Способ определения степени взрывоопасности парогазовоздушных смесей

 

Применение: относится к области пневмоавтоматики, к способам определения степени взрывоопасности парогазовоздушных смесей.

Сущность изобретения: способ заключается в поджигании с помощью искры в камере взрыва контрольного объема исследуемой парогазовоздушной смеси, предварительно обогащенной соответствующим объемом горючего газа, и обнаружении взрыва в камере по достижении одним из параметров парогазовоздушной смеси контрольной величины. В качестве горючего газа используют водород, причем обогащение используемой смеси водородом производят пропорционально его верхнему значению нижнего концентрационного предела распространения пламени, а искру формируют в сечении, расположенном от 0,1 до 0,9 высоты камеры взрыва. Технический результат: обогащение смеси пропорционально верхнему значению нижнего концентрационного предела распространения пламени значительно облегчает воспламеняемость смеси, что повышает точность.

Изобретение относится к области пневмоавтоматики, а именно к способам определения степени взрывоопасности парогазовоздушных смесей.

Известен способ сигнализации степени взрывоопасности парогазовоздушных смесей, состоящий в непосредственном испытании на взрываемость в камере взрыва с помощью искры контрольного объема исследуемой парогазовоздушной смеси, предварительно обогащенной соответствующим объемом горючего газа, причем обогащение производят пропорционально нижнему значению нижнего концентрационного предела распространения пламени (НКПР) горючего газа, а искру подают в нижнюю часть камеры взрыва, что обеспечивает распространение пламени в камере снизу вверх [1] При реализации способа средствами пневмоавтоматики возникают трудности, обусловленные ограниченной энергией поджигаемого импульса, формируемого пьезокерамическим генератором искры. Это приводит к снижению точности способов.

Сущность изобретения состоит в том, что при определении степени взрывоопасности парогазовоздушных смесей, заключающемся в поджигании с помощью искры в камере взрыва контрольного объема исследуемой парогазовоздушной смеси, предварительно обогащенной соответствующим объемом горючего газа, и обнаружении взрыва в камере по достижении одним из параметров парогазовоздушной смеси контрольной величины, в качестве горючего газа используют водород, причем обогащение исследуемой смеси водородом производят пропорционально его верхнему значению нижнего концентрационного предела распространения пламени, а искру формируют в сечении, расположенном от 0,1 до 0,9 высоты камеры взрыва.

Водород, единственный из горючих газов, имеет два существенно различных значения НКПР. Так, при распространении пламени снизу вверх одно из значений (нижнее) составляет 4,1 об. а при распространении пламени сверху вниз другое значение НКПР (верхнее) равно 9,0 об. Именно эта особенность водорода используется в предложенном способе.

Обычно камеру взрыва из соображений необходимой чувствительности и минимизации расхода горючего газа на обогащение выполняют в виде вертикально расположенного цилиндра с диаметром около 20 мм и высотой около 40 мм. При установке электродов в средней части камеры, например в центре сечения, расположенного от 0,1 до 0,9 ее высоты, вся камера с точки зрения процессов горения оказывается разделенной на две части: в верхней части (над искрой) пламя сможет распространяться снизу вверх при достижении нижнего значения НКПР, в нижней части (под искрой) распространение пламени сверху вниз окажется возможным только при достижении верхнего значения НКПР. Если обогащение исследуемой смеси водородом в соответствии с определяемой степенью взрывоопасности выполнить пропорционально верхнему значению НКПР, то концентрация его в камере взрыва окажется выше нижнего значения НКПР. Так, например, при определении степени взрывоопасности исследуемой смеси, соответствующей 20% НКПР, в камеру следует подать столько водорода, чтобы его концентрация достигла 80% от верхнего значения НКПР, т.е. 0,8·9 7,2 об. что значительно превышает 4,1 об. нижнее значение НКПР.

Предложенный способ осуществляется следующим образом. Перед очередным испытанием камеру взрыва тщательно продувают исследуемой смесью. Затем в камеру подают определенную дозу водорода, чтобы обеспечить требуемую его концентрацию, например 7,2 об. Спустя некоторое время (5 10 с), необходимое для перемешивания исследуемой смеси с водородом, в камеру подают искру. При этом смесь над искрой воспламенится не- зависимо от содержания горючих компонентов в исследуемой смеси, т.е. даже при их отсутствии. Возникающий при этом импульс давления может быть использован в качестве эталонного для контроля работоспособности способа. В случае, когда концентрация горючих компонентов в камере достигает 20% от их НКПР, при подаче искры воспламенится вся смесь в камере, т. е. пламя распространится не только вверх, но и вниз. Возникнет другой, более мощный, импульс давления, свидетельствующий о достижении определяемой степени взрывоопасности (20% НКПР) исследуемой смеси. Изменяя место расположения h электродов источника зажигания по высоте H камеры в пределах практически 0 <h/H < 1, можно изменить величину эталонного импульса давления по сравнению с основным импульсом, соответствующим воспламенению смеси в полном объеме камеры. Наличие эталонного импульса исключительно важно при технической реализации способа, поскольку позволяет осуществлять контроль работоспособности соответствующего устройства в каждом цикле. Варьируя дозу водорода, можно изменять (настраивать) величину определяемой степени взрывоопасности. Так как при прочих условиях (энергия искры, геометрия камеры и др.) смесь с 9 об. водорода значительно легче поджигается, чем смесь с 4,1 об. водорода, то существенно повышается точность способа. Это позволяет использовать такой способ не только для определения степени взрывоопасности, но и для определения самих концентрационных пределов распространения пламени (КПР). Последнее исключительно важно хотя бы с точки зрения существенного упрощения установки и методик определения КПР, снижения расходов горючих веществ, увеличения быстродействия и т.п.

Формула изобретения

Способ определения степени взрывоопасности парогазовоздушных смесей, заключающийся в поджигании с помощью искры в камере взрыва контрольного объема исследуемой парогазовоздушной смеси, предварительно обогащенной соответствующим объемом горючего газа, и обнаружении взрыва в камере по достижении одним из параметров парогазовоздушной смеси контрольной величины, отличающийся тем, что в качестве горючего газа используют водород, причем обогащение исследуемой смеси водородом производят пропорционально его верхнему значению нижнего концентрационного предела распространения пламени, а искру формируют в сечении, расположенном от 0,1 до 0,9 высоты камеры взрыва.