Toz bulutu tutuşma sıcaklığı ile toz tabakası tutuşma sıcaklığı arasındaki fark nedir?

Bulut tutuşma sıcaklığı, havada dağılmış tozun en kolay tutuşan karışımını tutuşturan en düşük sıcak yüzey sıcaklığıdır ve bir fırında, birkaç saniyelik temasla ölçülür. Tabaka tutuşma sıcaklığı ise aynı tozun 5 mm kalınlığındaki bir birikintisini tutuşturan en düşük sıcak plaka sıcaklığıdır ve iki saate kadar gözlenir. Tabaka kendi kendini yalıttığı ve kendiliğinden ısınmaya zamanı olduğu için tabaka tutuşma sıcaklığı genellikle daha düşüktür, bazen 150 K veya daha fazla. Toz alanlarındaki ekipman her ikisine de uymalıdır: bulut değerinin üçte ikisinden fazla olmamalı ve tabakaların oluşabildiği yerlerde 5 mm tabaka değerinin 75 K eksiğinden fazla olmamalıdır.

Kısa cevap

• Bulut değeri: ISO/IEC 80079-20-2'deki fırın testi, Godbert-Greenwald (G-G) düşey fırını veya BAM fırını. Aşağıdaki numunelerde 380 ila 600 °C.
• Tabaka değeri: aynı standartta, sıcaklığı kontrol edilen bir sıcak plaka üzerinde 5 mm'lik tabaka; sonuca kızarma sıcaklığı (glowing temperature) da denir. Aşağıdaki numunelerde kömür, linyit ve ahşap için yaklaşık 225 ila 310 °C, yani bulut değerlerinden çok daha düşük.
• Her zaman daha düşük değildir. Bazı tozlar erir veya test sınırına kadar kızarmaz; raporlarda bu durumda "erir" veya "... °C'ye kadar kızarma yok" yazar.
• Daha kalın tabakalar daha düşük sıcaklıkta tutuşur. Bir bitümlü kömür için ASTM verileri: 6,4 mm'de yaklaşık 300 °C, 25,4 mm'de yaklaşık 210 °C.
• Her ikisi de ekipmanın maksimum yüzey sıcaklığını belirler (IEC 60079-14); iki sınırdan düşük olanı esas alınır.

İki test nasıl yapılır

Bulut. G-G fırınında, IFA'ya göre yaklaşık 0,1 ila 3,5 g'lık küçük bir toz miktarı, 36 mm genişliğinde ve 400 mm uzunluğundaki, elektrikle ısıtılan düşey bir tüpün içinden aşağıya doğru üflenir. Fırın sıcaklığı, bir dizi toz miktarında tüpün altında alev görülmeyene kadar düşürülür. BAM fırınında toz, yatay bir fırındaki ısıtılmış bir çarpma plakasına üflenir; buraya çöken toz için için yanabileceğinden IFA, BAM değerlerinin G-G değerlerinden düşük olabileceğini belirtir. Toz sıcak yüzeye yalnızca kısa süre temas eder: ASTM, bulutun yalnızca birkaç saniye maruz kaldığına dikkat çeker.

Tabaka. 5 mm derinliğinde bir toz halkası, sabit sıcaklıkta tutulan bir sıcak plakaya yerleştirilir. IFA, 185 mm çapında bir plaka ve 100 mm'lik bir numune dairesi tanımlar. Tabakanın bazı kısımlarının iki saat içinde kızardığı veya yandığı en düşük plaka sıcaklığı sonuçtur. Tabaka ısıyı kötü iletir; bu nedenle içindeki yavaş oksidasyonun ürettiği ısı dışarı çıkamaz ve içerideki sıcaklık kontrolden çıkana kadar yükselir. Tabaka testinin genellikle daha düşük bir değer vermesinin ve daha iyi yalıtan daha kalın tabakaların daha da düşük sıcaklıklarda tutuşmasının nedeni budur.

Tipik değerler yan yana

HSE kılavuzu da kaba bir gösterge olarak aynı tabloyu verir: birçok doğal ürünün tabaka tutuşma sıcaklığı 300 °C'nin üzerindedir ve bulut tutuşma sıcaklıkları genellikle daha yüksektir. Değerler test edilen numuneye aittir; incelik ve nem bunları değiştirir.

İki değer birlikte nasıl kullanılır

IEC 60079-14, patlayıcı toz ortamlarındaki ekipmanın maksimum yüzey sıcaklığını iki şekilde sınırlar ve düşük olan sonuç uygulanır:

• Bulut sınırı: en fazla bulut tutuşma sıcaklığının üçte ikisi (°C cinsinden). Bu pay, idealleştirilmiş fırın testini ve gerçek tesisteki daha uzun temas süresini karşılar.
• Tabaka sınırı: 5 mm'ye kadar tabakaların oluşabildiği yerlerde en fazla 5 mm tabaka tutuşma sıcaklığının 75 K eksiği. Daha kalın tabakalar ek bir düşürme gerektirir; çok kalın tabakalarda veya toz içine gömülebilecek ekipmanda sınır testle belirlenmelidir.

Çözümlü örnek (yukarıdaki taş kömürü numunesi).

• Bulut sınırı: 2/3 × 600 °C = 400 °C
• Tabaka sınırı: 250 °C - 75 K = 175 °C
• Belirleyici olan tabaka sınırıdır: ekipman en fazla 175 °C'lik bir maksimum yüzey sıcaklığıyla, örneğin T135 °C ile işaretlenmiş olmalıdır. Yalnızca bulut değerine bakmak, 200 K'den daha fazla sıcak ekipmana izin vermek anlamına gelirdi.

Buğday unu numunesinde durum tersidir: bulut sınırı, 2/3 × 430 = yaklaşık 287 °C, herhangi bir tabaka sınırından düşüktür (tabaka 450 °C'ye kadar kızarmamıştır, dolayısıyla tabaka sınırı en az 375 °C'dir). Şeker gibi eriyen bir tozda normalde bulut sınırı kullanılır; ancak sıcak yüzeylerde eriyip kömürleşen birikintiler ayrıca incelenmeyi hak eder.

Sık yapılan hatalar

• Veri sayfalarında en sık verilen değer olan yalnızca bulut değerini kullanmak. Kömürler, linyit ve ahşapta tabaka sınırı çok daha düşüktür.
• G-G ve BAM değerlerini aynı testmiş gibi karşılaştırmak.
• Motorların üstündeki ve nadiren temizlenen köşelerdeki 5 mm'den kalın tabakaları göz ardı etmek; 75 K payı en fazla 5 mm varsayar.
• Ekipmanı toz için işaretlenmiş °C cinsinden maksimum yüzey sıcaklığı yerine gaz sıcaklık sınıfına (T1 ila T6) göre seçmek.

excodex'te ilgili yazılar

• Toz patlama parametrelerinin açıklaması: Kst, Pmax, St sınıfları, MIE ve minimum tutuşma sıcaklıkları
• Toz için yüzey sıcaklığı sınırları: bulutta üçte iki kuralı ve tabakada 75 K payı
• Toz ekipmanındaki T135 °C ne anlama gelir, bir sıcaklık sınıfı mıdır?
• Ekipman üzerindeki toz tabakası 5 mm'den kalınsa ne olur?
• Standart sayfaları: IEC 60079-14

Standartlar ve ek kaynaklar

• ISO/IEC 80079-20-2:2016, yanıcı toz test yöntemleri: bulut ve tabaka minimum tutuşma sıcaklıklarının tanımları ve testleri (revizyonu sürmektedir): örnek sayfalar
• IEC 60079-14, elektrik tesisatlarının tasarımı, seçimi ve montajı; toz için yüzey sıcaklığı sınırlarıyla birlikte.
• ASTM E1491 (bulut) ve ASTM E2021 (toz tabakalarının sıcak yüzeyde tutuşması; bağlantısı verilen 2009 özeti kömür verilerini verir, güncel baskı E2021-15, 2023'te yeniden onaylanmıştır): E2021 özeti, E1491 özeti
• IFA, GESTIS-DUST-EX'teki bulut tutuşma sıcaklığı ve kızarma sıcaklığı açıklamaları: bulut, tabaka
• HSE, HSG103 Safe handling of combustible dusts (sıcak yüzeyler ve tabakalar): hse.gov.uk (PDF)

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