正常情况下化工原理实验中使用的相关电器设备的金属外壳是不导电的,但设备内部的某些绝缘材料若损坏,金属外壳就会导电。当人体接触到带电的金属外壳或带电的导线时,就会有电流流过人体。带电体电压越高,流过人体的电流就越大,对人体的伤害也越大。当大于10mA的交流电或大于50mA的直流电通过人体时,就可能危及生命安全。我国规定36V(50Hz)的交流电是安全电压。超过安全电压的用电就必须注意用电安全,防止触电事故。
为防止发生触电事故,要经常检查化工原理实验室使用的电器设备,寻找是否有漏电现象。同时要检查用电导线有无**在外以及电器设备是否有保护接地或保护接零的措施。
(1)设备漏电测试
检查化工原理带电设备是否漏电,使用试电笔最为方便。它是一种测试导线和电器设备是否带电的常用电工工具,由笔端金属体、电阻、氖管、弹簧和笔尾金属体组成。大多数试电笔的笔尖为改锥形式。如果把试电笔尖端金属体与带电体接触,笔尾金属端与人的手部接触,那么氖管就会发光,而人体并无不适感觉。氖管发光说明被测物带电,使人员及时发现电器设备漏电。一般使用前要在带电的导线上预测,以检查试电笔是否正常。用试电笔检查漏电,只是定性的检查,若要得到电器设备外壳漏电的程度,就必须用其他仪表检测。
(2)保护接地
保护接地是用一根足够粗的导线,一端接在化工原理设备的金属外壳上,另一端接在接地体上(专门埋在地下的金属体),使设备与大地连成一体。一旦发生漏电,电流通过接地导线流入大地,降低外壳对地电压。当人体接触其外壳时,流入人体的电流很小而不致触电,电器设备接地的电阻越小,电器使用越安全。如果电路有保护熔断丝,会因漏电产生电流而使保护熔断丝熔化并自动切断电源。目前采用这种保护接地方法的实验室较少,大部分实验室采用保护接零的方法。
(3)保护接零
保护接零是把化工原理电器设备的金属外壳接到供电线路系统中的中性线上,而不需专设接地线和大地相连。这样,当电器设备因绝缘部分损坏而碰壳时,相线(即火线)、电器设备的金属外壳和中性线就形成一个“单相短路”的电路。由于中性线的电阻很小,短路电流很大,会使保护开关动作或使电路保护熔断丝断开,切断电源,消除触电危险。
在保护接零系统内,不应再设置外壳接地的保护方法。因为漏电时,可能由于接地电阻比接零电阻大,致使保护开关或熔断丝不能及时熔断,造成电源中性点电位升高,使所有接零的电器设备外壳都带电,反而增加了危险。
使用保护接零的方法是由供电系统中性点是否接地所决定的。对中性点接地的供电系统采用保护接零是既方便又安全的办法。但保证用电安全的根本方法是电器设备绝缘性良好,不发生漏电现象。因此,注意检测设备的绝缘性能是防止漏电造成触电事故的最好办法。
2.实验室用电的导线选择
对于化工原理实验室的用电或实验流程中的电路配线,线路设计者要提出导线规格,有些流程要亲自安装,如果导线选择不当就会在使用中造成危险。导线种类很多,不同导线和不同配线条件都有安全截流值的规定。
在实验时,还应考虑电源导线的安全截流量。不能任意增加负载,否则会导致电源导线发热、造成火灾或短路的事故。合理配线的同时还应注意根据线路的负载情况恰当选配保护熔断丝,保护熔断丝的规格不能过大也不能过小。规格过大会失去保护作用,规格过小则在正常负荷下保险丝也会熔断而影响工作。
3.实验室安全用电注意事项
化工原理实验中的电器设备较多,如对流传热系数的测定、干燥速率曲线的测定等实验所用的设备的用电负荷都较大。在接通电源之前,必须认真检查电器设备和电路是否符合规定要求,对于直流电设备应检查正负极是否接对;必须搞清楚整套实验装置的启动和停车操作顺序,以及紧急停车的方法。注意安全用电极为重要,对电器设备必须采取安全措施,操作者必须严格遵守下列操作规定。
(1)进行实验之前必须了解室内总电闸与分电闸的位置,以便出现用电事故时及时切断各电源。
(2)电器设备维修时必须停电作业。
(3)带金属外壳的电器设备都应该保护接零,定期检查是否连接良好。
(4)导线的接头应紧密牢固,接触电阻要小。**的接头部分必须用绝缘胶布包好,或者用绝缘管套好。
(5)所有的电器设备在带电时不能用湿布擦拭,更不能有水落于其上。电器设备要保持干燥清洁。
(6)电源或电器设备上的保护熔断丝或保险管都应按规定电流标准使用。严禁私自加粗保险丝及用铜或铝丝代替。当熔断保险丝后,一定要查找原因,消除隐患,而后再换上新的保险丝。
(7)电热设备不能直接放在木制实验台上使用,必须用隔热材料垫架,以免引起火灾。
(8)发生停电现象时,必须切断所有的电闸,防止操作人员离开现场后,因突然供电而导致电器设备在无人监控下运行。
(9)合闸动作要快,要合得牢。合闸后若发现异常声音或气味,应立即拉闸,进行检查。如发现保险丝熔断,应立刻检查带电设备是否有问题,切忌不经检查便换上熔断丝或保险管就再次合闸,造成设备损坏。
(10)离开实验室前,必须把分管本实验室的总电闸拉下。
三、实验室安全用气
在化工原理实验中,另一类需要引起特别注意的物品就是装在高压钢瓶内的各种高压气体。化工原理实验中所用的高压气体种类较多,一类是具有刺激性气味的气体,如吸收实验中的氨、二氧化硫等,这类气体的泄露一般容易被发觉;另一类是无色无味,但有毒或易燃、易爆的气体,如常作为化工原理色谱载气的氢气,室温下在空气中的爆炸范围为4%~75.2%(体积分数)。因此使用有毒或易燃、易爆气体时,系统一定要严密不漏气,尾气要导出室外,并注意室内通风。
高压钢瓶(又称气瓶)是一种贮存各种压缩气体或液化气体的高压容器。钢瓶的容积一般为40~60L,最高工作压力为15MPa,最低的也在0.6MPa以上。瓶内压力很高,贮存的气体可能有毒或易燃易爆,故使用气瓶时一定要掌握气瓶的构造特点和安全知识,以确保安全。
气瓶主要有筒体和瓶阀构成,其他附件还有保护瓶阀的安全帽、开启瓶阀的手轮以及使运输过程减少震动的橡胶圈。在使用时瓶阀的出口还要连接减压阀和压力表。标准高压气瓶是按国家标准制造的,经有关部门严格检验后方可使用。各种气瓶使用过程中,还必须定期送有关部门进行水压试验。经过检验合格的气瓶,在瓶肩上应用钢印打上下列资料:制造厂家、制造日期、气瓶的型号和编号、气瓶的重量、气瓶的容积和工作压力、水压试验压力、水压试验日期和下次试验日期。
各类气瓶的表面都应涂上一定颜色的油漆,其目的不仅是为了防锈,主要是能从颜色上迅速辨别钢瓶中所贮存气体的种类,以免混淆。如氧气瓶为浅蓝色,氢气瓶为暗绿色,氮气、压缩空气、二氧化碳、二氧化硫等钢瓶为黑色,氦气瓶为棕色,氨气瓶为黄色,氯气瓶为草绿色,乙炔瓶为白色。
为了确保安全,在使用气瓶时,一定要注意以下几点。
(1)当气瓶受到明火或阳光等热辐射作用时,气体因受热而膨胀,使瓶内压力增大,当压力超过工作压力时,就有可能发生爆炸。因此,在钢瓶运输、保存和使用时,应远离热源(明火、暖气、炉子等),并避免长期在日光下暴晒,尤其在夏天更应注意。
(2)气瓶即使在温度不高的情况下受到猛烈撞击,或不小心将其碰倒跌落,都有可能引起爆炸。因此,钢瓶在运输过程中,要轻搬轻放,避免跌落撞击,使用时要固定牢靠,防止碰倒。更不允许用铁锤、扳手等金属器具敲打钢瓶。
(3)瓶阀是钢瓶中的关键部件,必须保护好,否则将会发生事故。
①若瓶内存放的是氧气、氢气、二氧化碳和二氧化硫等气体,瓶阀应用铜和钢制成。若瓶内存放的是氨气,则瓶阀必须用钢制成,以防腐蚀。
②使用钢瓶时,必须用专用的减压阀和压力表。尤其是氢气和氧气的减压阀不能互换,为了防止氢气和氧气两类气体的减压阀混用造成事故,氢气表和氧气表的表盘上都注明有氢气表和氧气表的字样。在氢气及其他可燃气体的瓶阀中,连接减压阀的连接管为左旋螺纹,而在氧气等不可燃烧气体瓶阀中,连接管为右旋螺纹。
③氧气瓶阀严禁接触油脂。高压氧气与油脂相遇,会引起燃烧,甚至会发生爆炸。因此切莫用带油污的手和扳手开关氧气瓶。
④要注意保护瓶阀。开关瓶阀时一定要搞清楚方向,缓慢转动,旋转方向错误和用力过猛会使螺纹受损,可能导致冲脱,造成重大事故。关闭瓶阀时,注意使气瓶不漏气即可,不要关得过紧。气瓶用完和搬运时,一定要盖上保护瓶阀的安全帽。
⑤瓶阀发生故障时,应立即报告指导教师,严禁擅自拆卸瓶阀上的任何零件。
(4)当钢瓶安装好减压阀和连接管后,每次使用前都要在瓶阀附近用肥皂水检查,确认不漏气才能使用。对于有毒或易燃易爆气体的钢瓶,除了应保证严密不漏外,最好单独放置在远离化工原理实验室的小屋里。
(5)钢瓶中的气体不要全部用尽。一般钢瓶使用到压力为0.5MPa时,应停止使用。因为压力过低会给充气带来不安全因素,当钢瓶内的压力与外界大气压力相同时,会造成空气的进入。危险气体在充气时极易因为上述原因发生爆炸事故,这类事故已经发生过多次。
(6)输送易燃易爆气体时,流速不能过快,在输出管路上应采取防静电措施。
(7)气瓶必须严格按期检验。