Лабораторный стенд для исследования процесса тушения пламени в зазоре

Стенд (рис.2) состоит из толстостенного корпуса 1, разделенного перегородкой 2 на две одинаковые полости 3 и 4. Полость 3 имитирует свободный объем электроаппарата, а полость 4 – атмосферу, окружающую аппарат. В перегородке предусмотрено коническое отверстие с пробкой 5, величина зазора между пробкой и стенками отверстия (БЭМЗ) устанавливается на барабане 6. Испытуемая легковоспламеняющаяся жидкость (ЛВЖ) вносится в полости стенда через отверстия штуцеров 7 и 8. Для взрывания смеси в полостях установки имеются свечи системы зажигания 9 и 10.

Перед началом работы полости обязательно продуваются с помощью вентилируемого устройства.

Рис. 2. Принципиальная схема лабораторного стенда.

Порядок выполнения лабораторной работы

1. По справочной литературе найти основные характеристики исследуемой ЛВЖ: молекулярную массу; нижний и верхний концентрационные пределы воспламенения (НКПВ и ВКПВ) (% объемные); плотность (кг/м³).

2. Определить атмосферное давление и температуру воздуха на момент проведения эксперимента.

3. Рассчитать объем жидкости m (см³), необходимый для одного испытания, по формуле

m = M · p · k · V / (0,0046785 · T · ρ),

где М – относительная молекулярная масса; р – парциальное давление газа, кПа; k – концентрация ЛВЖ, выбранная в интервале пределов воспламенения, % объемные; V – вместимость полости, дм³; Т – температура испытания, К; ρ – плотность ЛВЖ, кг/м³.

Парциальное давление газа р определяется по закону Дальтона о парциальных давлениях

p = k · p₁ / 100,

где р₁ – атмосферное давление на момент испытания, кПа.

4. Рассчитать величину зазора (мм) по формуле

δ = Ре · λ / (v · C_p · p_см),

где Ре – критерий Пекле; на пределах гашения пламени он постоянен и равен 65; λ – теплопроводность горючей смеси, Вт/(м·К); v – скорость распространения пламени, м/с; p_см. – плотность взрывоопасной смеси; С_р – удельная теплоемкость горючей смеси Дж/(кг·К).

Физико-химические свойства различных ЛВЖ представлены в приложении (табл.6).

5. На барабане 6 лабораторного стенда установить величину рассчитанного зазора. С помощью пипетки внести в полости 3 и 4 по m (см³) ЛВЖ, после чего сразу установить бумажные мембраны под крышки штуцеров 7 и 8. После испарения ЛВЖ (0,5 – 1,0 мин) нажатием кнопки на панели управления подать напряжение на свечу зажигания 9 полости 3. Взрыв контролируют по звуку и разрыву бумажной мембраны. Если была пробита только одна мембрана, то максимальный зазор рассчитан правильно, и необходимо провести контрольный взрыв в полости 4 (для подтверждения наличия взрывоопасной концентрации в этой полости). Если при первом взрыве были одновременно пробиты мембраны штуцеров 7 и 8, то рассчитанный максимальный зазор велик, и через него взрыв из полости 3 распространится в полость 4.

6. Результаты испытаний занести в таблицу следующего вида:

Исследуемая ЛВЖ	Величина БЭМЗ, мм	Результаты испытаний

7. Сделать выводы о величине БЭМЗ для исследуемых ЛВЖ. Используя приложение, определить категорию и группу исследуемой ЛВЖ, группу, подгруппу и температурный класс электрооборудования.

Привести пример маркировки взрывозащищенного электрооборудования, устанавливаемого в зоне применения исследуемой ЛВЖ.