مدل سازی پیامد اشتعال مواد

حدود اشتعال پذیری

حد پایین اشتعال پذیری: کمترین غلظت ماده قابل اشتعال در هوا، برای آنکه یک مخلوط قابل اشتعال در حضور عامل جرقه بتواند مشتعل شود. در صورتیکه غلظت ماده سوختنی از این حد کمتر باشد، اشتعال پذیری ممکن نمی باشد.

حد بالای اشتعال پذیری: بیشترین غلظت ماده قابل اشتعال در هوا، برای آنکه یک مخلوط قابل اشتعال در حضور عامل جرقه بتواند مشتعل شود. در صورتیکه غلظت ماده سوختنی از این بیشتر باشد, اشتعال پذیری ممکن نمی باشد.

حدود اشتعال پذیری تحت تأثیر عوامل مهمی مانند دما و فشار می باشد. بگونه ای که افزایش دما باعث گستردگی محدوده اشتعال پذیری و کاهش آن سبب کاهش محدوده اشتعال پذیری می شود. اکثر بخارات متصاعد شده از مواد نفتی دارای محدوده اشتعال پذیری بین ۱۰ – ۱% حجمی می باشند. در جدول (۱) حدود اشتعالی پذیری برای چند ماده مختلف نشان داده شده است:

جدول 1 حدود اشتعال پذیری برخی مواد شیمیایی

جهت نشان دادن رابطه بین دما با حد بالا و پایین اشتعال پذیری برای خانواده پارافین ها تا 10 کربن در روابط 1 و 2 ارائه شده است:

فرمول در فایل پیوستی موجود است

 L: حد پایین اشتعال پذیری در دمای T

L₂₅ : حد پایین اشتعال پذیری در دمای  C°۲۵

U_t: حد بالایی اشتعال پذیری در دمای T

U₂₅ : حد بالایی اشتعال پذیری در دمای C°۲۵

حرارت احتراق (Kcal/Mole)

کاهش فشار به پایینتر از فشار اتمسفری، موجب بالا رفتن LFL و کاهش UFL می گردد که این امر موجب کاهش محدوده فوق می شود، این رویه تا زمانی ادامه می یابد که این دو حد بر هم منطبق گردند، که در این صورت مخلوط غیرقابل اشتعال می شود. همچنین افزایش فشار به بالاتر از فشار اتمسفری حد  LFL را اما را کاهش و حد UFL را افزایش می دهد و به این ترتیب حدود اشتعال پذیری افزایش می یابد. البته افزایش فشار همواره نمی تواند موجب گستردگی محدوده اشتعال پذیری گردد. در برخی موارد افزایش فشار موجب کاهش محدوده اشتعال پذیری می شود. در مجموع اثرات فشار بر روی حدود اشتعال پذیری به میزان کمتری نسبت به دما قابل پیش بینی می باشد.

برای محاسبه حدود اشتعال پذیری در مخلوط های گازی قابل اشتعال روابط تجربی زیر ارائه شده است.

فرمول در فایل پیوستی

LFL_mix: حد پایین اشتعال پذیری مخلوط

LFLi: حد پایین اشتعال پذیری جزء iام در مخلوط

UFL_mix: حد بالای اشتعال پذیری مخلوط

UFLi: حد بالای اشتعال پذیری iام در مخلوط

Yi: کسر مولی عنصر iام در مخلوط

عناصر اصلی بروز حریق:

برای وقوع آتش سوزی حضور سه عنصر ماده سوختنی، اکسیژن و حرارت (منبع گرما) به طور همزمان لازم و ضروری است. این سه عامل را اجزاء تشکیل دهنده مثلث آتش می نامند و برای جلوگیری از اتش سوزی کافیست یکی از این عناصر را حذف کرد. در شکل (1) مثلت تش و اجزای آن نشان داده شده است.

ماده سوختنی:

ماده قابل اشتعال در اکثر آتش سوزی های عمده در صنایع نفت و گاز، هیدرو کربن های گازی یا مایع می باشند. این مواد بر اساس حالت فیزیکی به سه دسته تقسیم بندی می شوند :

• جامدات: ذغال، پلاستیک، کاغذ، چوب، پشم، چرم و لباس
• مایعات: مایعات نفتی (بنزین، نفت، گازوئیل)، رنگها، روغنها و الکلها
• گازها: گازهای طبیعی مانند پروپان، بوتان، هیدروژن و استیلن

در سوخت های هیدروکربنی نسبت تعداد اتم های هیدروژن به کربن تعیین کننده مشخصه اصلی ماده سوختنی می باشد، هر چه تعداد اتمهای هیدروژن نسبت به کربن در یک سوخت هیدروکربنی بیشتر باشد، آن سوخت در اصطلاح سوخت داغ تری می باشد و از سوختن آن حرارت بیشتری آزاد می شود. قابلیت اشتعال هیدروکربنها به مقدار بسیار زیاد به نوع و تعداد گروه های جانبی ان بستگی دارد. بعنوان مثال وجود اتم های کلر در هیدروکربن ها به مقدار زیادی از قابلیت اشتعال این چنین موادی می کاهد. از سویی در زمان سوختن آنها گازهای سمی نظیر تتراکلرید کربن و کلر به محیط اطراف گسترش می یابد که می تواند مخاطرات عدیده ای را تولید نماید. جهت مشخص کردن میزان اشتعال پذیری مواد سوختنی از پارامترهای گوناگونی مانند نقطه اشتعال، حدود اشتعال پذیری، دمای اشتعال خودبخودی، انرژی احتراق و سرعت سوختن استفاده می شود که هر کدام می توانند مبنای مقایسه قرار گیرند. در بیرون فاکتورهای بالا، مهمترین فاکتور برای اندازه گیری میزان و قابلیت اشتعال یک ماده سوختنی، نقطه اشتعال ماده می باشد.

مهمترین موضوعاتی مقاله به شرخ زیر است:

• انواع انتقال حرارت در آتش سوزی
• طبقه بندی آتش سوزی ها بر اساس نوع ماده سوختی
• آتش استخری
• جک آتش
• توپ آتش
• آتش ناگهانی
• معرفی انواع مدلها و روش محاسبه هر یک از انها به همراه فرمول
• انواع اتش سوزی
• روش های پیشگیری و مقابله با آتش سوزی
• انوع آشکارسازها
• آشکارسازهای حرارتی
• آشکارسازهای حساس به شعله
• آشکارسازهای حساس به آشفتگی حرارتی

ادامه مطلب را با دانلود فایل پیوستی مشاهده کنید:

حتما بخوانید:

• مدل سازی پیامد سمیت مواد
• نرم افزارهای مدل سازی حوادث