Komparativní studie výbuchových parametrů směsí konstitučních izomerů propanolu se vzduchem

Jiří Celner

Master's thesis

Comparative Study on the Explosion Characteristics of Propanol Isomer-Air Mixtures

Abstract:

Nebezpečí požáru a výbuchu je spojeno s nebezpečnými procesy, látkami a jejich vlastnostmi. Proto tvoří technicko-bezpečnostní parametry spolu s dalšími fyzikálními a chemickými veličinami zásadní kritérium pro stanovení nebezpečných vlastností látek. Cílem diplomové práce je předpovědět, analyzovat a experimentálně potvrdit výbuchové parametry izomerů propanolu s aplikací výsledků v energetickém a chemickém průmyslu. V této práci byly vytvořeny vhodné predikce měřených výbuchových parametrů a popis experimentálního zařízení (autokláv) pro měření výbuchových parametrů par hořlavých kapalin a vzduchu. Dále byla provedena optimalizace měřících systémů výbuchové komory pro měření směsí alkoholů se vzduchem a analýza závislosti výbuchových parametrů na počáteční teplotě. Experimentální studie výbuchových charakteristik dvou isomerů propanolu ve směsi se vzduchem byla provedena za dvou různých počátečních teplot. Jako výbuchové charakteristiky byly měřeny výbuchový tlak, maximální rychlost nárůstu výbuchového tlaku a doba od iniciace do maximálního výbuchového tlaku. V práci jsou diskutovány závislosti výbuchových charakteristik na čase a počáteční teplotě. Z výsledků práce vyplývá, že maximální výbuchový tlak je lineární funkcí počáteční teploty. Maximální rychlost narůstání výbuchového tlaku není na změnu počáteční teploty citlivá. Při porovnání obou isomerů propanolu ve směsi se vzduchem lze pozorovat rostoucí hodnotu výbuchového tlaku i maximální rychlosti výbuchového tlaku v pořadí 1-propanol a 2-propanol. Oproti tomu doba od iniciace po hodnotu maximálního výbuchového tlaku roste v důsledku snižující se rychlosti čela plamene výbuchové vlny.

Abstract:

Fire and explosion hazards are associated with certain dangerous processes, substances and their properties. Therefore, the technical and safety characteristics together with other physical and chemical quantities form a crucial criterion for determining the hazardous properties of substances. The aim of the thesis is to predict, analyse and experimentally confirm the explosion parameters of propanol isomers with the application of results in the energy and chemical industries. In this work, suitable predictions of measured explosion parameters, description of experimental equipment (autoclave) for measurement of explosion parameters of flammable vapors are presented. Optimization of the explosion chamber measurement systems for measurement of mixtures of alcohols with air and analysis of dependence of explosion parameters on initial temperature have been made. The work is focused on experimental investigation of explosion characteristics of two propanol isomers mixed with air measured at two different initial temperatures. Explosion pressure, maximum rate of explosion pressure increase and time from initiation to maximum explosion pressure were measured as explosion characteristics. The dependence of explosion characteristics on time and initial temperature are discussed. The results of the work indicate that the maximum explosion pressure is a linear function of the initial temperature. The maximum rate of explosion pressure build-up is not sensitive to changing the initial temperature. When comparing the two propanol isomers with air, an increase in both the explosion pressure and the maximum explosion pressure in the order of 1-propanol and 2 propanol is observed. In contrast, the time from initiation to the maximum explosion pressure increases due to decreasing velocity of the flame front.

Keywords

0, 02 m3 autokláv, 1-propanol, 2-propanol, maximální výbuchový tlak, rychlost nárůstu výbuchového tlaku, deflagrační index, spodní mez výbušnosti, horní mez výbušnosti

Keywords

0.02 m3 autoclave, 1-propanol, 2-propanol, maximum explosion pressure, maximum rate of pressure rise, deflagration index, lower explosion limit, upper explosion limit

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 12. 4. 2019

Thesis defence

• Date of defence: 3. 6. 2019
• Supervisor: Jan Skřínský
• Reader: Petr Lepík

VŠB - Technical University of Ostrava

Fakulta bezpečnostního inženýrství

Master programme / field:
Požární ochrana a průmyslová bezpečnost / Bezpečnostní inženýrství