“كشف “الحد الأقصى للانفجار” بالكامل

Thread Content

تم تعديل هذا المنشور آخر مرة بواسطة yinkuilin6868 في تاريخ 2015-11-23 الساعة 08:51.
الحد الأقصى للاشتعال: يجب أن تختلط المواد القابلة للاشتعال (الغازات القابلة للاشتعال، والبخارات، والغبار) مع الهواء (أو الأكسجين) في نطاق تركيز معين، لتكوين خليط جاهز للاشتعال. عندما يلتقي هذا الخليط بمصدر للهب، يحدث انفجار. يُطلق على هذا النطاق التركيزي اسم الحد الأقصى للاشتعال، أو حد تركيز الانفجار. 　　على سبيل المثال، يكون الحد الأقصى للاشتعال عند خلط أول أكسيد الكربون بالهواء بين 12.5% و74%. التركيزات الدنيا والعليا للخلائط القابلة للاشتعال التي يمكن أن تنفجر، تُسمى على التوالي الحد الأدنى للاشتعال والحد الأقصى للاشتعال، وأحيانًا يُطلق على هذين المفهومين أيضًا الحد الأدنى للإشتعال والحد الأقصى للإشتعال. عندما يكون الضغط أقل من الحد الأدنى للانفجار، فلا يحدث انفجار ولا اشتعال ； عندما يكون المستوى أعلى من الحد الأقصى للانفجار، فلن يحدث انفجار، لكنه سيظل قابلاً للاشتعال. وذلك بسبب عدم كفاية تركيز المواد القابلة للاشتعال في الحالة الأولى، بالإضافة إلى تأثير التبريد الناتج عن وجود كمية كبيرة من الهواء، مما يمنع انتشار اللهب ； أما السبب الثاني فهو نقص الهواء، مما يمنع انتشار اللهب. عندما يكون تركيز المواد القابلة للاشتعال مساويًا تقريبًا لتركيز النظير في التفاعل، فإن ذلك يؤدي إلى أقصى قوة انفجارية (أي النسبة المحسوبة وفقًا لمعادلة التفاعل الكامل للاحتراق). التحكم في تركيز الغازات هو جزء لا غنى عنه من السلامة المهنية. إضافة غازات خاملة أو غازات أخرى غير قابلة للاشتعال لخفض التركيز. قبل إطلاق الغازات، يمكن التخلص من الغازات القابلة للاشتعال باستخدام أجهزة تنقية الغازات أو طرق الامتصاص. ٢ العوامل المؤثرة: تختلف حدود الانفجار باختلاف مكونات الخليط. في نفس النظام المختلط، يمكن لعوامل مثل درجة الحرارة الأولية، وضغط النظام، ونسبة المواد الخاملة، والمساحة المتاحة للنظام المختلط، ونوع جدران الوعاء، بالإضافة إلى قوة الشرارة، أن تؤدي إلى تغيير حدوث الانفجار. 　　القاعدة العامة هي: مع ارتفاع درجة الحرارة الأولية للنظام المختلط، يزداد نطاق الحد الأقصى للانفجار، أي ينخفض الحد الأدنى ويرتفع الحد الأقصى. نظرًا لارتفاع درجة حرارة النظام، يزداد الطاقة الداخلية للجزيئات، مما يحول المزيج غير القابل للاشتعال إلى نظام قابل للاشتعال والانفجار. يزداد الضغط داخل النظام، وبالتالي يزداد أيضًا نطاق الانفجار. وذلك لأن ارتفاع الضغط يؤدي إلى تقريب المسافات بين الجزيئات، مما يزيد من فرص التصادم، وبالتالي يسهل حدوث عملية الاحتراق. عند انخفاض الضغط، يقل نطاق حدوث الانفجار ； عندما ينخفض الضغط إلى قيمة معينة، يتطابق الحد الأعلى والحد الأدنى، ويُطلق على الضغط في هذه الحالة اسم الضغط الحرج للنظام المختلط. عندما ينخفض الضغط إلى ما دون الضغط الحرج، لا يعود النظام نظامًا قابلًا للانفجار (مع وجود ظواهر غير طبيعية في بعض الغازات). مع زيادة كمية الغازات الخاملة في المزيج، يقل نطاق الحد الأدنى للانفجار، وعندما ترتفع تركيز الغازات الخاملة إلى قيمة معينة، لا يمكن للمزيج أن ينفجر. كلما كان قطر الحاويات والأنابيب أصغر، كان نطاق الانفجار أصغر. عندما يصبح قطر الأنبوب (مسار اللهب) صغيرًا إلى حد معين، فإن الحرارة التي تنبعث من سطح التبريد الصلب المقابل لكل وحدة حجم من اللهب تصبح أكبر من الحرارة المتولدة، وبالتالي يتوقف اللهب عن الاشتعال. القطر الأقصى الذي لا يمكن أن تنتشر فيه اللهب يُسمى القطر الحرج لهذا النظام المختلط. إن ارتفاع قوة الإشعال، وكبر مساحة السطح الحراري، بالإضافة إلى تغير مدة التلامس بين مصدر الإشعال والخليط، كل ذلك يؤدي إلى زيادة حدوث الانفجار. 　　بالإضافة إلى العوامل المذكورة أعلاه، قد يؤثر مادة الغلاف المغلق الذي يحتوي على المكونات المختلطة، والشوائب الميكانيكية، وأشعة الضوء، والمواد السطحية النشطة، على نطاق الحد الأقصى للانفجار. ٣. المخاطر: كلما كان النطاق الذي يمكن فيه حدوث انفجار للمزيج القابل للاشتعال أوسع، وكلما كان الحد الأدنى للانفجار أقل، وكلما كان الحد الأقصى للانفجار أعلى، كانت مخاطر الانفجار أكبر. وذلك لأنه كلما كان الحد الأقصى للانفجار أوسع، زادت فرص حدوث ظروف الانفجار ； كلما كان الحد الأدنى للانفجار أقل، كان من الممكن أن يؤدي أي تسرب بسيط للمواد القابلة للاشتعال إلى حدوث انفجار ； كلما كان الحد الأقصى للانفجار أعلى، دخلت كمية أقل من الهواء إلى الوعاء، مما يسمح له بالتفاعل مع المواد القابلة للاشتعال الموجودة في الوعاء وتكوين ظروف مناسبة للانفجار. يجب الإشارة إلى أنه عندما تكون تركيز المزيج القابل للاشتعال أعلى من الحد الأقصى للانفجار، فإنه رغم عدم حدوث اشتعال أو انفجار، إلا أنه عند خروجه من الخزان أو الأنابيب والتلامس مجددًا مع الهواء، يمكن أن يشتعل، ولا يزال هناك خطر حدوث اشتعال. ٤ يشير إلى الطريقة: إشعال الغاز في الهواء، حيث قد ينفجر الغاز، أو قد يتوقف عن الاشتعال بسرعة. الأمر يعتمد على تركيز الغاز في الهواء. عندما يكون تركيز الغاز منخفضًا جدًا، لا يكون هناك وقود كافٍ لإحداث انفجار ； عندما تكون تركيز الغاز مرتفعًا جدًا، لا يكون هناك كمية كافية من الأكسجين للاحتراق. يمكن أن ينفجر الغاز فقط عندما تكون تركيزاته بين نسبتين، وتُسمى هاتان النسبة الحد الأدنى للاشتعال (LEL) والحد الأقصى للاشتعال (UEL)، وتُعبر عنهما بالنسب المئوية. إنها حدود انفجار الغازات (وتُعرف أيضًا بحدود الانفجار). يتم تحديد حد الانفجار للغازات أو البخار من خلال النسبة المئوية (%) لحجم المواد القابلة للاشتعال في الخليط، مثل أن حد الانفجار لخليط الهيدروجين والهواء يكون بين 4% و75%. يتم تحديد حد الانفجار للغبار القابل للاشتعال من خلال نسبة كتلة المادة القابلة للاشتعال إلى حجمها في الخليط، وذلك بوحدة جرام/م³. على سبيل المثال، فإن حد الانفجار لمسحوق الألومنيوم هو 40 جرام/م³. 1. حد الانفجار: يجب أن تختلط المواد القابلة للاشتعال (الغازات القابلة للاشتعال، والبخارات، والغبار) مع الهواء (أو الأكسجين) في نطاق تركيز معين، لتكوين خليط جاهز للاشتعال. وعندما يصطدم هذا الخليط بمصدر للحرارة، يحدث الانفجار. يُطلق على هذا النطاق التركيزي اسم “حد الانفجار”، أو “حد التركيز اللازم للانفجار”. 　　على سبيل المثال، يكون الحد الأقصى للاشتعال عند خلط أول أكسيد الكربون بالهواء بين 12.5% و74%. التركيزات الدنيا والعليا للخلائط القابلة للاشتعال التي يمكن أن تنفجر، تُسمى على التوالي الحد الأدنى للاشتعال والحد الأقصى للاشتعال، وأحيانًا يُطلق على هذين المفهومين أيضًا الحد الأدنى للإشتعال والحد الأقصى للإشتعال. عندما يكون الضغط أقل من الحد الأدنى للانفجار، فلا يحدث انفجار ولا اشتعال ； عندما يكون المستوى أعلى من الحد الأقصى للانفجار، فلن يحدث انفجار، لكنه سيظل قابلاً للاشتعال. وذلك بسبب عدم كفاية تركيز المواد القابلة للاشتعال في الحالة الأولى، بالإضافة إلى تأثير التبريد الناتج عن وجود كمية كبيرة من الهواء، مما يمنع انتشار اللهب ； أما السبب الثاني فهو نقص الهواء، مما يمنع انتشار اللهب. عندما يكون تركيز المواد القابلة للاشتعال مساويًا تقريبًا لتركيز النظير في التفاعل، فإن ذلك يؤدي إلى أقصى قوة انفجارية (أي النسبة المحسوبة وفقًا لمعادلة التفاعل الكامل للاحتراق). التحكم في تركيز الغازات هو جزء لا غنى عنه من السلامة المهنية. إضافة غازات خاملة أو غازات أخرى غير قابلة للاشتعال لخفض التركيز. قبل إطلاق الغازات، يمكن التخلص من الغازات القابلة للاشتعال باستخدام أجهزة تنقية الغازات أو طرق الامتصاص. ٢ العوامل المؤثرة: تختلف حدود الانفجار باختلاف مكونات الخليط. في نفس النظام المختلط، يمكن لعوامل مثل درجة الحرارة الأولية، وضغط النظام، ونسبة المواد الخاملة، والمساحة المتاحة للنظام المختلط، ونوع جدران الوعاء، بالإضافة إلى قوة الشرارة، أن تؤدي إلى تغيير حدوث الانفجار. 　　القاعدة العامة هي: مع ارتفاع درجة الحرارة الأولية للنظام المختلط، يزداد نطاق الحد الأقصى للانفجار، أي ينخفض الحد الأدنى ويرتفع الحد الأقصى. نظرًا لارتفاع درجة حرارة النظام، يزداد الطاقة الداخلية للجزيئات، مما يحول المزيج غير القابل للاشتعال إلى نظام قابل للاشتعال والانفجار. يزداد الضغط داخل النظام، وبالتالي يزداد أيضًا نطاق الانفجار. وذلك لأن ارتفاع الضغط يؤدي إلى تقريب المسافات بين الجزيئات، مما يزيد من فرص التصادم، وبالتالي يسهل حدوث عملية الاحتراق. عند انخفاض الضغط، يقل نطاق حدوث الانفجار ； عندما ينخفض الضغط إلى قيمة معينة، يتطابق الحد الأعلى والحد الأدنى، ويُطلق على الضغط في هذه الحالة اسم الضغط الحرج للنظام المختلط. عندما ينخفض الضغط إلى ما دون الضغط الحرج، لا يعود النظام نظامًا قابلًا للانفجار (مع وجود ظواهر غير طبيعية في بعض الغازات). مع زيادة كمية الغازات الخاملة في المزيج، يقل نطاق الحد الأدنى للانفجار، وعندما ترتفع تركيز الغازات الخاملة إلى قيمة معينة، لا يمكن للمزيج أن ينفجر. كلما كان قطر الحاويات والأنابيب أصغر، كان نطاق الانفجار أصغر. عندما يصبح قطر الأنبوب (مسار اللهب) صغيرًا إلى حد معين، فإن الحرارة التي تنبعث من سطح التبريد الصلب المقابل لكل وحدة حجم من اللهب تصبح أكبر من الحرارة المتولدة، وبالتالي يتوقف اللهب عن الاشتعال. القطر الأقصى الذي لا يمكن أن تنتشر فيه اللهب يُسمى القطر الحرج لهذا النظام المختلط. إن ارتفاع قوة الإشعال، وكبر مساحة السطح الحراري، بالإضافة إلى تغير مدة التلامس بين مصدر الإشعال والخليط، كل ذلك يؤدي إلى زيادة حدوث الانفجار. 　　بالإضافة إلى العوامل المذكورة أعلاه، قد يؤثر مادة الغلاف المغلق الذي يحتوي على المكونات المختلطة، والشوائب الميكانيكية، وأشعة الضوء، والمواد السطحية النشطة، على نطاق الحد الأقصى للانفجار. ٣. المخاطر: كلما كان النطاق الذي يمكن فيه حدوث انفجار للمزيج القابل للاشتعال أوسع، وكلما كان الحد الأدنى للانفجار أقل، وكلما كان الحد الأقصى للانفجار أعلى، كانت مخاطر الانفجار أكبر. وذلك لأنه كلما كان الحد الأقصى للانفجار أوسع، زادت فرص حدوث ظروف الانفجار ； كلما كان الحد الأدنى للانفجار أقل، كان من الممكن أن يؤدي أي تسرب بسيط للمواد القابلة للاشتعال إلى حدوث انفجار ； كلما كان الحد الأقصى للانفجار أعلى، دخلت كمية أقل من الهواء إلى الوعاء، مما يسمح له بالتفاعل مع المواد القابلة للاشتعال الموجودة في الوعاء وتكوين ظروف مناسبة للانفجار. يجب الإشارة إلى أنه عندما تكون تركيز المزيج القابل للاشتعال أعلى من الحد الأقصى للانفجار، فإنه رغم عدم حدوث اشتعال أو انفجار، إلا أنه عند خروجه من الخزان أو الأنابيب والتلامس مجددًا مع الهواء، يمكن أن يشتعل، ولا يزال هناك خطر حدوث اشتعال. ٤ يشير إلى الطريقة: إشعال الغاز في الهواء، حيث قد ينفجر الغاز، أو قد يتوقف عن الاشتعال بسرعة. الأمر يعتمد على تركيز الغاز في الهواء. عندما يكون تركيز الغاز منخفضًا جدًا، لا يكون هناك وقود كافٍ لإحداث انفجار ； عندما تكون تركيز الغاز مرتفعًا جدًا، لا يكون هناك كمية كافية من الأكسجين للاحتراق. يمكن أن ينفجر الغاز فقط عندما تكون تركيزاته بين نسبتين، وتُسمى هاتان النسبة الحد الأدنى للاشتعال (LEL) والحد الأقصى للاشتعال (UEL)، وتُعبر عنهما بالنسب المئوية. إنها حدود انفجار الغازات (وتُعرف أيضًا بحدود الانفجار). يتم تحديد حد الانفجار للغازات أو البخار من خلال النسبة المئوية (%) لحجم المواد القابلة للاشتعال في الخليط، مثل أن حد الانفجار لخليط الهيدروجين والهواء يكون بين 4% و75%. يتم تحديد حد الانفجار للغبار القابل للاشتعال من خلال نسبة كتلة المادة القابلة للاشتعال إلى حجمها في الخليط، وذلك بوحدة جرام/م³. على سبيل المثال، فإن حد الانفجار لمسحوق الألومنيوم هو 40 جرام/م³.