Source d'inflammation industrielle. Décharge d'étincelles Allumage d'un fluide inflammable par surchauffe due au frottement
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Les étincelles électriques sont des causes d’incendie assez fréquentes. Ils peuvent enflammer non seulement des gaz, des liquides, des poussières, mais aussi certains solides. En électrotechnique, les étincelles sont souvent utilisées comme source d’inflammation. Le mécanisme d'inflammation de substances inflammables par une étincelle électrique est plus complexe que l'inflammation par un corps chauffé. Lorsqu'une étincelle se forme dans un volume de gaz entre les électrodes, les molécules sont excitées et ionisées, ce qui affecte la nature des réactions chimiques. Dans le même temps, une intense augmentation de température se produit dans le volume du bouclier. A cet égard, deux théories du mécanisme d'allumage par étincelles électriques ont été avancées : ionique et thermique. À l'heure actuelle, cette question n'a pas encore été suffisamment étudiée. La recherche montre que des facteurs électriques et thermiques sont impliqués dans le mécanisme d’inflammation par étincelles électriques. Dans le même temps, dans certaines conditions, les électriques prédominent, dans d'autres, les thermiques. Considérant que les résultats et les conclusions de la recherche du point de vue de la théorie ionique ne contredisent pas la théorie thermique, la théorie thermique est généralement suivie pour expliquer le mécanisme d'allumage par des étincelles électriques.
Décharge d'étincelles. Une étincelle électrique se produit lorsque champ électrique dans un gaz atteint une certaine valeur Ek (intensité de champ critique ou résistance au claquage), qui dépend du type de gaz et de son état.
Réflexion d'une impulsion sonore d'une étincelle électrique provenant d'un mur plat. La photographie a été obtenue en utilisant la méthode du champ noir.| Passage d'une impulsion sonore à travers une paroi cylindrique percée de trous. La photographie a été prise selon la méthode du champ noir. Une étincelle électrique produit un éclair extrêmement court ; la vitesse de la lumière est infiniment supérieure à la vitesse du son, dont nous discuterons ci-dessous.
Étincelles électriques pouvant apparaître lors d'un court-circuit dans un câblage électrique, lors de travaux de soudure électrique, lors d'étincelles d'équipements électriques, lors de décharges électricité statique. La taille des gouttelettes métalliques atteint 5 mm lors du soudage électrique et 3 mm lors d'un court-circuit du câblage électrique. La température des gouttes de métal lors du soudage électrique est proche du point de fusion, et les gouttes de métal formées lors d'un court-circuit de câblage électrique sont supérieures au point de fusion, par exemple pour l'aluminium elle atteint 2500 C. La température de la goutte à la fin de son vol depuis la source de formation jusqu'à la surface de la substance combustible est pris dans les calculs comme étant 800 AVEC.
Une étincelle électrique est l’impulsion d’allumage thermique la plus courante. Une étincelle se produit au moment de la fermeture ou de l'ouverture d'un circuit électrique et a une température nettement supérieure à la température d'inflammation de nombreuses substances inflammables.
Une étincelle électrique entre les électrodes est produite à la suite de décharges pulsées du condensateur C créées par un circuit oscillatoire électrique. S'il y a du liquide (kérosène ou huile) entre l'outil 1 et la pièce 2 au moment de la décharge, l'efficacité du traitement augmente du fait que les particules métalliques arrachées de la partie anodique ne se déposent pas sur l'outil.
Une étincelle électrique peut naître sans aucun conducteur ni réseau.
Caractéristiques transitoires de propagation de la flamme lors de l'allumage par étincelle (Olsen et al. / - hydrogène (allumage réussi. 2 - propane (allumage réussi. 3 - propane (échec de l'allumage). L'étincelle électrique est de deux types, à savoir haute et basse tension. A une étincelle haute tension créée par un générateur haute tension traverse un éclateur d'une taille préfixée. Une étincelle basse tension saute au point de rupture du circuit électrique lorsqu'une auto-induction se produit lorsque le courant est interrompu.
Les étincelles électriques sont de petites sources d'énergie, mais, comme le montre l'expérience, elles peuvent souvent devenir des sources d'inflammation. Dans des conditions normales de fonctionnement, la plupart des appareils électriques ne produisent pas d’étincelles, mais certains appareils en produisent généralement.
Une étincelle électrique a l’apparence d’un mince canal brillant reliant les électrodes : le canal peut être courbé et ramifié de manière complexe. Une avalanche d'électrons se déplace dans le canal d'étincelle, provoquant une forte augmentation de la température et de la pression, ainsi qu'un crépitement caractéristique. Dans un voltmètre à étincelles, les électrodes à billes sont rassemblées et la distance à laquelle une étincelle saute entre les billes est mesurée. La foudre est une étincelle électrique géante.
Schéma de principe d'un générateur d'arc activé courant alternatif.| Diagramme schématique d'un générateur d'étincelles condensé.
Une étincelle électrique est une décharge créée par une grande différence de potentiel entre les électrodes. La substance de l'électrode pénètre dans l'intervalle d'analyse des étincelles à la suite des émissions explosives des torches des électrodes. Une décharge d'étincelle à une densité de courant élevée et à une température élevée des électrodes peut se transformer en une décharge d'arc à haute tension.
Décharge d'étincelles. Une étincelle électrique se produit si le champ électrique dans un gaz atteint une certaine valeur Ec (intensité de champ critique ou résistance au claquage), qui dépend du type de gaz et de son état.
Une étincelle électrique décompose les NH en leurs éléments constitutifs. Au contact catalytiquement substances actives sa décomposition partielle se produit même avec relativement peu de chauffage. L'ammoniac ne brûle pas dans l'air dans des conditions normales ; cependant, il existe des mélanges d'ammoniac et d'air qui s'enflamment lorsqu'ils sont allumés. Il brûle également s'il est introduit dans un feu dans l'air. flamme de gaz.
Une étincelle électrique décompose le gaz en ses éléments constitutifs. Au contact de substances catalytiquement actives, sa décomposition partielle se produit même avec relativement peu de chauffage. L'ammoniac ne brûle pas dans l'air dans des conditions normales ; cependant, il existe des mélanges d'ammoniac et d'air qui s'enflamment lorsqu'ils sont allumés. Il brûle également s'il est introduit dans une flamme de gaz brûlant dans l'air.
Une étincelle électrique vous permet d'effectuer avec succès toutes sortes d'opérations - couper des métaux, y faire des trous de n'importe quelle forme et taille, meuler, revêtir, modifier la structure de surface... Il est particulièrement avantageux de traiter des pièces d'une configuration très complexe fabriquées d'alliages durs céramo-métalliques, de compositions de carbure, de matériaux magnétiques, d'aciers et d'alliages à haute résistance et résistants à la chaleur et d'autres matériaux difficiles à traiter.
L'étincelle électrique qui se produit entre les contacts lors de la coupure du circuit ne s'éteint pas seulement en accélérant la coupure ; Ceci est également facilité par les gaz émis par la fibre à partir de laquelle sont constitués les joints 6, spécialement posés dans le même plan que le contact mobile.
Schéma schématique du système d'allumage.| Schéma du système d'allumage par batterie. Une étincelle électrique est produite en appliquant une impulsion de courant haute tension aux électrodes de la bougie d'allumage. Le disjoncteur assure l'ouverture des contacts selon la séquence des cycles, et le distributeur 4 fournit des impulsions haute tension selon l'ordre de fonctionnement des vérins.
Installation pour nettoyage par ultrasons pièces en verre avec évacuation de la chambre de travail. L'étincelle électrique décolle fine couche verre de la surface traitée. Lorsqu'il est soufflé à travers cet arc, un gaz inerte (l'argon) est partiellement ionisé et les molécules contaminants sont détruites sous l'influence du bombardement ionique.
Les étincelles électriques peuvent dans certains cas provoquer des explosions et des incendies. Par conséquent, il est recommandé que les parties des installations ou des machines sur lesquelles il y a une accumulation de charges électrostatiques soient spécialement reliées à la terre avec un fil métallique, permettant ainsi le libre passage des charges électriques de la machine au sol.
Une étincelle électrique est constituée d’atomes d’air ou d’un autre isolant en décomposition rapide et constitue donc un bon conducteur pendant très peu de temps. La courte durée de la décharge par étincelle a longtemps rendu son étude très difficile, et ce n'est que relativement récemment qu'il a été possible d'établir les lois les plus importantes auxquelles elle obéit.
Décharge d'étincelles. Une étincelle électrique se produit si le champ électrique dans un gaz atteint une certaine valeur Ek (intensité de champ critique ou résistance au claquage), qui dépend du type de gaz et de son état.
Une étincelle électrique ordinaire, sautant à travers un dispositif générateur, a donné naissance, comme le scientifique s'y attendait, à une étincelle similaire dans un autre dispositif, isolé et à plusieurs mètres du premier. Ainsi, pour la première fois, ce qui avait été prédit a été découvert. Maxwell, un champ électromagnétique libre capable de transmettre des signaux sans aucun fil.
Bientôt, une étincelle électrique enflamme l’alcool, le phosphore et enfin la poudre à canon. L'expérience passe entre les mains de magiciens, devient le point culminant des programmes de cirque, suscitant partout un intérêt brûlant pour l'agent mystérieux - l'électricité.
Températures de flamme de divers mélanges gazeux. Une étincelle électrique à haute tension est une décharge électrique dans l'air à pression normale sous l'influence d'une haute tension.
Une étincelle électrique est également appelée forme de passage d'un courant électrique à travers un gaz lors d'une décharge à haute fréquence d'un condensateur à travers un court espace de décharge et un circuit contenant une auto-induction. Dans ce cas, pendant une fraction significative de l'alternance du courant haute fréquence, la décharge est une décharge en arc en mode alternatif.
En faisant passer des étincelles électriques dans l'air atmosphérique, Cavendish a découvert que l'azote était oxydé par l'oxygène atmosphérique en oxyde nitrique, qui pouvait être converti en acide nitrique. En conséquence, Timiryazev décide qu'en brûlant l'azote de l'air, il est possible d'obtenir des sels de nitrate, qui peuvent facilement remplacer le salpêtre chilien dans les champs et augmenter le rendement des cultures de gazon.
En faisant passer des étincelles électriques dans l'air atmosphérique, Cavendish a découvert que l'azote était oxydé par l'oxygène atmosphérique en oxyde nitrique, qui pouvait être converti en acide nitrique. Par conséquent, Timiryazev décide qu'en brûlant l'azote de l'air, il est possible d'obtenir des sels de nitrate, qui peuvent facilement remplacer le salpêtre chilien dans les champs et augmenter le rendement des cultures de gazon.
Les courants haute fréquence sont excités par des étincelles électriques dans les fils. Ils se propagent le long des fils et émettent des ondes électromagnétiques dans l’espace environnant, interférant avec la réception radio. Ces interférences pénètrent dans le récepteur de différentes manières : 1) via l'antenne du récepteur, 2) via des fils réseau d'éclairage, si le récepteur est en réseau, 3) par induction d'un éclairage ou de tout autre fil à travers lequel se propagent des ondes parasites.
L'effet d'une étincelle électrique sur des mélanges inflammables est très complexe.
L'obtention d'une étincelle électrique de l'intensité requise lors de l'allumage de la batterie n'est pas limitée au nombre minimum de tours, mais lors de l'allumage à partir d'une magnéto sans embrayage d'accélérateur, elle est assurée à environ 100 tr/min.
L'allumage par étincelle électrique, comparé à d'autres méthodes, nécessite une énergie minimale, car un petit volume de gaz sur le trajet de l'étincelle est chauffé par celle-ci à une température élevée en un temps extrêmement court. L'énergie d'étincelle minimale requise pour enflammer un mélange explosif à sa concentration optimale est déterminée expérimentalement. Il est ramené à la normale conditions atmosphériques- pression 100 kPa et température 20 C. Généralement, l'énergie minimale requise pour enflammer des mélanges explosifs poussière-air est d'un ou deux ordres de grandeur supérieure à l'énergie requise pour enflammer des mélanges explosifs gaz et vapeur-air.
Interrupteur d'allumage. Lors d'une panne, une étincelle électrique fait évaporer une fine couche de métal déposée sur le papier, et près du point de panne, le papier est débarrassé de son métal et le trou de panne est rempli d'huile, ce qui rétablit la fonctionnalité du condensateur.
Les étincelles électriques sont les plus dangereuses : presque toujours leur durée et leur énergie sont suffisantes pour enflammer des mélanges inflammables.
Enfin, une étincelle électrique permet de mesurer de grandes différences de potentiel à l'aide d'un écart à billes dont les électrodes sont deux billes métalliques à surface polie. Les billes sont écartées et un potentiel mesuré leur est appliqué. Ensuite, les boules se rapprochent jusqu'à ce qu'une étincelle saute entre elles. Connaissant le diamètre des boules, la distance qui les sépare, la pression, la température et l'humidité de l'air, trouvez la différence de potentiel entre les boules à l'aide de tableaux spéciaux.
Sous l'influence d'une étincelle électrique, il se décompose avec un volume croissant. Le chlorure de méthyle est très réactif composé organique; La plupart des réactions avec le chlorure de méthyle impliquent le remplacement des atomes d'halogène par divers radicaux.
Lorsque des étincelles électriques traversent l’air liquide, l’anhydride nitreux se forme sous forme de poudre bleue.
Pour éviter une étincelle électrique, il est nécessaire de connecter les parties déconnectées du gazoduc avec un cavalier et d'installer une mise à la terre.
Modification des limites de concentration d'inflammation en fonction de la puissance de l'étincelle. Une augmentation de la puissance des étincelles électriques entraîne une expansion de la zone d'inflammation (explosion) des mélanges gazeux. Cependant, ici aussi, il existe une limite à laquelle aucune modification ultérieure des limites d'inflammation ne se produit. Les étincelles d'une telle puissance sont généralement appelées saturées. Leur utilisation dans des appareils de détermination de la concentration et limites de température l'inflammation, le point d'éclair et d'autres valeurs donnent des résultats qui ne diffèrent pas de l'inflammation par des corps chauffés et une flamme.
Lorsqu’une étincelle électrique traverse un mélange de fluorure de soufre et d’hydrogène, du H2S et du HF se forment. Les mélanges de S2F2 avec le dioxyde de soufre forment du fluorure de thionyle (SOF2) dans les mêmes conditions, et les mélanges avec l'oxygène forment un mélange de fluorure de thionyle et de dioxyde de soufre.
Lorsque des étincelles électriques traversent l'air d'un récipient fermé au-dessus de l'eau, une diminution plus importante du volume de gaz se produit que lorsque du phosphore y est brûlé.
La quantité d'énergie d'étincelle électrique nécessaire pour initier la décomposition explosive de l'acétylène dépend fortement de la pression, augmentant à mesure qu'elle diminue. Selon les données de S. M. Kogarko et Ivanov35, la décomposition explosive de l'acétylène est possible même à une pression absolue de 0,65 °C, si l'énergie de l'étincelle est de 1200 J. Sous pression atmosphérique, l’énergie de l’étincelle d’initiation est de 250 J.
En l'absence d'étincelle électrique ou d'impuretés inflammables telles que la graisse, les réactions ne se produisent généralement de manière visible qu'à des températures élevées. L'éthforane C2Fe réagit lentement avec le fluor dilué à 300 °C, tandis que le k-heptphorane réagit violemment lorsque le mélange est enflammé par une étincelle électrique.
Lorsque des étincelles électriques traversent l'oxygène ou l'air, une odeur caractéristique apparaît, dont la cause est la formation d'une nouvelle substance - l'ozone. L'ozone peut être obtenu à partir d'oxygène auriculaire totalement pur ; il s'ensuit qu'il est constitué uniquement d'oxygène et représente sa modification allotropique.
L'énergie d'une telle étincelle électrique peut être suffisante pour enflammer un mélange inflammable ou explosif. Une décharge d'étincelle à une tension de 3 000 V peut enflammer presque toute la vapeur et mélanges gaz-air, et à 5000 V - inflammation de la plupart des poussières et fibres combustibles. Ainsi, les charges électrostatiques apparaissant dans des conditions industrielles peuvent servir de source d'inflammation, capable de provoquer un incendie ou une explosion en présence de mélanges inflammables.
L'énergie d'une telle étincelle électrique peut être suffisamment importante pour enflammer un mélange inflammable ou explosif.
Lorsque des étincelles électriques traversent l'oxygène, de l'ozone se forme - un gaz qui ne contient qu'un seul élément - l'oxygène ; L'ozone a une densité 1 à 5 fois supérieure à celle de l'oxygène.
Lorsqu'une étincelle électrique traverse l'entrefer entre deux électrodes, un onde de choc. Lorsque cette onde agit sur la surface du bloc de calibrage ou directement sur le PAE, une impulsion élastique d'une durée de l'ordre de plusieurs microsecondes est excitée dans ce dernier.
Dans les conditions de production, les sources d'inflammation peuvent être très diverses tant par la nature de leur apparition que par leurs paramètres.
Parmi les sources possibles d'inflammation, nous soulignons le feu ouvert et les produits de combustion chauds ; manifestation thermique de l'énergie mécanique; thermique, manifestation énergie électrique; manifestation thermique de réactions chimiques.
Feu ouvert et produits de combustion chauds. Les incendies et les explosions proviennent souvent de sources de feu ouvert en fonctionnement constant ou d'apparition soudaine et de produits accompagnant le processus de combustion - étincelles, gaz chauds.
Un feu ouvert peut enflammer presque toutes les substances inflammables, car la température lors d'une combustion enflammée est très élevée (de 700 à 1500°C) ; Dans ce cas, une grande quantité de chaleur est libérée et le processus de combustion est généralement prolongé. Les sources d'incendie peuvent être variées - fours de chauffage technologiques, réacteurs à incendie, régénérateurs avec combustion de substances organiques à partir de catalyseurs ininflammables, fours et installations d'incinération et d'élimination des déchets, torchères pour brûler le côté brûlant et les gaz associés, fumer, utiliser des torches. pour les tuyaux de chauffage, etc. e. La principale mesure de protection contre les incendies contre les sources fixes de feu ouvert est leur isolement des vapeurs et des gaz inflammables en cas d'accidents et de dommages. Il est donc préférable de placer les appareils propulsés par le feu dans des zones ouvertes avec une certaine séparation coupe-feu des appareils adjacents ou de les isoler en les plaçant séparément dans des espaces clos.
Les fours à feu tubulaires externes sont équipés d'un dispositif qui permet, en cas d'accident, de créer un rideau de vapeur autour d'eux, et en présence de dispositifs adjacents à gaz liquéfiés (par exemple, unités de fractionnement de gaz), les fours en sont séparés par un mur blanc de 2 à 3 m de haut et un tuyau perforé est posé dessus pour créer des voiles de vapeur. Pour allumer les fours en toute sécurité, utilisez des allumeurs électriques ou des allumeurs à gaz. Très souvent, des incendies et des explosions se produisent lors de la production d'un incendie (par exemple lors d'un soudage). travaux de réparation en raison du manque de préparation des appareils (comme évoqué ci-dessus) et des sites où ils se trouvent. Travaux de réparation incendie, sauf
la présence d'une flamme nue, accompagnée de diffusion
des côtés et la chute de particules de métal chaud sur les zones sous-jacentes, où elles peuvent enflammer des matériaux inflammables. C'est pourquoi, outre la préparation appropriée des appareils à réparer, les environs sont également préparés. Tous les matériaux inflammables et poussières sont éliminés dans un rayon de 10 m, les structures combustibles sont protégées par des écrans et des mesures sont prises pour empêcher les étincelles de pénétrer dans les sols sous-jacents. La grande majorité des travaux à chaud sont réalisés dans des chantiers ou ateliers fixes spécialement équipés.
Dans chaque cas individuel, une autorisation spéciale de l'administration et une sanction sont obtenues pour les travaux à chaud. pompiers.
Si nécessaire, développez mesures supplémentaires assurer la sécurité. Les chantiers à chaud sont inspectés par des spécialistes des pompiers avant et après la fin des travaux. Si nécessaire, une caserne de pompiers dotée du matériel anti-incendie approprié est installée pendant les travaux.
Pour fumer sur le territoire de l'entreprise et dans les ateliers, des locaux spéciaux sont aménagés ou des espaces appropriés sont attribués ; Pour réchauffer les tuyaux gelés, utilisez des radiateurs à eau chaude, à vapeur ou à induction.
Les étincelles sont des particules solides et chaudes de carburant incomplètement brûlé. La température de ces étincelles est le plus souvent comprise entre 700 et 900 ° C. Lorsqu'elle est libérée dans l'air, l'étincelle brûle relativement lentement, car le dioxyde de carbone et les autres produits de combustion sont partiellement adsorbés à sa surface.
La réduction du risque d'incendie dû aux étincelles est obtenue en éliminant les causes de formation d'étincelles et, si nécessaire, en piégeant ou en éteignant les étincelles.
Capter et éteindre les étincelles pendant le fonctionnement des fours et des moteurs combustion interne obtenu en utilisant des pare-étincelles et des pare-étincelles. Les conceptions de pare-étincelles sont très diverses. Les dispositifs de captage et d'extinction des étincelles reposent sur l'utilisation de la gravité (chambres de précipitation), de la force d'inertie (chambres avec cloisons, buses, grilles, dispositifs à persiennes), de la force centrifuge (cyclones).
capteurs, turbine-vortex), forces d'attraction électrique (précipitateurs électriques), refroidissement des produits de combustion par l'eau (rideaux d'eau, captage par la surface de l'eau), refroidissement et dilution des gaz par la vapeur d'eau, etc. sont installés
/ - foyer ; 2 - chambre de décantation ; 3 - pare-étincelles cyclonique ; 4 - buse de postcombustion 
plusieurs systèmes d'extinction d'étincelles en série, comme le montre la Fig. 3.7.
Manifestation thermique de l'énergie mécanique. La transformation de l'énergie mécanique en chaleur, dangereuse en termes d'incendie, se produit lors d'impacts de corps solides avec formation d'étincelles, de frottements de corps lors de mouvements mutuels les uns par rapport aux autres, de compression adiabatique des gaz, etc.
Des étincelles d'impact et de friction se forment lorsqu'elles sont suffisantes fort impact ou une abrasion intense des métaux et autres solides. La température élevée des étincelles de friction est déterminée non seulement par la qualité du métal, mais également par son oxydation par l'oxygène atmosphérique. La température d'étincelle des aciers à faible teneur en carbone non alliés dépasse parfois
1500° C. L'évolution de la température des étincelles d'impact et de friction en fonction du matériau des corps en collision et de la force appliquée est représentée dans le graphique de la Fig. 3.8. Malgré la température élevée, les étincelles d'impact et de friction disposent d'une faible réserve de chaleur en raison de l'insignifiance de leur masse. De nombreuses expériences ont établi que 
Riz. 3.8. Dépendance de la température des étincelles d'impact et de frottement sur la pression des corps en collision
Les étincelles les plus sensibles aux impacts et aux frottements sont l'acétylène, l'éthylène, le disulfure de carbone, le monoxyde de carbone et l'hydrogène. Les substances qui ont une longue période d'induction et nécessitent une quantité importante de chaleur pour s'enflammer (méthane, gaz naturel, ammoniac, aérosols, etc.) ne s'enflamment pas par les étincelles d'impact et de friction.
Les étincelles tombant sur la poussière déposée et les matériaux fibreux créent des zones de combustion lente qui peuvent provoquer un incendie ou une explosion. Les étincelles produites lorsque des objets en aluminium heurtent une surface oxydée ont un grand potentiel d'inflammation. pièces en acier. La prévention des explosions et des incendies dus aux étincelles, aux chocs et aux frottements est obtenue grâce à l'utilisation d'outils anti-étincelles pour un usage quotidien et lors de travaux d'urgence dans les ateliers d'explosifs ; magicien
des séparateurs de fils et des attrape-pierres sur les lignes d'approvisionnement en matières premières des machines à percussion, des broyeurs, etc. ; fabriquer des pièces de machines pouvant entrer en collision les unes avec les autres à partir de métaux non étincelants ou en ajustant strictement la taille de l'espace entre elles.
Les outils en bronze phosphoreux, cuivre, alliages d'aluminium AKM-5-2 et D-16, aciers alliés contenant 6 à 8 % de silicium et 2 à 5 % de titane, etc. sont considérés comme antiétincelles. Il n'est pas recommandé d'utiliser du cuivre. -outils plaqués. Dans tous les cas, lorsque cela est possible, les opérations à impact doivent être remplacées par des opérations sans impact*. Lors de l'utilisation de l'acier instruments à percussion dans les environnements explosifs, la zone de travail est fortement ventilée et les surfaces d'impact de l'outil sont lubrifiées avec de la graisse.
L'échauffement des corps par frottement lors du mouvement mutuel dépend de l'état des surfaces des corps frottants, de la qualité de leur lubrification, de la pression des corps les uns sur les autres et des conditions d'évacuation de la chaleur vers l'environnement.
Dans un état normal et bon fonctionnement en frottant les paires, l'excès de chaleur généré est rapidement éliminé dans l'environnement, garantissant que la température est maintenue à un niveau donné, c'est-à-dire que si Qtp = QnoT, alors /work = Const. La violation de cette égalité entraînera une augmentation de la température des corps frottants. Pour cette raison, une surchauffe dangereuse se produit dans les roulements des machines et des appareils, lorsque les bandes transporteuses et les courroies d'entraînement glissent et lors de l'enroulement. matériaux fibreux sur les arbres tournants, usinage substances solides inflammables, etc.
Pour réduire le risque de surchauffe, des roulements sont utilisés à la place des paliers lisses pour les arbres à grande vitesse et fortement chargés.
Grande importance dispose d'une lubrification systématique des roulements (notamment des paliers lisses). Pour une lubrification normale des roulements, utilisez le type d'huile accepté en tenant compte de la charge et de la vitesse de l'arbre. Si le refroidissement naturel ne suffit pas à éliminer l'excès de chaleur, un refroidissement forcé du roulement est organisé. eau courante ou de l'huile en circulation, assurer le contrôle de la température
le rapport entre les roulements et le liquide utilisé pour les refroidir. L'état des roulements est systématiquement surveillé, nettoyé de la poussière et de la saleté, et les surcharges, vibrations, distorsions et échauffements supérieurs aux températures établies ne sont pas autorisés.
Évitez de surcharger les convoyeurs, de pincer la courroie, de relâcher la tension de la courroie ou du ruban. Des appareils sont utilisés qui signalent automatiquement lorsque vous travaillez avec une surcharge. Au lieu d'entraînements par courroie plate, des entraînements par courroie trapézoïdale sont utilisés, ce qui élimine pratiquement le glissement.
Depuis l'entrée des fibres dans les interstices entre les parties tournantes et fixes de la machine, le compactage progressif de la masse fibreuse et son frottement contre les parois de la machine (dans les usines textiles, les usines de lin et de chanvre-jute, dans les ateliers de séchage de des usines fibres chimiques etc.) réduisez les écarts entre les tourillons d'arbre et les roulements, utilisez des bagues, des boîtiers, des boucliers et d'autres dispositifs anti-enroulement pour protéger les arbres du contact avec des matériaux fibreux. Dans certains cas, des couteaux anti-enroulement, etc. sont installés.
Chauffage des gaz et de l'air inflammables lors de leur compression dans les compresseurs. L'augmentation de la température du gaz lors de la compression adiabatique est déterminée par l'équation
où Tll1 Tk est la température du gaz avant et après compression, °K ; Pm Pk - pressions initiale et finale, kg/cm2\ k - indice adiabatique, pour l'air = 1,41.
La température des gaz dans les cylindres du compresseur à un taux de compression normal ne dépasse pas 140-160°C. Étant donné que la température finale des gaz pendant la compression dépend du degré de compression, ainsi que de la température initiale des gaz, afin d'éviter une surchauffe excessive Lorsqu'il est comprimé à des pressions élevées, le gaz est comprimé progressivement dans des compresseurs à plusieurs étages et refroidi après chaque étape de compression dans des réfrigérateurs inter-étages. Pour éviter d'endommager le compresseur, surveillez la température et la pression du gaz.
Une augmentation de la température lors de la compression de l'air entraîne souvent des explosions du compresseur. Les concentrations explosives résultent de l'évaporation et de la décomposition de l'huile lubrifiante dans des conditions de température élevée. Les sources d'inflammation sont des sources de combustion spontanée des produits de décomposition de l'huile déposés dans le conduit d'air de refoulement et le récepteur. Il a été établi que pour chaque augmentation de IO0C de la température dans les cylindres du compresseur, les processus d'oxydation sont accélérés de 2 à 3 fois. Naturellement, les explosions ne se produisent généralement pas dans les cylindres du compresseur, mais dans les conduits d'air de refoulement et s'accompagnent de la combustion de condensats d'huile et de produits de décomposition de l'huile s'accumulant sur la surface intérieure des conduits d'air. Pour éviter les explosions compresseurs d'air En plus de surveiller la température et la pression de l'air, ils établissent et maintiennent strictement des débits d'alimentation en huile lubrifiante optimaux et nettoient systématiquement les conduits et les récepteurs d'air de refoulement des dépôts inflammables.
Manifestation thermique de l'énergie électrique. L'effet thermique du courant électrique peut se manifester sous forme d'étincelles et d'arcs électriques lors d'un court-circuit ; surchauffe excessive des moteurs, des machines, des contacts et des zones individuelles réseaux électriques lors de surcharges et de résistances transitoires ; surchauffe résultant de la manifestation de courants de Foucault d'induction et d'auto-induction ; lors de décharges d'étincelles d'électricité statique et de décharges d'électricité atmosphérique.
Lors de l'évaluation de la possibilité d'incendies dus à des équipements électriques, il est nécessaire de prendre en compte la présence, l'état et l'adéquation de la protection existante contre l'exposition environnement, courts-circuits, surcharges, résistances transitoires, décharges d'électricité statique et atmosphérique.
Manifestation thermique de réactions chimiques. Les réactions chimiques qui se produisent avec le dégagement d'une quantité importante de chaleur présentent un risque d'incendie ou d'explosion, car dans ce cas, les substances inflammables en réaction ou à proximité peuvent être chauffées à la température de leur inflammation spontanée.
En fonction du danger de manifestations thermiques de réactions exothermiques, les substances chimiques sont divisées dans les groupes suivants (plus de détails à ce sujet sont discutés au chapitre I).
UN. Substances qui s'enflamment au contact de l'air, c'est-à-dire ayant une température d'auto-inflammation inférieure à la température ambiante (par exemple, les composés organoaluminium) ou chauffées au-dessus de leur température d'auto-inflammation.
b. Substances qui s'enflamment spontanément dans l'air - huiles végétales et graisses animales, pierres et charbon, composés de fer et de soufre, suie, poudre d'aluminium, zinc, titane, magnésium, tourbe, déchets de vernis nitroglyphthaliques, etc.
La combustion spontanée des substances est évitée en réduisant la surface d'oxydation, en améliorant les conditions d'évacuation de la chaleur vers l'environnement, en réduisant la température initiale de l'environnement, en utilisant des inhibiteurs des processus de combustion spontanée, en isolant les substances du contact avec l'air (stockage et traitement sous protection de gaz ininflammables, protection de la surface des substances broyées par un film de graisse, etc.).
V. Les substances inflammables lorsqu'elles interagissent avec l'eau sont les métaux alcalins (Na, K, Li), le carbure de calcium, la chaux vive, la poudre et les copeaux de magnésium, de titane, les composés organoaluminium (triéthylaluminium, triisobutylaluminium, chlorure de diéthylaluminium, etc.). Beaucoup de ce groupe de substances, lorsqu'elles interagissent avec l'eau, forment des gaz inflammables (hydrogène, acétylène), qui peuvent s'enflammer au cours de la réaction, et certains d'entre eux (par exemple, les composés organoaluminium) explosent au contact de l'eau. Naturellement, ces substances sont stockées et utilisées à l’abri du contact avec les eaux industrielles, atmosphériques et souterraines.
d. Les substances qui s'enflamment au contact les unes des autres sont principalement des agents oxydants qui peuvent, dans certaines conditions, enflammer des substances inflammables. Les réactions d'interaction des comburants avec des substances inflammables sont facilitées par le broyage des substances, la température élevée et la présence d'initiateurs de processus. Dans certains cas, les réactions sont explosives. Les agents oxydants ne doivent pas être stockés avec des substances inflammables ; tout contact entre eux ne doit pas être autorisé, sauf si cela est dû à la nature du processus technologique.
e. Substances capables de se décomposer avec inflammation ou explosion sous l'influence de la chaleur, d'un impact, d'une compression, etc. Il s'agit notamment des explosifs, des nitrates, des peroxydes, des hydroperoxydes, de l'acétylène, du porofor ChKhZ-57 (acide azodinitrilisobutyrique), etc. Ces substances pendant le stockage et l'utilisation protègent contre les températures dangereuses et les influences mécaniques dangereuses.
Les substances chimiques des groupes énumérés ci-dessus ne peuvent pas être stockées ensemble ou avec d'autres substances et matériaux inflammables.
En fonction de la Pression du gaz, les configurations d'électrodes et les paramètres du circuit externe, il existe quatre types de décharges indépendantes :
- décharge luminescente;
- décharge d'étincelles ;
- décharge en arc ;
- décharge corona.
1. Décharge luminescente Se produit quand basses pressions. On peut l'observer dans un tube de verre doté d'électrodes métalliques plates soudées aux extrémités (Fig. 8.5). Près de la cathode se trouve une fine couche lumineuse appelée film lumineux cathodique 2.
Entre la cathode et le film il y a L'espace sombre d'Aston 1. A droite du film lumineux est placée une couche faiblement lumineuse appelée espace sombre de la cathode 3. Cette couche pénètre dans une zone lumineuse appelée lueur couvante 4, l'espace qui couve est bordé par un espace sombre - Espace sombre de Faraday 5. Toutes les couches ci-dessus se forment partie cathodique décharge luminescente. Le reste du tube est rempli de gaz incandescent. Cette partie s'appelle colonne positive 6.
À mesure que la pression diminue, la partie cathodique de la décharge et l'espace sombre de Faraday augmentent et la colonne positive se raccourcit.
Les mesures ont montré que presque toutes les chutes de potentiel se produisent dans les trois premières sections de la décharge (espace sombre d'Aston, film lumineux cathodique et cathode point noir). Cette partie de la tension appliquée au tube est appelée chute de potentiel cathodique.
Dans la région de la lueur couvante, le potentiel ne change pas - ici l'intensité du champ est nulle. Enfin, dans l’espace sombre de Faraday et dans la colonne positive, le potentiel augmente lentement.
Cette distribution de potentiel est provoquée par la formation d’une charge d’espace positive dans l’espace sombre de la cathode, en raison de la concentration accrue d’ions positifs.
Les ions positifs, accélérés par la chute de potentiel cathodique, bombardent la cathode et en expulsent les électrons. Dans l'espace sombre d'Aston, ces électrons, volant sans collision dans la région de l'espace sombre de la cathode, ont une énergie élevée, de sorte qu'ils ionisent plus souvent les molécules qu'ils ne les excitent. Ceux. L'intensité de la lueur du gaz diminue, mais de nombreux électrons et ions positifs se forment. Les ions résultants ont initialement une vitesse très faible et donc une charge d'espace positive est créée dans l'espace sombre de la cathode, ce qui conduit à une redistribution du potentiel le long du tube et à l'apparition d'une chute de potentiel cathodique.
Les électrons générés dans l'espace sombre de la cathode pénètrent dans la région de lueur couvante, caractérisée par une forte concentration d'électrons et d'ions positifs et une charge d'espace polaire proche de zéro (plasma). Par conséquent, l’intensité du champ est ici très faible. Dans la région de la lueur couvante, un processus de recombinaison intense a lieu, accompagné de l'émission d'énergie libérée au cours de ce processus. Ainsi, la lueur couvante est principalement une lueur de recombinaison.
De la région de lueur couvante jusqu’à l’espace sombre de Faraday, les électrons et les ions pénètrent par diffusion. La probabilité de recombinaison diminue ici considérablement, car la concentration de particules chargées est faible. Par conséquent, il existe un champ dans l’espace sombre de Faraday. Les électrons entraînés par ce champ accumulent de l’énergie et finissent souvent par créer les conditions nécessaires à l’existence d’un plasma. La colonne positive représente le plasma à décharge gazeuse. Il agit comme un conducteur reliant l’anode aux parties cathodiques de la décharge. La lueur de la colonne positive est principalement provoquée par les transitions des molécules excitées vers l’état fondamental.
2. Décharge d'étincelles se produit dans le gaz généralement à des pressions de l’ordre de la pression atmosphérique. Il se caractérise par une forme intermittente. Par apparence une décharge d'étincelle est un groupe de fines bandes brillantes ramifiées en zigzag qui pénètrent instantanément dans l'espace de décharge, s'éteignent rapidement et se remplacent constamment (Fig. 8.6). Ces bandes sont appelées canaux d'étincelles.
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T gaz = 10 000 K ~ 40cm je= 100 kA t= 10 –4 s je~ 10km |
Une fois que l'espace de décharge est « brisé » par le canal d'étincelle, sa résistance devient faible et une impulsion de courant à court terme traverse le canal. grande force, pendant lequel seule une petite tension tombe sur l'intervalle de décharge. Si la puissance de la source n'est pas très élevée, la décharge s'arrête après cette impulsion de courant. La tension entre les électrodes commence à augmenter jusqu'à sa valeur précédente et le claquage du gaz se répète avec la formation d'un nouveau canal d'étincelle.
Au naturel conditions naturelles la décharge d'étincelle est observée sous forme d'éclair. La figure 8.7 montre un exemple de décharge d'étincelle - foudre, durée 0,2 ÷ 0,3 avec une intensité de courant de 10 4 - 10 5 A, longueur 20 km (Fig. 8.7).
3. Décharge d'arc . Si, après avoir reçu une décharge d'étincelle provenant d'une source puissante, la distance entre les électrodes est progressivement réduite, alors la décharge devient continue d'intermittente et une nouvelle forme de décharge gazeuse apparaît, appelée décharge en arc(Fig. 8.8).
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| ~ 10 3 A | ||
| Riz. 8.8 | ||
Dans ce cas, le courant augmente fortement, atteignant des dizaines et des centaines d'ampères, et la tension aux bornes de l'espace de décharge chute à plusieurs dizaines de volts. Selon V.F. Litkevich (1872 - 1951), la décharge en arc est maintenue principalement grâce à l'émission thermoionique de la surface de la cathode. En pratique, cela signifie du soudage et des fours à arc puissants.
4. Décharge corona (Fig. 8.9). se produit dans un fort champ électrique inhomogène avec relativement hautes pressions gaz (environ atmosphérique). Un tel champ peut être obtenu entre deux électrodes dont la surface de l'une présente une grande courbure (fil fin, pointe).
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La présence d'une deuxième électrode n'est pas nécessaire, mais son rôle peut être joué par des objets métalliques proches et environnants mis à la terre. Lorsque le champ électrique à proximité d'une électrode à grande courbure atteint environ 3∙10 6 V/m, une lueur apparaît autour d'elle, ressemblant à une coquille ou à une couronne, d'où le nom de la charge.
SOURCE D'ALLUMAGE - la source d'énergie qui initie la combustion. Doit avoir une énergie, une température et une durée d'exposition suffisantes.
Comme indiqué précédemment, une combustion peut se produire lorsque le gaz est exposé à diverses sources d'inflammation. Selon la nature de l'origine, les sources d'inflammation peuvent être classées :
feu ouvert, produits de combustion chauds et surfaces chauffées par ceux-ci ;
manifestations thermiques de l'énergie mécanique;
manifestations thermiques de l'énergie électrique;
manifestations thermiques des réactions chimiques (de ce groupe, le feu ouvert et les produits de combustion sont séparés dans un groupe distinct).
Feu ouvert, produits de combustion chauds et surfaces chauffées par ceux-ci
À des fins de production, le feu, les fours à combustion, les réacteurs et les torches pour brûler les vapeurs et les gaz sont largement utilisés. Lors de travaux de réparation, la flamme des brûleurs et chalumeaux, utilisez des torches pour réchauffer les tuyaux gelés, des feux pour réchauffer le sol lors de la combustion des déchets. La température de la flamme, ainsi que la quantité de chaleur dégagée, sont suffisantes pour enflammer presque toutes les substances inflammables.
Flamme nue. Le risque d'incendie d'une flamme est déterminé par la température de la torche et la durée de son influence sur les substances inflammables. Par exemple, l'inflammation est possible à partir d'allumages « à faible teneur en calories » comme un mégot de cigarette ou un mégot de cigarette fumant, ou une allumette allumée (tableau 1).
Les sources de feu ouvert - les torches - sont souvent utilisées pour chauffer un produit congelé, pour l'éclairage lors de l'inspection d'équipements dans l'obscurité, par exemple lors de la mesure du niveau de liquides, lors d'un incendie sur le territoire d'objets en présence de liquides inflammables. et les gaz.
Les produits de combustion très chauffés sont des produits de combustion gazeux obtenus par la combustion de substances solides, liquides et gazeuses et peuvent atteindre des températures de 800 à 1 200 °C. Un risque d'incendie est posé par le dégagement de produits très chauffés par des fuites dans la maçonnerie des foyers et des conduits de fumée.
Les sources d'inflammation industrielles sont également des étincelles qui se produisent lors du fonctionnement des fours et des moteurs. Il s'agit de particules solides et chaudes de combustible ou de tartre dans un flux de gaz, obtenues à la suite d'une combustion incomplète ou d'une élimination mécanique de substances combustibles et de produits de corrosion. La température d'une telle particule solide est assez élevée, mais la réserve d'énergie thermique (W) est faible en raison de la petite masse de l'étincelle. Une étincelle ne peut enflammer que des substances suffisamment préparées pour la combustion (mélanges gaz-vapeur-air, poussières déposées, matériaux fibreux).
Les foyers « étincellent » en raison de défauts de conception ; en raison de l'utilisation d'un type de combustible pour lequel le foyer n'est pas conçu ; en raison d'un souffle accru ; en raison d'une combustion incomplète du carburant ; en raison d'une atomisation insuffisante combustible liquide, ainsi qu'en raison du non-respect du nettoyage des fours.
Des étincelles et des dépôts de carbone pendant le fonctionnement du moteur à combustion interne se forment en raison d'une mauvaise régulation du système d'alimentation en carburant et de l'allumage électrique ; lorsque le carburant est contaminé par des huiles lubrifiantes et des impuretés minérales ; lors d'un fonctionnement prolongé du moteur avec des surcharges ; en cas de non-respect des délais de nettoyage du système d'échappement des dépôts de carbone.
Le risque d'incendie des étincelles provenant des chaufferies, des cheminées des locomotives à vapeur et diesel, ainsi que d'autres machines, et des incendies est largement déterminé par leur taille et leur température. Il a été établi qu'une étincelle d = 2 mm présente un risque d'incendie si elle a une température de » 1000°C ; d=3mm - 800°C; d = 5mm - 600°C.
Manifestations thermiques dangereuses de l'énergie mécanique
Dans les conditions de production, on observe une augmentation de la température corporelle présentant un risque d'incendie suite à la conversion de l'énergie mécanique en énergie thermique :
lors d'impacts de corps solides (avec ou sans formation d'étincelles) ;
avec frottement superficiel des corps lors de leur mouvement mutuel ;
pendant l'usinage matériaux durs outil de coupe;
lors de la compression de gaz et du pressage de plastiques.
Le degré d'échauffement des corps et la possibilité d'apparition d'une source d'inflammation dépendent des conditions de transition de l'énergie mécanique en énergie thermique.
Étincelles produites par les impacts de corps solides.
La taille des étincelles d'impact et de friction, qui sont un morceau de métal ou de pierre chauffé au point de briller, ne dépasse généralement pas 0,5 mm. La température d'étincelle des aciers à faible angle non alliés peut atteindre le point de fusion du métal (environ 1550°C).
Dans des conditions industrielles, l'acétylène, l'éthylène, l'hydrogène, le monoxyde de carbone, le disulfure de carbone, le mélange méthane-air et d'autres substances s'enflamment sous l'impact d'étincelles.
Plus il y a d'oxygène dans le mélange, plus l'étincelle brûle intensément, plus l'inflammabilité du mélange est élevée. L'étincelle qui vole n'enflamme pas directement le mélange poussière-air, mais si elle heurte de la poussière déposée ou des matériaux fibreux, elle provoquera l'apparition de centres de combustion lente. Ainsi, dans les minoteries, les entreprises de tissage et de filature de coton, environ 50 % de tous les incendies proviennent d'étincelles générées par l'impact de corps solides.
Les étincelles produites lorsque des corps en aluminium heurtent une surface en acier oxydée entraînent une réaction chimique avec dégagement d'une quantité importante de chaleur.
Étincelles générées lorsque du métal ou des pierres heurtent les voitures.
Dans les machines équipées de mélangeurs, broyeurs, mélangeurs et autres, des étincelles peuvent se former si des morceaux de métal ou des pierres pénètrent dans les produits en cours de traitement. Des étincelles se forment également lorsque les mécanismes mobiles des machines heurtent leurs parties fixes. Dans la pratique, il arrive souvent que le rotor d'un ventilateur centrifuge entre en collision avec les parois du boîtier ou avec les tambours à aiguilles et à couteaux des machines de séparation et de diffusion des fibres, qui tournent rapidement et heurtent des grilles en acier fixes. Dans de tels cas, des étincelles sont observées. Cela est également possible en raison d'un mauvais réglage des jeux, de déformations et de vibrations des arbres, de l'usure des roulements, de distorsions et d'une fixation insuffisante de l'outil de coupe sur les arbres. Dans de tels cas, non seulement des étincelles sont possibles, mais également une panne de certaines pièces des machines. La panne d’un composant de la machine peut à son tour provoquer la formation d’étincelles, car des particules métalliques pénètrent dans le produit.
Inflammation d'un milieu inflammable due à une surchauffe due au frottement.
Tout mouvement de corps en contact les uns avec les autres nécessite une dépense d'énergie pour vaincre le travail des forces de frottement. Cette énergie est principalement transformée en chaleur. Dans des conditions normales et dans le bon fonctionnement des pièces qui frottent, la chaleur dégagée est rapidement évacuée par un système de refroidissement spécial et est également dissipée dans l'environnement. Une augmentation de la génération de chaleur ou une diminution de l'évacuation et de la perte de chaleur entraînent une augmentation de la température des corps frottants. Pour cette raison, l'inflammation d'un milieu ou de matériaux inflammables se produit en raison de la surchauffe des roulements de machines, des joints d'huile bien serrés, des tambours et des courroies transporteuses, des poulies et des courroies d'entraînement, des matériaux fibreux lorsqu'ils sont enroulés sur les arbres des machines et des appareils en rotation.
À cet égard, les paliers lisses des arbres fortement chargés et à grande vitesse sont les plus dangereux pour l'incendie. Mauvaise qualité de lubrification des surfaces de travail, leur contamination, désalignement des arbres, surcharge des machines et serrage excessif des roulements - tout cela peut provoquer une surcharge. Très souvent, le boîtier du roulement est contaminé par des dépôts de poussières inflammables. Cela crée également des conditions propices à leur surchauffe.
Dans les installations où sont utilisées ou transformées des matières fibreuses, celles-ci s'enflamment lorsqu'elles sont enroulées sur des unités rotatives (filatures, moulins à lin, fonctionnement de moissonneuses-batteuses). Des matériaux fibreux et des produits en paille sont enroulés sur les arbres à proximité des roulements. Le bobinage s'accompagne d'un compactage progressif de la masse, puis de son fort échauffement lors du frottement, de la carbonisation et de l'inflammation.
Dégagement de chaleur lorsque les gaz sont comprimés.
Une quantité importante de chaleur est libérée lorsque les gaz sont comprimés à la suite d'un mouvement intermoléculaire. Une panne ou l'absence du système de refroidissement des compresseurs peut entraîner leur destruction lors d'une explosion.
Manifestations thermiques dangereuses des réactions chimiques
Dans les conditions de production et de stockage de substances chimiques, un grand nombre de ces substances composants chimiques, dont le contact avec l'air ou l'eau, ainsi que le contact mutuel les uns avec les autres, peuvent provoquer un incendie.
1) Les réactions chimiques qui se produisent avec le dégagement d'une quantité importante de chaleur présentent un risque potentiel d'incendie ou d'explosion, car il existe un possible processus de chauffage incontrôlé de substances inflammables en réaction, nouvellement formées ou à proximité.
2) Substances spontanément inflammables et qui s'enflamment spontanément au contact de l'air.
3) Souvent, en raison des conditions du processus technologique, les substances situées dans l'appareil peuvent être chauffées à une température dépassant leur température de combustion spontanée. Ainsi, les produits de pyrolyse des gaz lors de la production d'éthylène à partir de produits pétroliers ont une température d'auto-inflammation comprise entre 530 et 550°C, et quittent les fours de pyrolyse à une température de 850°C. Le fioul ayant une température d'auto-inflammation de 380 à 420 °C est chauffé à 500 °C dans des unités de craquage thermique ; le butane et le butylène, qui ont respectivement une température d'auto-inflammation de 420°C et 439°C, lors de la production de butadiène, chauffent jusqu'à 550 - 650°C, etc. Lorsque ces substances s'échappent à l'extérieur, elles s'enflamment spontanément.
4) Parfois, les substances utilisées dans les processus technologiques ont des propriétés très basse température auto-inflammation :
Triéthylaluminium - Al (C2H5)3 (-68°C) ;
Chlorure de diéthylaluminium - Al (C2H5)2Сl (-60°С);
Triisobutylaluminium (-40°C);
Fluorure d'hydrogène, phosphore liquide et blanc - en dessous de la température ambiante.
5) De nombreuses substances sont capables de s'enflammer spontanément au contact de l'air. La combustion spontanée commence à température ambiante ou après un certain chauffage préalable. Ces substances comprennent les huiles et graisses végétales, les composés de fer et de soufre, certains types de suie, les substances en poudre (aluminium, zinc, titane, magnésium, etc.), le foin, les céréales en silos, etc.
Le contact de produits chimiques auto-inflammables avec l'air se produit généralement lorsque des conteneurs sont endommagés, des déversements de liquides, l'emballage de substances, pendant le séchage, stockage ouvert les solides broyés, ainsi que les matériaux fibreux, lors du pompage de liquides depuis des réservoirs, lorsqu'il y a des dépôts auto-inflammables à l'intérieur des réservoirs.
Substances qui s'enflamment lorsqu'elles interagissent avec l'eau.
Dans les installations industrielles, il existe une quantité importante de substances inflammables lorsqu'elles interagissent avec l'eau. La chaleur dégagée au cours de ce processus peut provoquer l'inflammation des substances inflammables formées ou adjacentes à la zone de réaction. Les substances qui s'enflamment ou provoquent une combustion au contact de l'eau comprennent les métaux alcalins, le carbure de calcium, les carbures de métaux alcalins, le sulfure de sodium, etc. Beaucoup de ces substances, lorsqu'elles interagissent avec l'eau, forment des gaz inflammables qui s'enflamment sous l'effet de la chaleur de réaction :
2K + 2H2O = KOH + H2 + Q.
Lorsqu'une petite quantité (3...5 g) de potassium et de sodium interagit avec l'eau, la température s'élève au-dessus de 600...650°C. S'ils interagissent dans grandes quantités, des explosions se produisent avec des projections de métal en fusion. Lorsqu'ils sont dispersés, les métaux alcalins s'enflamment dans l'air humide.
Certaines substances, comme la chaux vive, sont ininflammables, mais la chaleur de leur réaction avec l'eau peut chauffer les matériaux combustibles à proximité jusqu'au point de combustion spontanée. Ainsi, lorsque l'eau entre en contact avec de la chaux vive, la température dans la zone réactionnelle peut atteindre 600°C :
Ca + H2O = Ca(BOH)2 + Q.
Il existe des cas connus d'incendies dans des poulaillers où le foin était utilisé comme litière. Des incendies se sont déclarés suite au traitement des bâtiments avicoles à la chaux vive.
Le contact avec l'eau des composés organoaluminium est dangereux, car leur interaction avec l'eau se produit par une explosion. L'intensification d'un incendie ou d'une explosion qui a commencé peut se produire lorsque l'on tente d'éteindre de telles substances avec de l'eau ou de la mousse.
L'inflammation des substances chimiques par contact mutuel se produit en raison de l'action d'agents oxydants sur les substances organiques. Le chlore, le brome, le fluor, les oxydes d'azote, l'acide nitrique, l'oxygène et bien d'autres substances agissent comme agents oxydants.
Les agents oxydants, lorsqu’ils interagissent avec des substances organiques, les feront s’enflammer. Certains mélanges d'oxydants et de substances inflammables peuvent s'enflammer lorsqu'ils sont exposés à l'acide sulfurique ou nitrique ou à une petite quantité d'humidité.
La réaction entre le comburant et la substance inflammable est facilitée par le broyage des substances, sa température initiale élevée, ainsi que la présence d'initiateurs du processus chimique. Dans certains cas, les réactions sont explosives.
Substances qui s'enflamment ou explosent lorsqu'elles sont chauffées ou affectées mécaniquement.
Certains produits chimiques sont de nature instable et peuvent se dégrader avec le temps sous l’influence de la température, de la friction, des chocs et d’autres facteurs. Il s'agit généralement de composés endothermiques et le processus de leur décomposition est associé au dégagement d'une quantité de chaleur importante ou moindre. Il s'agit notamment des nitrates, des peroxydes, des hydroperoxydes, des carbures de certains métaux, des acétyléniures, de l'acétylène, etc.
Les violations des réglementations technologiques, l'utilisation ou le stockage de telles substances, ou l'influence d'une source de chaleur sur celles-ci peuvent conduire à leur décomposition explosive.
L'acétylène est sujet à une décomposition explosive sous l'influence d'une température et d'une pression élevées.
Manifestations thermiques de l'énergie électrique
Si l'équipement électrique ne correspond pas à la nature de l'environnement technologique, ainsi qu'en cas de non-respect des règles de fonctionnement de cet équipement électrique, un risque d'incendie et d'explosion peut survenir en production. Des risques d'incendie et d'explosion surviennent dans les processus de production lors de courts-circuits, de ruptures de la couche isolante, de surchauffe excessive des moteurs électriques, de dommages à certaines sections des réseaux électriques, de décharges d'étincelles d'électricité statique et atmosphérique, etc.
Les rejets d’électricité atmosphérique comprennent :
Coups de foudre directs. Le danger d'un coup de foudre direct réside dans le contact du GE avec le canal de foudre, dont la température atteint 2000°C avec un temps d'action d'environ 100 μs. Tous les mélanges inflammables s'enflamment sous l'effet d'un coup de foudre direct.
Manifestations secondaires de la foudre. Le danger de manifestations secondaires de la foudre consiste en des décharges d'étincelles résultant de l'induction et influence électromagnétiqueélectricité atmosphérique sur les équipements de production, les canalisations et les structures des bâtiments. L'énergie de décharge de l'étincelle dépasse 250 mJ et est suffisante pour enflammer des substances inflammables à partir de Wmin = 0,25 J.
Déraper grand potentiel. Un potentiel élevé est transporté dans un bâtiment par les communications métalliques non seulement lorsqu'elles sont directement frappées par la foudre, mais également lorsque les communications sont situées à proximité immédiate du paratonnerre. En cas de non-conformité distances de sécurité entre le paratonnerre et les communications, l'énergie des éventuelles décharges d'étincelles atteint des valeurs de 100 J ou plus. C'est-à-dire qu'il suffit d'enflammer presque toutes les substances inflammables.
Effet thermique des courants de court-circuit. À la suite d'un court-circuit, un effet thermique se produit sur le conducteur, qui chauffe jusqu'à des températures élevées et peut devenir un milieu inflammable.
Étincelles électriques (gouttes de métal). Des étincelles électriques se forment lors d'un court-circuit dans le câblage électrique, le soudage électrique et lorsque les électrodes des lampes électriques à incandescence à usage général fondent.
La taille des gouttelettes métalliques lors d'un court-circuit du câblage électrique et de la fusion du filament des lampes électriques atteint 3 mm et lors du soudage électrique 5 mm. La température de l'arc pendant le soudage électrique atteint 4 000 °C, l'arc sera donc une source d'inflammation pour toutes les substances inflammables.
Lampes électriques à incandescence. Le risque d'incendie des lampes est dû à la possibilité de contact entre la lampe inflammable et l'ampoule d'une lampe électrique à incandescence, chauffée au-dessus de la température d'auto-inflammation du luminaire. La température de chauffage d'une ampoule dépend de sa puissance, de sa taille et de son emplacement dans l'espace.
Des étincelles d'électricité statique. Des décharges d'électricité statique peuvent se former lors du transport de liquides, de gaz et de poussières, lors d'impacts, de meulage, de pulvérisation et de processus similaires d'influence mécanique sur des matériaux et substances diélectriques.
Conclusion: Pour assurer la sécurité des processus technologiques dans lesquels le contact de substances inflammables avec des sources d'inflammation est possible, il est nécessaire de connaître exactement leur nature afin d'éviter tout impact sur l'environnement.
Question 2: Actions préventiveséliminer l'impact des sources d'inflammation sur l'environnement inflammable ;
Mesures de lutte contre l'incendie qui excluent le contact d'un milieu inflammable (FME) avec une flamme nue et des produits de combustion chauds.
Pour assurer la sécurité incendie et explosion des processus technologiques, des processus de traitement, de stockage et de transport de substances et de matériaux, il est nécessaire de développer et de mettre en œuvre des mesures d'ingénierie et techniques empêchant la formation ou l'introduction d'une source d'inflammation dans le système de gaz.
Comme indiqué précédemment, tous les corps chauffés ne peuvent pas être une source d'inflammation, mais seuls les corps chauffés capables de chauffer un certain volume de mélange combustible à une certaine température lorsque le taux de dégagement de chaleur est égal ou supérieur au taux de évacuation de la chaleur de la zone de réaction. Dans ce cas, la puissance et la durée de l'influence thermique de la source doivent être telles que les conditions critiques nécessaires à la formation d'un front de flamme soient maintenues pendant un certain temps. Par conséquent, connaissant ces conditions (conditions de formation d'IZ), il est possible de créer de telles conditions pour la conduite de processus technologiques qui excluraient la possibilité de formation de sources d'inflammation. Dans les cas où les conditions de sécurité ne sont pas remplies, des solutions d'ingénierie et techniques sont introduites qui permettent d'exclure le contact du système hydraulique avec des sources d'inflammation.
La principale solution technique et technique qui empêche le contact d'un milieu inflammable avec une flamme nue, des produits de combustion chauds, ainsi que des surfaces très chauffées est de les isoler d'un éventuel contact aussi bien lors du fonctionnement normal de l'équipement que lors d'accidents.
Lors de la conception de procédés technologiques avec présence de dispositifs « incendie » (fours tubulaires, réacteurs, torches), il est nécessaire de prévoir l'isolation de ces installations de la collision éventuelle de vapeurs et de gaz inflammables avec elles. Ceci est réalisé :
placement des installations dans des espaces clos, séparés des autres appareils ;
placement dans des zones ouvertes entre les appareils de « tir » et les installations à risque d'incendie de barrières de protection. Par exemple, le placement structures fermées, qui agissent comme des barrières.
respect des espaces réglementés ignifuges entre les appareils ;
l'utilisation de rideaux de vapeur dans les cas où il est impossible d'assurer une distance de sécurité incendie ;
assurer la conception sûre des brûleurs torchères avec dispositifs à combustion continue, dont le schéma est illustré à la Fig. 1.
Figure 1 - Torchère pour brûler les gaz : 1 - conduite d'alimentation en vapeur d'eau ; 2 - ligne d'allumage du brûleur suivant ; 3 - conduite d'alimentation en gaz vers le brûleur suivant ; 4 - brûleur; 5 - canon de la torche ; 6 - coupe-feu ; 7 - séparateur ; 8 - conduite par laquelle le gaz est fourni pour la combustion.
Mettre le feu mélange gazeux dans le brûleur suivant, cela s'effectue à l'aide de ce qu'on appelle la flamme qui court (le mélange combustible préalablement préparé est enflammé par un allumeur électrique et la flamme, se déplaçant vers le haut, enflamme le gaz du brûleur). Pour réduire la formation de fumée et d'étincelles, de la vapeur d'eau est fournie au brûleur de la torche.
à l'exception de la formation d'IZ « hypocaloriques » (dans les installations, il est permis de fumer uniquement dans les zones spécialement équipées).
utiliser de l'eau chaude ou de la vapeur pour réchauffer les zones gelées équipement technologique au lieu de torches (équipant les parkings ouverts de systèmes d'alimentation en air chaud) ou de radiateurs à induction.
nettoyer les canalisations et les systèmes de ventilation des dépôts inflammables à l'aide d'un agent ignifuge (nettoyage à la vapeur et mécanique). Dans des cas exceptionnels, il est permis de brûler les déchets après démontage des canalisations dans des zones spécialement désignées et des chantiers permanents à chaud.
surveiller l'état de la maçonnerie des canaux de fumée lors du fonctionnement des foyers et des moteurs à combustion interne, pour éviter les fuites et les grillages des tuyaux d'échappement.
protection des surfaces très chauffées des équipements technologiques (chambres à réturbation) par isolation thermique avec capots de protection. Extrêmement température admissible les surfaces ne doivent pas dépasser 80 % de la température d'auto-inflammation des substances inflammables utilisées dans la production.
empêchant les étincelles dangereuses des fours et des moteurs. En pratique, ce domaine de protection est obtenu en empêchant la formation d'étincelles et en utilisant des dispositifs spéciaux pour les capter et les éteindre. Pour éviter la formation d’étincelles, prévoir : entretien automatique température optimale du mélange combustible fourni pour la combustion ; régulation automatique du rapport optimal entre le carburant et l'air dans le mélange combustible ; avertissement long travail fours et moteurs en mode forcé, avec surcharge ; utilisation des types de combustibles pour lesquels la chambre de combustion et le moteur sont conçus ; nettoyage systématique des surfaces internes des foyers, des canaux de fumée de la suie et des collecteurs d'échappement des moteurs des dépôts d'huile de carbone, etc.
Pour capter et éteindre les étincelles qui se forment lors du fonctionnement des fours et des moteurs, on utilise des pare-étincelles et des pare-étincelles dont le fonctionnement repose sur l'utilisation de la gravité (chambres à sédiments), de l'inertie (chambres avec cloisons, mailles, buses) , forces centrifuges (chambres à cyclone et turbine-vortex).
Les plus largement utilisés dans la pratique sont les pare-étincelles de type gravitationnel, inertiel et centrifuge. Ils sont utilisés, par exemple, dans les conduits de fumée des séchoirs à fumées, dans les systèmes d'échappement des voitures et des tracteurs.
Pour assurer une purification en profondeur des fumées des étincelles, dans la pratique, on utilise souvent non pas un, mais plusieurs types différents de pare-étincelles et de pare-étincelles, qui sont connectés les uns aux autres en série. Le dispositif anti-étincelles et d'extinction à plusieurs niveaux a fait ses preuves, par exemple dans processus technologiques séchage de matériaux inflammables broyés, où les gaz de combustion mélangés à l'air sont utilisés comme liquide de refroidissement.
Mesures de sécurité incendie qui éliminent les manifestations thermiques dangereuses de l'énergie mécanique
Empêcher la formation de sources d'inflammation dues aux effets thermiques dangereux de l'énergie mécanique est une tâche urgente dans les installations présentant des risques d'explosion et d'incendie, ainsi que dans les installations où des poussières et des fibres sont utilisées ou traitées.
Pour éviter la formation d'étincelles lors des impacts, ainsi que le dégagement de chaleur lors des frottements, les solutions organisationnelles et techniques suivantes sont utilisées :
Utilisation d'outils anti-étincelles. Dans les endroits où des mélanges explosifs de vapeurs ou de gaz peuvent se former, il est nécessaire d'utiliser des outils antidéflagrants. Les instruments en bronze, bronze phosphoreux, laiton, béryllium, etc. sont considérés comme intrinsèquement sûrs.
Exemple : 1. Patins de freinage ferroviaire anti-étincelles. réservoirs.2. Outil en laiton pour ouvrir les fûts en carbure de calcium dans les stations d'acétylène.
L'utilisation de capteurs magnétiques, gravitationnels ou inertiels. Ainsi, pour nettoyer le coton brut des cailloux avant de l'introduire dans les machines, des récupérateurs de cailloux gravitationnels ou inertiels sont installés. Les impuretés métalliques en vrac et les matériaux fibreux sont également capturées par les séparateurs magnétiques. De tels dispositifs sont largement utilisés dans la production de farine et de céréales, ainsi que dans les meuneries.
S'il existe un risque que des impuretés solides non magnétiques pénètrent dans la machine, elles effectuent, d'une part, un tri minutieux des matières premières, et d'autre part, la surface interne des machines, contre laquelle ces impuretés peuvent heurter, est recouverte de métal mou. , en caoutchouc ou en plastique.
Prévenir les impacts des mécanismes de machines en mouvement sur leurs parties fixes. Les principales mesures de prévention des incendies visant à empêcher la formation d'étincelles d'impact et de frottement se résument à un réglage et un équilibrage minutieux des arbres, à une sélection appropriée des roulements, à la vérification de la taille des espaces entre les parties mobiles et fixes des machines, à leur fixation fiable, ce qui exclut la possibilité de mouvements longitudinaux ; empêchant la surcharge de la machine.
Installation de sols anti-étincelles dans les zones à risque d'incendie et d'explosion. Exigences accrues selon la sécurité contre les étincelles, ils sont étendus aux locaux de production en présence d'acétylène, d'éthylène, de monoxyde de carbone, de sulfure de carbone, etc., dont les sols et les plates-formes sont constitués d'un matériau ne générant pas d'étincelles ou sont recouverts de caoutchouc tapis, chemins, etc.
Empêcher la combustion de substances dans les zones de génération de chaleur intense due au frottement. A cet effet, pour éviter une surchauffe des roulements, les paliers lisses sont remplacés par des roulements (lorsqu'une telle possibilité existe). Dans d'autres cas, un contrôle automatique de leur température de chauffage est effectué. Le contrôle visuel de la température est effectué par l'application de peintures thermosensibles, qui changent de couleur lorsque le boîtier du roulement est chauffé.
La prévention de la surchauffe des roulements est également obtenue en : équipant des systèmes de refroidissement automatiques utilisant des huiles ou de l'eau comme liquide de refroidissement ; dans les délais et de haute qualité maintenance technique(lubrification systématique, prévention des serrages excessifs, élimination des distorsions, nettoyage de la surface de la contamination).
Pour éviter la surchauffe et les incendies des bandes transporteuses et des courroies d'entraînement, les travaux en surcharge ne doivent pas être autorisés ; vous devez surveiller le degré de tension du ruban, de la courroie et leur état. Eviter de bloquer les patins de l'élévateur avec des produits, de déformer les courroies et de les frotter contre les carters. Lors de l'utilisation de convoyeurs et d'ascenseurs puissants et performants, des dispositifs et des dispositifs peuvent être utilisés qui signalent automatiquement en cas de travail en surcharge et arrêtent le mouvement de la bande lorsque le patin de l'élévateur est bloqué.
Pour éviter que les matériaux fibreux ne s'enroulent sur les arbres rotatifs des machines, il est nécessaire de les protéger des collisions directes avec les matériaux traités en utilisant des bagues, des carters cylindriques et coniques, des conducteurs, des barres de guidage, des boucliers anti-enroulement, etc. De plus, un écart minimum est établi entre les tourillons d'arbre et les roulements ; une surveillance systématique des arbres où il peut y avoir des enroulements est effectuée, en les nettoyant en temps opportun des fibres, en les protégeant avec des couteaux tranchants spéciaux anti-enroulement qui coupent la fibre en cours d'enroulement. Par exemple, les teilleurs des usines de lin bénéficient d’une telle protection.
Prévention de la surchauffe des compresseurs lors de la compression des gaz.
La prévention de la surchauffe du compresseur est assurée en divisant le processus de compression du gaz en plusieurs étapes ; disposition des systèmes de refroidissement des gaz à chaque étage de compression ; installer une soupape de sécurité sur la conduite de refoulement en aval du compresseur ; contrôle automatique et réguler la température du gaz comprimé en modifiant le débit du liquide de refroidissement fourni aux réfrigérateurs ; système de blocage automatique, qui garantit l'arrêt du compresseur en cas d'augmentation de la pression ou de la température du gaz dans les conduites de refoulement ; nettoyer la surface d'échange thermique des réfrigérateurs et les surfaces internes des pipelines des dépôts de carbone et de pétrole.
Prévenir la formation de sources d'inflammation lors des manifestations thermiques de réactions chimiques
Pour éviter l'inflammation de substances inflammables à la suite d'une interaction chimique au contact d'un agent oxydant, l'eau, il est nécessaire de connaître, d'une part, les raisons qui peuvent conduire à une telle interaction, et d'autre part, la chimie des processus d'auto- allumage et combustion spontanée. La connaissance des causes et des conditions de formation de manifestations thermiques dangereuses de réactions chimiques nous permet de développer des mesures de lutte contre l'incendie efficaces qui excluent leur apparition. Par conséquent, les principales mesures de lutte contre l'incendie qui évitent les manifestations thermiques dangereuses des réactions chimiques sont :
Étanchéité fiable des dispositifs, qui exclut le contact des substances chauffées au-dessus de la température d'auto-inflammation, ainsi que des substances à faible température d'auto-inflammation, avec l'air ;
Prévention de la combustion spontanée de substances en réduisant la vitesse des réactions chimiques et des processus biologiques, ainsi qu'en éliminant les conditions d'accumulation de chaleur ;
La réduction de la vitesse des réactions chimiques et des processus biologiques s'effectue par diverses méthodes : limitation de l'humidité lors du stockage des substances et matériaux ; réduire la température de stockage des substances et matériaux (par exemple, céréales, aliments pour animaux) par refroidissement artificiel ; stockage de substances dans un environnement à faible teneur en oxygène ; réduire la surface spécifique de contact des substances auto-inflammables avec l'air (briquettage, granulation de substances en poudre) ; utilisation d'antioxydants et de conservateurs (stockage d'aliments mélangés) ; éliminer le contact avec l'air et les substances chimiquement actives (composés peroxydés, acides, alcalis, etc.) en stockant séparément les substances auto-inflammables dans des conteneurs scellés.
Connaissant les dimensions géométriques de la pile et la température initiale de la substance, il est possible de déterminer la période de sécurité pour leur stockage.
L'élimination des conditions d'accumulation de chaleur s'effectue de la manière suivante :
limiter la taille des piles, caravanes ou tas de substances stockées ;
ventilation active de l'air (foin et autres matières végétales fibreuses);
mélange périodique de substances lors d'un stockage à long terme ;
réduire l'intensité de la formation de dépôts inflammables dans les équipements de traitement à l'aide de dispositifs de piégeage ;
nettoyage périodique de l'équipement de traitement des dépôts combustibles auto-inflammables ;
Prévention de l'inflammation des substances au contact les unes des autres. Les incendies dus à l'inflammation de substances au contact les unes des autres sont évités par un stockage séparé, ainsi qu'en éliminant les causes de leur rejet d'urgence des appareils et des canalisations.
Élimination de l'inflammation des substances résultant d'une auto-décomposition lors d'un chauffage ou d'un impact mécanique. La prévention de l'inflammation des substances sujettes à la décomposition explosive est assurée par une protection contre l'échauffement jusqu'à des températures critiques, les influences mécaniques (impact, frottement, pression, etc.).
Prévention de l'apparition de sources d'inflammation dues aux manifestations thermiques de l'énergie électrique
La prévention des manifestations thermiques dangereuses de l'énergie électrique est assurée par :
sélection correcte du niveau et du type de protection contre les explosions des moteurs électriques et des dispositifs de commande, d'autres équipements électriques et équipement auxiliaire conformément à la classe de risque d'incendie ou d'explosion de la zone, de la catégorie et du groupe du mélange explosif ;
tests périodiques de la résistance d'isolement des réseaux électriques et des machines électriques conformément au programme de maintenance préventive ;
protection des équipements électriques contre les courants court-circuit(court-circuit) (utilisation de fusibles ou de disjoncteurs rapides) ;
prévention de la surcharge technologique des machines et appareils ;
prévention des résistances transitoires élevées grâce à un examen et une réparation systématiques de la partie contact des équipements électriques ;
éliminer les décharges d'électricité statique en mettant à la terre les équipements technologiques, en augmentant l'humidité de l'air ou en utilisant des impuretés antistatiques dans les endroits les plus susceptibles de générer des charges, en ionisant l'environnement des appareils et en limitant la vitesse de déplacement des liquides électrifiés ;
protection des bâtiments, des structures, des appareils autonomes contre les coups de foudre directs avec des paratonnerres et protection contre ses effets secondaires.
Les mesures de prévention des incendies dans les entreprises ne doivent pas être négligées. Étant donné que les économies réalisées en matière de protection contre l'incendie seront disproportionnellement faibles par rapport aux pertes résultant d'un incendie qui se produirait pour cette raison.
Conclusion de la leçon :
L'élimination de l'impact de la source d'inflammation sur les substances et les matériaux est l'une des principales mesures visant à prévenir l'apparition d'un incendie. Dans les installations où il n'est pas possible d'éliminer la charge calorifique, une attention particulière est accordée à l'élimination de la source d'inflammation.
Une décharge par étincelle se produit lorsque la tension champ électrique atteint la valeur de claquage pour un gaz donné. La valeur dépend de la pression du gaz ; pour l’air à pression atmosphérique, c’est environ . À mesure que la pression augmente, elle augmente. Selon la loi expérimentale de Paschen, le rapport entre l'intensité du champ de claquage et la pression est approximativement constant :
Une décharge d'étincelle s'accompagne de la formation d'un canal tortueux et ramifié, brillant et brillant, à travers lequel passe une impulsion à court terme de courant élevé. Un exemple serait la foudre ; sa longueur peut aller jusqu'à 10 km, le diamètre du canal jusqu'à 40 cm, l'intensité du courant peut atteindre 100 000 ampères ou plus, la durée de l'impulsion est d'environ .
Chaque éclair est constitué de plusieurs (jusqu'à 50) impulsions suivant le même canal ; leur durée totale (ainsi que les intervalles entre les impulsions) peut atteindre plusieurs secondes. La température du gaz dans le canal d'étincelle peut atteindre 10 000 K. Un fort échauffement rapide du gaz entraîne une forte augmentation de la pression et l'apparition d'ondes de choc et de bruit. Par conséquent, une décharge d'étincelle s'accompagne de phénomènes sonores - d'un léger crépitement provenant d'une étincelle de faible puissance au grondement du tonnerre accompagnant la foudre.
L'apparition d'une étincelle est précédée par la formation d'un canal hautement ionisé dans le gaz, appelé streamer. Ce canal est obtenu en bloquant les avalanches d'électrons individuelles qui se produisent le long du trajet de l'étincelle. Le fondateur de chaque avalanche est un électron formé par photoionisation. Le diagramme de développement du streamer est présenté sur la Fig. 87.1. Supposons que l'intensité du champ soit telle qu'un électron éjecté de la cathode en raison d'un processus acquiert une énergie suffisante pour l'ionisation au libre parcours moyen.
Par conséquent, les électrons se multiplient - une avalanche se produit (les ions positifs formés dans ce cas ne jouent pas un rôle significatif en raison de leur mobilité beaucoup plus faible ; ils déterminent uniquement la charge d'espace, provoquant une redistribution potentielle). Le rayonnement à ondes courtes émis par un atome dont l'un des électrons internes a été retiré lors de l'ionisation (ce rayonnement est représenté sur le diagramme par des lignes ondulées) provoque une photoionisation des molécules, et les électrons résultants génèrent de plus en plus d'avalanches. Après le chevauchement des avalanches, un canal bien conducteur se forme - une banderole à travers laquelle un puissant flux d'électrons se précipite de la cathode à l'anode - une panne se produit.
Si les électrodes ont une forme dans laquelle le champ dans l'espace interélectrodes est approximativement uniforme (par exemple, ce sont des billes d'un diamètre suffisamment grand), alors le claquage se produit à une tension bien spécifique dont la valeur dépend de la distance entre les des balles. C'est la base du voltmètre à étincelles, utilisé pour mesurer haute tension. Lors des mesures, la plus grande distance à laquelle une étincelle se produit est déterminée. Multipliez ensuite par pour obtenir la valeur de la tension mesurée.
Si l'une des électrodes (ou les deux) présente une très grande courbure (par exemple, l'électrode est mince fil ou pointe), puis lorsque la tension n'est pas trop élevée, une décharge dite corona se produit. À mesure que la tension augmente, cette décharge se transforme en étincelle ou en arc.
Lors d'une décharge corona, l'ionisation et l'excitation des molécules ne se produisent pas dans tout l'espace interélectrode, mais uniquement à proximité de l'électrode avec un petit rayon de courbure, où l'intensité du champ atteint des valeurs égales ou supérieures. Dans cette partie de la décharge, le gaz brille. La lueur a l’apparence d’une couronne entourant l’électrode, ce qui donne son nom à ce type de décharge. La décharge corona de la pointe a l’apparence d’une brosse lumineuse et est donc parfois appelée décharge en brosse. Selon le signe de l'électrode corona, on parle de corona positive ou négative. Entre la couche corona et l'électrode non corona se trouve une région corona externe. Le mode de claquage existe uniquement au sein de la couche corona. Par conséquent, nous pouvons dire que la décharge corona est une rupture incomplète de l'espace gazeux.
Dans le cas d'une couronne négative, les phénomènes à la cathode sont similaires à ceux à la cathode d'une décharge luminescente. Les ions positifs accélérés par le champ éliminent les électrons de la cathode, ce qui provoque l'ionisation et l'excitation des molécules de la couche corona. Dans la région externe de la couronne, le champ n’est pas suffisant pour fournir aux électrons l’énergie nécessaire pour ioniser ou exciter les molécules.
Par conséquent, les électrons qui pénètrent dans cette région dérivent sous l’influence du zéro vers l’anode. Certains électrons sont capturés par des molécules, entraînant la formation d’ions négatifs. Ainsi, le courant dans la région externe est déterminé uniquement par les porteurs négatifs - les électrons et les ions négatifs. Dans cette région, le débit n’est pas auto-entretenu.
Dans la couronne positive, les avalanches d'électrons proviennent de la limite extérieure de la couronne et se précipitent vers l'électrode de la couronne, l'anode. L’apparition d’électrons générant des avalanches est due à la photoionisation provoquée par le rayonnement de la couche corona. Les porteurs de courant dans la zone extérieure de la couronne sont des ions positifs qui dérivent vers la cathode sous l'influence du champ.
Si les deux électrodes ont une grande courbure (deux électrodes corona), des processus caractéristiques d'une électrode corona d'un signe donné se produisent à proximité de chacune d'elles. Les deux couches corona sont séparées par une région externe dans laquelle se déplacent des contre-flux de porteurs de courant positifs et négatifs. Une telle couronne est dite bipolaire.
La décharge de gaz indépendante mentionnée au § 82 lors de l'examen des compteurs est une décharge corona.
L'épaisseur de la couche corona et l'intensité du courant de décharge augmentent avec l'augmentation de la tension. À basse tension, la taille de la couronne est petite et sa lueur est imperceptible. Une telle couronne microscopique apparaît près de la pointe d'où s'écoule le vent électrique (voir § 24).
La couronne, qui apparaît sous l'influence de l'électricité atmosphérique au sommet des mâts des navires, des arbres, etc., était autrefois appelée le feu de Saint-Elme.
Dans les applications haute tension, en particulier les lignes de transmission haute tension, la décharge corona entraîne des fuites de courant nocives. Des mesures doivent donc être prises pour l’empêcher. A cet effet, par exemple, les fils des lignes à haute tension sont pris avec un diamètre assez grand, plus la tension de ligne est élevée.
La décharge corona a trouvé une application utile dans la technologie des précipitateurs électriques. Le gaz à purifier se déplace dans un tuyau le long de l'axe duquel se trouve une électrode corona négative. Les ions négatifs, présents en grande quantité dans la région externe de la couronne, se déposent sur les particules ou gouttelettes polluantes et sont transportés avec elles vers l'électrode externe non couronne. Parvenues à cette électrode, les particules sont neutralisées et déposées dessus. Par la suite, lorsque le tuyau est heurté, les sédiments formés par les particules piégées tombent dans le réservoir de collecte.