excodex

Kitap Bölüm 3

Editör yazısıEXC-ED-018

Toz patlama parametrelerinin açıklaması: Kst, Pmax, St sınıfları, MIE ve minimum tutuşma sıcaklıkları

excodex editör ekibiToz patlamaları

Özet

Kst, Pmax ve St sınıfları bir toz bulutunun ne kadar şiddetli patladığını; MIE, bulut ve 5 mm tabaka tutuşma sıcaklıkları, MEC ve LOC ne kadar kolay tutuştuğunu tanımlar. Her değerin anlamı, 20 L küre ve 1 m³ kapta nasıl ölçüldüğü ve nasıl kullanıldığı.

Toz patlama parametreleri, iki farklı şeyi tanımlayan laboratuvar değerleridir. Şiddet, bir toz bulutunun ne kadar şiddetli patladığını gösterir: maksimum patlama basıncı Pmax (bar) ve tozları St 1 (Kst 200'e kadar), St 2 (200'ün üzerinde 300'e kadar) ve St 3 (300'ün üzerinde) patlama sınıflarına ayıran, toza özgü sabit Kst (bar·m/s). Duyarlılık ise bulutun ne kadar kolay tutuştuğunu gösterir: minimum tutuşma enerjisi MIE (mJ), bulutun ve 5 mm'lik bir tabakanın minimum tutuşma sıcaklıkları (°C), minimum patlayıcı konsantrasyon MEC (g/m³) ve sınırlayıcı oksijen konsantrasyonu LOC (hacimce %). Şiddet değerleri patlama tahliyesi, bastırma, izolasyon ve patlamaya dayanıklı ekipman tasarımında; duyarlılık değerleri ise ekipman seçiminde, yüzey sıcaklığı sınırlarının belirlenmesinde, statik elektriğin kontrolünde ve inertleme tasarımında kullanılır.

Bu yazı her parametreyi, 20 litrelik kürede, 1 m³'lük kapta ve diğer standart deney düzeneklerinde nasıl ölçüldüğünü, yayımlanmış verilerden tipik değerleri ve mühendislerin bunları nasıl kullandığını açıklar.

Temel noktalar

  • Pmax, optimum konsantrasyondaki bir toz bulutu kapalı bir kapta patladığında ulaşılan en yüksek aşırı basınçtır. Birçok organik toz yaklaşık 7 ile 10 bar'a ulaşır; ince alüminyum tozları 12 bar'ı aşar.
  • Kst, maksimum basınç artış hızının kap hacminin küp köküyle çarpımıdır: Kst = (dP/dt)max × V^(1/3). 1 m³'e normalize edilir ve bar·m/s olarak ifade edilir.
  • St sınıfları: St 0 (patlama yok), St 1 (Kst 0'ın üzerinde 200'e kadar), St 2 (200'ün üzerinde 300'e kadar), St 3 (300 bar·m/s'nin üzerinde). Gıda, ahşap ve plastik tozlarının çoğu St 1 veya St 2'dir; ince hafif metal tozları ise çoğu zaman St 3'tür.
  • MIE, en kolay tutuşan bulutu tutuşturan en küçük kapasitif kıvılcım enerjisidir. Tozların MIE değerleri bazı çok ince tozlarda 1 mJ'ün altından 1000 mJ'ün üzerine kadar uzanır; gaz ve buharların çoğunda ise bu değer yaklaşık 0,01 ile 0,3 mJ'dür.
  • Minimum tutuşma sıcaklıkları bir bulut (fırın deneyi) ve 5 mm'lik bir tabaka (sıcak plaka deneyi) için ölçülür. Tesisat kuralları ekipman yüzey sıcaklığını bulut değerinin üçte ikisi ve 5 mm tabaka değerinin 75 K eksiği ile sınırlar.
  • LOC, patlamanın gerçekleşmediği en yüksek oksijen konsantrasyonudur. İnertleme sistemleri oksijen seviyesini bir emniyet payıyla bu değerin altında tutar.
  • Bu değerlerin hepsi deneyi yapılan numuneye aittir. Parçacık boyutu, nem ve deney yöntemi değerleri değiştirir; bu nedenle veriler temsil edici bir numuneden elde edilmeli ve yalnızca aynı yöntemle ölçülmüş değerlerle karşılaştırılmalıdır.

İki parametre ailesi

ParametreBirimYanıtladığı soruBaşlıca deney standartlarıKullanım amacı
Pmaxbar (aşırı basınç)Kapalı bir kapta basınç ne kadar yükselir?EN 14034-1, ASTM E1226Basınca dayanıklı tasarım, tahliye, bastırma
Kst ve St sınıfıbar·m/sBasınç ne kadar hızlı yükselir?EN 14034-2, ASTM E1226Tahliye alanı, bastırma ve izolasyon tasarımı
MEC (tozun alt patlama sınırı, APS; İng. LEL)g/m³Bir patlama için ne kadar toz gerekir?EN 14034-3, ASTM E1515Kanallarda ve emiş sistemlerinde konsantrasyon kontrolü
LOChacimce % O2Oksijen ne kadar düşürülmelidir?EN 14034-4, ASTM E2931İnertleme
MIEmJBulutu ne kadar küçük bir kıvılcım tutuşturur?ISO/IEC 80079-20-2, ASTM E2019Statik elektrik kontrolü, tutuşturucu kaynak değerlendirmesi
Bulutun MIT değeri°CBir bulutu tutuşturmak için yüzey ne kadar sıcak olmalıdır?ISO/IEC 80079-20-2, ASTM E1491Ekipmanın maksimum yüzey sıcaklığı
5 mm tabakanın MIT değeri°CBir tabakayı tutuşturmak için yüzey ne kadar sıcak olmalıdır?ISO/IEC 80079-20-2, ASTM E2021Ekipmanın maksimum yüzey sıcaklığı

Avrupa'da patlama basıncı deneyleri EN 14034 serisinde yer alır; tutuşma deneyleri ise eski IEC 61241-2 deney standartlarının yerini alan ve patlama basıncı özelliklerini, alt patlama sınırını ve LOC'yi de kapsayacak şekilde revize edilmekte olan ISO/IEC 80079-20-2'de toplanmıştır. Kuzey Amerika'da ise karşılık gelen ASTM deney yöntemleri yaygın olarak kullanılır.

Pmax ve Kst: patlama şiddetinin ölçülmesi

Deney kapları

Patlama şiddeti kapalı, basınca dayanıklı bir kapta ölçülür. Avrupa ve ASTM yöntemlerinde referans kap 1 m³'lük bir küre veya silindirdir; daha küçük 20 litrelik küre alternatif olarak kabul edilir ve çok daha az numune ve zaman gerektirdiği için uygulamada açık ara en yaygın olanıdır.

Her iki kapta da deney aynı şekilde yürütülür. Tartılmış bir miktar toz, küçük basınçlı bir hazneden bir dağıtma nozulu aracılığıyla kaba üflenerek türbülanslı bir bulut oluşturulur. Belirli bir tutuşma gecikmesinden sonra (GESTIS-DUST-EX veri tabanını işleten enstitü olan IFA'ya göre 1 m³'lük kapta yaklaşık 0,6 s, 20 litrelik kürede 0,06 s) merkezde toplam enerjisi 10 kJ olan iki kimyasal ateşleyici ateşlenir. Bir basınç sensörü patlamayı kaydeder. Deney bir dizi toz konsantrasyonunda tekrarlanır ve serideki en yüksek basınç ile en dik basınç artışı raporlanır.

Animasyonlu diyagram: solda, tozun dağıtıldığı ve alevin merkezdeki ateşleyiciden büyüdüğü 20 litrelik bir deney küresi; sağda, kaydedilen basınç-zaman eğrisi, Pmax olarak etiketlenmiş bir tepeye yükseliyor ve en dik eğimi (dP/dt)max olarak etiketlenmiş
Patlama şiddeti deneyi. Basınç eğrisinin tepesi patlama basıncını, en dik eğimi ise basınç artış hızını verir. Deneyin bir konsantrasyon aralığında tekrarlanmasıyla Pmax ve (dP/dt)max elde edilir.

Deney raporları okunurken bazı ayrıntılar önemlidir:

  • Basınç değerleri aşırı basınçtır, tutuşma anındaki basınçtan itibaren ölçülür ve genellikle bar olarak verilir.
  • 20 litrelik sonuçlar düzeltilir ve kalibre edilir. Deney yöntemleri, ölçülen basıncı ateşleyicilerin etkisine ve küçük kaptaki soğumaya göre düzeltir; 20 litrelik bir düzenek de sonuçları belirtilen toleranslar içinde 1 m³ sonuçlarıyla uyuşacak şekilde kalibre edilmelidir.
  • Güçlü ateşleyiciler küçük bir kapta aşırı tahrik (overdriving) yaratabilir. 20 litrede 10 kJ'lük ateşleyici enerjisi, zayıf bir tozun açığa çıkardığı enerjinin büyük bir kısmıdır. ASTM E1226 bu aşırı tahrike karşı uyarır ve 20 litrelik kürede 10 kJ ateşleyicilerle düşük Kst değerleri ölçülen tozların 1 m³'lük kapta patlayıcı olmayabileceğini belirtir; bu nedenle sınırdaki sonuçların büyük ölçekte doğrulanması en iyisidir.
  • Türbülans önemlidir. Basınç artış hızı, tutuşma anında bulutun ne kadar türbülanslı olduğuna güçlü biçimde bağlıdır; standartlarda tutuşma gecikmesinin ve dağıtma sisteminin sabitlenmesinin nedeni budur. NIOSH araştırmacıları, türbülansı daha düşük bir 20 litrelik odanın bir kömür tozu için standart ASTM koşullarına göre yaklaşık üç kat daha düşük basınç artış hızları verdiğini tahmin etmiştir.

Pmax

Pmax, konsantrasyon aralığında ölçülen en yüksek patlama aşırı basıncıdır. Kap yeterince büyük olduğunda kap boyutuna pek bağlı değildir; IFA, güvenilir değerler için en az 20 litrelik küresel kaplar gerektiğini belirtir. GESTIS-DUST-EX deney verilerinde unlar, şeker, nişasta, ahşap, kömür ve plastik tozları çoğunlukla yaklaşık 7 ile 10 bar arasındadır; ince alüminyum tozları ise yaklaşık 12 ile 13 bar'a ulaşır.

Pmax, bir patlamayı içinde tutacak şekilde tasarlanan kapalı bir kabın dayanması gereken basınçtır ve tahliye ile bastırma tasarımında bir girdidir. Sıradan silolar, filtreler ve binalar bu basınçların küçük bir kesrinde hasar görür.

Kst ve kübik yasa

Basınç artış hızı kabın boyutuna bağlıdır: daha büyük bir kapta alevin kat etmesi gereken yol daha uzundur, bu nedenle basınç daha yavaş yükselir. Geometrik olarak benzer, kompakt kaplarda maksimum basınç artış hızı ile hacmin küp kökünün çarpımı sabittir. Bu, kübik yasadır ve sabit, toza özgü deflagrasyon indeksidir:

Kst = (dP/dt)max × V^(1/3)

Hesap örneği. 20 litrelik kürede (V = 0,020 m³, dolayısıyla V^(1/3) = 0,271 m) deneyi yapılan bir toz (dP/dt)max = 500 bar/s verir.

Kst = 500 bar/s × 0,271 m = 136 bar·m/s, yani toz St 1'dir.

Aynı yasa, aynı türbülans altında basıncın 1 m³'lük bir kapta yaklaşık 136 bar/s, 10 m³'lük bir siloda ise 136 / 10^(1/3) = yaklaşık 63 bar/s hızla yükseleceğini öngörür. Gerçek tesis koşulları deney koşulları değildir; Kst'nin bir silodaki gerçek basınç geçmişini öngörmek için değil, tasarım yöntemlerine standart bir girdi olarak kullanılmasının nedeni budur.

St 0 ile St 3 arası toz patlama sınıfları

SınıfKst (bar·m/s)Sık kullanılan tanımGESTIS-DUST-EX numunelerinden örnekler
St 00deney koşullarında patlayıcı değiliri talaş (medyan 1500 µm), bir antrasit numunesi
St 10'ın üzerinde 200'e kadarzayıf ile orta derecede patlayıcıbuğday unu 87, pancar şekeri 59, polietilen 122, mısır nişastası 169
St 2200'ün üzerinde 300'e kadargüçlü patlayıcıselüloz 229, kayın/çam ağacı tozu 211
St 3300'ün üzerindeçok güçlü patlayıcıince alüminyum tozları, örneğin 415 ve 600
0 ile 700 bar·m/s arasında yatay Kst ölçeği; St 1, St 2 ve St 3 bantları ve numune tozları için işaretler: pancar şekeri 59, buğday unu 87, polietilen 122, mısır nişastası 169, kayın ve çam ağacı 211, selüloz 229, alüminyum 415 ve 600
Deneyi yapılmış tek tek numunelerin Kst değerleriyle toz patlama sınıfları. Aynı malzemenin diğer numuneleri, inceliğe ve neme bağlı olarak farklı bir sınıfa düşebilir.

St sınıfı bir şiddet sınıfıdır. Bir tozun ne kadar kolay tutuştuğu hakkında hiçbir şey söylemez: MIE değeri düşük bir St 1 tozu, St 3 sınıfındaki bir metal tozundan daha kolay tutuşabilir. "St 1" zararsız anlamına da gelmez; bir binadaki St 1 toz patlaması yine de ölümcül olabilir.

Pmax ve Kst nasıl kullanılır

  • Patlama tahliyesi. Siloların, filtrelerin ve binaların tahliye alanları EN 14491 veya NFPA 68'e göre kap hacmi ve şekli, Kst, Pmax, tahliye açılma basıncı ve kabın dayanabileceği azaltılmış basınç kullanılarak hesaplanır. Gerekli tahliye alanı Kst ile birlikte büyür.
  • Bastırma ve izolasyon. Bastırma sistemleri ve izolasyon cihazları (klapeli vanalar, döner vanalar, kimyasal bariyerler) belirtilen bir Kst ve Pmax aralığı için test edilir ve sertifikalandırılır. St 1 tozları için onaylanmış bir cihaz St 2'ye karşı koruma sağlamayabilir.
  • Basınca dayanıklı tasarım. Patlama basıncına dayanıklı veya patlama basınç şokuna dayanıklı olarak tasarlanan ekipman (EN 14460) en az beklenen maksimum basınca dayanmalıdır.

Bkz. Toz patlamasından korunma: tahliye, bastırma, izolasyon ve basınca dayanıklı tasarım.

MEC: bir toz bulutunun alt patlama sınırı

Minimum patlayıcı konsantrasyon aynı kaplarda, toz konsantrasyonu tekrarlanan deneylerde bulut artık tutuşmayana kadar düşürülerek ölçülür. Birçok organik toz ve metal tozu için yayımlanmış değerler kabaca 15 ile 125 g/m³ arasındadır; NIOSH bir bitümlü kömür için hem 20 litrelik hem de 1 m³'lük odada yaklaşık 80 g/m³ ölçmüştür. Küçük kapta aşırı tahriki önlemek için bu deneyde çoğu zaman daha düşük ateşleyici enerjileri kullanılır.

MEC, emiş ve taşıma sistemlerini bu değerin altında çalışacak şekilde tasarlarken yardımcı olur, ancak gerçek bulutlar hiçbir zaman homojen olmadığından tek başına zayıf bir koruma dayanağıdır. Bkz. Bir tozu patlayıcı yapan nedir?.

MIE: bulutu ne kadar küçük bir kıvılcım tutuşturur

Minimum tutuşma enerjisi, bir kondansatörde depolanıp kıvılcım olarak boşaltılan ve deney koşullarında en kolay tutuşan toz-hava karışımını tutuşturan en düşük enerjidir. Genellikle, bir hava darbesinin tozu iki elektrot arasında dağıttığı modifiye bir Hartmann tüpünde (yaklaşık 1,2 litrelik dikey bir tüp) ölçülür; 20 litrelik kürede veya 1 m³'lük kapta da ölçülebilir. Deneyler boşalma devresinde endüktans olarak veya olmadan yapılır; endüktans kıvılcımı uzatır ve genellikle daha düşük değerler verir, bu nedenle raporlar hangisinin kullanıldığını belirtmelidir.

Enerjiler kademeli olarak denendiğinden sonuçlar çoğu zaman 10/30 mJ gibi bir çift olarak raporlanır: 10 mJ'de tutuşma yok, 30 mJ'de tutuşma var. Bazı GESTIS-DUST-EX numuneleri:

Malzeme (tek numune)MIE
Likopodyum (kurt pençesi sporları)3 ile 10 mJ
Buğday unu, tip 40530 ile 100 mJ
Süt tozu30 mJ'ün üzerinde
Selüloz100 mJ'ün üzerinde
Çam ve ladin biçme tozu (iri, medyan yaklaşık 600 µm)1000 mJ'ün üzerinde

Tozların MIE değerleri genellikle yanıcı gazlarınkinden bir ile birkaç büyüklük mertebesi daha yüksektir, ancak birçok toz yine de elektrostatik boşalmalarla tutuşabilir. Bu riskin değerlendirilmesi MIE'nin başlıca pratik kullanımıdır.

  • Personel ve iletken tesis ekipmanı. Bir kıvılcımın enerjisi ½CU²'dir. İnsan vücudunun kapasitansı tipik olarak yaklaşık 100 ile 300 pF olarak verilir ve bir kişi yaklaşık 10 kV veya daha yüksek bir gerilime yüklenebilir; dolayısıyla yalıtılmış bir kişiden çıkan kıvılcım 10 mJ veya daha fazla mertebesindedir (Alman kılavuzu TRGS 727, 12 kV'ta 100 ile 200 pF için 7 ile 15 mJ verir); kapasitansı daha büyük metal tesis parçaları daha fazla enerji depolayabilir. MIE değeri bu aralıkta veya altında olan tozlar en azından personelin ve tesisin topraklanmasını gerektirir.
  • Duyarlılık bantları. Eski İngiliz uygulama kuralları BS 5958, hâlâ yaygın olarak aktarılan bantlar kullanmıştır: yaklaşık 500 mJ'ün altında tesisi topraklayın; yaklaşık 100 mJ'ün altında personelin topraklanmasını değerlendirin; yaklaşık 25 mJ'ün altı, tutuşma olaylarının çoğunun yaşandığı aralıktır; yaklaşık 10 mJ'ün altında toz yüksek duyarlıdır ve yalıtkan malzemeler kısıtlanmalıdır; 1 mJ civarında aşırı duyarlıdır. Bunlar sınır değerler değil, yol gösterici bantlardır.
  • Esnek orta boy dökme yük konteynerleri (FIBC, big bag). İrlanda İş Sağlığı ve Güvenliği Otoritesi'nin özetlediği şekliyle IEC TS 60079-32-1'deki seçim kılavuzu, MIE değeri 1000 mJ'ün üzerinde, 3 ile 1000 mJ arasında ve 3 mJ'ün altında olan tozları ayırır ve MIE düştükçe daha iletken torba tipleri gerektirir.

MIE, parçacık boyutu küçüldükçe hızla düşer ve daha düşük oksijen konsantrasyonlarında yükselir. Tüm duyarlılık verilerinde olduğu gibi test edilmesi gereken, ürünün en ince fraksiyonudur. Ayrıntılar Tutuşturucu kaynak olarak statik elektrik yazısındadır.

Bulutların ve tabakaların minimum tutuşma sıcaklıkları

Sıcak yüzeyler tozu iki şekilde tutuşturur ve her birinin kendi deneyi vardır.

Bulut: fırın deneyi

Bir toz bulutunun minimum tutuşma sıcaklığı, en kolay tutuşan toz-hava karışımını tutuşturan sıcak bir yüzeyin en düşük sıcaklığıdır. Isıtılmış bir fırında ölçülür: Godbert-Greenwald (G-G) fırınında az miktarda toz dikey, ısıtılmış bir tüpün içinden aşağı doğru üflenir ve operatör tüpün alt ucunda alev olup olmadığına bakar; BAM fırını ise tozu ısıtılmış bir yüzeye doğru üfler ve daha düşük değerler verebilir. Tipik GESTIS-DUST-EX değerleri birçok organik toz için yaklaşık 400 ile 500 °C, birçok metal için daha yüksektir.

Tabaka: 5 mm sıcak plaka deneyi

Bir toz tabakasının minimum tutuşma sıcaklığı, sıcaklığı kontrol edilen bir sıcak plakaya 5 mm kalınlığında bir toz tabakası yerleştirilip tabakayı tutuşturan (kızarmaya veya yanmaya başlatan) en düşük plaka sıcaklığı bulunarak ölçülür. Tabaka kendini yalıtır ve içten ısınır; bu nedenle tabaka tutuşma sıcaklıkları genellikle bulut değerlerinden çok daha düşüktür: linyit ve bazı kömürler tabaka halinde yaklaşık 225 ile 300 °C'de tutuşabilir. Bazı tozlar tutuşmak yerine erir ve deney raporları bu durumda "erir" ifadesini kullanır. Daha kalın tabakalar daha iyi yalıtır ve daha da düşük sıcaklıklarda tutuşur.

Yan yana iki deney düzeneği, bulut için dikey bir fırın ve 5 mm tabakalı bir sıcak plaka, bir linyit numunesine ait çubuk grafiğe bağlanıyor: 380 °C'lik bulut tutuşma sıcaklığının üçte ikisi 253 °C, 225 °C'lik tabaka tutuşma sıcaklığının 75 K eksiği 150 °C, dolayısıyla maksimum yüzey sıcaklığı 150 °C
Tutuşma sıcaklıklarından izin verilen maksimum yüzey sıcaklığına, GESTIS-DUST-EX'teki bir linyit numunesiyle. İki sınırdan düşük olanı belirleyicidir, burada tabaka.

Sıcaklıklar nasıl kullanılır

IEC 60079-14, toz bulunan alanlardaki ekipmanın izin verilen maksimum yüzey sıcaklığını her iki değerden belirler:

  • bulut tutuşma sıcaklığının üçte ikisinden fazla olmamalı ve
  • 5 mm'ye kadar tabakaların oluşabileceği yerlerde 5 mm tabaka tutuşma sıcaklığının 75 K eksiğinden fazla olmamalıdır. Daha kalın tabakalar daha büyük bir düşüş gerektirir; tozun içine gömülebilecek ekipman ise bu duruma özel olarak belirlenmiş bir sıcaklık sınırı gerektirir.

Hesap örneği. GESTIS-DUST-EX'teki bir linyit tozu numunesinin bulut tutuşma sıcaklığı 380 °C (G-G fırını), 5 mm tabaka tutuşma sıcaklığı ise 225 °C'dir.

  • Bulut sınırı: 2/3 × 380 = 253 °C
  • Tabaka sınırı: 225 - 75 = 150 °C

Düşük olan değer belirleyicidir: ekipmanın maksimum yüzey sıcaklığı 150 °C'yi aşmamalıdır. T135 °C işaretli bir motor kabul edilebilir; T160 °C işaretli bir aydınlatma armatürü kabul edilemez. Daha kalın tabakalar dahil kuralların tamamı Toz için yüzey sıcaklığı sınırları: bulut için üçte iki kuralı ve tabaka için 75 K payı yazısındadır.

LOC: sınırlayıcı oksijen konsantrasyonu

LOC, bir toz, hava ve inert gaz karışımında patlamanın gerçekleşmediği en yüksek oksijen konsantrasyonudur. Patlama deneyi optimum toz konsantrasyonunda tekrarlanırken havanın bir kısmı inert bir gazla, genellikle azotla, yaklaşık %1 oksijenlik kademelerle değiştirilerek ölçülür. Yayımlanmış örnekler: GESTIS-DUST-EX'teki bir selüloz numunesinin azotla LOC değeri hacimce %11'dir; NIOSH ise bir bitümlü kömürün 20 litrelik odada yaklaşık %11,5 oksijene kadar hâlâ patladığını, yaklaşık 180 °C'de LOC'nin yaklaşık %10'a düştüğünü bulmuştur.

İnert gazın türü önemlidir: NIOSH, karbondioksitin karbonca zengin tozlarda genellikle azottan daha etkili, metal tozlarında ise daha az etkili olduğunu belirtir; bazı metaller yüksek sıcaklıkta azot veya karbondioksitle tepkimeye girer. LOC değerleri daha yüksek sıcaklık ve basınçta da düşer. Bu nedenle inertleme sistemleri, ölçülen LOC'nin altında bir emniyet payıyla çalışır (örneğin NIOSH'un genel değerlendirmesinde NFPA 69'dan aktarılan 2 yüzde puanlık pay) ve oksijen seviyesini sürekli izler. Bkz. Oksijen konsantrasyonu, zenginleştirme ve inertleme.

Güvenilir veri elde etmek

Deney sonuçları ancak numune ve yöntem kadar iyidir:

  • Doğru malzemeyi test edin. Duyarlılık deneyleri normalde ince fraksiyon (örneğin 63 µm'nin altına elenmiş) ve kurutulmuş numune üzerinde yapılır, çünkü ince ve kuru toz en kötü durumdur. Yalnızca ürünü değil, filtrelerden ve birikintilerden gelen ince tozları da dahil edin.
  • Benzerini benzeriyle karşılaştırın. IFA, değerlerinin yalnızca aynı yöntemle ölçülmüş değerlerle karşılaştırılabileceğini vurgular. G-G ve BAM bulut sıcaklıkları, endüktanslı ve endüktanssız MIE değerleri ile 20 litre ve 1 m³ sonuçlarının hepsi farklı olabilir.
  • Veri tabanlarını yalnızca fikir edinmek için kullanın. GESTIS-DUST-EX 7000'den fazla numuneye ait veri içerir ve ilk değerlendirme için çok yararlıdır, ancak her kayıt tek bir numuneyi tanımlar. Örneğin veri tabanındaki buğday unu numunelerinin Kst değerleri, inceliğe ve tipe bağlı olarak 31 ile 125 bar·m/s arasındadır ve hepsi St 1 içindedir.
Amacınız...Gerekli olanTipik karar
bir tozun tehlike oluşturup oluşturmadığına karar vermekpatlayıcılık ön eleme deneyiBölge sınıflandırması gerekli mi, değil mi
patlama tahliye açıklıklarını boyutlandırmak veya bastırma sistemi seçmekKst, PmaxTahliye alanı, bastırıcı ve izolasyon seçimi
Ex ekipmanın yüzey sıcaklığını seçmekbulut MIT, 5 mm tabaka MITMaksimum yüzey sıcaklığı, örneğin T135 °C
statik elektriği kontrol etmekMIETopraklama, iletken malzemeler, FIBC tipi
inertleme tasarlamakLOCOksijen ayar noktası ve alarm seviyeleri
bir taşıma hattını patlayıcı konsantrasyonun altında tutmakMECHava-katı oranı, emiş tasarımı

Sık yapılan hatalar

  • St 1'i "düşük risk" olarak görmek. Un ve şeker gibi St 1 tozları binaları yıkmıştır. Sınıf yalnızca basıncın ne kadar hızlı yükseldiğini söyler, patlamadan sağ çıkılıp çıkılamayacağını değil.
  • Şiddet ile duyarlılığı karıştırmak. Yüksek bir Kst kolay tutuşma anlamına gelmez, düşük bir MIE de şiddetli bir patlama anlamına gelmez. Her tasarım kararı kendi parametresini kullanır.
  • Yalnızca bulut sıcaklığını kullanmak. Birçok toz için 5 mm tabaka sınırı (75 K eksiği) bulut sınırının üçte ikisinden düşüktür ve ekipman seçiminde belirleyici olur.
  • Veri tabanı değerlerini kopyalamak. Bir numunenin verileri, başka bir tedarikçinin ürününü, daha ince bir kaliteyi veya filtrenizdeki ince tozları tanımlamaz. Kararın önemli olduğu durumlarda temsil edici bir numuneyi test edin.
  • Deney yöntemini göz ardı etmek. 20 litrelik bir Kst değerini 1 m³ değeriyle veya endüktansla ölçülmüş bir MIE değerini endüktanssız ölçülmüş biriyle karşılaştırmak yanlış sonuçlara götürür.

Sık sorulan sorular

Toz patlamalarında Kst nedir?

Kst, bir tozun deflagrasyon indeksidir: kapalı bir deney kabında ölçülen maksimum basınç artış hızının kap hacminin küp köküyle çarpımıdır ve bar·m/s olarak ifade edilir. Kompakt kaplarda kap boyutundan bağımsız bir patlama şiddeti ölçüsüdür ve patlama tahliye açıklıklarının ve bastırma sistemlerinin tasarımında başlıca girdidir.

St 1, St 2 ve St 3 nedir?

Kst'ye dayanan toz patlama sınıflarıdır: St 1, 0'ın üzerinde 200 bar·m/s'ye kadar; St 2, 200'ün üzerinde 300'e kadar; St 3, 300'ün üzerinde; St 0 ise deney koşullarında patlama olmadığı anlamına gelir. Organik tozların çoğu St 1 veya St 2'dir; ince alüminyum ve magnezyum tozları ise çoğu zaman St 3'tür.

Bulut ve tabaka tutuşma sıcaklığı arasındaki fark nedir?

Bulut tutuşma sıcaklığı, bir toz bulutunu tutuşturan en düşük sıcak yüzey sıcaklığıdır ve bir fırında ölçülür. Tabaka tutuşma sıcaklığı ise 5 mm'lik bir tabakayı tutuşturan en düşük sıcak plaka sıcaklığıdır ve tabaka kendini yalıttığı için genellikle çok daha düşüktür. Ekipman yüzey sıcaklıkları her iki sınıra da uymalıdır.

Tozun MIE değeri nasıl ölçülür?

Bir toz bulutu dikey bir cam tüpte, genellikle 1,2 litrelik modifiye Hartmann tüpünde dağıtılır ve tutuşma artık gerçekleşmeyene kadar içinden enerjisi giderek azalan kapasitif kıvılcımlar boşaltılır. Sonuç çoğu zaman tutuşturmayan en yüksek enerji ile tutuşturan en düşük enerji arasında bir aralık olarak verilir ve rapor devrede endüktans kullanılıp kullanılmadığını belirtir.

20 litre ve 1 m³ sonuçları neden farklıdır?

Küçük kürede alev yolu, türbülans ve duvar soğuması farklıdır ve 10 kJ'lük ateşleyiciler enerjinin daha büyük bir payını oluşturur. Deney standartları 20 litrelik sonuçları düzeltir ve bunların belirtilen toleranslar içinde 1 m³ verileriyle uyuşmasını şart koşar; ancak zayıf patlayıcı tozlar veya kritik tasarımlar için referans 1 m³ deneyi olmaya devam eder.

excodex'te ilgili yazılar

Standartlar ve ek kaynaklar

  • EN 14034-1 ile EN 14034-4, toz bulutlarının patlama özelliklerinin belirlenmesi: maksimum patlama basıncı, maksimum basınç artış hızı, alt patlama sınırı ve sınırlayıcı oksijen konsantrasyonu (referans kap 1 m³, alternatif olarak 20 litrelik küre): EN 14034-1 katalog kaydı
  • ISO/IEC 80079-20-2:2016, yanıcı tozlar için deney yöntemleri (bulut ve tabaka tutuşma sıcaklıkları, MIE, özdirenç, ön eleme); revizyon çalışması sürmektedir: katalog kaydı
  • ASTM E1226 (Pmax, Kst), ASTM E1515 (MEC), ASTM E2019 (MIE), ASTM E1491 (bulut tutuşma sıcaklığı), ASTM E2021 (tabaka tutuşma sıcaklığı), ASTM E2931 (LOC).
  • IEC 60079-14, patlayıcı ortamlarda elektrik tesisatları; toz için yüzey sıcaklığı sınırları dahil.
  • EN 14491 ve NFPA 68, patlama tahliyesi; NFPA 69, inertleme dahil patlama önleme sistemleri; EN 14460, patlamaya dayanıklı ekipman.
  • IFA, GESTIS-DUST-EX'teki yanma ve patlama özelliklerinin açıklaması: dguv.de (PDF); veri tabanı araması: staubex.ifa.dguv.de
  • K. L. Cashdollar, Dust explosions overview (toz patlamalarına genel bakış), NIOSH (deney odaları, MEC, LOC, parçacık boyutu): stacks.cdc.gov (PDF)
  • BS 5958-1, istenmeyen statik elektriğin kontrolüne ilişkin uygulama kuralları, genel hususlar (yürürlükten kaldırılmıştır; sektörde hâlâ aktarılan MIE duyarlılık bantlarının kaynağıdır).
  • İrlanda İş Sağlığı ve Güvenliği Otoritesi (HSA), yanıcı toza ilişkin ATEX uygulama kılavuzu (deney yöntemleri, St sınıfları, MIE'ye göre FIBC seçimi): hsa.ie

Bu yazı excodex editör ekibinin hazırladığı genel teknik bilgidir. Geçerli standartların, ekipman sertifikalarının ve talimatlarının, ulusal mevzuatın veya yetkin bir kişinin değerlendirmesinin yerini tutmaz.

Dil

Giriş yap

Henüz üye değil misiniz? Ücretsiz katılın

Çeviriyi iyileştir