Іскровий розряд. Виробниче джерело запалювання Іскри короткого замикання
Електричні іскриДосить часто є причинами пожеж. Вони здатні спалахнути як гази, рідини, пилу, а й деякі тверді речовини. У техніці електричні - іскри часто застосовують як джерело займання. Механізм займання горючих речовин електричною іскрою складніший, ніж займання розжареним тілом. При освіті іскри у газовому обсязі між електродами відбуваються збудження молекул та його іонізація, що впливає характер протікання хімічних реакцій. Водночас в обсязі шскри відбувається інтенсивне підвищення температури. У зв'язку з цим було висунуто дві теорії механізму займання електричними іскрами: іонна та теплова. В даний час це питання достатньо ще не вивчений. Дослідження показують, що у механізмі займання електричними іскрами беруть участь як електричні, і теплові чинники. При цьому в одних умовах переважають електричні, в інших – теплові. Враховуючи, що результати досліджень та висновки з точки зору іонної теорії не суперечать тепловій, при поясненні механізму займання від електричних іскор зазвичай дотримуються теплової теорії.
Іскровий розряд. Електрична іскра виникає в тому випадку, якщо електричне поле в газі досягає певної певної величини Ек (критична напруженість поля або напруження пробою), яка залежить від роду газу та його стану.
Відображення звукового імпульсу електричної іскри від плоскої стінки. Фотографія отримана методом темного поля. Проходження звукового імпульсу через циліндричну стінку з отворами. Фотографію отримано методом темного поля. Електрична іскра дає надзвичайно короткий спалах; швидкість ж світла незмірно більша за швидкість звуку, про величину якої ми говоритимемо нижче.
Електричні іскри, які можуть з'являтися при короткому замиканні електропроводки, при проведенні електрозварювальних робіт, при іскрінні електроустаткування, розрядах статичної електрики. Розміри крапель металу досягають 5 мм при електрозварюванні та 3 мм при короткому замиканні електропроводки. Температура крапель металу при електрозварюванні близька до температури плавлення, а крапель металу, що утворюються при короткому замиканні електропроводки, вище за температуру плавлення, наприклад для алюмінію вона досягає 2500 С. Температуру краплі в кінці її польоту від джерела утворення до поверхні горючої речовини приймають у розрахунках рівної 800 З.
Електрична іскра є найпоширенішим тепловим імпульсом займання. Іскра виникає в момент замикання або розмикання електричного ланцюгаі має температуру, що значно перевищує температуру займання багатьох горючих речовин.
Електрична іскра між електродами виходить в результаті імпульсних розрядів конденсатора, створюваних електричним коливальним контуром. Якщо між інструментом 1 і деталлю 2 в момент розряду буде присутній рідина (гас або масло), ефективність обробки підвищується внаслідок того, що на інструменті не осідають частинки металу, вирвані з анода-деталі.
Електрична іскра може народжуватися взагалі без жодних провідників та мереж.
Характеристики поширення полум'я в перехідному режимі при іскровому запаленні (Олсен та ін. / - водень (успішне запалювання. 2 - пропан (успішне запалення. 3 - пропан) (відмова запалення. Електрична іскра буває двох типів, а саме високої і низької напруги). Високовольтна іскра, що створюється яким-небудь генератором високої напруги, пробиває іскровий проміжок заздалегідь фіксованого розміру.
Електричні іскри є джерелами невеликої енергії, але, як показує досвід, часто можуть стати джерелами займання. У нормальних робочих умовах більшість електричних приладів не випромінює іскор, проте робота певних пристроїв зазвичай супроводжується іскрінням.
Електрична іскра має вигляд тонкого каналу, що яскраво світиться, що з'єднує електроди: канал буває складним чином вигнутий і розгалужений. В іскровому каналі переміщається лавина електронів, викликаючи різке підвищення температури та тиску, а також характерний тріск. У іскровому вольтметрі зближують кульові електроди та вимірюють відстань, при якій між кулями проскакує іскра. Блискавка є гігантською електричною іскру.
Принципова схема генератора активізованої дуги змінного струму. Принципова схема генератора іскри, що конденсується.
Електрична іскра є розрядом, що створюється великою різницею потенціалів між електродами. Речовина електрода надходить у іскровий аналітичний проміжок у результаті вибухоподібних викидів-факелів з електродів. Іскровий розряд при великій щільності струму та великій температурі електродів може перейти у високовольтний дуговий.
Іскровий розряд. Електрична іскра виникає в тому випадку, якщо електричне поле в газі досягає певної певної величини Ек (критична напруженість поля або напруженість пробою), яка залежить від роду газу та його стану.
Електрична іскра розкладає NHs на складові елементи. При зіткненні з каталітично активними речовинами відбувається його часткове розкладання вже за порівняно невеликому нагріванні. На повітрі аміак за звичайних умов не горить; однак існують суміші аміаку з повітрям, які при запалюванні запалюються. Він згоряє також, якщо його ввести в газове полум'я, що горить на повітрі.
Електрична іскра розкладає ГШЗ на складові елементи. При зіткненні з каталітично активними речовинами відбувається його часткове розкладання вже за порівняно невеликому нагріванні. На повітрі аміак за звичайних умов не горить; однак існують суміші аміаку з повітрям, які при запалюванні запалюються. Він згоряє також, якщо його ввести в газове полум'я, що горить на повітрі.
Електрична іскра дозволяє успішно проводити всілякі операції - розрізати метали, робити в них отвори будь-якої форми та розмірів, шліфувати, наносити покриття, змінювати структуру поверхні... Особливо вигідно нею обробляти деталі складної конфігурації з металокерамічних твердих сплавів, карбідних композицій, магнітних матеріалів, високоміцних жароміцних сталейта сплавів та інших важкообробних матеріалів.
Електрична іскра, що виникає між контактами під час розриву ланцюга, гаситься не тільки шляхом прискорення розриву; цьому сприяють також гази, що виділяються фіброю, з якої зроблені прокладки 6 спеціально укладені в одній площині з рухомим контактом.
Принципова схема системи запалення. Схема батареї запалювання. Електрична іскра утворюється внаслідок подачі імпульсу струму високої напруги на електроди свічки. Переривник забезпечує розмикання контактів відповідно до послідовності тактів, а розподільник 4 - подачу імпульсів високої напруги відповідно до порядку роботи циліндрів.
Установка для ультразвукового очищення скляних деталей із вакуумуванням робочої камери. Електрична іскра знімає тонкий шар скла з поверхні, що обробляється. При продуванні цю дугу інертний газ (аргон) частково іонізується і молекули забруднень руйнуються під впливом іонної бомбардування.
Електричні іскри в ряді випадків можуть призвести до вибухів та пожеж. Тому рекомендується ті частини установок або машин, на яких спостерігається накопичення зарядів електростатичної електрики, спеціально з'єднувати металевим дротом із землею, даючи цим електричним зарядам вільний прохід від машини в землю.
Електрична іскра складається з атомів повітря, що швидко розпадаються, або іншого ізолятора і тому являє собою дуже короткий час існуючий хороший провідник. Короткочасність іскрового розряду довго дуже ускладнювала його вивчення, і лише порівняно недавно вдалося встановити найголовніші закони, яким він підпорядковується.
Іскровий розряд. Електрична іскра виникає в тому випадку, якщо електричне поле в газі досягає певного значення Ек (критична напруженість поля, або напруженість пробою), яка залежить від роду газу і його стану.
Звичайна електрична іскра, проскакуючи в приладі-генераторі, народжувала, як і припускав учений, схожу іскру в іншому приладі, ізольованому та віддаленому від першого на кілька метрів. Так уперше було виявлено пророковане. Максвеллом вільне електромагнітне поле, здатне передавати сигнали без жодних дротів.
Незабаром електрична іскра спалахує спирт, фосфор і, нарешті, порох. Досвід перетворюється на руки фокусників, стає цвяхом циркових програм, повсюдно збуджуючи пекучий інтерес до таємничого агенту - електрики.
Температури полум'я різних газових сумішей. Високовольтна електрична іскра є електричним розрядом у повітрі при нормальному тиску під дією високої напруги.
Електричною іскрою називають також форму проходження електричного струму через газ при високочастотному розряді конденсатора через короткий проміжок розрядний і контур, що містить самоіндукцію. У цьому випадку протягом значної частки напівперіоду високочастотного струму розряд є дуговим розрядом змінного режиму.
Пропускаючи електричні іскри через атмосферне повітря, Кавендіш виявив, що азот окислюється киснем повітря в окис азоту, яка може бути переведена в азотну кислоту. Слідуючи льону, вирішує Тимірязєв, спалюючи азот повітря, можна отримати азотнокислі солі, які легко замінять на полях чилійську селітру та підвищать урожай: ернових культур.
Пропускаючи електричні іскри через атмосферне повітря, Кавендіш виявив, що азот окислюється киснем повітря в окис азоту, яка може бути переведена в азотну кислоту. Отже, вирішує Тимірязєв, спалюючи азот повітря, можна отримати азотнокислі солі, які легко замінять на полях чилійську селітру та підвищать урожай: ернових культур.
Від електричних іскор у проводах збуджуються високочастотні струми. Вони поширюються вздовж проводів і випромінюють у навколишній простір електромагнітні хвилі, що заважають радіоприймання. Ці перешкоди потрапляють у приймач різними шляхами: 1) через антену приймача; 2) через дроти. освітлювальної мережі, якщо приймач мережевий, 3) шляхом індукції від освітлювальних або будь-яких інших проводів, якими поширюються хвилі, що заважають.
Дія електричної іскри на горючі суміші дуже складна.
Отримання електричної іскри необхідної інтенсивності при батарейному запалюванні не обмежується мінімальним числом оборотів, а при запаленні від магнето без прискорювальної муфти забезпечується приблизно за 100 об/хв.
Запалення електричної іскрою в порівнянні з іншими способами вимагає мінімальної енергії, так як малий обсяг газу на шляху іскри нагрівається нею до високої температури за короткий час. Мінімальна енергія іскри, необхідна для займання вибухонебезпечної суміші за її оптимальної концентрації, визначається експериментально. Вона наводиться до нормальних атмосферних умов - тиску 100 кПа і температури 20 С. Зазвичай мінімальна енергія, необхідна для займання пилоповітряних вибухонебезпечних сумішей, на один-два порядки вище енергії, необхідної для займання газо- і пароповітряних вибухонебезпечних сумішей.
Вмикач запалювання. При проби електрична іскра випаровує тонкий шар металу, нанесеного на папір, і поблизу місця пробою папір очищається від металу, а отвір пробою заповнюється маслом, що і відновлює працездатність конденсатора.
Найбільш небезпечні електричні іскри: майже завжди їхній час дії та енергія достатні для займання горючих сумішей.
Нарешті, електрична іскра застосовується для вимірювання великих різниць потенціалів за допомогою кульового розрядника, електродами якого служать дві металеві кулі з полірованою поверхнею. Кулі розсувають, і на них подається вимірювана розлити потенціалів. Потім кулі зближують доти, доки між ними не проскочить іскра. Знаючи діаметр куль, відстань між ними, тиск, температуру та вологість повітря, знаходять різницю потенціалів між кулями за спеціальними таблицями.
Від дії електричної іскри розкладається із збільшенням обсягу. Хлористий метил - сильне реакційноздатне органічна сполука; Більшість реакцій з хлористим метилом полягає у заміні атомів галоїду різні радикали.
При пропущенні електричних іскор через рідке повітря азотистий ангідрид утворюється у вигляді блакитного порошку.
Щоб уникнути електричної іскри, необхідно роз'єднувати частини газопроводу з'єднати перемичкою і встановити заземлення.
Зміна концентраційних меж займання від потужності іскри. Збільшення потужності електричних іскор веде до розширення області займання (вибуху) газових сумішей. Однак і тут існує свій кордон, коли подальша зміна межі займання не відбувається. Іскри такої потужності прийнято називати насиченими. Використання їх у приладах з визначення концентраційних та температурних меж запалення, температури спалаху та інших величин дає результати, що не відрізняються від займання розжареними тілами та полум'ям.
При пропущенні електричної іскри через суміш фтористої сірки та водню утворюються H2S та HF. Суміші S2F2 з сірчистим газом утворюють у тих же умовах фтористий тіоніл (SOF2), а суміші з киснем-суміш фтористого тіоніл і сірчистого газу.
При пропущенні електричних іскор через повітря в закритій посудині над водою відбувається більше зменшення обсягу газу, ніж спалювання в ньому фосфору.
Величина енергії електричної іскри, необхідна для ініціювання вибухового розкладання ацетилену, залежить від тиску, зростаючи при його зменшенні. Згідно з даними С. М. Когарка та Іванова35, вибухове розкладання ацетилену можливе навіть при абсолютному тиску 065 від, якщо енергія іскри дорівнює 1200 дж. Під атмосферним тиском енергія іскри, що ініціює, становить 250 дж.
У відсутність електричної іскри або таких легкозаймистих домішок, як, наприклад, жир, реакції зазвичай протікають помітно тільки при високих температурах. Етфоран C2Fe повільно реагує з розбавленим фтором при 300 в той час як до-гептфоран реагує бурхливо при запаленні суміші електричною іскрою.
При пропущенні електричних іскор через кисень чи повітря з'являється характерний запах, причиною якого є утворення нової речовини – озону. Озон можна отримати з чистого вухого кисню; звідси випливає, що він складається тільки з кисню і є його алотропічним видозміною.
Енергія такої електричної іскри може виявитися достатньою для займання горючої або вибухонебезпечної суміші. Іскровий розряд при напрузі 3000 може викликати займання майже всіх паро - і газоповітряних сумішей, а при 5000 - займання більшої частини горючих пилів і волокон. Таким чином, електростатичні заряди, що виникають у виробничих умовах, можуть служити джерелом запалювання, здатним за наявності горючих сумішей викликати пожежу або вибух.
Енергія такої електричної іскри може виявитися досить великою для займання горючої або вибухонебезпечної суміші.
При пропущенні електричних іскор через кисень утворюється озон - газ, до складу якого входить лише один елемент - кисень; озон має щільність у 1 5 рази більшу, ніж кисень.
При проскакуванні електричної іскри повітряному проміжку між двома електродами виникає ударна хвиля. При дії цієї хвилі на поверхню калібрувального блоку або безпосередньо на ПАЕ в останньому збуджується пружний імпульс тривалістю близько декількох мікросекунд.
У разі виробництва джерела займання може бути дуже різноманітними як у природі їх появи, і за своїми параметрами.
Серед можливих джерел займання виділимо відкритий вогонь та розпечені продукти горіння; тепловий прояв механічної енергії; тепловий, прояв електричної енергії; тепловий прояв хімічних реакцій
Відкритий вогонь та розпечені продукти горіння. Пожежі і вибухи нерідко виникають від джерел відкритого вогню, що постійно діють або раптово з'являються, і продуктів, що супроводжують процес горіння, - іскор, розпечених газів.
Відкритий вогонь може спалахнути майже всі горючі речовини, оскільки температура при полум'яному горінні дуже висока (від 700 до 1500 ° С); при цьому виділяється велика кількість тепла та процес горіння, як правило, є тривалим. Джерела вогню можуть бути різноманітними - технологічні нагрівальні печі, реактори вогневої дії, регенератори з випалюванням органічних речовин з негорючих каталізаторів, печі та установки для спалювання та утилізації відходів, факельні пристрої для спалювання побічних та попутних газів, куріння, використання факелів для обігріву труб тощо д. Основним заходом протипожежного захисту від стаціонарних джерел відкритого вогню є їх ізоляція від горючих парів та газів при аваріях та пошкодженнях. Тому апарати вогневої дії краще розміщувати на відкритих майданчиках з певним протипожежним розривом від суміжних апаратів або ізолювати їх, розміщуючи окремо закритих приміщеннях.
Зовнішні трубчасті вогневі печі обладнують пристроєм, що дозволяє при аваріях створити навколо них парову завісу, а за наявності суміжних апаратів зі зрідженими газами (наприклад, газофракціонують установки) печі відокремлюють від них глухою стіною заввишки 2-3 м і зверху прокладають її перфоровану трубу для створення завіси. Для безпечного розпалювання печей використовують електрозапальники або спеціальні запальники. Дуже часто пожежі та вибухи виникають при виробництві вогневих (наприклад, зварювальних) ремонтних робіт через непідготовленість апаратів (що говорилося вище) та майданчиків, де вони розташовані. Вогневі ремонтні роботи, крім
наявності відкритого полум'я, що супроводжуються розльотом
з боку та падінням на нижчі майданчики розкопаних частинок металу, де вони можуть спалахнути горючі матеріали. Тому крім відповідної підготовки апаратів, що підлягають ремонту, готується і навколишній майданчик. У радіусі 10 м прибирають усі горючі матеріали і пил, конструкції, що згоряються, захищають екранами, вживають заходів до попередження попадання іскор у нижчі поверхи. Переважна більшість вогневих робіт проводять, використовуючи спеціально обладнані стаціонарні майданчики чи майстерні.
На виконання вогневих робіт у кожному окремому випадку виходить спеціальний дозвіл адміністрації та санкція пожежної охорони.
У необхідних випадкахрозробляють додаткові заходизабезпечення безпеки. Місця виконання вогневих робіт оглядають фахівці пожежної охорони до початку та після закінчення роботи. При необхідності на час виконання робіт встановлюють пожежний пост із відповідною пожежною технікою.
Для куріння на території підприємства та в цехах обладнають спеціальні приміщення або виділяють відповідні майданчики; для відігріву замерзлих труб використовують гарячу воду, водяну пару або індукційні грілки.
Іскри - розпечені тверді частинки, що не повністю згоріло палива. Температура таких іскор найчастіше знаходиться в межах 700-900 ° С. При попаданні в повітря іскра згоряє порівняно повільно, так як на її поверхні частково адсорбується двоокис вуглецю та інші продукти горіння.
Зниження пожежної небезпеки від дії іскор досягається усуненням причин іскроутворення, а при необхідності - уловлюванням або гасінням іскор.
Уловлювання та гасіння іскор при роботі топок та двигунів внутрішнього згоряннядосягається використанням іскроуловлювачів та іскрогасників. Конструкції іскроуловлювачів дуже різноманітні. Пристрої для уловлювання та гасіння іскор засновані на використанні сили тяжіння (осаджувальні камери), сили інерції (камери з перегородками, насадками, сітками, жалюзійні пристрої), відцентрової сили (циклонні
уловлювачі, турбінно-вихрові), сил електричного тяжіння (електрофільтри), охолодження продуктів згоряння водою (водяні завіси, уловлювання поверхнею води), охолодження та розведення газів водяними парами та ін. У деяких випадках встановлюють
/ - Топка; 2 - осаджуюча камера; 3 - циклонний іскроуловлювач; 4 - дощувальна насадка 
послідовно кілька систем іскрогашення, як показано на рис. 3.7.
Теплове проявлення механічної енергії. Небезпечне у пожежному відношенні перетворення механічної енергії на теплоту має місце при ударах твердих тіл з утворенням іскор, терті тіл при взаємному переміщенні щодо один одного, адіабатичному стисканні газів і т.д.
Іскри удару та тертя утворюються при досить сильному ударі або інтенсивному стиранні металів та інших твердих тіл. Висока температура іскор тертя визначається як якістю металу, а й окисленням його киснем повітря. Температура іскор нелегованих маловуглецевих сталей перевищує іноді
1500° С. Зміна температури іскор удару і тертя в залежності від матеріалу тіл, що сударяются, і зусилля, що додається, показано на графіку рис. 3.8. Незважаючи на високу температуру, іскри удару та тертя мають невеликий запас тепла у зв'язку з незначністю їхньої маси. Численними дослідами встановлено, що 
Мал. 3.8. Залежність температури іскор удару і тертя від тиску тіл, що суударяются
Найбільш чутливими до іскрів удару та тертя є ацетилен, етилен, сірковуглець, окис вуглецю, водень. Речовини, що мають великий періодіндукції і що вимагають запалення значної кількості тепла (метан, природний газ, аміак, аерозолі тощо. буд.), іскрами удару і тертя не підпалюються.
Іскри, що впали на пил, що осів, і волокнисті матеріали, створюють вогнища тління, які можуть викликати пожежу або вибух. Велику паліючу здатність мають іскри, що виходять при ударах алюмінієвих предметів по окисленій поверхні сталевих деталей. Запобігання вибухам та пожежам від іскор удару та тертя досягається застосуванням неіскристих інструментів для повсякденного використання та при аварійних роботах у вибухонебезпечних цехах; маг-
нитних сепараторів і камнеуловлювачів на лініях" подачі сировини в машини ударної дії, млина тощо апарати; виконанням деталей машин, які можуть судитися один з одним, з іскробезпечних металів або шляхом строгого регулювання величини зазору між ними.
Неіскрячими вважаються інструменти, виконані з фосфористої бронзи, міді, алюмінієвих сплавівАКМ-5-2 і Д-16, леговані сталі, що містять 6-8% кремнію і 2-5% титану і т.п. У всіх випадках, де це можливо, операції ударної дії слід замінювати ненаголошеними*. При використанні сталевих ударних інструментіву вибухонебезпечних середовищах місце роботи посилено вентилюють, поверхні поверхні інструменту змащують консистентними мастилами.
Розігрів тіл від тертя при взаємному переміщенні залежить від стану поверхонь тертьових тіл, якості їх мастила, тиску тіл один на одного та умов відведення тепла в навколишнє середовище.
При нормальному станіі правильної експлуатації тертьових пар надлишок тепла, що виділяється своєчасно відводиться в навколишнє середовище, забезпечуючи підтримання температури на заданому рівні, тобто, якщо Qtp = QnoT, то / раб = Const. Порушення цієї рівності призведе до збільшення температури тіл, що труться. З цієї причини небезпечні перегріви мають місце у підшипниках машин та апаратів, при буксуванні транспортерних стрічок та приводних ременів, при намотуванні волокнистих матеріалівна вали, що обертаються, механічній обробці твердих горючих речовин і т. д.
Щоб зменшити можливість перегріву замість підшипників ковзання для високооборотних і сильно навантажених валів застосовують підшипники кочення.
Велике значення має систематичне мастило підшипників (особливо підшипників ковзання). Для нормальної мастила підшипника використовують той сорт олії, який прийнятий з урахуванням навантаження та числа обертів валу. Якщо природне охолодження недостатньо для відведення надлишкового тепла, влаштовують примусове охолодження підшипника проточною водоюабо циркулюючою олією, забезпечують контроль за темпе-
ратурою підшипників та застосовуваної рідини для їх охолодження. За станом підшипників систематично спостерігають, очищають від пилу та бруду, не допускають перевантаження, вібрацій, перекосів та нагріву понад встановлені температури.
Не слід допускати перевантаження транспортерів, затискання стрічки, послаблення натягу ременя, стрічки. Застосовують пристрої, які автоматично сигналізують про роботу з перевантаженням. Замість плоскочасних передач застосовують клинопасові, які практично виключають буксування.
Від попадання волокон у зазори між обертовими і нерухомими частинами машини, поступового ущільнення волокнистої маси та її тертя об стінки машини (на текстильних фабриках, льоно- і пенько-джутових заводах, у сушильних цехах заводів хімічних волокон та ін.) зменшують цапфами валів та підшипниками, застосовують втулки, кожухи, щиткЦ та інші протинамотувальні пристрої для захисту валів від зіткнення з волокнистими матеріалами. У деяких випадках встановлюють протинамотувальні ножі і т.п.
Розігрів горючих газів та повітря при їх стисканні в компресорах. Підвищення температури газу при адіабатичному стисканні визначається рівнянням
де Tll1 Tk - температура газу до і після стиснення, К; Pm Pk - початковий і кінцевий тиск, кГ/см2 k - показник адіабати, для повітря? = 1,41.
Температура газу в циліндрах компресора при нормальному ступені стиснення не перевищує 140-160 ° С. Так як кінцева температура газу при стисканні залежить від ступеня стиснення, а також від величини початкової температури газу, то щоб уникнути надмірного перегріву при стисканні до високих тисківгаз стискають поступово в багатоступінчастих компресорах і охолоджують після кожного ступеня стиснення міжступеневих холодильниках. Щоб уникнути пошкоджень компресора, контролюють температуру та тиск газу.
Підвищення температури при стисканні повітря нерідко призводить до вибухів компресорів. Вибухонебезпечні концентрації утворюються в результаті випаровування та розкладання мастила в умовах підвищених температур. Джерелами займання є осередки самозаймання продуктів розкладання олії, що відкладаються в нагнітальному повітроводі та ресивері. Встановлено, що на кожні IO0C підвищення температури у циліндрах компресора процеси окислення прискорюються у 2-3 рази. Природно, що вибухи, як правило, відбуваються не в циліндрах компресорів, а в нагнітальних повітроводах і супроводжуються горінням масляного конденсату та продуктів розкладання олії, що накопичуються на внутрішній поверхні повітроводів. Щоб уникнути вибухів повітряних компресорів, крім контролю за температурою та тиском повітря, встановлюють та суворо витримують оптимальні нормиподачі мастила, систематично очищають нагнітальні повітроводи та ресивери від горючих відкладень.
Тепловий прояв електричної енергії. Теплова дія електричного струму може проявитися у вигляді електричних іскор та дуг при короткому замиканні; надмірного перегріву двигунів, машин, контактів та окремих ділянок електричних мереж при перевантаженнях та перехідних опорах; перегріву внаслідок прояву вихрових струмів індукції та самоіндукції; при іскрових розрядах статичної електрики та розрядах атмосферної електрики.
При оцінці можливості виникнення пожеж від електрообладнання необхідно враховувати наявність, стан та відповідність наявного захисту від впливу довкілля, коротких замикань, перевантажень, перехідних опорів, розрядів статичної та атмосферної електрики.
Теплове проявлення хімічних реакцій. Хімічні реакції, що протікають з виділенням значної кількості тепла, тануть потенційну можливість виникнення пожежі, вибуху, так як при цьому можливий розігрів реагуючих або поруч горючих речовин, що знаходяться, до температури їх самозаймання.
Хімічні речовини з небезпеки теплових проявів екзотермічних реакцій поділяють такі групи (докладніше про це сказано в гл. I).
а. Речовини, що займаються при зіткненні з повітрям, тобто мають температуру самозаймання нижче температури навколишнього середовища (наприклад, алюмінійорганічні сполуки) або нагріті вище за температуру їх самозаймання.
б. Речовини, що самозаймаються на повітрі, - рослинні оліїта тваринні жири, кам'яний та деревне вугілля, сірчисті сполуки заліза, сажа, порошкоподібні алюміній, цинк, титан, магній, торф, відходи нітрогліфталевих лаків і т.д.
Самозаймання речовин попереджають зменшенням поверхні окислення, поліпшенням умов відведення тепла в навколишнє середовище, зниженням початкової температури середовища, використанням інгібіторів процесів самозаймання, ізоляцією речовин від зіткнення з повітрям (зберігання та обробка під захистом негорючих газів, захист поверхні подрібнених речовин плівкою жиру. .).
в. Речовини, що займаються при взаємодії з водою, - лужні метали (Na, К, Li), карбід кальцію, негашене вапно, порошок і стружка магнію, титану, алюмінійорганічні сполуки (триетилалюміній, триізобутил алюміній, діетил алюмінійхлорид). Багато хто з цієї групи речовин при взаємодії з водою утворюють горючі гази (водень, ацетилен), які в процесі реакції можуть займатися, а деякі з них (наприклад, алюмінійорганічні сполуки) при контакті з водою дають вибух. Природно, що такі речовини зберігають та використовують, захищаючи від зіткнення з ними виробничої, атмосферної та ґрунтової води.
г. Речовини, що займаються при контакті один з одним, - це в основному окислювачі, здатні за певних умов займати горючі речовини. Реакціям взаємодії окислювачів із горючими речовинами сприяють подрібненість речовин, підвищена температура та наявність ініціаторів процесу. У деяких випадках реакції мають характер вибуху. Окислювачі не можна зберігати разом із горючими речовинами, не можна допускати будь-який взаємоконтакт з-поміж них, якщо це обумовлено характером технологічного процесу.
д. Речовини, здатні розкладатися з займанням або вибухом при нагріванні, ударі, стисканні тощо впливах. До них відносяться вибухові речовини, селітри, перекиси, гідроперекиси, ацетилен, порофор ЧХЗ-57 (азодинітрилізомасляної кислоти) та ін. Такі речовини в процесі зберігання та використання оберігають від небезпечних температур та небезпечних механічних впливів.
Хімічні речовини вищезгаданих груп не можна зберігати разом, а також разом з іншими горючими речовинами та матеріалами.
Іскровий розряд виникає у тих випадках, коли напруженість електричного поля досягає пробивного для даного газу значення Значення залежить від тиску газу; для повітря при атмосферному тиску воно становить близько . Зі збільшенням тиску зростає. Відповідно до експериментального закону Пашена ставлення пробивної напруженості поля до тиску приблизно постійно:
Іскровий розряд супроводжується утворенням звивистого, розгалуженого каналу, що яскраво світиться, по якому проходить короткочасний імпульс струму. великої сили. Прикладом може служити блискавка; довжина її буває до 10 км, діаметр каналу - до 40 см, сила струму може досягати 100 000 і більше ампер, тривалість імпульсу становить близько 100 см.
Кожна блискавка складається з декількох (до 50) імпульсів, наступних по тому самому каналу; їх загальна тривалість (разом із проміжками між імпульсами) може досягати кількох секунд. Температура газу в іскровому каналі буває до 10000 К. Швидке сильне нагрівання газу призводить до різкого підвищення тиску і виникнення ударних і звукових хвиль. Тому іскровий розряд супроводжується звуковими явищами - від слабкого тріску при іскрі малої потужностідо гуркотів грому, що супроводжують блискавку.
Виникненню іскри передує утворення в газі сильно іонізованого каналу, який отримав назву стрімера. Цей канал виходить шляхом перекриття окремих електронних лавин, що виникають по дорозі іскри. Родоначальником кожної лавини є електрон, що утворюється шляхом фотоіонізації. Схема розвитку стримеру показано на рис. 87.1. Нехай напруженість поля така, що електрон, що вилетів за рахунок будь-якого процесу з катода, набуває на довжині вільного пробігу енергію, достатню для іонізації.
Тому відбувається розмноження електронів - виникає лавина (при цьому позитивні іони не відіграють істотної ролі внаслідок набагато меншої рухливості; вони лише обумовлюють просторовий заряд, що викликає перерозподіл потенціалу). Короткохвильове випромінювання, що випускається атомом, у якого при іонізації був вирваний один з внутрішніх електронів (це випромінювання показано на схемі хвилястими лініями), викликає фотоіонізацію молекул, причому електрони, що утворилися, породжують все нові лавини. Після перекривання лавин утворюється канал, що добре проводить - стример, по якому спрямовується від катода до анода потужний потік електронів - відбувається пробою.
Якщо електроди мають форму, при якій поле в міжелектродному просторі приблизно однорідне (наприклад, являє собою кулі достатньо великого діаметру), то пробій виникає при цілком певному напрузі значення якого залежить від відстані між кулями . На цьому заснований іскровий вольтметр, за допомогою якого вимірюють високу напругу. При вимірах визначається найбільша відстань у якому виникає іскра. Помноживши потім отримують значення вимірюваної напруги.
Якщо один з електродів (або обидва) має дуже велику кривизну (наприклад, електродом служить тонкий дріт або вістря) то при невеликій напрузі виникає так званий коронний розряд. При збільшенні напруги цей розряд перетворюється на іскровий або дуговий.
При коронному розряді іонізація і збудження молекул відбуваються не в усьому міжелектродному просторі, а поблизу електрода з малим радіусом кривизни, де напруженість нуля досягає значень, рівних або перевищують . У цій частині розряду газ світиться. Світіння має вигляд корони, що оточує електрод, чим і викликана назва цього виду розряду. Коронний розряд з вістря має вигляд пензля, що світиться, у зв'язку з чим його іноді називають кистьовим розрядом. Залежно від знака коронуючого електрода говорять про позитивну або негативну корону. Між коронуючим шаром та некоронуючим електродом розташована зовнішня область корони. Режим пробою існує лише в межах коронуючого шару. Тому можна сказати, що коронний розряд є неповним пробою газового проміжку.
У разі негативної корони явища на катоді подібні до явищ на катоді тліючого розряду. Прискорені полем позитивні іони вибивають з катода електрони, які викликають іонізацію та збудження молекул у коронуючому шарі. У зовнішній області корони поле недостатньо для того, щоб повідомити електрони енергію, необхідну для іонізації або збудження молекул.
Тому електрони, що проникли в цю область, дрейфують під дією нуля до анода. Частина електронів захоплюється молекулами, унаслідок чого утворюються негативні іони. Таким чином, струм у зовнішній області визначається лише негативними носіями - електронами і негативними іонами. У цій галузі розряд має несамостійний характер.
У позитивній короні електронні лавини зароджуються біля зовнішнього кордону корони і прямують до коронуючого електроду - аноду. Виникнення електронів, що породжують лавини, обумовлено фотоіонізацією, спричиненою випромінюванням коронуючого шару. Носіями струму у зовнішній області корони служать позитивні іони, які дрейфують під впливом поля до катоду.
Якщо обидва електроди мають велику кривизну (два електрони, що коронують), поблизу кожного з них протікають процеси, властиві коронуючому електроду даного знака. Обидва коронуючі шари поділяються зовнішньою областю, в якій рухаються зустрічні потоки позитивних і негативних носіїв струму. Така корона називається двополярною.
Згадуваний у § 82 під час розгляду лічильників самостійний газовий розряд є коронний розряд.
Товщина коронуючого шару та сила розрядного струму зростають із збільшенням напруги. При невеликій напрузі розміри корони малі та її свічення непомітно. Така мікроскопічна корона виникає поблизу вістря, з якого стікає електричний вітер (див. § 24).
Корона, що з'являється під дією атмосферної електрики на верхівках корабельних щоглів, дерев тощо, отримала за старих часів назву вогнів святого Ельма.
У високовольтних пристроях, зокрема лініях високовольтних передач, коронний розряд призводить до шкідливих витоків струму. Тому доводиться вживати заходів щодо його запобігання. З цією метою, наприклад, проводи високовольтних ліній беруть досить великого діаметра, тим більшого, чим вища напруга лінії.
Корисне застосування в техніці коронний розряд знайшов у електрофільтрах. Газ, що очищається, рухається в трубі, по осі якої розташований негативний коронуючий електрод. Негативні іони, наявні в велику кількістьу зовнішній області корони осідають на забруднюючих газ частках або крапельках і захоплюються разом з ними до зовнішнього електроду, що не коронює. Досягши цього електрода, частинки нейтралізуються і осідають на ньому. Згодом при ударах по трубі осад, утворений уловленими частинками, осипається до збірки.
Питання 1: класифікація джерел запалювання;ДЖЕРЕЛА ЗАПАЛУ - джерело енергії, що ініціює загоряння. Повинен мати достатню енергію, температуру і тривалість впливу.
Як було раніше зазначено, горіння може виникнути за впливу ГС різноманітних джерел запалювання. За природою походження джерела запалювання можна класифікувати:
відкритий вогонь, розпечені продукти горіння та нагріті ними поверхні;
теплові прояви механічної енергії;
теплові прояви електричної енергії;
теплові прояви хімічних реакцій (з цієї групи до самостійної групи виділено відкритий вогонь та продукти горіння).
Відкритий вогонь, розпечені продукти горіння та нагріті ними поверхні
Для виробничих цілей широко використовують вогонь, вогневі печі, реактори, смолоскипи для спалювання парів та газів. При проведенні ремонтних робіт часто використовують полум'я пальників та паяльних ламп, застосовують смолоскипи для відігріву замерзлих труб, багаття для прогрівання ґрунту при спалюванні відходів. Температура полум'я, а також кількість тепла, яке при цьому виділяється, є достатніми для запалення майже всіх горючих речовин.
Відкрите полум'я. Пожежна небезпека полум'я обумовлена температурою факела та часом його впливу на горючі речовини. Наприклад, запалення можливе від таких "малокалорійних" ІЗ, як тліючий недопалок сигарети або цигарки, запаленого сірника (табл. 1).
Джерела відкритого вогню - смолоскипи - нерідко використовують для розігріву застиглого продукту, для освітлення при огляді апаратів у темряві, наприклад, при вимірі рівня рідин, при розведенні багаття на території об'єктів з наявністю ЛЗР та ГР.
Високонагріті продукти горіння - газоподібні продукти горіння, що виходять при горінні твердих, рідких та газоподібних речовин і можуть досягати температур 800-1200оС. Пожежну небезпеку є вихід високонагрітих продуктів через нещільність у кладці топок, димових каналів.
Виробничими джерелами запалювання є іскри, які виникають при роботі топок і двигунів. Вони являють собою тверді розпечені частинки палива або окалини в газовому потоці, що виходять внаслідок неповного згоряння або механічного винесення горючих речовин та продуктів корозії. Температура такої твердої частки досить висока, але запас теплової енергії (W) невеликий через невелику масу іскри. Іскра здатна запалити лише речовини, достатньо підготовлені до горіння (газо-пароповітряні суміші, осілий пил, волокнисті матеріали).
Топки "іскрить" через конструктивні недоліки; через використання сорту палива, на який топка не розрахована; через посилене дуття; через неповне згоряння палива; через недостатнє розпилення рідкого палива, а також через не дотримання термінів чищення печей.
Іскри та нагар при роботі ДВЗ утворюються при неправильному регулюванні системи подачі палива, електрозапалювання; при забрудненні палива мастилами та мінеральними домішками; при тривалій роботі двигуна із навантаженнями; у разі порушення термінів очищення вихлопної системи від нагару.
Пожежна небезпека іскор котельних, труб паровозів та тепловозів, а також інших машин, багаття значною мірою визначаються їх розміром та температурою. Встановлено, що іскра d = 2 мм пожежонебезпечна, якщо має t»1000°С; d = 3 мм - 800 ° С; d = 5 мм – 600°С.
Небезпечні теплові прояви механічної енергії
У виробничих умовах пожежонебезпечне підвищення температури тіл внаслідок перетворення механічної енергії на теплову спостерігається:
при ударах твердих тіл (з утворенням або без утворення іскор);
при поверхневому терті тіл під час їхнього взаємного переміщення;
при механічній обробці твердих матеріаліврізальним інструментом;
при стисканні газів та пресуванні пластмас.
Ступінь розігріву тіл та можливість появи при цьому джерела запалювання залежить від умов переходу механічної енергії в теплову.
Іскри, що виходять при ударах твердих тіл.
Розміри іскор удару і тертя, які є розжареною до світіння частинкою металу або каменю, зазвичай не перевищують 0,5 мм. Температура іскор нелегованих малокутних сталей може досягати температури плавлення металу (близько 1550оС).
У виробничих умовах від удару іскор запалюються ацетилен, етилен, водень, оксид вуглецю, сірковуглець, метано-повітряна суміш та інші речовини.
Чим більше у суміші кисню, тим інтенсивніше горить іскра, тим вища горючість суміші. Іскра, яка летить, безпосередньо не спалахує пилоповітряної суміші, але, потрапивши на осів пил або на волокнисті матеріали, викличе появу вогнищ тління. Так, на борошномельних, ткацьких і бавовнорядильних підприємствах близько 50% усіх пожеж виникає від іскор, які висікаються при ударах твердих тіл.
Іскри, які виходять при ударах алюмінієвих тіл сталеву окислену поверхню, призводять до хімічної дії з виділенням значної кількості тепла.
Іскри, що утворюються при попаданні в машини металу чи каміння.
В апаратах з мішалками, дробарках, апаратах-змішувачах та інших, у тому випадку, якщо разом з оброблюваними продуктами потрапляють шматки металу або каміння, можуть утворюватися іскри. Іскри утворюються також при ударах рухомих механізмів машин про їх нерухомі частини. У практиці нерідко буває так, що ротор відцентрового вентилятора стикається зі стінками кожуха або голчастими та ножовими барабанами волокноотделительных і тріпальних машин, які швидко обертаються, ударяються об нерухомі сталеві ґрати. У таких випадках спостерігається іскроутворення. Воно можливе і при неправильному регулюванні зазорів, при деформації та вібрації валів, зношуванні підшипників, перекосах, недостатньому кріпленні на валах ріжучого інструменту. У разі можливе як іскроутворення, а й поломка окремих частин машин. Поломка вузла машини, своєю чергою, може бути причиною утворення іскор, оскільки частинки металу потрапляють у продукт.
Запалювання палива від перегріву при терті.
Будь-яке переміщення тіл, що стикаються один з одним, потребує витрати енергії на подолання роботи сил тертя. Ця енергія переважно перетворюється на теплоту. При нормальному стані та правильної експлуатації частин, що труться, тепло, що виділяється своєчасно, відводиться спеціальною системою охолодження, а також розсіюється в навколишньому середовищі. Збільшення тепловиділення або зменшення тепловідведення і тепловтрат, веде до підвищення температури тіл, що труться. З цієї причини відбувається запалення пального середовища або матеріалів від перегріву підшипників машин, сильно затягнутих сальників, барабанів та транспортерних стрічок, шківів та приводних ременів, волокнистих матеріалів при намотуванні їх на вали машин та апаратів, що обертаються.
У цьому плані найбільш пожежонебезпечними є підшипники ковзання сильно навантажених і високооборотистых валів. Погана якість змащення робочих поверхонь, їх забруднення, перекіс валів, перевантаження машин і надмірне затягування підшипників - все це може спричинити перевантаження. Дуже часто корпус підшипників забруднюється відкладеннями горючого пилу. Це також створює умови для їхнього перегріву.
На об'єктах, де застосовуються або обробляються волокнисті матеріали відбувається їх загоряння при намотуванні на вузли, що обертаються (прядильні фабрики, льонозаводи, експлуатація комбайнів). Волокнисті матеріали та соломисті продукти намотуються на вали біля підшипників. Намотування супроводжується поступовим ущільненням маси, а потім сильним нагріванням її при терті, обвуглюванням і займанням.
Виділення тепла під час стиснення газів.
Значна кількість тепла виділяється при стисканні газів внаслідок міжмолекулярного руху. Несправність або відсутність системи охолодження компресорів може призвести до їх руйнування під час вибуху.
Небезпечні теплові прояви хімічних реакцій
В умовах виробництва та зберігання хімічних речовин зустрічається велика кількість таких хімічних сполук, контакт яких з повітрям або водою, а також взаємний контакт між собою може бути причиною виникнення пожежі.
1) Хімічні реакції, які протікають з виділенням значної кількості тепла, мають потенційну небезпеку виникнення пожежі або вибуху, тому що можливий неконтрольований процес розігріву реагуючих, що знову утворюються або поруч горючих речовин, що знаходяться.
2) Речовини, які займаються самозайманням і самозаймаються при контакті з повітрям.
3) Нерідко, за умовами технологічного процесу, речовини, що у апаратах, може бути нагріті до температури, перевищує температуру їх самозаймання. Так, продукти піролізу газу при отриманні етилену з нафтопродуктів мають температуру самозаймання в межах 530 - 550оС, а виходять з піролізу печей при температурі 850оС. Мазут із температурою самозаймання 380 – 420оС на установках термічного крекінгу нагрівається до 500оС; бутан і бутилен, що мають температуру самозаймання відповідно 420оС та 439оС, при отриманні бутадієну нагрівається до 550 – 650оС тощо. д. При виході назовні цих речовин відбувається їхнє самозаймання.
4) Іноді речовини у технологічних процесах мають дуже низьку температурусамозаймання:
Триетилалюміній - Al(C2H5)3 (-68°С);
Діетилалюмінійхлорид - Al(C2H5)2Сl (-60°С);
Тріізобутілалюміній (-40°С);
Фтористий водень, рідкий та білий фосфор – нижче за кімнатну.
5) Багато речовин при контакті з повітрям здатні до самозаймання. Самозаймання починається при температурі навколишнього середовища або після деякого попереднього їх підігріву. До таких речовин слід віднести рослинні олії та жири, сірчисті сполуки заліза, деякі сорти сажі, порошкоподібні речовини (алюміній, цинк, титан, магній тощо), сіно, зерно у силосах тощо.
Контакт самозаймистих хімічних речовин з повітрям відбувається зазвичай при пошкодженні тари, розливі рідини, розфасовуванні речовин, при сушінні, відкритому зберіганні твердих подрібнених, а також волокнистих матеріалів, при відкачуванні рідин з резервуарів, коли всередині резервуарів є самозаймисті відкладення.
Речовини, що займаються при взаємодії з водою.
на промислових об'єктівє значна кількість речовин, що займаються при взаємодії з водою. Тепло, що виділяється при цьому, може викликати займання горючих речовин, що утворюються або примикають до зони реакції. До речовин, що займаються або викликають горіння при зіткненні з водою, слід віднести лужні метали, карбід кальцію, карбіди лужних металів, сірчистий натрій та ін.
2К +2Н2О = КІН + Н2 + Q.
При взаємодії невеликої кількості (3...5 г) калію та натрію з водою температура піднімається вище за 600...650оС. Якщо взаємодіють у великій кількості, відбуваються вибухи із розбризкуванням розплавленого металу. У дисперсному стані лужні метали спалахують у вологому повітрі.
Деякі речовини, наприклад негашене вапно, є негорючими, але теплота їх реакції з водою може нагріти горючі матеріали, які знаходяться поруч, до температури самозаймання. Так, при контакті води з негашеним вапном температура в зоні реакції може досягти 600оС:
Са + Н2О = Са(ВОН)2 + Q.
Відомі випадки пожеж у пташниках, де як підстилки застосовувалося сіно. Пожежі виникали після обробки птахівницьких приміщень негашеним вапном.
Небезпечний контакт із водою алюминийорганических сполук, оскільки взаємодія з водою відбувається з вибухом. Посилення пожежі або вибуху, що почалися, може статися при спробах гасити подібні речовини водою або піною.
Запалення хімічних речовин при взаємоконтакті відбуваються за дії окислювачів на органічні речовини. Як окислювачі виступають хлор, бром, фтор, оксиди азоту, азотна кислота, кисень та багато інших речовин.
Окислювачі при взаємодії з органічними речовинамивикличуть їхнє загоряння. Деякі суміші окислювачів і горючих речовин здатні загорятися при дії ними сірчаної чи азотної кислотою чи невеликою кількістю вологи.
Реакції взаємодії окислювача з пальним речовиною сприяє подрібненість речовин, його підвищена початкова температура, і навіть наявність ініціаторів хімічного процесу. У деяких випадках реакції мають характер вибуху.
Речовини, які спалахують або вибухають при нагріванні або механічному впливі.
Деякі хімічні речовининестійкі за природою, здатні розкладатися з часом під впливом температури, тертя, удару та інших чинників. Це, як правило, ендотермічні сполуки, і процес їх розкладання пов'язаний із виділенням більшої чи меншої кількості тепла. До них відносяться селітри, перекиси, гідроперекиси, карбіди деяких металів, ацетиленіди, ацетилен та ін.
Порушення технологічного регламенту, використання або зберігання таких речовин, вплив на них джерела тепла може призвести до вибухового розкладання.
Схильність до вибухового розкладання під дією підвищеної температурита тиску має ацетилен.
Теплові прояви електричної енергії
За невідповідності електрообладнання характеру технологічного середовища, а також у разі недотримання правил експлуатації цього електрообладнання може виникнути пожежонебезпечна ситуація на виробництві. Пожежвибухонебезпечні ситуації виникають у технологічних процесах виробництв при КЗ, при пробоях прошарку ізоляції, при надмірному перегріві електродвигунів, при пошкодженнях окремих ділянок електричних мереж, при іскрових розрядах статичної та атмосферної електрики тощо.
До розрядів атмосферної електрики належать:
Прямі удари блискавки. Небезпека прямого ударублискавки полягає в контакті ГС з каналом блискавки, температура в якому досягає 2000оС за час дії близько 100 мкс. Від прямого удару блискавки спалахують усі горючі суміші.
Побічні прояви блискавки. Небезпека вторинного прояву блискавки полягає в іскрових розрядах, що виникають внаслідок індукційного та електромагнітного впливуатмосферної електрики на виробниче обладнання, трубопроводи та будівельні конструкції. Енергія іскрового розряду перевищує 250 мДж і достатня для займання горючих речовин із Wmin = 0,25 Дж.
Занесення високого потенціалу. Занесення високого потенціалу в будівлю відбувається за металевими комунікаціями не тільки при їх прямому ураженні блискавкою, але і при розташуванні комунікацій у безпосередній близькості від блискавковідводу. При недотриманні безпечних відстанейміж блискавковідведенням та комунікаціями, енергія можливих іскрових розрядів досягає значень 100 Дж і більше. Тобто достатня для займання практично всіх горючих речовин.
Термічну дію струмів КЗ. В результаті КЗ відбувається термічну дію на провідник, який нагрівається до високих температур і може бути З горючого середовища.
Електричні іскри (краплі металу). Електричні іскри утворюються при КЗ електропроводки, електрозварювання та при плавленні електродів електричних ламп розжарювання. загального призначення.
Розмір крапель металу при КЗ електропроводки та плавленні нитки розжарювання електроламп досягає 3 мм, а при електрозварюванні 5 мм. Температура дуги при електрозварюванні досягає 4000 оС, тому дуга буде джерелом запалювання для всіх горючих речовин.
Електричні лампи розжарювання. Пожежна небезпека світильників обумовлена можливістю контакту ГС з колбою електричної лампи розжарювання, нагрітої вище за температуру самозаймання ГС. Температура нагрівання колби електричної лампочкизалежить від її потужності, розмірів та розташування у просторі.
Іскри статичної електрики. Розряди статичної електрики можуть утворитися при транспортуванні рідин, газів та пилу, при ударах, подрібненні, розпиленні та подібних процесах механічного впливу на матеріали та речовини, що є діелектриками.
Висновок: Для забезпечення безпеки технологічних процесів, у яких можливий контакт горючих речовин із джерелами запалювання, необхідно точно знати їхню природу для виключення впливу на середовище.
Питання 2: Профілактичні заходищо виключають впливи джерел запалення на пальне.;
Протипожежні заходи, які унеможливлюють контакт горючого середовища (ГС) з відкритим полум'ям та розпеченими продуктами горіння.
Для забезпечення пожежо-вибухобезпеки технологічних процесів, процесів переробки, зберігання та транспортування речовин та матеріалів необхідні розробка та впровадження інженерно-технічних заходів, які запобігають утворенню чи внесенню до ГС джерела запалювання.
Як було зазначено раніше, не кожне нагріте тіло може бути джерелом запалювання, а тільки ті нагріті тіла, які здатні нагріти певний об'єм горючої суміші. певної температуриколи швидкість тепловиділення дорівнює або перевищує швидкість тепловідведення із зони реакції. У цьому випадку потужність і тривалість теплового впливу джерела повинні бути такими, щоб протягом певного часу підтримувалися критичні умови, необхідні формування фронту полум'я. Тому, знаючи ці умови (умови формування ІЗ), можна створити такі умови ведення технологічних процесів, які б виключали можливість утворення джерел запалення. У випадках, коли умови безпеки не виконуються, впроваджують інженерно-технічні рішення, які дозволяють виключити контакт ГС із джерелами запалювання.
Основним інженерно-технічним рішенням, яке виключає контакт горючого середовища з відкритим полум'ям, розпеченими продуктами згоряння, а також високонагрітими поверхнями є ізоляція їх від можливого дотику як при нормальній роботіобладнання, і при аваріях.
При проектуванні технологічних процесів з наявністю апаратів "вогневої" дії (трубчасті печі, реактори, смолоскипи) необхідно передбачати ізоляцію цих установок від можливого зіткнення з ними горючих парів та газів. Це досягається:
розміщенням установок у закритих приміщеннях, відокремлених з інших апаратів;
розміщенням на відкритих майданчиках між “вогневими” апаратами та пожежонебезпечними установками захисних перешкод. Наприклад, розміщення закритих споруд, що виконують роль перешкоди.
дотримання пожежобезпечних регламентованих розривів між апаратами;
застосуванням парових завіс у тих випадках, коли неможливо забезпечити пожежобезпечну відстань;
забезпеченням безпечного конструктивного виконання факельних пальників пристроями безперервного спалювання схема якого наведена на рис. 1.
Малюнок 1 - Смолоскип для спалювання газів: 1 - лінія подачі водяної пари; 2 - лінія запалювання чергового пальника; 3 - лінія подачі газу до чергового пальника; 4 - пальник; 5 - стовбур факела; 6 - вогнезапобіжник; 7 – сепаратор; 8 - лінія, якою підводять газ на спалювання.
Підпалювання газової суміші в черговому пальнику здійснюють за допомогою так званого полум'я, яке біжить (попередньо підготовлена горюча суміш підпалюється електрозапалом і полум'я, переміщуючись вгору, виробляє підпал газу пальника). Щоб зменшити утворення диму та іскор, до факельного пальнику підводять водяну пару.
винятком утворення “малокалорійних” ІЗ (на об'єктах куріння дозволяється лише у спеціально обладнаних місцях).
використанням гарячої водиабо водяної пари для відігрівання замерзлих ділянок технологічного обладнаннязамість смолоскипів (обладнання відкритих стоянок автомобілів системами подачі гарячого повітря) чи індукційних грілок.
очищенням трубопроводів та вентиляційних системвід горючих відкладень пожежобезпечним засобом (пропарювання та механічне очищення). У виняткових випадках допускається випалювання відходів після демонтажу трубопроводів на спеціально відведених ділянках та постійних місцях проведення вогневих робіт.
контролем за станом кладки димових каналів при експлуатації топок та ДВЗ, не допускати нещільності та прогарів вихлопних труб.
захистом високонагрітих поверхонь технологічного обладнання (камери ретурбентів) теплоізоляцією із захисними кожухами. Гранично допустима температура поверхні має перевищувати 80% температури самозаймання горючих речовин, які звертаються у виробництві.
попередженням небезпечного прояву іскор топок та двигунів. На практиці цей напрямок захисту досягається попередженням утворення іскор та використанням спеціальних пристроїв для уловлювання та їх гасіння. Для попередження освіти іскор передбачають: автоматична підтримка оптимальної температуриподається на спалювання горючої суміші; автоматичне регулювання оптимального співвідношення між паливом та повітрям у горючій суміші; попередження тривалої роботи топок та двигунів у форсованому режимі, з перевантаженням; використання тих видів палива, на які розраховані топка та двигун; систематичне очищення внутрішніх поверхоньтопок, димових каналів від сажі та випускних колекторів двигунів від нагаромасляних відкладень тощо.
Для уловлювання та гасіння іскор, які утворюються при роботі топок і двигунів, застосовують іскроуловлювачі та іскрогасники, робота яких заснована на використанні гравітаційних (осадових камер), інерційних (камер з перегородками, сітками, насадками), відцентрових сил (циклонні та турбінно-вихрові камери) ).
Найбільшого поширення на практиці набули іскроуловлювачі гравітаційного, інерційного та відцентрового типу. Ними обладнають, наприклад, димові канали димагазових сушарок, системи випуску вихлопних газів автомобілів та тракторів.
Для забезпечення глибокого очищеннятопкових газів від іскор на практиці часто застосовують не один, а кілька різноманітних типів іскроуловлювачів та іскрогасників, які з'єднують між собою послідовно. Багатоступінчасте іскроуловлювання і гасіння надійно себе зарекомендувало, наприклад, технологічних процесахсушіння подрібнених горючих матеріалів, де як теплоносій використовуються димові топкові гази в суміші з повітрям.
Протипожежні заходи, які унеможливлюють небезпечні теплові прояви механічної енергії
Запобігання утворенню джерел запалення від небезпечних теплових впливів механічної енергії є актуальним завданням на вибухопожежонебезпечних об'єктах, а також на об'єктах, де застосовуються або переробляються пил та волокна.
Для запобігання утворенню іскор при ударах, а також виділенні тепла при терті застосовуються такі організаційні та технічні рішення:
Застосування іскробезпечного інструменту. У місцях можливого утворення вибухонебезпечних сумішей пари або гази необхідно застосовувати вибухобезпечний інструмент. Іскробезпечними вважають інструменти, виготовлені з бронзи, фосфористої бронзи, латуні, берилію та ін.
Приклад: 1. Іскробезпечні черевики гальмування ж.д. цистерн.2. Латунний інструмент для відкриття барабанів з карбідом кальцію на ацетиленових станціях.
Застосування магнітних, гравітаційних чи інерційних уловлювачів. Так, для очищення бавовни-сирцю від каміння перед надходженням його в машини встановлюють гравітаційні або інерційні камнеуловлювачі. Металеві домішки в сипких та волокнистих матеріалах уловлюють також магнітними сепараторами. Такі пристрої широко застосовуються в борошномельному та круп'яному виробництві, а також на комбікормових заводах.
Якщо є небезпека попадання в машину твердих немагнітних домішок, здійснюють, по-перше, ретельне сортування сировини, по-друге, внутрішню поверхню машин, про яку ці домішки можуть вдаритися, футерують м'яким металом, гумою чи пластмасою.
Запобігання виникненню ударів рухомих механізмів машин про їх нерухомі частини. Основні пожежно-профілактичні заходи, спрямовані на запобігання утворенню іскор удару та тертя, зводяться до ретельного регулювання та балансування валів, правильного відбору підшипників, перевірки величини зазорів між рухомими та нерухомими частинами машин, їх надійного кріплення, яке виключає можливість поздовжніх; запобігання перевантаженню машин.
Виконання у вибухопожежонебезпечних приміщеннях підлог, які не виблискують. Підвищені вимоги щодо іскробезпеки висуваються до виробничих приміщень з наявністю ацетилену, етилену, окису вуглецю, сірковуглецю та ін., підлоги та майданчики яких виконують з матеріалу, що не утворює іскор, або вистилають гумовими килимками, доріжками тощо.
Запобігання загорянню речовин у місцях інтенсивного тепловиділення при терті. З цією метою для запобігання перегріву підшипників здійснюють заміну підшипників ковзання на підшипники кочення (там, де існує така можливість). В інших випадках здійснюється автоматичний контроль температури їхнього нагрівання. Візуальний контроль температури здійснюється нанесенням термосприйнятливих фарб, які змінюють колір при нагріванні корпусу підшипника.
Попередження перегріву підшипників також досягається: обладнанням автоматичних систем охолодження із застосуванням як холодоагент мастил або води; своєчасним та якісним технічним обслуговуванням(систематичне мастило, попередження надмірного затягування, ліквідація перекосів, очищення поверхні від забруднень).
Щоб уникнути перегріву і загоряння транспортерних стрічок і приводних ременів не можна допускати роботу з перевантаженням; слід контролювати ступінь натягу стрічки, ременя, їхній стан. Не можна допускати завалів черевиків елеваторів продукцією, перекосів стрічок та тертя їх об кожухи. При використанні потужних високопродуктивних транспортерів та елеваторів можуть застосовуватися пристрої та пристрої, які автоматично сигналізують про роботу з перевантаженням та зупиняють рух стрічки при завалі черевика елеватора.
Для запобігання намотування волокнистих матеріалів на вали машин, що обертаються, необхідно їх захищати від безпосереднього зіткнення з оброблюваними матеріалами шляхом використання втулок, циліндричних і конічних кожухів, кондукторів, напрямних планок, протинамоткових щитів і т.п. Крім того, встановлюється мінімальний зазор між цапфами валу та підшипниками; ведеться систематичне спостереження за валами, де можуть бути намотування, своєчасне очищення їх від волокон, захист їх спеціальними протинамотковими гострими ножами, які розрізають намотується волокно. Такий захист мають, наприклад, тріпальні машини на льонозаводах.
Попередження перегріву компресорів під час стискання газів.
Попередження перегріву компресорів забезпечується розподілом процесу стиснення газів на кілька щаблів; улаштуванням систем охолодження газу на кожному щаблі стиснення; встановленням захисного клапанана нагнітальній лінії за компресором; автоматичним контролемі регулюванням температури газу, що стискається шляхом зміни витрати охолоджуючої рідини, що подається в холодильники; автоматичною системою блокування, що забезпечує відключення компресора у разі збільшення тиску або температури газу в нагнітальних лініях; очищенням теплообмінної поверхні холодильників та внутрішніх поверхонь трубопроводів від нагаромасляних відкладень.
Запобігання утворенню джерел запалення при теплових проявах хімічних реакцій
Для запобігання запаленню горючих речовин в результаті хімічної взаємодії при контакті з окислювачем, водою необхідно знати, по-перше, причини, які можуть призвести до такої взаємодії, по-друге, хімію самозаймання і самозаймання. Знання причин та умов утворення небезпечних теплових проявів хімічних реакцій дозволяє розробляти ефективні протипожежні заходи, що виключають їхню появу. Тому основними протипожежними заходами, які запобігають небезпечним тепловим проявам хімічних реакцій є:
Надійна герметичність апаратів, яка виключає контакт речовин, нагрітих вище за температуру самозаймання, а також речовин з низькою температурою самозаймання з повітрям;
Профілактика самозаймання речовин шляхом зниження швидкості протікання хімічних реакцій та біологічних процесів, а також усунення умов акумуляції тепла;
Зниження швидкості перебігу хімічних реакцій та біологічних процесів здійснюють різноманітними методами: обмеженням вологості при зберіганні речовин та матеріалів; зниження температури зберігання речовин та матеріалів (наприклад зерна, комбікормів) шляхом штучного охолодження; зберігання речовин у середовищі зі зниженим вмістом кисню; зменшення питомої поверхні контакту самозаймистих речовин із повітрям (брикетування, гранулювання порошкоподібних речовин); застосування антиокислювачів та консервантів (зберігання комбікормів); усунення контакту з повітрям та хімічно активними речовинами (перекисними сполуками, кислотами, лугами тощо) шляхом роздільного зберігання самозаймистих речовин у герметичній тарі.
Знаючи геометричні розміри штабеля та початкову температуру речовини, можна визначити безпечний період їх зберігання.
Усунення умов акумуляції тепла здійснюється в такий спосіб:
обмеженням розмірів штабелів, караванів або купа речовини, що зберігається;
активним вентилюванням повітря (сіна та інших волокнистих рослинних матеріалів);
періодичним перемішуванням речовин при їх тривалому зберіганні;
зниженням інтенсивності утворення горючих відкладень у технологічному устаткуванні за допомогою уловлювальних пристроїв;
періодичним очищенням технологічного обладнання від займистих горючих відкладень;
Попередження займання при контакті один з одним. Пожежі від займання при контакті один з одним попереджають роздільним складуванням, а також усунення причин їх аварійного виходу з апаратів і трубопроводів.
Виключення займання речовин в результаті саморозкладання при нагріванні або механічному впливі. Попередження займання речовин, схильних до вибухового розкладання, забезпечують шляхом захисту від нагрівання до критичних температур, механічних впливів (ударів, тертя, тиску тощо).
Профілактика виникнення джерел запалення від теплових проявів електричної енергії
Попередження небезпечних теплових проявів електричної енергії забезпечується:
правильним вибором рівня та виду вибухозахисту електродвигунів та апаратів управління, іншого електричного та допоміжного обладнання відповідно до класу пожежо- або вибухонебезпечності зони, категорії та групи вибухонебезпечної суміші;
періодичне проведення випробувань опору ізоляції електромереж та електричних машинвідповідно до графіка планово-попереджувального ремонту;
захист електроустаткування від струмів короткого замикання (КЗ) (застосування швидкодіючих запобіжників або автоматичних вимикачів);
попередження технологічного навантаження машин та апаратів;
запобігання великим перехідним опорам шляхом систематичного огляду та ремонту контактної частини електроустаткування;
виключення розрядів статичної електрики шляхом заземлення технологічного обладнання, підвищенням вологості повітря або застосуванням антистатичних домішок у найбільш ймовірних місцях генерування зарядів, іонізація середовища в апаратах та обмеження швидкості руху рідин, що електризуються;
захист будівель, споруд, апаратів, що стоять окремо, від прямих ударів блискавки блискавковідводами та захистом від вторинних її впливів.
Не слід нехтувати заходами пожежної профілактики на підприємствах. Так як будь-які зекономлені кошти на протипожежному захисті будуть незрівнянно малі в порівнянні зі збитками від пожежі, що виникла з цієї причини.
Висновок із заняття:
Виключення впливу джерела запалення на речовини та матеріали є одним з основних заходів, що виключають виникнення пожежі. На тих об'єктах, де не вдається виключити пожежне навантаження, особлива увага приділяється виключенню джерела запалювання.
4.9. На підставі зібраних даних обчислюють коефіцієнт безпеки K s у наступній послідовності.
4.9.1. Обчислюють середній час існування пожежонебезпечної події (t0) (середній час перебування у відмові) за формулою
(68)
де t j- час існування i-го пожежонебезпечної події, хв;
m- загальна кількість подій (виробів);
j- Порядковий номер події (виробу).
4.9.2. Точкову оцінкудисперсії ( D 0) середнього часу існування пожежонебезпечної події обчислюють за формулою 
(69)
4.9.3. Середнє квадратичне відхилення () точкової оцінки середнього часу існування події - t0 обчислюють за формулою 
(70)
4.9.4. З табл. 5 вибирають значення коефіцієнта t b в залежності від числа ступенів свободи ( m-1) при довірчої ймовірності b = 0,95.
Таблиця 5
|
m-1 |
1 |
2 |
Від 3 до 5 |
Від 6 до 10 |
Від 11 до 20 |
20 |
|
t b |
12,71 |
4,30 |
3,18 |
2,45 |
2,20 |
2,09 |
4.9.5. Коефіцієнт безпеки ( Kб) (коефіцієнт, що враховує відхилення значення параметра t0, обчисленого за формулою (68), від його істинного значення) обчислюють з формули
(71)
4.9.6. При реалізації протягом року лише однієї події коефіцієнт безпеки приймають рівним одиниці.
5. Визначення пожежонебезпечних параметрів теплових джерел інтенсивності відмов елементів
5.1. Пожежонебезпечні параметри теплових джерел
5.1.1. Розряд атмосферної електрики
5.l.l.l. Прямий удар блискавки
Небезпека прямого удару блискавки полягає в контакті горючого середовища з каналом блискавки, температура в якому досягає 30000°З силі струму 200000 А і часу дії близько 100 мкс. Від прямого удару блискавки спалахують усі горючі середовища.
5.1.1.2. Вторинний вплив блискавки
Небезпека вторинної дії блискавки полягає в іскрових розрядах, що виникають в результаті індукційного та електромагнітного впливу атмосферної електрики на виробниче обладнання, трубопроводи та будівельні конструкції. Енергія іскрового розряду перевищує 250 мДж і достатня для займання горючих речовин із мінімальною енергією запалювання до 0,25 Дж.
5.1.1.3. Занесення високого потенціалу
Занесення високого потенціалу в будинок відбувається за металевими комунікаціями не тільки при їх прямому ураженні блискавкою, але і при розташуванні комунікацій у безпосередній близькості від блискавковідводу. За дотримання безпечних відстаней між блискавковідводами та комунікаціями енергія можливих іскрових розрядів досягає значень 100 Дж і більше, тобто достатня для займання всіх горючих речовин.
5.1.2. Електрична іскра (дуга)
5.1.2.1. Термічна дія струмів короткого замикання
Температуру провідника ( tпр), °С, що нагрівається струмом короткого замикання, обчислюють за формулою
(72)де tн – початкова температура провідника, °С;
Iк.з - струм короткого замикання, А;
R- Опір провідника, Oм;
tк.з - час короткого замикання, з;
Зпр - теплоємність провідника, Дж×кг-1×К-1;
mпр - маса провідника, кг.
Займистість кабелю та провідника з ізоляцією залежить від значення кратності струму короткого замикання Iк.з, тобто від значення відношення Iк.з до тривало допустимого струму кабелю або дроту. Якщо ця кратність більше 2,5, але менше 18 для кабелю і 21 для дроту, відбувається запалення полівінілхлоридної ізоляції.
5.1.2.2. Електричні іскри (краплі металу)
Електричні іскри (краплі металу) утворюються при короткому замиканні електропроводки, електрозварюванні та при плавленні електродів електричних ламп розжарювання загального призначення. Розмір крапель металу при цьому досягає 3 мм (при стельовому зварюванні - 4 мм). При короткому замиканні та електрозварюванні частинки вилітають у всіх напрямках, та їх швидкість не перевищує 10 та 4 м×с-1 відповідно. Температура крапель залежить від виду металу і дорівнює температурі плавлення. Температура крапель алюмінію при короткому замиканні досягає 2500 °С, температура зварювальних частинок та нікелевих частинок ламп розжарювання досягає 2100 °C. Розмір крапель при різанні металу досягає 15-26 мм, швидкість - 1 м×с-1 температура 1500 °C. Температура дуги при зварюванні та різанні досягає 4000 °С, тому дуга є джерелом запалювання всіх горючих речовин.
Зона розльоту частинок при короткому замиканні залежить від висоти розташування дроту, початкової швидкості польоту частинок, кута вильоту і носить імовірнісний характер. При висоті розташування дроту 10 м ймовірність влучення частинок на відстань 9 м становить 0,06; 7м-0,45 та 5 м-0,92; при висоті розташування 3 м ймовірність попадання частинок на відстань 8 м становить 0,01, 6 м - 0,29 і 4 м-0,96, а при висоті 1 м ймовірність розльоту частинок на 6 м-0,06, 5 м - 0,24, 4 м - 0,66 та 3 м - 0,99.
Кількість теплоти, яке крапля металу здатна віддати горючому середовищі при охолодженні до температури самозаймання, розраховують наступним способом.
Середню швидкість польоту краплі металу при вільному падінні (wк), м×с-1, обчислюють за формулою
(73)
де g=9,8l м×с-1 - прискорення вільного падіння;
Н- Висота падіння, м.
Об'єм краплі металу ( Vк), м3, обчислюють за формулою
(74)де d k – діаметр краплі, м.
Масу краплі ( m k), кг, обчислюють за формулою
(75)
де r - густина металу, кг×м-3.
Залежно від тривалості польоту краплі можливі три її стани: рідке, кристалізації, тверде.
Час польоту краплі в розплавленому (рідкому) стані (tp), с, розраховують за формулою
(76)де C p - питома теплоємністьрозплаву металу, Дж×к-1К-1;
m k – маса краплі, кг;
S k=0,785 - площа поверхні краплі, м2;
Тн, Тпл - температура краплі на початку польоту та температура плавлення металу відповідно, К;
Т 0 - температура навколишнього середовища (повітря), К;
a- Коефіцієнт тепловіддачі, Вт, м-2 К-1.
Коефіцієнт тепловіддачі визначають у наступній послідовності:
а) обчислюють число Рейнольдса за формулою
(77)
де d k – діаметр краплі м;
v= 15,1×10-6 - коефіцієнт кінематичної в'язкості повітря за нормальної температури 20°С, м-2×с-1.
б) обчислюють критерій Нуссельта за формулою
(78)
в) обчислюють коефіцієнт тепловіддачі за формулою
, (79)
де lВ=22×10-3 - коефіцієнт теплопровідності повітря, Вт×м-1×-К-1.
Якщо t£tр, то кінцеву температуру краплі визначають за формулою
(80)Час польоту краплі, протягом якого відбувається її кристалізація, визначають за формулою
(81)де Зкр - питома теплотакристалізації металу, Дж×кг-1.
Якщо tр
Якщо t>(tр+tкр), то кінцеву температуру краплі у твердому стані визначають за формулою
(83)
де Здо - питома теплоємність металу, Дж кг -1×K-1.
Кількість тепла ( W), Дж, що віддається краплею металу твердому або рідкому паливному матеріалу, на який вона потрапила, обчислюють за формулою
(84)
де Тсв - температура самозаймання пального матеріалу, К;
До- Коефіцієнт, що дорівнює відношенню тепла, відданого горючому речовині, до енергії, запасеної в краплі.
Якщо відсутня можливість визначення коефіцієнта До, то приймають До=1.
Суворіше визначення кінцевої температури краплі може бути проведено при врахуванні залежності коефіцієнта тепловіддачі від температури.
5.1.2.3. Електричні лампи розжарювання загального призначення
Пожежна небезпека світильників обумовлена можливістю контакту пального середовища з колбою електричної лампи розжарювання, нагрітої вище за температуру самозаймання пального середовища. Температура нагрівання колби електричної лампочки залежить від потужності лампи, її розмірів та розташування у просторі. Залежність максимальної температури на колбі горизонтально розташованої лампи від її потужності та часу наведена на рис. 3.
Чорт. 3
5.1.2.4. Іскри статичної електрики
Енергію іскри ( Wі), Дж, здатної виникнути під дією напруги між пластиною та якимось заземленим предметом, обчислюють за запасеною конденсатором енергії з формули
(85)
де З- Місткість конденсатора, Ф;
U- Напруга, В.
Різниця потенціалів між зарядженим тілом і землею вимірюють електрометрами реальних умовахвиробництва. 
Якщо Wі³0,4 Wм.е.з ( Wм.е.з мінімальна енергія запалення середовища), то іскру статичної електрики розглядають як джерело запалювання.
Реальну небезпеку представляє "контактна" електризація людей, що працюють з діелектричними матеріалами, що рухаються. При зіткненні людини із заземленим предметом з'являються іскри з енергією від 2,5 до 7,5 мДж. Залежність енергії електричного розряду з тіла людини та від потенціалу зарядів статичної електрики показана на рис. 4.
5.1.3. Механічні (фрикційні) іскри (іскри від удару та тертя)
Розміри іскор удару і тертя, які являють собою розпечену до свічення частинку металу або каменю, зазвичай не перевищують 0,5 мм, а їхня температура знаходиться в межах температури плавлення металу. Температура іскор, що утворюються при зіткненні металів, здатних вступати в хімічна взаємодіяодин з одним з виділенням значної кількості тепла може перевищувати температуру плавлення і тому її визначають експериментально або розрахунком.
Кількість теплоти віддається іскрою при охолодженні від початкової температури tн до температури самозаймання пального середовища tсв обчислюють за формулою (84), а час охолодження t - наступним чином.
Відношення температур (Qп) обчислюють за формулою 
(86)
де tв – температура повітря, °С.
Коефіцієнт тепловіддачі ( a), Вт×м-2×К-1, обчислюють за формулою
(87)
де wі - швидкість польоту іскри, м×с-1.
Швидкість іскри ( wі), що утворюється при ударі вільно падаючого тіла, обчислюють за формулою
(88)
а при ударі про тіло, що обертається, за формулою
(89)
де n- Частота обертання, с-1;
R- Радіус тіла, що обертається, м.
Швидкість польоту іскор, що утворюються при роботі з ударним інструментом, приймають рівною 16 м×с-1, а з висікаються при ходьбі у взутті, підбитого металевими набійками або цвяхами, 12 м×с-1.
Критерій Біо обчислюють за формулою
(90)
де dі - діаметр іскри, м;
lі - коефіцієнт теплопровідності металу іскри при температурі самозаймання пального речовини ( tсв), Вт м -1×K-1.
За значеннями відносної надлишкової температури qп та критерію У i визначають за графіком (рис. 5) критерій Фур'є. 
Чорт. 5
Тривалість остигання частинки металу (t), с, обчислюють за формулою 
(91)
де F 0 - критерій Фур'є;
Зі - теплоємність металу іскри при температурі самозаймання палива, Дж×кг-1×К-1;
rі - густина металу іскри при температурі самозаймання пального речовини, кг×м-3.
За наявності експериментальних даних про здатність фрикційних іскор, що підпалює, висновок про їх небезпеку для аналізованого пального середовища допускається робити без проведення розрахунків.
5.1.4. Відкрите полум'я та іскри двигунів (печей)
Пожежна небезпека полум'я обумовлена інтенсивністю теплового впливу (щільністю теплового потоку), площею впливу, орієнтацією (взаємним розташуванням), періодичністю та часом його на горючі речовини. Щільність теплового потоку дифузійних полум'я (сірники, свічки, газового пальника) становить 18-40 кВт×м-2, а попередньо перемішаних (паяльні лампи, газові горілки) 60-140 кВт×м-2 У табл. 6 наведено температурні та часові характеристики деяких полум'я та малокалорійних джерел тепла.
Таблиця 6
| Найменування палаючої речовини (виробу) або пожежонебезпечної операції |
Температура полум'я (тління або нагріву), оС |
Час горіння (тління), хв |
| Легкозаймисті та горючі рідини |
880 |
¾ |
| Деревина та лісопиломатеріали |
1000 |
- |
| Природні та скраплені гази |
1200 |
- |
|
Газове зварюванняметалу |
3150 |
- |
| Газове різання металу |
1350 |
- |
| Тліюча цигарка |
320-410 |
2-2,5 |
| Цигарета, що тліє |
420-460 |
26-30 |
| Сірник, що горить |
600-640 |
0,33 |
Відкрите полум'я небезпечне не тільки при безпосередньому контакті з пальним, але і при його опроміненні. Інтенсивність опромінення ( gр), Вт×м-2, обчислюють за формулою
(92)де 5,7 - коефіцієнт випромінювання абсолютно чорного тіла, Вт-м-2-К-4;
eпр - наведений ступінь чорноти системи
(93)еф - ступінь чорноти смолоскипа (при горінні дерева дорівнює 0,7, нафтопродуктів 0,85);
eв - ступінь чорноти опромінюваної речовини приймають за довідковою літературою;
Тф - температура смолоскипа полум'я, К,
Тсв - температура палива, К;
j1ф-коефіцієнт опроміненості між випромінюючої і опромінюваної поверхнями.
Критичні значення інтенсивності опромінення залежно від часу опромінення деяких речовин наведені в табл. 7.
Пожежна небезпека іскор пічних труб, котелень, труб паровозів і тепловозів, а також інших машин, багать, значною мірою визначається їх розміром і температурою. Встановлено, що іскра діаметром 2 мм пожежонебезпечна, якщо має температуру близько 1000 °С, діаметром 3 мм-800 °С, діаметром 5 мм-600 °С.
Тепловміст та час охолодження іскри до безпеки температури обчислюють за формулами (76 і 91). При цьому діаметр іскри приймають 3 мм, швидкість польоту іскри (wі), м×с-1, обчислюють за формулою
(94)де wв - швидкість вітру, м×с-1;
H- Висота труби, м.
Таблиця 7
| Матеріал |
Мінімальна інтенсивність опромінення, Вт×м-2, при тривалості опромінення, хв |
||
|
|
3 |
5 |
15 |
| Деревина (сосна вологістю 12%) |
18800 |
16900 |
13900 |
| Деревно-стружкова плита щільністю 417 кг×м-3 |
13900 |
11900 |
8300 |
| Торф брикетний |
31500 |
24400 |
13200 |
| Торф кусковий |
16600 |
14350 |
9800 |
| Бавовна-волокно |
11000 |
9700 |
7500 |
| Шаруватий пластик |
21600 |
19100 |
15400 |
| Склопластик |
19400 |
18600 |
17400 |
| Пергамін |
22000 |
19750 |
17400 |
| Гума |
22600 |
19200 |
14800 |
| Вугілля |
¾ |
35000 |
35000 |
