Marcin Grabarczyk

Badanie wpływu temperatury na ciśnienie wybuchu jedno- i dwuskładnikowych par cieczy palnych z powietrzem

Abstract:

Implementacja czynnych metod ochrony przeciwwybuchowej staje się koniecznością w związku z rosnącą liczbą procesów technologicznych, które wymagają obecności atmosfer palnych. Projektowanie technicznych systemów zabezpieczeń, których prawidłowe działanie zredukuje skutki wybuchu, jest niemożliwe bez znajomości parametrów wybuchowości charakteryzujących dynamikę wybuchu.

Ogólna koncepcja rozprawy obejmuje oznaczenie parametrów maksymalnego ciśnienia wybuchu Pmax w funkcji temperatury oraz ciśnienia wybuchu Pex w funkcji temperatury oraz współczynnika stechiometrii (Φ). Badanymi substancjami były pary cieczy palnych, w tym: 4 alkohole, 1 aren oraz 1 alkan. Pomiary wykonano za pomocą aparatury zgodnej z zaleceniami PN-EN 15967. Procedura badawcza zarówno dla pojedynczego pomiaru jak i dla całych serii badawczych (z nielicznymi zmianami) została zaimplementowana również z ww. standardu. W dysertacji omówiony został także wpływ parametrów związanych z budową aparatury i sposobu prowadzenia pomiarów na otrzymywane wartości parametrów wybuchowości. Ciśnienie początkowe badanych mieszanin palnych przed przyłożeniem źródła zapłonu było równe atmosferycznemu. Temperatura początkowa ścianek naczynia badawczego była główną zmienną w prowadzonych badaniach i przyjmowała wartości od 333 K do 413 K z krokiem 20 K. Źródło zapłonu realizowano poprzez przepalanie drutu oporowego, co dawało energię w przedziale 10-20 J. Najważniejsze prace wykonane dla potrzeb przygotowanej dysertacji stanowią badania eksperymentalne, które uzupełniono o prace obliczeniowe. Wszystkie te czynności zostały poprzedzone analizą piśmiennictwa związanego z podjętą tematyką.

Zaobserwowane tendencje zmian Pex w funkcji Φ oraz temperatury pozwoliły wyróżnić 4 charakterystyki – uwarstwioną, z punktem wspólnym, asymptotyczną oraz schodkową. Zidentyfikowane zostały także trzy elementy wspólne wszystkich charakterystyk. Drugim, poza wyróżnionymi charakterystykami, najcenniejszym aspektem przygotowanej dysertacji jest stworzenie ciągu szeregów homologicznych dla mieszanin jednoskładnikowych z powietrzem biorąc pod uwagę ich siłę wybuchu. W pracy przedstawione zostały także takie kwestie jak: wpływ długości łańcucha na mechanizmy spalania i parametry wybuchowości w ramach jednego szeregu homologicznego, wpływ położenia grupy hydroksylowej na otrzymywane parametry wybuchowości dla par jedno- i dwuskładnikowych, wpływ ilości atomów węgla w związku na jego parametry wybuchowości oraz wzajemny wpływ substancji z różnych szeregów homologicznych w czasie procesów spalania.