| ГОСТ 12.1.004-91 / Госстандарта РФ Неофициальное издание ГОСТ (Данные тексты предназначены для ознакомления и не могут применятся в качестве официальных изданий). 5. Определение пожароопасных параметров тепловых источников интенсивности отказов элементов 5.1. Пожароопасные параметры тепловых источников 5.1.1. Разряд атмосферного электричества 5.l.l.l. Прямой удар молнии Опасность прямого удара молнии заключается в контакте горючей среды с каналом молнии, температура в котором достигает 30000 °С при силе тока 200000 А и времени действия около 100 мкс. От прямого удара молнии воспламеняются все горючие среды. 5.1.1.2. Вторичное воздействие молнии Опасность вторичного воздействия молнии заключается в искровых разрядах, возникающих в результате индукционного и электромагнитного воздействия атмосферного электричества на производственное оборудование, трубопроводы и строительные конструкции. Энергия искрового разряда превышает 250 мДж и достаточна для воспламенения горючих веществ с минимальной энергией зажигания до 0,25 Дж. 5.1.1.3. Занос высокого потенциала Занос высокого потенциала в здание происходит по металлическим коммуникациям не только при их прямом поражении молнией, но и при расположении коммуникаций в непосредственной близости от молниеотвода. При соблюдении безопасных расстояний между молниеотводами и коммуникациями энергия возможных искровых разрядов достигает значений 100 Дж и более, то есть достаточна для воспламенения всех горючих веществ. 5.1.2. Электрическая искра (дуга) 5.1.2.1. Термическое действие токов короткого замыкания Температуру проводника (t ), °С, нагреваемого током короткого замыкания, вычисляют по формуле  , (72)
где t - начальная температура проводника, °С; I - ток короткого замыкания, А; R - сопротивление проводника, Oм;  - время короткого замыкания, с;
С - теплоемкость проводника, Дж x кг x К ; m - масса проводника, кг. Воспламеняемость кабеля и проводника с изоляцией зависит от значения кратности тока короткого замыкания I , т.е. от значения отношения I к длительно допустимому току кабеля или провода. Если эта кратность больше 2,5, но меньше 18 для кабеля и 21 для провода, то происходит воспламенение поливинилхлоридной изоляции. 5.1.2.2. Электрические искры (капли металла) Электрические искры (капли металла) образуются при коротком замыкании электропроводки, электросварке и при плавлении электродов электрических ламп накаливания общего назначения. Размер капель металла при этом достигает 3 мм (при потолочной сварке - 4 мм). При коротком замыкании и электросварке частицы вылетают во всех направлениях, и их скорость не превышает 10 и 4 м х с соответственно. Температура капель зависит от вида металла и равна температуре плавления. Температура капель алюминия при коротком замыкании достигает 2500 °С, температура сварочных частиц и никелевых частиц ламп накаливания достигает 2100 °C. Размер капель при резке металла достигает 15 - 26 мм, скорость - 1 м х с , температура 1500 °C. Температура дуги при сварке и резке достигает 4000 °С, поэтому дуга является источником зажигания всех горючих веществ. Зона разлета частиц при коротком замыкании зависит от высоты расположения провода, начальной скорости полета частиц, угла вылета и носит вероятностный характер. При высоте расположения провода 10 м вероятность попадания частиц на расстояние 9 м составляет 0,06; 7 м - 0,45 и 5 м - 0,92; при высоте расположения 3 м вероятность попадания частиц на расстояние 8 м составляет 0,01, 6 м - 0,29 и 4 м - 0,96, а при высоте 1 м вероятность разлета частиц на 6 м - 0,06, 5 м - 0,24, 4 м - 0,66 и 3 м - 0,99. Количество теплоты, которое капля металла способна отдать горючей среде при остывании до температуры ее самовоспламенения, рассчитывают следующим способом. Среднюю скорость полета капли металла при свободном падении ( ), м х с , вычисляют по формуле  , (73)
где g = 9,8l м x с - ускорение свободного падения; Н - высота падения, м. Объем капли металла (V ), м3, вычисляют по формуле  , (74)
где d - диаметр капли, м. Массу капли (m ), кг, вычисляют по формуле  , (75)
где  - плотность металла, кг х м . В зависимости от продолжительности полета капли возможны три ее состояния: жидкое, кристаллизации, твердое. Время полета капли в расплавленном (жидком) состоянии ( ), с, рассчитывают по формуле  , (76)
где C - удельная теплоемкость расплава металла, Дж х кг х К ; m - масса капли, кг; S = 0,785 d - площадь поверхности капли, м2; Т , Т - температура капли в начале полета и температура плавления металла соответственно, К; Т - температура окружающей среды (воздуха), К;  - коэффициент теплоотдачи, Вт, м х К .
Коэффициент теплоотдачи определяют в следующей последовательности: а) вычисляют число Рейнольдса по формуле  , (77)
где d - диаметр капли м;  = 15,1 х 10 - коэффициент кинематической вязкости воздуха при температуре 20 °С, м х с .
б) вычисляют критерий Нуссельта по формуле  , (78)
в) вычисляют коэффициент теплоотдачи по формуле  , (79)
где  = 22 х 10 - коэффициент теплопроводности воздуха, Вт х м х К . Если  , то конечную температуру капли определяют по формуле  . (80)
Время полета капли, в течение которого происходит ее кристаллизация, определяют по формуле  , (81)
где С - удельная теплота кристаллизации металла, Дж х кг . Если  , то конечную температуру капли определяют по формуле  , (82)
Если  , то конечную температуру капли в твердом состоянии определяют по формуле  , (83)
где С - удельная теплоемкость металла, Дж х кг х K . Количество тепла (W), Дж, отдаваемое каплей металла твердому или жидкому горючему материалу, на который она попала, вычисляют по формуле  , (84)
где Т - температура самовоспламенения горючего материала, К; К - коэффициент, равный отношению тепла, отданного горючему веществу, к энергии, запасенной в капле. Если отсутствует возможность определения коэффициента К, то принимают К=1. Более строгое определение конечной температуры капли может быть проведено при учете зависимости коэффициента теплоотдачи от температуры. 5.1.2.3. Электрические лампы накаливания общего назначения Пожарная опасность светильников обусловлена возможностью контакта горючей среды с колбой электрической лампы накаливания, нагретой выше температуры самовоспламенения горючей среды. Температура нагрева колбы электрической лампочки зависит от мощности лампы, ее размеров и расположения в пространстве. Зависимость максимальной температуры на колбе горизонтально расположенной лампы от ее мощности и времени приведена на черт. 3. 
Черт. 3 5.1.2.4. Искры статического электричества Энергию искры (W ), Дж, способной возникнуть под действием напряжения между пластиной и каким-либо заземленным предметом, вычисляют по запасенной конденсатором энергии из формулы  , (85)
где С - емкость конденсатора, Ф; U - напряжение, В. Разность потенциалов между заряженным телом и землей измеряют электрометрами в реальных условиях производства. Если  ( - минимальная энергия зажигания среды), то искру статического электричества рассматривают как источник зажигания. Реальную опасность представляет "контактная" электризация людей, работающих с движущимися диэлектрическими материалами. При соприкосновении человека с заземленным предметом возникают искры с энергией от 2,5 до 7,5 мДж. Зависимость энергии электрического разряда с тела человека и от потенциала зарядов статического электричества показана на черт. 4. 
Черт. 4 5.1.3. Механические (фрикционные) искры (искры от удара и трения) Размеры искр удара и трения, которые представляют собой раскаленную до свечения частичку металла или камня, обычно не превышают 0,5 мм, а их температура находится в пределах температуры плавления металла. Температура искр, образующихся при соударении металлов, способных вступать в химическое взаимодействие друг с другом с выделением значительного количества тепла, может превышать температуру плавления и поэтому ее определяют экспериментально или расчетом. Количество теплоты, отдаваемое искрой при охлаждении от начальной температуры t до температуры самовоспламенения горючей среды t вычисляют по формуле (84), а время остывания  - следующим образом. Отношение температур ( ) вычисляют по формуле  , (86)
где t - температура воздуха, °С. Коэффициент теплоотдачи (альфа), Вт х м х К , вычисляют по формуле  , (87)
где  - скорость полета искры, м х с . Скорость искры ( ), образующейся при ударе свободно падающего тела, вычисляют по формуле  , (88)
а при ударе о вращающееся тело по формуле  , (89)
где n - частота вращения, с ; R - радиус вращающегося тела, м. Скорость полета искр, образующихся при работе с ударным инструментом, принимают равной 16 м x с , а с высекаемых при ходьбе в обуви, подбитой металлическими набойками или гвоздями, 12 м x с . Критерий Био вычисляют по формуле  ,(90)
где d - диаметр искры, м;  - коэффициент теплопроводности металла искры при температуре самовоспламенения горючего вещества (t ), Вт х м х K .
По значениям относительной избыточной температуры  и критерия В определяют по графику (черт. 5) критерий Фурье. 
Черт. 5 Длительность остывания частицы металла ( ), с, вычисляют по формуле  , (91)
где F - критерий Фурье; С - теплоемкость металла искры при температуре самовоспламенения горючего вещества, Дж х кг х К ;  - плотность металла искры при температуре самовоспламенения горючего вещества, кг х м .
При наличии экспериментальных данных о поджигающей способности фрикционных искр вывод об их опасности для анализируемой горючей среды допускается делать без проведения расчетов. 5.1.4. Открытое пламя и искры двигателей (печей) Пожарная опасность пламени обусловлена интенсивностью теплового воздействия (плотностью теплового потока), площадью воздействия, ориентацией (взаимным расположением), периодичностью и временем его воздействия на горючие вещества. Плотность теплового потока диффузионных пламен (спички, свечи, газовой горелки) составляет 18 - 40 кВт х м , а предварительно перемешанных (паяльные лампы, газовые горелки) 60 - 140 кВт х м . В табл. 6 приведены температурные и временные характеристики некоторых пламен и малокалорийных источников тепла. <страница 1> • <страница 2> • <страница 3> • <страница 4> • <страница 5> • <страница 6> • <страница 7> • <страница 8> • <страница 9> • <страница 10> • <страница 11> • <страница 12> • <страница 13> • <страница 14> • <страница 15> • <страница 16> • <страница 17> • <страница 18> • <страница 19> | 
