3. Виробничі джерела запалювання та попередження їх виникнення. Розрахунок параметрів перегрітого підшипника як можливого джерела запалювання.

Вибір завдання для виконання.

Завдання 3.1. Показати можливість появи у виробничому приміщенні джерела запалювання у вигляді перегрітого підшипника центрифуги при порушенні режиму змащування. Температура повітря в приміщенні =25°С. Діаметр шийки вала 40 мм. Вид горючої речовини та інші дані для розрахунку наведені в табл. 3.2.

Таблиця 3.2 - Показники для розв'язання завдання 3.1

№ варіанта	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Горюча речовина	Аміак	Ацетон	Бензол	н - Гексан	Метанол	н -Октан	Метилетил-кетон	Толуол	Етан	Бензин
Частота обертання, с-1	10	15	20	25	5	8	12	14	2	3
Радіальна сила, кН	3	2,5	2	1,5	4	3	2,5	1	5	4
Поверхня теплообміну,м2	0,08	0,1	0,15	0,15	0,05	0,06	0,12	0,14	0,05	0,07
Матеріал тіл, що підлягають тертю	Сталь Сталь		Сталь Чавун		Сталь Бронза		Чавун Бронза		Бронза Бронза

Примітки:

1. Аналіз небезпеки появи джерела запалювання в приміщенні проводити з урахуванням утворення в ньому ВНК горючої речовини.

2. Для розрахунків згідно (3.8-3.9) спочатку обирається орієнтовно. Якщо обчислене значення відрізняється від обраного орієнтовно більш ніж на 5%, то обирається їх середнє значення. І таким чином до тих пір, поки похибка орієнтовного визначення не перевищуватиме припустимий поріг 5%. Відповідно до обчисленої обирається вираз (3.8 або 3.9) щодо визначення .

Приклад виконання завдання 3.1

Виробничими джерелами запалювання можуть бути: відкритий вогонь, розжарені продукти горіння та нагріті ними конструкції, іскри при роботі топок та двигунів, іскри, що утворюються при ударах твердих тіл, теплота тертя при роботі підшипників і сальників машин, апаратів та інші теплові прояви хімічних реакцій та електричної енергії.

Джерела запалювання, які виникають в умовах виробництва, характеризуються температурою, кількістю тепла (енергією) та тривалістю дії. Тривалість дії виробничих джерел запалювання значно перевищує відповідний показник горючої суміші. Тому в даному випадку небезпека утворення джерел запалювання в горючій суміші має місце, якщо виконуються наступні співвідношення

(3.1)

де - температура нагрітого тіла, яке може бути джерелом запалювання, К;

- температура самоспалахування горючої суміші, К.

(3.2)

де - кількість тепла (енергія) нагрітого тіла, яке може бути джерелом запалювання (фактична кількість тепла, що віддається іскрою в критичний об'єм горючого середовища), Дж;

- мінімальна енергія запалювання горючого середовища, Дж

А також

(3.3)

де - час теплової дії джерела запалювання, с;

- період індукції горючого середовища, с.

Запобігання утворенню горючої суміші (або внесенню в неї) джерела запалювання досягається при виконанні наступних умов вибухопожежобезпеки

(3.4)

де - безпечна температура нагрітого тіла, К, або

(3.5)

- безпечне значення енергії (кількості тепла) нагрітого тіла, Дж.

Підшипники перевантажених та швидкісних валів машин при різних порушеннях роботи (відсутність охолодження та мастил, перевантаження, перекоси, надмірне затягування підшипників і т.п.) перегріваються до небезпечних температур, вищих за горючої суміші, що контактує з підшипником, або за температуру самозаймання (тління) осілого на його корпусі горючого пилу.

Максимальну температуру підшипника ковзання за відсутності мастил та примусового охолодження визначають за формулою

(3.6)

де - максимальна температура підшипника, °С;

- температура навколишнього середовища (повітря), °С;

- поверхня корпуса підшипника, яка омивається повітрям, м²;

- коефіцієнт теплообміну між поверхнею підшипника та навколишнім середовищем, Вт/(м² К);

- потужність сил тертя в підшипнику, Вт.

Величину потужності сил тертя визначають за формулою

(3.7)

де - коефіцієнт тертя. Значення коефіцієнта тертя ковзання наведені в табл. 3.1;

Таблиця 3.1 - Показники коефіцієнта тертя ( )

Матеріал тіл, які підлягають тертю	Коефіцієнт тертя ковзання -
	без мастила	з мастилом
сталь-сталь	0,15	0,05-0,1
сталь-чавун	0.18	0,05-0,12
сталь-бронза	0,15	0,1
чавун-чавун	0,15	0,07-0,12
чавун-бронза	0,15-0,2	0,07-0,12
бронза-бронза	0,2	0,07-0,1
гума-чавун	0,8	0,5

- радіальна сила, яка діє на підшипник, Н;

- діаметр шийки вала, м;

- частота обертання вала, с^-1.

Величину коефіцієнта теплообміну визначають за формулами

при °С , (3.8)

при °С . (3.9)

За формулами (3.6) та (3.7) можна визначити також температуру нагрівання стрічки під час її пробуксовування та ведучого барабана транспортера. В цьому випадку N - сила натягу стрічки, Н; d- діаметр барабана, м: F – поверхня барабана, м².