Fig. 8.9). Se produit dans un fort champ électrique inhomogène à des pressions de gaz relativement élevées (de l'ordre de la pression atmosphérique). Un tel champ peut être obtenu entre deux électrodes dont la surface de l'une d'entre elles présente une grande courbure (fil fin, pointe).
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La présence d'une seconde électrode est facultative, mais les objets métalliques mis à la terre environnants les plus proches peuvent jouer son rôle. Lorsque le champ électrique près d'une électrode avec une grande courbure atteint environ 3 ∙ 10 6 V / m, une lueur apparaît autour de lui, qui ressemble à une coquille ou une couronne, dont le nom de la charge est originaire.
Une décharge d'étincelle se produit lorsque l'intensité du champ électrique atteint la valeur de claquage pour un gaz donné, valeur qui dépend de la pression du gaz; pour l'air à la pression atmosphérique, il s'agit de. Avec l'augmentation de la pression, il augmente. Selon la loi expérimentale de Paschen, le rapport de l'intensité du champ de claquage à la pression est approximativement constant:
La décharge d'étincelle s'accompagne de la formation d'un canal ramifié tortueux et lumineux, à travers lequel circule une impulsion à court terme de courant élevé. Un exemple est la foudre; sa longueur peut aller jusqu'à 10 km, le diamètre du canal peut atteindre 40 cm, l'intensité du courant peut atteindre 100 000 ampères ou plus, la durée de l'impulsion est d'environ.
Chaque éclair se compose de plusieurs (jusqu'à 50) impulsions suivant le même canal; leur durée totale (ainsi que les intervalles entre les impulsions) peut atteindre plusieurs secondes. La température du gaz dans le canal d'étincelle peut aller jusqu'à 10 000 K. Un chauffage rapide et fort du gaz entraîne une forte augmentation de la pression et l'apparition d'ondes de choc et sonores. Par conséquent, la décharge d'étincelle s'accompagne de phénomènes sonores - d'un faible crépitement avec une étincelle de faible puissance aux coups de tonnerre accompagnant la foudre.
L'étincelle est précédée de la formation d'un canal hautement ionisé dans le gaz, appelé streamer. Ce canal est obtenu par chevauchement d'avalanches électroniques individuelles qui se produisent sur le trajet de l'étincelle. Le progéniteur de chaque avalanche est un électron généré par photoionisation. Le diagramme de développement du streamer est illustré à la Fig. 87.1. Soit l'intensité du champ telle qu'un électron éjecté de la cathode en raison d'un certain processus acquiert une énergie suffisante pour l'ionisation le long du libre parcours moyen.
Par conséquent, la multiplication des électrons se produit - une avalanche se produit (les ions positifs formés dans ce cas ne jouent pas un rôle significatif en raison de la mobilité beaucoup plus faible; ils ne déterminent que la charge d'espace, ce qui provoque la redistribution du potentiel). Le rayonnement de courte longueur d'onde émis par un atome dont l'un de ses électrons internes a été arraché lors de l'ionisation (ce rayonnement est représenté sur le diagramme par des lignes ondulées) provoque la photoionisation des molécules, et les électrons qui en résultent génèrent de plus en plus d'avalanches. Après le chevauchement des avalanches, un canal bien conducteur est formé - une banderole, le long de laquelle un puissant flux d'électrons se précipite de la cathode à l'anode - une panne se produit.
Si les électrodes ont une forme dans laquelle le champ dans l'espace interélectrode est approximativement uniforme (par exemple, ce sont des billes d'un diamètre suffisamment grand), alors un claquage se produit à une tension bien définie, dont la valeur dépend de la distance entre les billes. Le voltmètre à étincelle est basé sur cela, avec lequel la haute tension est mesurée. Lors de la mesure, la plus grande distance à laquelle une étincelle se produit est déterminée. Ensuite, multipliez par obtenir la valeur de la tension mesurée.
Si l'une des électrodes (ou les deux) a une très grande courbure (par exemple, un fil fin ou une pointe sert d'électrode), alors une décharge dite corona se produit lorsque la tension n'est pas trop élevée. Avec l'augmentation de la tension, cette décharge se transforme en étincelle ou en arc.
Dans une décharge corona, l'ionisation et l'excitation des molécules ne se produisent pas dans tout l'espace interélectrode, mais seulement à proximité d'une électrode avec un petit rayon de courbure, où la force zéro atteint des valeurs égales ou supérieures. Dans cette partie de la décharge, le gaz brille. La lueur ressemble à une couronne entourant l'électrode, ce qui explique le nom de ce type de décharge. La décharge corona de la pointe ressemble à une brosse lumineuse, c'est pourquoi elle est parfois appelée décharge de brosse. Selon le signe de l'électrode corona, on parle de couronne positive ou négative. La région corona externe est située entre la couche corona et l'électrode non corona. Le mode de décomposition n'existe que dans la couche corona. Par conséquent, nous pouvons dire que la décharge corona est une rupture incomplète de l'espace gazeux.
Dans le cas d'une couronne négative, les phénomènes à la cathode sont similaires à ceux à la cathode d'une décharge luminescente. Les ions positifs accélérés par champ éliminent les électrons de la cathode, ce qui provoque l'ionisation et l'excitation des molécules dans la couche corona. Dans la région externe de la couronne, le champ est insuffisant pour donner de l'énergie aux électrons pour ioniser ou exciter des molécules.
Par conséquent, les électrons pénétrant dans cette région dérivent sous l'action de zéro vers l'anode. Une partie des électrons est capturée par les molécules, ce qui entraîne la formation d'ions négatifs. Ainsi, le courant dans la région extérieure n'est dû qu'à des porteurs négatifs - électrons et ions négatifs. Dans ce domaine, la décharge a un caractère non auto-entretenu.
Dans la couronne positive, les avalanches d'électrons proviennent du bord extérieur de la couronne et se précipitent vers l'électrode corona - l'anode. Les électrons générateurs d'avalanche sont dus à la photoionisation provoquée par le rayonnement de la couche corona. Les porteurs du courant dans la région externe de la couronne sont des ions positifs, qui dérivent sous l'action du champ vers la cathode.
Si les deux électrodes ont une grande courbure (deux électrodes corona), les processus inhérents à l'électrode corona de ce signe se produisent à proximité de chacune d'elles. Les deux couches corona sont séparées par une région externe dans laquelle se déplacent des flux opposés de porteurs de courant positifs et négatifs. Une telle couronne est appelée bipolaire.
La décharge de gaz auto-entretenue mentionnée au § 82 lors de l'examen des compteurs est une décharge corona.
L'épaisseur de la couche corona et la force du courant de décharge augmentent avec l'augmentation de la tension. À basse tension, la taille de la couronne est petite et sa lueur est imperceptible. Une telle couronne microscopique naît à proximité du point d'où s'écoule le vent électrique (voir § 24).
La couronne, qui apparaît sous l'influence de l'électricité atmosphérique sur les sommets des mâts de navires, des arbres, etc., était autrefois appelée les lumières de Saint-Elme.
Dans les appareils à haute tension, en particulier dans les lignes de transmission à haute tension, la décharge corona conduit à des fuites de courant nuisibles. Par conséquent, nous devons prendre des mesures pour l'empêcher. A cet effet, par exemple, les fils de lignes à haute tension sont pris d'un diamètre suffisamment grand, plus la tension de ligne est élevée.
La décharge Corona a trouvé une application utile dans la technologie des précipitateurs électrostatiques. Le gaz à nettoyer se déplace dans un tuyau, le long de l'axe duquel se trouve une électrode de décharge négative. Les ions négatifs, présents en grande quantité dans la région externe de la couronne, se déposent sur les particules ou gouttelettes polluant le gaz et sont entraînés avec eux vers l'électrode externe non corona. En atteignant cette électrode, les particules sont neutralisées et déposées dessus. Par la suite, lors des chocs sur la conduite, le sédiment formé par les particules piégées tombe dans le collecteur.
