Что такое нкпрп и вкпрп
НИЖНИЙ (ВЕРХНИЙ) КОНЦЕНТРАЦИОННЫЙ ПРЕДЕЛ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ПЛАМЕНИ
НИЖНИЙ (ВЕРХНИЙ) КОНЦЕНТРАЦИОННЫЙ ПРЕДЕЛ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ПЛАМЕНИ
НИЖНИЙ (ВЕРХНИЙ) КОНЦЕНТРАЦИОННЫЙ ПРЕДЕЛ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ПЛАМЕНИ (НКПР, ВКПР) — минимальное (максимальное) содержание горючего вещества (см. ГОРЮЧИЕ ВЕЩЕСТВА И МАТЕРИАЛЫ) в смеси с воздухом, при котором возможно распространение пламени по газо-, паро- или пылевоздушной смеси на любое расстояние от источника зажигания (см. ИСТОЧНИК ЗАЖИГАНИЯ ) [1].
Концентрационные пределы распространения пламени (КПРП) являются едва ли не основной характеристикой пожароопасных свойств веществ и материалов. Мощность зажигающей искры, температура самовоспламенения, температура горения имеют смысл только внутри концентрационной области распространения пламени.
Область концентрации горючего вещества, которая лежит между нижним и верхним КПРП, характеризуется возможностью загорания и устойчивого горения смеси и называется областью взрывоопасных концентраций.
Если концентрация горючего вещества выходит за концентрационные пределы, горючая смесь становится взрывобезопасной. Если концентрация горючего вещества меньше нижнего КПРП, то горение невозможно. Если концентрация горючего вещества больше ВКПРП, то возможно диффузионное горение такой газовой смеси при выходе ее в окружающее пространство и наличии источника зажигания.
Пределы распространения пламени веществ и материалов определяют расчетными и экспериментальными методами.
Наряду с принятой системой определения пределов по концентрации горючего в смеси, в последние годы для твердых горючих материалов стал довольно широко применяться предел распространения пламени по кислороду, который находится экспериментально и носит название кислородного индекса (КИ).
Этот параметр также зависит от давления, температуры. Кислородный индекс характеризует то минимальное содержание кислорода в смеси с азотом, при котором возможно воспламенение горючего материала с его последующим горением.
Пределы распространения пламени применяются в практике для классификации производств по степени их пожарной опасности, при расчете предельно допустимых концентраций горючих паров и газов в помещениях при производстве огневых работ, для расчета взрывоопасных режимов работ в среде, содержащей горючие газы и пары.
Максимальная скорость реакции и распространения фронта пламени наблюдается при стехиометрическом соотношении компонентов (концентрации горючего, равной стехиометрической φгв = φсмк).
При отклонении от стехиометрического соотношения скорость горения, а следовательно, и скорость тепловыделения будут снижаться.
При φгв φсмк снижение тепловыделения происходит в результате нехватки окислителя и затратам на нагревание избытка топлива, не принимающего участия в химической реакции.
Таким образом, для парогазовых смесей можно выделить как минимальную (нижнюю) φн, так и максимальную (верхнюю) φн концентрацию горючего, при которой наступают критические условия распространения фронта пламени.
Рис. 1 Расположение областей возможных концентраций горючего
Концентрационные пределы распространения пламени могут сильно изменяться при изменении внешних условий. Изменения КПРП объясняются с точки зрения баланса тепловыделения и теплоотдачи в системе.
Все факторы, изменение которых приведет к увеличению тепловыделения, будут расширять КПРП (снижать нижний КПРП и повышать верхний КПРП). Факторы, увеличивающие теплоотдачу, будут суживать КПРП (увеличивать нижний КПРП и уменьшать верхний КПРП).
Наибольшее влияние на КПРП оказывают:
— концентрация окислителя в окислительной среде (содержание кислорода в воздухе);
— концентрация инертных газов (флегматизаторов);
КОНЦЕНТРАЦИОННЫЕ ПРЕДЕЛЫ ВОСПЛАМЕНЕНИЯ
Теория дефлаграционного горения не накладывает ограничений на возможность уменьшения скорости распространения горения. Однако опыт показывает, что величина скорости распространения горения не может быть меньше определенного критического значения. Распространение пламени в смесях горючего и окислителя возможно только в определенном диапазоне их концентраций. При зажигании смеси, состав которой выходит за эти пределы, стойкое горение не возникает.
Для горючих смесей различают нижний и верхний концентрационные пределы распространения пламени.
Максимальная скорость реакции и распространения фронта пламени наблюдается при стехиометрическом соотношении компонентов (концентрации горючего равной стехиометрической φгв = φсмк). При отклонении от стехиометрического соотношения скорость горения, а следовательно и скорость тепловыделения будут снижаться. Так, при φгв φсмк снижение тепловыделения происходит в результате нехватки окислителя, и затратам на нагревание избытка топлива, не принимающего участия в химической реакции. Таким образом, для парогазових смесей можно выделить как минимальную (нижнюю) φн, так и максимальную (верхнюю) φн концентрацию горючего, при которой наступают критические условия распространения фронта пламени.
Учитывая, что концентрационные пределы распространения пламени могут изменяться при изменении внешних условий, для обеспечения пожарной безопасности при работе с горючими веществами определяют не только концентрационные пределы, но и безопасные концентрации φ нб и φвб, ниже или выше которых смесь гарантировано не будет зажигаться. Безопасные концентрации можно рассчитать по формулам:
Что такое нкпрп и вкпрп
Сст – стехиометрическая концентрация горючего (ГГ, паров ЛВЖ, ГЖ) – это такая концентрация горючего в смеси при которой окислителя (кислорода, воздуха) ровно столько, сколько необходимо для полного окисления (сгорания) горючего.
ГГ – горючий газ – газ который при смешивании с воздухом способен образовать взрывоопасную смесь.
ЛВЖ – легковоспламеняющаяся жидкость – это жидкость, способная самостоятельно гореть после удаления источника зажигания и имеющая температуру вспышки не выше 61 o С.
ГЖ – горючая жидкость – это жидкость, способная самостоятельно гореть после удаления источников зажигания и имеющая температуру вспышки выше 61 o С.
Если концентрация горючего вещества в смеси меньше нижнего предела распространения пламени, такая смесь гореть и взрываться не может, поскольку выделяющейся вблизи источника зажигания теплоты для подогрева смеси до температуры воспламенения недостаточно. Если концентрация горючего вещества в смеси находится между нижним и верхним пределами распространения пламени, подожженная смесь воспламеняется и горит как вблизи источника зажигания, так и при удалении его. Такая смесь является взрывоопасной. Чем шире будет диапазон пределов распространения пламени (называемых также пределами воспламеняемости и пределами взрываемости) и ниже нижний предел, тем более взрывоопасен газ. Если концентрация горючего вещества в смеси превышает верхний предел распространения пламени, то количества окислителя в смеси недостаточно для полного сгорания горючего вещества.
Концентрационные пределы определяются расчетным путем, либо экспериментально, при этом расчетные и экспериментальные значения НКПР и ВКПР могут различаться.
Что такое НКПР в газоанализаторах?
Газоанализаторы представляют собой специальные приборы, предназначенные для обнаружения в окружающей среде различных газов. В случае повышенной концентрации горючих веществ в воздухе, создаются условия, опасные для жизни. Поэтому такое оборудование, как газосигнализатор газов и паров, должно присутствовать на большинстве промышленных предприятиях. В процессе эксплуатации необходимо определить НКПР и ВКПР.
Что такое НКПР?
НКПР в газоанализаторах – это нижний концентрированный предел распространения пламени. Данная аббревиатура обозначает минимальную концентрацию горючего вещества в смеси с окислителем, при которой пламя может распространиться на любое расстояние от очага возгорания. В качестве горючего вещества может выступать газ или пары горящей жидкости, а в качестве окислительной смеси – воздух или кислород.
Также в газоанализаторах существует понятие ВКПР – верхний концентрируемый предел распространения пламени. Концентрация между НКПР и ВКПР обозначает диапазон взрываемости.
Какие факторы влияют на значение НКПР?
Нижний концентрированный предел распространения пламени зависит от следующих факторов:
При наличии в горючей смеси невоспламеняемых добавок значение верхнего концентрируемого предела становится пропорциональным его концентрации до точки флегматизации, на которой верхние показатели совпадают с нижними. НКПР повышается незначительно.
Как рассчитать значение НКПР?
Значение НКПР можно определить двумя способами:
Нижний концентрируемый предел распространения пламени определяется по предельной теплоте сгорания. На 1м 3 газовоздушных смесей данный предел составляет 1830 кДж постоянного тепла при горении. Размерность КПРП выражается в г/м 3 или процентах. Значение порогов устанавливается при выпуске из производства и может находиться в пределе 5-50% НКПР.
Допустимая концентрация для любого взрывоопасного вещества равняется 5% от НКПР. Именно при таких показателях можно проводить огневые работы.
Другие новости
Датчик газоанализатор – акусторезонансный АРП
Газоанализаторы для обследования колодцев, емкостей
Газоанализаторы, сигнализаторы для канализационных насосных станций (КНС)
Газоанализаторы, сигнализаторы для котельных
Горючие газы: виды, взрывопожарная опасность, нормы
По определению ГОСТ Р 60050-426-2011 об электрическом взрывозащищенном оборудовании – горючими газами, парами называются те летучие вещества, которые при смешивании с воздухом в определенных соотношениях способны образовывать взрывоопасные газовые среды.
В Федеральном законе от 21.07.1997 N 116-ФЗ “О промышленной безопасности опасных производственных объектов” (с изменениями на на момент публикации) дано несколько иное, но более расширенное толкование горючих газов, относящее их двум группам пожароопасных веществ:
Приводя все к общему определению, можно сказать, что горючие газы – это те, природные или полученные в процессе технологических процессов, в том числе методами органического синтеза, летучие вещества, что способны при нормальных условиях среды, смешиваясь с воздухом, взрываться и/или гореть.
Кроме пожарной опасности, особое отношение к горючим газам формируют такие характеристики, как токсичность и высокая летучесть. Что позволяет им при разгерметизации технологического оборудования, трубопроводных систем и резервуаров хранения, быстро заполнять объемы помещений зданий, сооружений; зоны воздушного пространства на территориях производственных, складских объектов, создавая непригодную для дыхания среду, способную взорваться от малейшей искры.
Горючий газ в газопроводе
Виды газов
Способность таких газов длительно поддерживать самостоятельный процесс горения позволила использовать их в качестве бытового и промышленного топлива – от квартирной колонки автономного отопления до котлов и турбин тепловых электростанций.
Другие свойства горючих газов и их смесей сделали возможным применение в качестве агентов для холодильного оборудования, в качестве исходного сырья для синтеза большинства видов пластмасс, пластиков, жидких видов топлива, растворителей и других товарных продуктов химической промышленности.
В список используемых горючих природных и получаемых по технологиям промышленного синтеза, газов входят:
Безопасное использование таких газов характерно трубопроводным поступлением в зону горения, что реализовано в варочном и отопительном оборудовании, газовых резаках, а также при плановом горении газовых фонтанов при разведке, на промышленных площадках месторождений.
Пожарная опасность
Пожарная опасность газовых смесей определяется концентрацией горючих газов, паров или пылей в смеси.
Зависимость давления взрыва Рвзр от концентрации горючего вещества φгв в смеси схематически изображена на рисунке.
Давление и концентрация горючего вещества
Давление при взрыве является одним из параметров, характеризующим пожарную опасность веществ и материалов. Так давление взрыва учитывают при пожарной профилактике в строительстве при расчете площади легкосбрасываемых конструкций, или при профилактике в технологии производств при категорировании промышленных объектов.
Для горючих смесей различают нижний и верхний концентрационные пределы распространения пламени.
Нижний концентрационный предел распространения пламени (НКПРП) — наименьшая концентрация горючего вещества в смеси с воздухом, при который уже возможное стойкое, незатухающее распространение горения. На нижнем концентрационном пределе воспламенения (НКПВ) в смеси небольшое количество горючего и избыток воздуха. По мере повышения концентрации горючего в смеси появляется недостаток воздуха, что приводит к потере способности воспламенения.
Верхний концентрационный предел распространения пламени (ВКПРП) — наибольшая концентрация горючего вещества в смеси с воздухом, при который еще возможное стойкое, незатухающее распространение горения.
Концентрационные пределы распространения пламени (КПРП) — одна из важнейших характеристик взрывоопасности горючих газов и паров. Область концентрации горючего вещества, которая лежит между нижним и верхним КПРП, характеризуется возможностью загорания и устойчивого горения смеси и называется областью взрывоопасных концентраций. Если концентрация горючего вещества выходит за концентрационные пределы, горючая смесь становится взрывобезопасной. Так если концентрация горючего вещества меньшее нижнего КПРП, то горение вообще не возможно. Если концентрация горючего вещества больше ВКПРП, то возможно диффузионное горение такой газовой смеси при выходе ее в окружающее пространство и наличии источника зажигания.
Показатели пожарной опасности веществ
В соответствии с «Правилами устройства электроустановок» (ПУЭ) все газо-, паро- и пылевоздушные смеси с НКПВ до 65 г/м3 считаются взрывоопасными.
Учитывая, что концентрационные пределы распространения пламени могут изменяться при изменении внешних условий, для обеспечения пожарной безопасности при работе с горючими веществами определяют не только концентрационные пределы, но и безопасные концентрации φ нб и φвб, ниже или выше которых смесь гарантировано не будет зажигаться. Безопасные концентрации можно рассчитать по формулам: