Ku treniu dochádza všade tam, kde sa po sebe vzájomne pohybujú dve telesá. K nebezpečnému ohrevu trecích plôch premenou trecieho výkonu na teplo môže dôjsť pri trecích spojkách, klzných ložiskách, bŕzd, remeňových prevodov, pri namotávaní vláknitých materiálov na hriadele.
Pri trení sa mení trecí výkon na teplo:
Ptrecie = FN . m . w
Kde:
Ptrecie - trecí výkon [W]
FN – normálna prítlačná sila [N]
m - koeficient trenia
w - rýchlosť vzájomného pohybu trecích plôch [m.s-1]
Koeficient trenia závisí na druhu trenia, na styčnom povrchu a jeho stavu, druhu materiálu, vzájomnej rýchlosti pohybu trúcich sa telies.
Pri normálnom stave zariadenia je teplo odvádzané. Pokiaľ odvod tepla nestačí, teplota sa zvyšuje nad dovolenú medzu a dochádza k prehriatiu
Prehriatie ložísk
Normálna teplota ložísk je obyčajne 35 °C, výnimočne až 75 °C. Zvýšenie koeficienta trenia môže byť spôsobené napr. poruchou mazania, znečistením trecích plôch alebo maziva, deformáciou ložiska. Nedostatočné mazanie môže spôsobiť nevhodná voľba oleja, malé prvádzané množstvo oleja, zanesenie otvoru pre prívod či odvod oleja. Zvýšenie teploty ložiska môže spôsobiť tiež zvýšený tepelný odpor, t.j. zlý odvod tepla do okolia, napr. znečistením povrchu ložiska vrstvou málo vodivej látky alebo nedostatočné chladenie.
Preklzávanie remeňov alebo dopravných pásov spôsobí, že všetka energia sa spotrebuje na trenie remeňa o kotúč a tým dochádza k nebezpečnému zahrievaniu materiálu pása či remeňa a ich vznietenia. V prostrediach s nebezpečenstvom výbuchu musia dopravníkové pásy spĺňať požiadavky vznietenia potvrdené akreditovanou skúšobňou.
4.4.4. Ohrev kompresným teplom, rázovou vlnou a pri výtoku plynov
Adiabatickou kompresiou a rázovou vlnou sa môže vyvinúť tak vysoká teplota, že môže iniciovať horľavé súbory, najmä výbušné zmesi i usadený prach. Nárast teploty závisí na tlakovom pomere . Ak prúdi plynovzduchová zmes vysokou rýchlosťou w proti prekážke a zabrzdí sa dôsledkom odporu prekážky, potom s ohreje plynový obal premenou energie o hodnotu DT
kde:
DT – nárast teploty [K]
w – rýchlosť prúdenia [m.s-1]
cp – merná tepelná kapacita [kJ.kg-1.K-1]
Ak má zmes na začiatku teplotu Tpoč, potom existuje možnosť, že nárazom na prekážku dosiahne zmes teplotu vznietenia:
Tkonečná = T poč + DT > T vzniet
S týmto nebezpečenstvom je nutné počítať pri rýchlostiach prúdenia plynov vyšších ako 100 m.s-1, ak má zmes plynu so vzduchom malú mernú tepelnú kapacitu cp.
Pri vzduchových kompresoroch môže dôjsť k výbuchu, ak sú v stlačenom vzduchu prítomné pary mazacieho oleja alebo olejová hmla. Tomuto nebezpečenstvu môžeme predchádzať nasledujúcimi opatreniami:
Pri lisovaní plastických hmôt spravidla nedochádza k tak veľkým redukciám ako pri stláčaní plynu a preto sa tu nevyskytujú tak veľké tlaky. Pri lisovaní najnebezpečnejších plastických hmôt na báze nitrocelulózy môže za prítomnosti vzdušného kyslíka dôjsť k prekročeniu teploty vznietenia. Preto je potrebné aj tu rozdeliť redukciu na viac operácií a potrebného tvaru dosiahnuť na niekoľkokrát.
Rázové vlny vznikajú napr. pri náhlom výtoku stlačených plynov z potrubí. Vytekajúci plyn sa pritom nadzvukovou rýchlosťou šíri do oblasti s nižším tlakom. Pri zmene smeru v oblúkoch alebo reflexiou v kolenách potrubí, uzatvárajúcich prírub, uzavretých šúpatkách, dochádza k vývinu vysokých teplôt, ktoré spôsobia iniciáciu výbušnej atmosféry.
Veľké nebezpečenstvo predstavuje prúdenie kyslíka pod pretlakom v potrubí. Unášané častice, ako napr. hrdza, brúsny prach a pri dostatočnej rýchlosti prúdenia tiež čiastočky ocele povrchu z potrubia, ktoré v prostredí stlačeného kyslíka zhoria za vývinu vysokej teploty a tým môžu zapáliť potrubie alebo armatúry. Obzvlášť nebezpečnými miestami sú ventily a šupátka kyslíkovodu, pretože v nich je pri otváraní a uzatváraní vysoká rýchlosť prúdenia kyslíka (zúžený prierez). Pokiaľ nastane deštrukcia zariadenia alebo súčastí, dôjde k iniciácii výbušnej atmosféry.
4.5. Horúce povrchyVznietenie môže nastať pri styku výbušnej atmosféry s horúcim povrchom.
Horúce povrchy môžu byť zohriate tepelnou energiou alebo tepelným prejavom mechanickej alebo inej energie. Prípustná teplota sa posudzuje v porovnaní s teplotou vznietenia alebo samozahrievaním prítomného horľavého súboru.
Schopnosť ohriateho povrchu vyvolať vznietenie závisí od druhu a koncentrácie jednotlivej látky v zmesi so vzduchom. Táto schopnosť rastie so zvyšujúcou sa teplotou a so zväčšujúcou sa plochou povrchu. Okrem toho teplota vznietenia závisí od veľkosti a tvaru ohriateho telesa, od gradientu koncentrácie v najbližšom okolí povrchu a v určenom priestore a aj od povrchu materiálu.
Pri dlhšom čase styku výbušnej zmesi s horúcim povrchom môže dôjsť k predbežnej reakcii, tzv. „studený plameň“ , pri ktorom sa tvoria vznetlivé (zápalné) rozkladné produkty , ktoré pri nižšej teplote ako je pôvodná zmes, ktoré uľahčujú vznietenie pôvodnej výbušnej zmesi. Teplotu vznietenia výbušnej zmesi ďalej ovplyvňuje veľkosť a tvar horúceho telesa, príp. miestnej koncentrácie v blízkosti horúceho povrchu a čiastočne tiež materiál steny.
Príkladom horúcich povrchov v prevádzke môžu byť vedľa obvyklých povrchov, ako sú horúce telesá, alebo sušiace boxy, tiež povrchy zohriate mechanickými prejavmi trenia alebo trieskovým obrábaním. Napr. Trecie spojky, brzdy, ložiská, vedenie, púzdra hriadeľov atď. Súčiastky otáčajúce sa v tesných otvoroch môžu pri vniknutí cudzích telies vyvolať trenie, ktoré po veľmi krátkej dobe vyvinie vysokú povrchovú teplotu.
Vylúčenie nebezpečného ohrevu trením je možné v mnohých prípadoch zabrániť vhodným výberom materiálu.
Najmenej jeden z dvoch trecích povrchov musí byť zvolený z materiálu, ktorý pri dosiahnutí nebezpečnej teploty zmäkne a roztaví sa, takže k suchému treniu už nedochádza a trecie teplo sa ďalej nevyvíja.
Okrem jednoducho rozoznateľných horúcich povrchov, ako sú radiátory, sušiarne, ohrievacie špirály a ďalšie, môže nebezpečná teplota rovnako vznikať aj pri mechanickom a strojovom spracúvaní. Tieto procesy rovnako zahŕňajú zariadenia, ochranné systémy a súčasti, ktoré premieňajú mechanickú energiu na teplo.