- NHỮNG BIỆN PHÁP AN TOÀN KHI CễNG TÁC TRấN CÁC ĐƯỜNG DÂY HẠ ÁP ĐANG Cể ĐIỆN
a.Lý thuyết tự bắt chỏy nhiệt Theo lý thuyết này, điều kiện quyết
định để xuất hiện quỏ trỡnh chỏy là tốc độ toả nhiệt (1) của phản ứng hoỏ học phải vượt quỏ hoặc bằng tốc độ truyền nhiệt từ vựng phản ứng ra mụi trường xung quanh (nếu hỗn hợp chỏy là thể khớ thỡ từ vựng phản ứng đến quỏ trỡnh phản ứng).
Quỏ trỡnh chỏy cú thể bắt đầu bằng cỏch gia nhiệt một phần thể tớch hỗn hợp khi chỏy đến nhiệt độ rất cao, rồi phúng vào đú một tia lửa làm mồi, hoặc bằng cỏch gia nhiệt đồng thời toàn bộ thể tớch hỗn hợp chỏy đến nhiệt độ nhất định. Do nhiệt độ hỗn hợp chất chỏy ở trong bỡnh tăng, phản ứng bắt đầu với tốc độ chậm và toả nhiệt. Nhờ nhiệt này hỗn hợp được gia nhiệt thờm và tốc độ phản ứng tăng thờm, lượng nhiệt toả ra được nhiều hơn. Cứ như vậy tốc độ phản ứng và sự gia nhiệt cho hỗn hợp sẽ tăng dần theo một đường cong. Kết quả là tạo điều kiện để tăng nhanh vụ hạn phản ứng.
Chỳng ta khảo sỏt một bỡnh cú thể tớch v, trong bỡnh chứa một hỗn hợp khớ và khụng khớ. Bỡnh được gia nhiệt đến nhiệt độ T0. Phản ứng xảy ra ở trong bỡnh với tốc độ ϕ được đo bằng số mụl m cỏc sản phẩm oxi hoỏ trong một đơn vị thời gian và một đơn vị thể tớch. Tốc độ phản ứng được biểu diễn bằng phương trỡnhL RT E n n 0 .e T P k − = ϕ − = ϕ RT E . exp ) p ( f (19-1) Trong đú k0 - hệ số tỷ lệ p - ỏp suất riờng phần n - thứ bậc tổng cộng của phản ứng E - năng lượng hoạt hoỏ
R - hằng số khớ lý tưởng T - nhiệt độ tuyệt đối, 0K.
Nếu gọi Q là hiệu ứng nhiệt của phản ứng thỡ lượng nhiệt toả ra khi phản ứng trong một đơn vị thời gian (q1) được xỏc định theo cụng thức:
) RT E exp( ) p ( Qvf . v . Q q1 = ϕ= − (19-2)
Lượng nhiệt toả ra khi phản ứng một phần dựng để gia nhiệt cho hỗn hợp khớ, một phần sẽ truyền cho thành bỡnh (tức là mụi trường xung quanh). Nhiệt độ của khớ tăng dần, tuy rằng khụng đồng đều trong toàn bỡnh, nhưng cú thể coi giỏ trị trung bỡnh của nú là T. Nhiệt độ của thành bỡnh vẫn giữ
khụng đổi là T0. Như vậy lượng nhiệt truyền từ vựng phản ứng đến thành bỡnh tớnh cho một đơn vị thời gian (q2) được tớnh theo cụng thức:
q2 = A (T - T0) (19-3)
trong đú A là hệ số phụ thuộc vào vật liệu thành bỡnh, hỡnh dạng của nú, kớch thước của bỡnh và độ dẫn nhiệt của khớ, v.v… Về thực chất q1 chớnh là tốc độ toả nhiệt và q2 là tốc độ truyền nhiệt ra mụi trường xung quanh, mà ta vừa núi tới ở trờn. Mụ tả trờn đồ thị (hỡnh 19-1) trục ngang là nhiệt độ T, trục đứng là tốc độ biến thiờn lượng nhiệt q1 hoặc q2 (gọi tắt là q).
Theo phương trỡnh (19-2) đường biểu diễn q1 - f(T) cú dạng cong và theo phương trỡnh (19-3) đường biểu diễn q2 - f(T) cú dạng đường thẳng.
Theo lý thuyết sự bắt chỏy nhiệt thỡ khi q1> q2 hỗn hợp mới tự bắt chỏy. Nhiệt độ T1 ứng với tiếp điểm A sẽ là nhiệt độ tự bắt chỏy của hỗn hợp. Tại đú tốc độ toả nhiệt đỳng bằng tốc độ truyền nhiệt ra mụi trường xung quanh. Lệch ra khỏi tiếp điểm A tốc độ toả nhiệt luụn luụn lớn hơn tốc độ truyền nhiệt ra xung qunah, hỗn hợp luụn luụn bắt chỏy. Đường cong 2,3,4 biểu thị tốc độ toả nhiệt đối với hỗn hợp cú thành phàn khụng đổi ở ỏp suất khỏc nhau. ỏp suất càng cao, thỡ tốc độ toả nhiệt càng cao (xem cụng thức 19- 2 và đường cong 4). ứng với điều kiện của đường cong số 4, tốc độ toả nhiệt tại mọi điểm đều lớn hơn tốc độ truyền nhiệt ra mụi trường xung quanh nờn hỗn họp luụn luụn tự bắt chỏy. Ngược lại ở ỏp suất thấp (ứng với đường cong 2) thỡ quỏ trỡnh chỏy lại khụng xảy ra. Vỡ vậy để hạn chế nguy hiểm chỏy nổ người ta thực hiện cỏc quỏ trỡnh kỹ thuật trong điều kiện chõn khụng hoặc ỏp suất thấp. ứng với một nhiệt độ khụng đổi của thành bỡnh và hỗn hợp khớ, ứng với một thành phần hỗn hợp khi cố định thỡ tốc độ truyền nhiệt ra mụi trường xung quanh sẽ được biểu thị bằng đường thẳng 1. Khi ta thay đổi thành phần hỗn hợp khớ, nhiệt độ của thành bỡnh T0 hoặc của mụi trường ta sẽ thay đổi gúc nghiờng của đường 1 (biểu thị bằng hệ số A trong cụng thức 19-3) hoặc chuyển dưới vị trớ của đường thẳng đú, nghĩa là ta sẽ thay đổi điều kiện bắt chỏy của hỗn hợp khớ. Điều này cú ý nghĩa thực tế lớn lao khi dập tắt đỏm chỏy. Khi đưa khớ trơ như CO2, N2 vào đỏm chỏy ta sẽ chuyển vị trớ đường thẳng 1 tới đường 3 (hỡnh 19-2). Khi đú tiếp điểm A sẽ chuyển tới B. ứng với điều kiện mới này ta thấy ở bờn phải điểm B, q1 luụn luụn hơn hơn q2, hỗn hợp khụng tự bắt chỏy được. Đỏm chỏy dần dần bị dập tắt.
Lý thuyết tự bắt chỏy nhiệt giỳp ta giải thớch được nhiều hiện tượng chỏy. Nhưng trong nhiều trường hợp tự bắt chỏy và bắt chỏy khụng thể dựng lý thuyết này để giải thớch được, vớ dụ như tỏc dụng xỳc tỏc và ức chế đối với quỏ trỡnh chỏy sự phụ thuộc của giới hạn bắt chỏy vào ỏp suất, v.v… Để giải thớch những hiện tượng đú phải dựng lý thuyết phản ứng dõy chuyền.