Ce este combustibilul?

Acesta este o componentă sau un amestec de substanțe care sunt capabile de transformări chimice asociate cu eliberarea de căldură. Tipuri diferite combustibilii diferă prin conținutul lor cantitativ de oxidant, care este folosit pentru a elibera energie termică.

ÎN în sens larg Combustibilul este un purtător de energie, adică un tip potențial de energie potențială.

Clasificare

În prezent, tipurile de combustibil sunt împărțite în funcție de starea lor de agregare în lichid, solid și gazos.

Materialele naturale dure includ piatra, lemnul de foc și antracitul. Brichetele, cocs, termoantracitul sunt tipuri de combustibil solid artificial.

Lichidele includ substanțe care conțin substanțe de origine organică. Componentele lor principale sunt: ​​oxigen, carbon, azot, hidrogen, sulf. Combustibilul lichid artificial va fi o varietate de rășini și păcură.

Combustibilul gazos este un amestec de diferite gaze: etilenă, metan, propan, butan. În plus față de acestea, compoziția conține dioxid de carbon și monoxid de carbon, hidrogen sulfurat, azot, vapori de apă și oxigen.

Indicatoare de combustibil

Principalul indicator al arderii. Formula de determinare a puterii calorice este luată în considerare în termochimie. emit „combustibil standard”, ceea ce implică puterea calorică a 1 kilogram de antracit.

Gospodărie ulei încins destinat arderii în dispozitive de încălzire de putere mică, care sunt situate în spații rezidențiale, generatoare de căldură utilizate în agricultură pentru uscarea furajelor, conserve.

Căldura specifică arderea combustibilului este o astfel de valoare care demonstrează cantitatea de căldură care este generată în timpul arderii complete a combustibilului cu un volum de 1 m 3 sau o masă de un kilogram.

Pentru măsurarea acestei valori se folosesc J/kg, J/m3, calorie/m3. Pentru determinarea căldurii de ardere se utilizează metoda calorimetriei.

Odată cu creșterea căldurii specifice de ardere a combustibilului, aceasta scade consum specific combustibil și coeficient acțiune utilă ramane neschimbat.

Căldura de ardere a substanțelor este cantitatea de energie eliberată în timpul oxidării unei substanțe solide, lichide sau gazoase.

Este determinată de compoziția chimică, precum și starea de agregare substanță combustibilă.

Caracteristicile produselor de ardere

Puterile calorice mai mari și mai mici sunt legate de starea de agregare a apei în substanțele obținute în urma arderii combustibilului.

Puterea calorică mai mare este cantitatea de căldură eliberată în timpul arderii complete a unei substanțe. Această valoare include și căldura de condensare a vaporilor de apă.

Cea mai scăzută căldură de lucru de ardere este valoarea care corespunde degajării de căldură în timpul arderii fără a ține cont de căldura de condensare a vaporilor de apă.

Căldura latentă de condensare este cantitatea de energie de condensare a vaporilor de apă.

Relație matematică

Puterea calorică mai mare și mai mică sunt legate de următoarea relație:

QB = QH + k(W + 9H)

unde W este cantitatea în greutate (în %) de apă dintr-o substanță inflamabilă;

H este cantitatea de hidrogen (% din masă) din substanța combustibilă;

k - coeficient egal cu 6 kcal/kg

Metode de realizare a calculelor

Valorile calorice mai mari și mai mici sunt determinate prin două metode principale: calcul și experimental.

Calorimetrele sunt folosite pentru a efectua calcule experimentale. În primul rând, în ea este arsă o mostră de combustibil. Căldura care va fi eliberată este complet absorbită de apă. Având o idee despre masa apei, puteți determina prin modificarea temperaturii acesteia valoarea căldurii sale de ardere.

Această tehnică este considerată simplă și eficientă; necesită doar cunoașterea datelor de analiză tehnică.

În metoda de calcul, valorile calorice mai mari și mai mici sunt calculate folosind formula Mendeleev.

Q p H = 339C p +1030H p -109(O p -S p) - 25 W p (kJ/kg)

Se ia în considerare conținutul de carbon, oxigen, hidrogen, vapori de apă, sulf în compoziția de lucru (în procente). Cantitatea de căldură în timpul arderii se determină ținând cont de combustibilul echivalent.

Căldura de ardere a gazului permite efectuarea unor calcule preliminare și determinarea eficienței utilizării unui anumit tip de combustibil.

Caracteristici de origine

Pentru a înțelege cât de multă căldură este eliberată atunci când un anumit combustibil este ars, este necesar să aveți o idee despre originea acestuia.

În natură, există diferite versiuni de combustibili solizi, care diferă ca compoziție și proprietăți.

Formarea sa are loc în mai multe etape. În primul rând, se formează turba, apoi se formează cărbune maro și tare, apoi se formează antracitul. Principalele surse de formare a combustibilului solid sunt frunzele, lemnul și ace de pin. Când părți ale plantelor mor și sunt expuse la aer, ele sunt distruse de ciuperci și formează turbă. Acumularea sa se transformă într-o masă maro, apoi se obține gaz maro.

La tensiune arterială crescutăși temperatură, gazul brun se transformă în cărbune, apoi combustibilul se acumulează sub formă de antracit.

Pe lângă materia organică, combustibilul conține balast suplimentar. Organic este considerat a fi acea parte care este formată din substanțe organice: hidrogen, carbon, azot, oxigen. Pe lângă aceste elemente chimice, conține balast: umiditate, cenușă.

Tehnologia de ardere implică separarea masei de lucru, uscată și combustibilă a combustibilului ars. Masa de lucru este combustibilul în forma sa originală furnizat consumatorului. Masa uscată este o compoziție în care nu există apă.

Compus

Cele mai valoroase componente sunt carbonul și hidrogenul.

Aceste elemente sunt conținute în orice tip de combustibil. În turbă și lemn, procentul de carbon ajunge la 58 la sută, în cărbune tare și brun - 80%, iar în antracit ajunge la 95 la sută din greutate. În funcție de acest indicator, cantitatea de căldură eliberată în timpul arderii combustibilului se modifică. Hidrogenul este al doilea cel mai important element al oricărui combustibil. Când se leagă de oxigen, formează umiditate, ceea ce reduce semnificativ valoarea termică a oricărui combustibil.

Procentul său variază de la 3,8 în șisturi petroliere la 11 în păcură. Oxigenul conținut în combustibil acționează ca balast.

Nu generează căldură element chimic, prin urmare afectează negativ valoarea căldurii sale de ardere. Arderea azotului, conținut sub formă liberă sau legată în produsele de ardere, este considerată impurități nocive, prin urmare cantitatea acestuia este strict limitată.

Sulful este inclus în combustibil sub formă de sulfați, sulfuri și, de asemenea, ca gaze de dioxid de sulf. Când sunt hidratați, oxizii de sulf formează acid sulfuric, care distruge echipamentul cazanului și afectează negativ vegetația și organismele vii.

De aceea sulful este un element chimic a cărui prezență în combustibilul natural este extrem de nedorită. Dacă compușii de sulf intră în zona de lucru, aceștia provoacă otrăvire semnificativă a personalului de operare.

Există trei tipuri de cenușă în funcție de originea sa:

• primar;
• secundar;
• terţiar

Specia primară este formată din minerale găsite în plante. Cenușa secundară se formează ca rezultat al reziduurilor de plante care pătrund în nisip și sol în timpul formării.

Cenușa terțiară apare în compoziția combustibilului în timpul extracției, depozitării și transportului. Cu depunerea semnificativă de cenușă, are loc o scădere a transferului de căldură pe suprafața de încălzire a unității cazanului, reducând cantitatea de transfer de căldură către apă din gaze. O cantitate mare de cenușă afectează negativ funcționarea cazanului.

In cele din urma

Substanțele volatile au o influență semnificativă asupra procesului de ardere a oricărui tip de combustibil. Cu cât puterea lor este mai mare, cu atât volumul frontului de flăcări va fi mai mare. De exemplu, cărbunele și turba se aprind ușor, procesul este însoțit de pierderi minore de căldură. Cocsul care rămâne după îndepărtarea impurităților volatile conține doar compuși minerali și de carbon. În funcție de caracteristicile combustibilului, cantitatea de căldură se modifică semnificativ.

În funcție de compoziția chimică, există trei etape de formare a combustibilului solid: turbă, lignit și cărbune.

Lemnul natural este folosit în instalațiile de cazane mici. Ei folosesc în principal așchii de lemn, rumeguș, plăci, scoarță, iar lemnul de foc în sine este folosit în cantități mici. În funcție de tipul de lemn, cantitatea de căldură generată variază semnificativ.

Pe măsură ce căldura de ardere scade, lemnul de foc capătă anumite avantaje: inflamabilitate rapidă, conținut minim de cenușă și absența urmelor de sulf.

Informații fiabile despre compoziția combustibilului natural sau sintetic, puterea calorică a acestuia sunt într-un mod grozav efectuarea calculelor termochimice.

În prezent, există o oportunitate reală de a identifica acele opțiuni principale pentru combustibilii solizi, gazoși, lichizi care vor fi cei mai eficiente și mai ieftin de utilizat într-o anumită situație.

Tipuri de putere calorică

Căldura de ardere poate fi legată de masa de lucru a substanței combustibile, adică de substanța combustibilă în forma în care aceasta ajunge la consumator; la masa uscată a substanței; la o masă combustibilă a unei substanțe, adică la o substanță combustibilă care nu conține umiditate și cenușă.

Există valori calorice mai mari () și mai mici ().

Sub putere calorică mai mareînțelegeți cantitatea de căldură care este eliberată în timpul arderii complete a unei substanțe, inclusiv căldura de condensare a vaporilor de apă la răcirea produselor de ardere.

Scăderea căldurii combustie corespunde cantității de căldură care se eliberează în timpul arderii complete, fără a ține cont de căldura de condensare a vaporilor de apă. Căldura de condensare a vaporilor de apă se mai numește căldură latentă de ardere.

Puterile calorice mai mici și mai mari sunt legate prin relația: ,

unde k este un coeficient egal cu 25 kJ/kg (6 kcal/kg); W este cantitatea de apă din substanța inflamabilă, % (în masă); H este cantitatea de hidrogen dintr-o substanță combustibilă, % (în masă).

Calculul puterii calorice

Astfel, puterea calorică mai mare este cantitatea de căldură degajată în timpul arderii complete a unei unități de masă sau de volum (pentru gaz) a unei substanțe combustibile și răcirea produselor de ardere la temperatura punctului de rouă. În calculele de inginerie termică, puterea calorică mai mare este considerată 100%. Căldura latentă de ardere a unui gaz este căldura care este eliberată în timpul condensării vaporilor de apă conținuti în produsele de ardere. Teoretic, poate ajunge la 11%.

În practică, nu este posibilă răcirea produșilor de ardere până la condensarea completă și de aceea s-a introdus conceptul de putere calorică inferioară (QHp), care se obține prin scăderea din puterea calorică mai mare a căldurii de vaporizare a vaporilor de apă ambii conținute. în substanţă şi cele formate în timpul arderii acesteia. Vaporizarea a 1 kg de vapori de apă necesită 2514 kJ/kg (600 kcal/kg). Puterea calorică inferioară este determinată de formulele (kJ/kg sau kcal/kg):

(pentru materie solida)

(pentru o substanță lichidă), unde:

2514 - căldură de vaporizare la o temperatură de 0 °C și presiunea atmosferică, kJ/kg;

I este conținutul de hidrogen și vapori de apă din combustibilul de lucru, %;

9 este un coeficient care arată că arderea a 1 kg de hidrogen în combinație cu oxigen produce 9 kg de apă.

Căldura de ardere este cea mai importantă caracteristică a unui combustibil, deoarece determină cantitatea de căldură obținută prin arderea a 1 kg de combustibil solid sau lichid sau a 1 m³ de combustibil gazos în kJ/kg (kcal/kg). 1 kcal = 4,1868 sau 4,19 kJ.

Puterea calorică inferioară se determină experimental pentru fiecare substanță și este o valoare de referință. Se poate determina și pentru materiale solide și lichide, cu o compoziție elementară cunoscută, prin calcul conform formulei lui D. I. Mendeleev, kJ/kg sau kcal/kg:

Conținutul de carbon, hidrogen, oxigen, sulf volatil și umiditate în masa de lucru a combustibilului în % (în greutate).

Pentru calcule comparative se folosește așa-numitul combustibil convențional, care are o căldură specifică de ardere egală cu 29308 kJ/kg (7000 kcal/kg).

In Rusia calcule termice(de exemplu, calcularea încărcăturii termice pentru a determina categoria unei încăperi pentru pericol de explozie și incendiu) se realizează de obicei în funcție de puterea calorică mai mică, în SUA, Marea Britanie, Franța - în funcție de cea mai mare. În Marea Britanie și SUA, înainte de introducerea sistemului metric, valoarea de încălzire specifică a fost măsurată în unități termice britanice (BTU) per liră (lb) (1 Btu/lb = 2,326 kJ/kg).

Cele mai mari valori ale puterii termice ale gazelor naturale din diverse surse

Aceste date au fost obținute de la Agenția Internațională pentru Energie.

• Algeria: 42.000 kJ/m³
• Bangladesh: 36.000 kJ/m³
• Canada: 38.200 kJ/m³
• Indonezia: 40.600 kJ/m³
• Olanda: 33.320 kJ/m³
• Norvegia: 39.877 kJ/m³
• Rusia: 38.231 kJ/m³
• Arabia Saudită: 38.000 kJ/m³
• Marea Britanie: 39.710 kJ/m³
• Statele Unite ale Americii: 38.416 kJ/m³
• Uzbekistan: 37.889 kJ/m³
• Belarus: 33.000 kJ/m³

Cantitatea necesară de combustibil pentru a funcționa un bec de 100 W timp de un an (876 kWh)

(Cantitățile de combustibil prezentate mai jos se bazează pe eficiența conversiei 100% căldură în electricitate. Deoarece majoritatea centralelor de generare a energiei și sistemelor de distribuție realizează eficiențe de aproximativ 30% - 35%, cantitatea reală de combustibil utilizată pentru a alimenta un bec de 100 W va fi de aproximativ trei ori valoarea specificată).

• 260 kg lemn (la 20% umiditate)
• 120 kg de cărbune (antracit cu cenușă scăzută)
• 73,34 kg kerosen
• 78,8 m³ gaz natural (folosind o valoare medie de 40.000 kJ/m³)
• 17,5 µg antimaterie

Note

Literatură

• Dicționar enciclopedic fizic
• Marea Enciclopedie Sovietică
• Manual pentru NPB 105-03

Vezi si

Fundația Wikimedia. 2010.

Tabelele prezintă căldura specifică masei de ardere a combustibilului (lichid, solid și gazos) și a altor materiale combustibile. S-au luat în considerare următorii combustibili: cărbune, lemn de foc, cocs, turbă, kerosen, ulei, alcool, benzină, gaz natural etc.

Lista de mese:

În timpul reacției exoterme de oxidare a combustibilului, energia sa chimică este transformată în energie termică cu eliberarea unei anumite cantități de căldură. Energia termică rezultată este de obicei numită căldură de ardere a combustibilului. Depinde de compoziția sa chimică, umiditate și este principala. Căldura de ardere a combustibilului la 1 kg de masă sau 1 m 3 de volum formează masa sau căldura specifică volumetrică de ardere.

Căldura specifică de ardere a unui combustibil este cantitatea de căldură eliberată în timpul arderii complete a unei unități de masă sau de volum de combustibil solid, lichid sau gazos. ÎN Sistemul internațional unități, această valoare este măsurată în J/kg sau J/m 3.

Căldura specifică de ardere a unui combustibil poate fi determinată experimental sau calculată analitic. Metodele experimentale pentru determinarea puterii calorice se bazează pe măsurarea practică a cantității de căldură eliberată atunci când arde un combustibil, de exemplu într-un calorimetru cu un termostat și o bombă cu ardere. Pentru combustibilul cu o compoziție chimică cunoscută, căldura specifică de ardere poate fi determinată folosind formula periodică.

Există călduri specifice de ardere mai mari și mai mici. Puterea calorică mai mare este egală cu cantitatea maximă de căldură degajată în timpul arderii complete a combustibilului, ținând cont de căldura consumată la evaporarea umidității conținute în combustibil. Cea mai scăzută căldură de ardere este mai mică decât cea mai mare valoare a cantității de căldură de condensare, care se formează din umiditatea combustibilului și hidrogenul masei organice, care se transformă în apă în timpul arderii.

Pentru a determina indicatorii de calitate a combustibilului, precum și în calculele termice utilizați de obicei căldură specifică de ardere mai mică, care este cea mai importantă caracteristică termică și de performanță a combustibilului și este prezentată în tabelele de mai jos.

Căldura specifică de ardere a combustibililor solizi (cărbune, lemn de foc, turbă, cocs)

Tabelul prezintă valorile căldurii specifice de ardere a combustibilului solid uscat în dimensiunea MJ/kg. Combustibilul din tabel este aranjat după nume, în ordine alfabetică.

Dintre combustibilii solizi considerați, cărbunele de cocsificare are cea mai mare putere calorică - căldura sa specifică de ardere este de 36,3 MJ/kg (sau în unități SI 36,3·10 6 J/kg). În plus, căldura ridicată de ardere este caracteristică cărbune, antracit, cărbuneși cărbune brun.

Combustibilii cu eficiență energetică scăzută includ lemnul, lemnul de foc, praful de pușcă, măcinarea turbei și șisturile petroliere. De exemplu, căldura specifică de ardere a lemnului de foc este de 8,4...12,5, iar cea a prafului de pușcă este de doar 3,8 MJ/kg.

Căldura specifică de ardere a combustibililor solizi (cărbune, lemn de foc, turbă, cocs)

Combustibil
Antracit	26,8…34,8
Pelete de lemn (pelete)	18,5
Lemn de foc uscat	8,4…11
Lemn de foc uscat de mesteacan	12,5
Cocs de gaz	26,9
Blast coca	30,4
Semi-cocs	27,3
Pudra	3,8
Ardezie	4,6…9
șisturi bituminoase	5,9…15
Combustibil solid pentru rachete	4,2…10,5
Turbă	16,3
Turbă fibroasă	21,8
Turbă măcinată	8,1…10,5
Pesmet de turbă	10,8
Cărbune brun	13…25
Cărbune brun (brichete)	20,2
Cărbune brun (praf)	25
Cărbune de Donețk	19,7…24
Cărbune	31,5…34,4
Cărbune	27
Cărbune cocsificabil	36,3
Cărbune de Kuznetsk	22,8…25,1
Cărbune din Chelyabinsk	12,8
cărbune Ekibastuz	16,7
Frestorf	8,1
Zgură	27,5

Căldura specifică de ardere a combustibililor lichizi (alcool, benzină, kerosen, ulei)

Este dat un tabel cu căldura specifică de ardere a combustibilului lichid și a altor lichide organice. Trebuie remarcat faptul că combustibilii precum benzina, combustibil dieselși ulei.

Căldura specifică de ardere a alcoolului și acetonei este semnificativ mai mică decât combustibilii tradiționali. În plus, combustibilul lichid pentru rachete are o putere calorică relativ scăzută și, la arderea completă a 1 kg din aceste hidrocarburi, se va degaja o cantitate de căldură egală cu 9,2, respectiv 13,3 MJ.

Căldura specifică de ardere a combustibililor lichizi (alcool, benzină, kerosen, ulei)

Combustibil	Căldura specifică de ardere, MJ/kg
Acetonă	31,4
Benzină A-72 (GOST 2084-67)	44,2
Benzină de aviație B-70 (GOST 1012-72)	44,1
Benzină AI-93 (GOST 2084-67)	43,6
Benzen	40,6
Combustibil diesel de iarnă (GOST 305-73)	43,6
Combustibil diesel de vară (GOST 305-73)	43,4
Combustibil lichid pentru rachete (kerosen + oxigen lichid)	9,2
Kerosenul de aviație	42,9
Kerosen pentru iluminat (GOST 4753-68)	43,7
Xilen	43,2
Păcură cu conținut ridicat de sulf	39
Păcură cu conținut scăzut de sulf	40,5
Păcură cu conținut scăzut de sulf	41,7
Păcură sulfuroasă	39,6
Alcool metilic (metanol)	21,1
Alcool n-butilic	36,8
Ulei	43,5…46
Ulei metan	21,5
Toluen	40,9
Spirit alb (GOST 313452)	44
Etilen glicol	13,3
Alcool etilic (etanol)	30,6

Căldura specifică de ardere a combustibililor gazoși și a gazelor combustibile

Este prezentat un tabel cu căldura specifică de ardere a combustibilului gazos și a altor gaze combustibile în dimensiunea MJ/kg. Dintre gazele luate în considerare, are cea mai mare masă de căldură specifică de ardere. Arderea completă a unui kilogram din acest gaz va elibera 119,83 MJ de căldură. De asemenea, combustibilul precum gazul natural are o putere calorică mare - căldura specifică de ardere a gazelor naturale este de 41...49 MJ/kg (pentru gazul pur este de 50 MJ/kg).

Căldura specifică de ardere a combustibilului gazos și a gazelor combustibile (hidrogen, gaz natural, metan)

Combustibil	Căldura specifică de ardere, MJ/kg
1-Butene	45,3
Amoniac	18,6
Acetilenă	48,3
Hidrogen	119,83
Hidrogen, amestec cu metan (50% H2 și 50% CH4 în greutate)	85
Hidrogen, amestec cu metan și monoxid de carbon (33-33-33% în greutate)	60
Hidrogen, amestec cu monoxid de carbon (50% H2 50% CO2 în greutate)	65
Gaz de furnal	3
Gaz cuptor de cocs	38,5
Gaz de hidrocarburi lichefiate GPL (propan-butan)	43,8
izobutan	45,6
Metan	50
n-butan	45,7
n-hexan	45,1
n-Pentan	45,4
Gaz asociat	40,6…43
Gaz natural	41…49
Propadienă	46,3
propan	46,3
propilenă	45,8
Propilenă, amestec cu hidrogen și monoxid de carbon (90%-9%-1% în greutate)	52
etan	47,5
Etilenă	47,2

Căldura specifică de ardere a unor materiale combustibile

Este prevăzut un tabel al căldurii specifice de ardere a unor materiale combustibile (lemn, hârtie, plastic, paie, cauciuc etc.). Trebuie remarcate materialele cu degajare mare de căldură în timpul arderii. Astfel de materiale includ: cauciuc de diferite tipuri, polistiren expandat (spumă), polipropilenă și polietilenă.

Căldura specifică de ardere a unor materiale combustibile

Combustibil	Căldura specifică de ardere, MJ/kg
Hârtie	17,6
Imitaţie de piele	21,5
Lemn (bare cu 14% umiditate)	13,8
Lemn în stive	16,6
lemn de stejar	19,9
Lemn de molid	20,3
Lemn verde	6,3
Lemn de pin	20,9
Capron	31,1
Produse carbolite	26,9
Carton	16,5
Cauciuc stiren butadien SKS-30AR	43,9
Cauciuc natural	44,8
Cauciuc sintetic	40,2
Cauciuc SKS	43,9
Cauciuc cloropren	28
Linoleum cu clorură de polivinil	14,3
Linoleum cu dublu strat de clorură de polivinil	17,9
Linoleum cu clorură de polivinil pe bază de pâslă	16,6
Linoleum pe bază de clorură de polivinil	17,6
Linoleum pe bază de clorură de polivinil	20,3
Linoleum din cauciuc (Relin)	27,2
Parafină parafină	11,2
Spumă de polistiren PVC-1	19,5
Plastic spumă FS-7	24,4
Plastic spumă FF	31,4
PSB-S din polistiren expandat	41,6
Spuma poliuretanica	24,3
Placi de fibre	20,9
Clorura de polivinil (PVC)	20,7
Policarbonat	31
Polipropilenă	45,7
Polistiren	39
Polietilenă de înaltă presiune	47
Polietilenă de joasă presiune	46,7
Cauciuc	33,5
Ruberoid	29,5
Funingine de canal	28,3
Fân	16,7
Paie	17
sticla organica (plexiglas)	27,7
Textolit	20,9
Tol	16
TNT	15
Bumbac	17,5
Celuloză	16,4
Lână și fibre de lână	23,1

Surse:

1. GOST 147-2013 Combustibil mineral solid. Determinarea puterii calorice superioare și calculul puterii calorifice inferioare.
2. GOST 21261-91 Produse petroliere. Metodă de determinare a puterii calorifice superioare și de calculare a puterii calorifice inferioare.
3. GOST 22667-82 Gaze naturale inflamabile. Metoda de calcul pentru determinarea puterii calorice, a densității relative și a numărului Wobbe.
4. GOST 31369-2008 Gaze naturale. Calculul puterii calorice, densității, densității relative și numărului Wobbe pe baza compoziției componentelor.
5. Zemsky G. T. Proprietăți inflamabile ale materialelor anorganice și organice: carte de referință M.: VNIIPO, 2016 - 970 p.

În primul rând, să definim termenii, deoarece întrebarea nu este pusă corect.

, și nu veți găsi o listă „tip de cablu - valoare în MJ/m2”, aceasta nu există și nu poate exista. Se calculează sarcina specifică de incendiu pentru interior, în care sunt așezate tipuri diferite si cantitatea de cablu, tinand cont de cata suprafata o ocupa. De aceea, dimensiunea specifică a sarcinii de foc este Jouli (Megajouli) pe metru pătrat.

Calculul sarcinii specifice de incendiu include cantități materiale diferite, creând această încărcătură de foc - de fapt, tot ceea ce poate arde. Scrii despre greutatea unui metru liniar de cablu, dar de fapt trebuie să ții cont de masă componente inflamabileîn cablu, nu în întregul cablu. Masa combustibilă este cea care formează sarcina de foc - în principal izolația cablului.

Nu există modificări la formularea celui de-al treilea paragraf; este corect.

Toți acești termeni, indicatori și valori sunt utilizați în „Metoda de determinare a categoriilor de spații B1 - B4”, așa cum este descris în documentele Ministerului Situațiilor de Urgență „Cu privire la aprobarea setului de reguli „Determinarea categoriilor de spații, clădiri și instalații exterioare pentru pericol de explozie și incendiu”, obligatoriu Anexa B. Că aceeași abordare este utilizată și în alte documente de reglementare, inclusiv în instrucțiunile departamentale. Mai jos sunt extrase din document relevante pentru întrebarea dvs. și comentariile noastre.

În funcție de pericolul de explozie și incendiu, spațiile sunt împărțite în categoriile A, B, B1 - B4, D și D, iar clădirile - în categoriile A, B, C, D și D.

[Comentariu din secțiunea de consultare]: întrebarea dvs. este despre spații, oferim o clasificare pentru acestea.

Categoria camerei	Caracteristicile substantelor si materialelor aflate (circulatoare) in incinta
A risc crescut de explozie și incendiu	Gaze combustibile, lichide inflamabile cu un punct de aprindere de cel mult 28°C în astfel de cantități încât să poată forma amestecuri explozive vapori-gaz-aer, la aprinderea cărora se dezvoltă o presiune de explozie în exces calculată în încăpere care depășește 5 kPa și ( sau) substanțe și materiale capabile să explodeze și să ardă atunci când interacționează cu apa, oxigenul atmosferic sau între ele, în astfel de cantități încât suprapresiunea calculată a exploziei în încăpere să depășească 5 kPa.
B pericol de explozie și incendiu	Prafuri sau fibre combustibile, lichide inflamabile cu un punct de aprindere mai mare de 28°C, lichide inflamabile în astfel de cantități încât să poată forma amestecuri explozive praf-aer sau abur-aer, a căror aprindere dezvoltă o presiune de explozie în exces calculată în încăpere peste 5 kPa.
B1 – B4 pericol de foc	Lichide inflamabile și puțin inflamabile, substanțe și materiale solide inflamabile și puțin inflamabile (inclusiv praf și fibre), substanțe și materiale care pot arde numai atunci când interacționează cu apa, oxigenul aerului sau între ele, cu condiția ca încăperile în care se află situate (se aplică) nu aparțin categoriei A sau B.
G pericol moderat de incendiu	Substanțe și materiale necombustibile în stare fierbinte, incandescentă sau topită, a căror prelucrare este însoțită de eliberarea de căldură radiantă, scântei și flăcări și (sau) gaze, lichide și solide inflamabile care sunt arse sau eliminate ca combustibil .
D pericol de incendiu redus	Substanțe și materiale neinflamabile în stare rece.

Clasificarea unei încăperi în categoria B1, B2, B3 sau B4 se realizează în funcție de cantitatea și metoda de plasare a încărcăturii de incendiu în încăperea specificată și de caracteristicile sale de amenajare a spațiului, precum și de proprietățile periculoase la incendiu ale substanțelor și materialele care alcătuiesc încărcătura de foc.

[Comentariu din secțiunea de consultare]: cazul dumneavoastră include categoriile B1 – B4, pericol de incendiu. Mai mult, există o mare probabilitate ca sediul dumneavoastră să fie clasificat în categoria B4, dar acest lucru trebuie susținut de calcule.

Metode de determinare a categoriilor de incinte B1 - B4

Determinarea categoriilor de incinte B1 - B4 se realizează prin compararea valorii maxime a sarcinii specifice temporare de incendiu (denumită în continuare sarcină de incendiu) în oricare dintre zone cu valoarea încărcăturii specifice de incendiu dată în tabel:

Metode specifice de amplasare și încărcare la foc pentru categoriile B1 – B4

Pentru o sarcină de incendiu care include diferite combinații (amestecuri) de lichide inflamabile, combustibile, puțin inflamabile, substanțe și materiale solide inflamabile și slab inflamabile într-o zonă cu pericol de incendiu, sarcina de foc Q (în MJ) este determinată de formula :

- cantitate i sarcina materialului de foc, kg;

- putere calorica neta i sarcina materialului de foc, MJ/kg.

(în MJ/m2) este definită ca raportul dintre sarcina de incendiu calculată și suprafața ocupată:

Unde S– suprafata de amplasare a sarcinii de incendiu, m2, nu mai putin de 10 m2.

Partea 2. Practica de aplicare

Pentru a efectua calcule, este necesar să se determine masa în kg pentru fiecare material combustibil care va fi amplasat în încăpere. Strict vorbind, pentru aceasta trebuie să știți câtă izolație și alte componente combustibile sunt în fiecare metru de cablu de tipul corespunzător și să luați filmările din proiectul dvs. Dar specificațiile convenționale ale produsului, în cel mai bun caz, conțin o greutate liniară în g/m sau kg/km pentru cablu în ansamblu; acesta este format din toate elementele, inclusiv cele neinflamabile. Din valoarea netă sunt excluse numai ambalajele – bobină sau cutie.

ÎN cabluri optice, care nu au blindaj sau cabluri metalice de susținere încorporate, putem fi de acord cu aceasta și folosim greutatea liniară în calcule așa cum este, neglijând în mod deliberat masa fibrei de cuarț, deoarece este mică. Iată, de exemplu, greutățile liniare pentru cablurile universale XGLO™ și LightSystem cu un tampon etanș, destinate utilizării în interior/extern (articolul începe cu simbolurile 9GD(X)H......, astfel de cabluri sunt în lista dvs.):

Numărul de fibre	Greutate liniară, kg/km
4	23
6	25
8	30
12	35
16	49
24	61
48	255
72	384

Și acesta este un tabel pentru cablurile XGLO™ și LightSystem cu un buffer liber, destinat și utilizării în interior/extern (articolul începe cu simbolurile 9GG(X)H......):

Numărul de fibre	Greutate liniară, kg/km
2	67
4	67
6	67
8	67
12	67
16	103
24	103
36	103
48	115
72	115
96	139
144	139

Deci, dacă o secțiune de 25 m lungime de zece cabluri a câte 24 de fibre fiecare este așezată într-o încăpere, greutatea lor totală va fi de 15,25 kg pentru un cablu cu un tampon etanș și 25,75 kg pentru un cablu cu un tampon liber. După cum puteți vedea, numerele pot varia, iar pentru cantități mari de cablu diferența poate fi destul de semnificativă.

În cablurile optice blindate și cablurile de cupru cu perechi răsucite, o proporție semnificativă din greutatea liniară este formată din masa metalului, iar apoi răspândirea numerelor și diferența dintre greutatea liniară și conținutul de substanțe inflamabile poate fi și mai mare. De exemplu, greutatea netă a 1 km de cablu torsadat poate varia de la 21 kg la 76 kg în funcție de categorie, producător și prezența/absența unui ecran și a altor elemente structurale. Totodată, un calcul simplu arată că pentru categoria 5e cu diametrul miezului de 0,511 mm, greutatea minimă a cuprului la 1 km (8 conductori, densitatea cuprului 8920 kg/m3) va fi de 14,6 kg, iar pentru categoria 7A cu un diametru al miezului de 0,643 mm - nu mai puțin de 23,2 kg. Și aceasta nu ia în considerare așezarea, ceea ce duce la faptul că de fapt lungimea conductorilor de cupru va fi evident mai mare de 1 km.

Pe aceeași secțiune de 25 m din, să zicem, 120 de cabluri torsadate, masa totală a cablurilor poate fi de la 63 kg la 228 kg în funcție de tipul lor, în timp ce cuprul din acestea poate fi de la 43,8 kg și mai mare pentru categoria 5e. și de la 69,6 kg și peste pentru categoria 7A.

Diferența este mare chiar și pentru cantitățile pe care le-am luat, adică nu cea mai mare cameră de telecomunicații, în care cablul este dirijat printr-o tavă suspendată sau traseu sub podeaua înălțată. Pentru cablurile blindate și alte cabluri specifice cu elemente structurale metalice, diferența va fi mult mai mare, dar în același timp pot fi găsite mai ales pe stradă, și nu în interior.

Dacă luați calculul cu strictețe, atunci pentru fiecare tip de cablu trebuie să aveți o defalcare completă a componentelor inflamabile și neinflamabile incluse în acesta și conținutul lor de greutate pe unitate de lungime. În plus, pentru fiecare componentă combustibilă este necesar să se cunoască puterea termică inferioară în MJ/kg. Pentru polimerii utilizați pe scară largă în telecomunicații, diverse surse oferă următoarele valori calorifice nete:

• Polietilenă – de la 46 la 48 MJ/kg
• Clorura de polivinil (PVC) – de la 14 la 21 MJ/kg
• Politetrafluoretilenă (fluoroplastic) – de la 4 la 8 MJ/kg

În funcție de datele de intrare pe care le utilizați, rezultatul poate varia. Iată 2 exemple de calcule pentru camera deja menționată cu 120 de cabluri torsadate:

Exemplul 1.

• 120 de cabluri perechi răsucite categoria 5e
• Greutatea cablului liniar 23 kg/km

Greutatea totală a cablului (excluzând componentele incombustibile)

G i= 120 · 25 m · 23 · 10 -3 kg/m = 69 kg

Q= 69 kg · 18 MJ/kg = 1242 MJ

S tava= 25 m · 0,3 m = 7,5 m 2

g= 1242 / 10 = 124,2 MJ/m 2

Sarcina specifică de foc se referă la intervalul de la 1 la 180 MJ/m 2, în ciuda faptului că nu am scăzut conținutul de greutate a cuprului din cablu. Dacă ar fi fost scăzută, atunci localul ar fi fost clasificat în categoria B4.

Exemplul 2.

• 120 de cabluri torsadate categoria 6/6A
• Diametrul conductorului 23 AWG
• Manta din PVC, putere calorica inferioara 18 MJ/kg
• Greutatea cablului liniar 45 kg/km
• Lungime tava 25 m, latime 300 mm

Greutatea totală a cablului, excluzând componentele incombustibile

G i= 120 · 25 m · 45 · 10 -3 kg/m = 135 kg

Q= 135 kg · 18 MJ/kg = 2430 MJ

S tava= 25 m · 0,3 m = 7,5 m 2

În conformitate cu metodologia de calcul, este necesar să se utilizeze o suprafață de cel puțin 10 m 2 în calcule.

g= 2430 / 10 = 243 MJ/m2

Sarcina specifică de incendiu a depășit 180 MJ/m2 și a intrat în intervalul corespunzător categoriei superioare de încăpere B3. Dar dacă am scădea greutatea cuprului, calculul ar fi diferit.

Ecartamentul conductorului de 23 AWG corespunde unui diametru de 0,574 mm. Cablul are 8 conductori de cupru, prin urmare, fiecare kilometru de cablu conține cel puțin 18,46 kg de cupru.

G i= 120 · 25 m · (45 – 18,46) · 10 -3 kg/m = 79,62 kg componente combustibile

Q= 79,62 kg 18 MJ/kg = 1433,16 MJ

g= 1433,16 / 10 = 143,3 MJ/m2

În acest caz, obținem camera de categoria B4. După cum puteți vedea, componenta poate influența calculele destul de semnificativ.

Date precise privind conținutul în greutate și puterea calorică mai mică pot fi obținute numai de la producătorul unui anumit produs. În caz contrar, va trebui să-i „destripați” personal pe fiecare tip specific cablu, utilizați cântare de înaltă precizie pentru a măsura masa fiecărui element, stabiliți toate compozițiile chimice (care în sine poate fi o sarcină deloc banală, chiar dacă aveți un laborator chimic bine echipat). Și după toate acestea, fă un calcul precis. Pentru cablul categoria 6/6A, în calculul nostru, de exemplu, greutatea și materialul despărțitorului separator nu au fost luate în considerare. Dacă este fabricat din polietilenă, trebuie să țineți cont de faptul că puterea sa calorică mai mică este mai mare decât cea a PVC-ului.

Cărțile de referință chimică și fizică oferă valori pentru puterea calorică mai mică pentru substante pureși valori orientative pentru cele mai populare materiale de construcții. Dar producătorii pot folosi amestecuri de substanțe, aditivi și pot varia conținutul de greutate al componentelor. Pentru calcule precise, sunt necesare date de la un anumit producător pentru fiecare tip de produs. De obicei, acestea nu sunt disponibile public, dar ar trebui furnizate la cerere; acestea nu sunt informații clasificate.

Cu toate acestea, dacă trebuie să așteptați mult timp pentru astfel de informații și trebuie să faceți calculul acum, puteți efectua calcule aproximative, setând valorile maxime - adică. luați cel mai rău scenariu. Proiectantul alege valoarea maximă posibilă a puterii calorice inferioare, conținutul de greutate maximă a substanțelor combustibile, făcând în mod deliberat o mare greșeală, nu în favoarea lui. În unele cazuri, din această cauză, premisele vor intra într-o categorie mai periculoasă, așa cum am făcut prima dată în Exemplul 2. Este absolut imposibil să „erești” în cealaltă direcție, făcând în mod deliberat calculele mai optimiste. În caz de îndoială, interpretarea ar trebui să fie întotdeauna în direcția măsurilor de securitate suplimentare.

Înțeleg că polimerii sunt o mare varietate de materiale. Am fost confuz de dimensiunea 18 kJ/kg, și anume kiloJ/kg (preluat din „Pericol de incendiu și explozie al substanțelor și materialelor și mijloacelor de stingere a acestora” Handbook ed. 2 editat de A.Ya. Korolchenko și D.A. Korolchenko, partea I , p. 306, a doua de sus, dacă nu mă credeți, o pot trimite). De fapt, de aceea m-am indignat.

Toată agitația se datorează faptului că pe ușile depozitului, pline de combustibil, există litera mare „D”. Bine audit intern De îndată ce a văzut, a început să chic și să bată din aripi (complet justificat). Am fost ars - aici este un tip care poate număra categorii. Șeful: „Contele”. BINE. Am venit, le-am încercat, mi-am dat seama de gama de materiale, m-am uitat la tavan și acolo a fost indicată cantitatea de combustibil stocat (ei bine, uneori ești norocos), am făcut calculul. I-au dat-o - ea (din câte am înțeles, un fost inspector RTN) a spus: cum puteți confirma cantitatea de materiale depozitate. I-am spus: "Care este diferența în lume? Camera este mică - un AUPT încă nu este necesar. Nu este nimic exploziv, iar conform "B" cel mai tare este acceptat. Barierele de incendiu sunt toate la locul lor și satisfac chiar și SP, chiar SNiP. Și, cel mai important, un depozit de consumabile, plin azi, gol mâine.” Ei bine, ea dădu din cap și apoi: „De unde obțineți datele exacte despre stocare în kg?” Am decis să mă răzgândesc. Un inspector de pompieri... Heh. Iau adeverință de la șeful depozitului: lemn - 80 kg, cauciuc - 140 kg, pâslă 60 kg, carton 310 kg etc plus imprimare. I-o aduc: iată confirmarea, încearcă să o infirmi - managerul știe mai bine ce a stocat. Ea: "Oh! Aceasta este o altă chestiune - acesta este un document." Sunt nebun! Ei bine, atunci mi-am amintit despre cartușe. Și vineri trebuie să predea acest nenorocit de calcul și să înlocuiască litera de pe poartă. De o săptămână stricăm hârtie și, în același timp, rețineți că lucrăm în aceeași organizație. Adică sunt distras de la responsabilitățile mele directe, facem niște prostii, suntem plătiți etc. de dragul unei litere de pe poartă. Pe scurt, totul este aranjat foarte eficient.

Dar a fost digresiune lirică. Scopul meu este să-l mulțumesc pe auditor (o fraudă completă). Nimeni nu se îndoiește de categoria B1, dar ea vrea să vadă cartușe în calcul. Amandoi nu stim din ce sunt facuti. Pentru fiecare valoare neconfirmată a căldurii de ardere, ea pufnește ca o pisică. Snaala nici nu a vrut să accepte VNTP feroviar ca certificat - ca și cum nu se aplică la noi. Ei bine, cel puțin argumentele despre supunerea universală față de legile universului în general și fizicii în special au avut efect. Prin urmare, aleg materiale care sunt în literatura de referință sau ND. Producătorii susțin (cel puțin unul, dar așa cum am vorbit cu ei - este o glumă) că tonerul conține grafit. L-am găsit la Korolchenko, dar a fost scris strâmb. Mulțumesc, mi-au spus dimensiunile pe forumul designerilor. M-am linistit cu asta. Acum lucrez la plastic. Corpul cartusului pare a fi din PVC, dar pentru același Korolchenko tot PVC-ul este pulbere albă. Nu pare deloc un cartus. Am găsit plastic vinil, care este rezultatul diferitelor influențe asupra PVC-ului. URA!!! Dar există 18 KILOJ/kg - ei bine, nu se potrivește în nicio poartă. Daca ar fi fost scris acolo in termeni umani - MJ, atunci ieri m-as fi linistit.