ГОСТ 31610.28—2012/IEC 60079-28:2006
Приложение В
(справочное)
Механизмы воспламенения*
Потенциальная опасность, связанная с оптическим излучением в инфракрасной области спектра и а види
мом спектре электромагнитных волн зависит от следующих факторов:
- длины волны лазера (свойства поглощения);
-поглощающего материала (инертный, реактивный).
- топлива;
- давления;
- облучаемой площади:
- времени облучения.
Существует огромное число сочетаний этих факторов, которые влияют на опасность воспламенения от опти
ки во взрывоопасной среде и. по меньшей мере, на механизм воспламенения. Наиболее неблагоприятные условия
возникают в присутствии поглотителя. Когда размеры зоны облучения или поглотителя снижаются до значения
ме нее расстояния гашения взрывоопасного газа, воспламенение может рассматриваться как точечное. Однако
излу чение от конца волоконно-оптического кабеля быстро рассеивается, и облучаемый участок может
достигать площади нескольких квадратных сантиметров. Условия воспламенения можно охарактеризовать с
точки зрения основных параметров энергии, площади и времени.
Площадь стремится к
(1) нулю
(2) бесконечности
(3) нулю
(4) бесконечности
Время стремится к
Бесконечности
Бесконечности
нулю
нулю
Критерий воспламенения
минимальная мощность
минимальная энергетическая освещенность
минимальная энергия
энергетическая экспозиция
Бесконечное время означает непрерывное излучение. Результаты исследований для малых и больших пло
щадей приведены а таблице В.1. на рисунках 8.1 и В.2. В обоих режимах воспламенение происходит от воспламе
нения горячей поверхности, когда пучок оптического излучения попадает на поглотитель. Чем меньше поверхность,
тем выше воспламеняющая энергетическая освещенность. Это означает, что поверхность меньшей площади необ
ходимо нагреть до более высокой температуры, чтобы произошло воспламенение. Воспламенение не происходит
при мощности оптического излучения менее 50 мВт ни для одной из смесей газ/пар (кроме сероуглерода). Это под
тверждает. что максимально допустимое значение мощности составляет 35 мВт. с учетом коэффициента безопас
ности. который должен также учитывать абсорбцию неидеального серого тела инертного поглотителя.
Эксперименты с реактивными поглотителями (уголь, сажа и тонер) показали, что хотя они и имеют более высокое
поглощение, однако менее эффективны как источники воспламенения. N-алканы не вызывают воспламенения при
мощности ниже 200 мВт (150 мВт. включая коэффициент безопасности). Для больших площадей облучения допус
тимое значение 5 мВт/мм2 более целесообразно, чем критерий ограничивающей мощности.
На небольшой площади в кратковременном режиме лазерный импульс может создавать источник воспламе
нения. подобный электрической искре, за счет пробоя в воздухе. Такая искра (26). с энергией, приближающейся к
минимамальной энергии воспламенения (МЭВ), способна воспламенить взрывоопасную смесь в оптимизирован
ных условиях (микросекундные и наносекундные импульсы).
Эффективность этого процесса воспламенения зависит от следующих факторов:
- длины импульса и скорости повторения;
- длины волны;
- облучаемого материала (поглотителя).
- энергетической освещенности и энергетической экспозиции.
Установлено, что микросекундные и наносекундные импульсы со значением энергии, близким к МЭВ. воспла
меняют взрывчатые смеси, как показано в таблице В.2. В этом случае облучаемый материал — горючая сажа
— самый эффективный поглотитель. Свойства сажи создают благоприятные условия для пробоя по сравне нию с
инертным материалом, выбранным в испытаниях с постоянным излучением (очень высокое поглощение, вы сокая
температура разложения, обогащенная электронами структура и горючесть). Для миллисекундных импульсов
без пробоя, но с нагревом облучаемого материала, энергия воспламенения более чем на порядок пре вышает
значение МЭВ Здесь инертное серое тело является идеальным поглотителем.
Импульсы более 1 с должны рассматриваться как непрерывное излучение.
* Информация, приведенная в настоящем приложении, взята из (17).
12