Minimalne ciśnienie spalania emulsyjnych materiałów wybuchowych na bazie wody

Ogólnym celem tej procedury jest pomiar minimalnego ciśnienia wymaganego do samopodtrzymującego się spalania w emulsyjnych materiałach wybuchowych na bazie wody, które nazywa się minimalnym ciśnieniem spalania. Minimalne ciśnienie spalania jest parametrem, który może pomóc w oszacowaniu bezpiecznych ciśnień roboczych podczas produkcji, obchodzenia się i pompowania emulsyjnych materiałów wybuchowych. Główną zaletą tej techniki jest to, że wymaga ona tylko 20 do 30 gramów materiałów wybuchowych.

Dzięki temu może być wykonywany w środowisku laboratoryjnym. Zainstalowanie urządzeń MBP w innych laboratoriach ułatwiłoby międzylaboratoryjne badania MBP, co mogłoby doprowadzić do ustanowienia standardowego materiału referencyjnego do walidacji działania. Aby rozpocząć przygotowywanie elementów ogniwa testowego, wytnij drut Nichrome o długości 85 milimetrów.

Użyj szczypiec z końcówkami igły, aby zgiąć każdy koniec drutu w małą pętlę. Użyj nieizolowanych łączników spawów doczołowych i narzędzia do zaciskania, aby połączyć końce drutu Nichrome z 50-centymetrowymi odcinkami drutu miedzianego z drutem miedzianym o stałym rdzeniu numer 14. W ten sposób przygotuj od 10 do 15 zespołów przewodów zapłonowych.

Sprawdź, czy rezystancja mierzona w każdym zespole jest mniejsza niż 0.5 oma. Następnie uzyskaj od 10 do 15 małych cylindrycznych rur stalowych, każda z nacięciem o szerokości trzech milimetrów obrobionym wzdłuż długiej osi. Pomaluj wnętrze każdej komórki dwiema warstwami wysokotemperaturowej, nieprzewodzącej farby.

Dla każdej komórki odetnij wąskie końce dwóch korków neoprenowych o numerze zero, aby uzyskać korki o długości 16 milimetrów. Przebij otwór o średnicy sześciu milimetrów przez środek każdego korka. Sprawdź, czy otwory są wystarczająco szerokie, aby pomieścić przewód miedziany i złącza łączące.

Następnie włóż zespół przewodu zapłonowego do wysuszonej pomalowanej komórki przez szczelinę o szerokości trzech milimetrów. Nawlecz neoprenowy korek na każdy drut miedziany. Ostrożnie włóż korki do każdego końca ogniwa, nie ściskając ani nie skręcając przewodu zapłonowego.

Pociągnij napięty przewód zapłonowy. Zegnij druty miedziane o około 90 stopni na końcach korków, aby zamocować przewód zapłonowy na miejscu. Powtórz ten proces, aby złożyć pozostałe komórki testowe.

Aby rozpocząć przygotowanie komórki do testu, ostrożnie wprowadź emulsję do komory testowej przez szczelinę o szerokości trzech milimetrów. Gdy komórka jest pełna, usuń wszelkie kieszenie powietrzne, ubijając próbkę małą szpatułką i stukając komórką o twardą powierzchnię. Kontynuuj napełnianie kuwety i osadzanie próbki w ten sposób, aż nie będzie można umieścić więcej próbki w celi.

Następnie umieść załadowaną komórkę poziomo w zdalnie sterowanym zbiorniku ciśnieniowym ze szczeliną skierowaną do góry. Podłącz przewody miedziane do elektrod w zbiorniku ciśnieniowym, upewniając się, że przewody nie stykają się z korpusem naczynia. Użyj multimetru, aby sprawdzić, czy nie ma kontaktu elektrycznego między każdą elektrodą a korpusem zbiornika ciśnieniowego.

Następnie zamknij i uszczelnij naczynie. W chronionym pomieszczeniu z przyrządami sprawdź, czy karta akwizycji danych jest podłączona do przetwornika ciśnienia, a sygnał napięciowy przez precyzyjny rezystor bocznikowy. Upewnij się, że rezystor bocznikowy jest połączony szeregowo ze źródłem prądu stałego i że ten szeregowy jest połączony z elektrodami zbiornika ciśnieniowego.

Następnie uruchom oprogramowanie do akwizycji danych. Zdalnie zamknij zawór wylotowy zbiornika ciśnieniowego i rozpocznij zwiększanie ciśnienia w zbiorniku argonem. Gdy naczynie osiągnie początkowe ciśnienie próbne, zamknij zawór wlotowy.

Monitoruj system przez pięć do dziesięciu minut, aby sprawdzić, czy nie ma znaczących wycieków. Gdy naczynie przejdzie kontrolę szczelności, otwórz zawór wlotowy, aby dostosować ciśnienie do żądanej wartości początkowej, a następnie zamknij zawór. Przepuść stały prąd o natężeniu 10,5 ampera przez przewód zapłonowy, aż próbka zapali się, topiąc przewód zapłonowy i zatrzymując przepływ prądu.

Wyłącz bieżące zasilanie, gdy nastąpi zapłon i ciśnienie zacznie rosnąć. Podczas badania ciśnienie może osiągnąć jedno lub dwa minima lub maksima, a następnie stale spadać. Odczekaj dziesięć minut po rozpoczęciu ciągłego spadku ciśnienia przed wykonaniem dodatkowych manipulacji.

Po zakończeniu badania otworzyć zawór wylotowy, aby odprowadzić gazy spalinowe do wydechu. Ustaw regulator argonu na około 50 psi i otwórz zawór wlotowy. Pozwól, aby delikatny przepływ argonu krążył przez dwie do trzech minut, aby oczyścić naczynie z toksycznych gazów, a następnie pozwól naczyniu powrócić do ciśnienia otoczenia.

Zablokuj dopływ prądu stałego, odłączając zasilanie prądem zmiennym lub za pomocą klucza blokującego przed powrotem do pomieszczenia zbiornika ciśnieniowego. Przed otwarciem zbiornika ciśnieniowego należy założyć maskę na twarz z odpowiednimi wkładami ogólnego przeznaczenia. Otwórz naczynie i odłącz przewody miedziane od elektrod.

Sprawdź wzrokowo celę i zbiornik ciśnieniowy, aby określić stopień, w jakim próbka uległa spaleniu. Udokumentuj wyniki na piśmie i za pomocą zdjęć. Jeśli czoło spalania dotarło do ścian komory testowej, a na korkach neoprenowych pozostało niewiele lub nie pozostało żadne, wynik uznaje się za dobry i ciśnienie należy zmniejszyć do następnego testu.

W przeciwnym razie wynik jest uważany za niemożliwy do wykonania i ciśnienie należy zwiększyć przed następnym testem. Po oględzinach należy wykonać dodatkowe analizy, korzystając z zarejestrowanych danych dotyczących prądu i ciśnienia. Powtórzyć badanie z dodatkowymi próbkami, stopniowo zmniejszając przyrosty lub spadki ciśnienia w celu precyzyjnego określenia MBP.

Wyczyść zbiornik ciśnieniowy po każdym teście. Po 17,3 sekundy od rozpoczęcia pokazanego tutaj testu ciśnienie zaczęło rosnąć z początkowej średniej 4,924 mega paskala. Prąd opadający odpowiadający spaleniu przewodu zapłonowego nastąpił po 19,1 sekundy.

Maksymalne ciśnienie 6,095 megapaskali wystąpiło w 33,7 sekundy. W próbkach przebadanych tą metodą znalazło się pięć identycznych AWE o różnej zawartości wody. Zaobserwowano, że MBP dla tych emulsji wzrastają wraz ze wzrostem zawartości wody.

Większą wariancję zaobserwowano w danych MBP dla AWE o niższej zawartości wody. Mogło to być spowodowane niejednorodnością próbek, ponieważ ich stosunkowo wyższe temperatury krystalizacji mogą sprawić, że próbki te będą bardziej podatne na krystalizację podczas manipulacji. Opisany tutaj test MBP został dodany do wymagań dotyczących autoryzacji materiałów wybuchowych w Kanadzie przez Wydział Regulacji Materiałów Wybuchowych Zasobów Naturalnych Kanady.

Po opanowaniu, pełny pomiar MBP składający się z dziesięciu do dwunastu eksperymentów może zostać wykonany w ciągu dwóch dni, jeśli zostanie wykonany prawidłowo. Podczas wykonywania tej procedury należy pamiętać, aby zawsze zwolnić ciśnienie w zbiorniku i zablokować źródło prądu przed powrotem do pomieszczenia zbiornika ciśnieniowego. Porażenie prądem i pociski z nagłej dekompresji to twoje największe zagrożenia.