Stopnja povečanja tlaka med eksplozijo hibridnih mešanic. Pregled: Teorija zgorevanja in eksplozije. Izračun po opredelitvi prekomernega tlaka eksplozije
Gibanje plamena za mešanico plina imenovan flame. Glede na stopnjo razmnoževanja plamena se lahko zgorevanje zgreši s hitrostjo več m / s, eksplozivno - hitrost približno več deset in sto m / s in detonacije - na tisoče m / s.
Za nakladanje ali normalno izgorevanje Prenos toplote iz plasti na plast je značilen, in plamen, ki nastane v ogrevanih in razredčenih z aktivnimi radikali in reakcijskimi produkti zmesi premikajo proti začetni gorljivi zmesi. To je pojasnjeno z dejstvom, da je plamen, kot je bil, postane vir, ki razlikuje neprekinjen pretok toplotnih in kemično aktivnih delcev. Kot rezultat, sprednji del plamena in se premika proti gorljivi zmesi.
Delagram gorenjarazdeljen na laminar in burno.
Laminar gorenje je neločljivo povezano z normalno stopnjo razmnoževanja plamena.
Običajna hitrost širjenja plamena, po GOST 12.1.044 SSBT, se imenuje hitrost vožnje s plamenom V zvezi z nezgorelim plinom, v smeri, perpine na njegovo površino.
Vrednost običajne stopnje razmnoževanja gorenja, ki je eden od kazalnikov požara in eksplozivnih snovi, označuje tveganje industrij, povezanih z uporabo tekočin in plinov, se uporablja pri izračunu stopnje povečanja eksplozivnega tlaka plina, pare - -aigri mešanice, kritične (gašenja) premer in pri razvoju dogodkov, ki zagotavljajo varnost požara in eksplozije tehnoloških procesov v skladu z zahtevami GOST 12.1.004 in GOST 12.1.010 SSBT.
Običajna stopnja razmnoževanja plamena je fizikalno-kemijska konstanta mešanice - odvisna od sestavka mešanice, tlaka in temperature in se določi s hitrostjo kemijske reakcije in molekularne toplotne prevodnosti.
Temperatura relativno slabo povečuje normalno stopnjo razmnoževanja ognja, inertne nečistoče ga zmanjšajo, povečanje tlaka pa pripelje do povečanja ali zmanjšanja hitrosti.
V toku plina Laminar Hitrost plina so majhna, in je vnetljiva mešanica nastala kot posledica molekularne difuzije. Stopnja zgorevanja je v tem primeru odvisna od stopnje nastajanja vnetljive mešanice. Turbulentne plamene Oblikovana je s povečanjem stopnje razmnoževanja plamena, ko je motena laminarnost njenega gibanja. V turbulentnem plamenu, plinski curling izboljšuje mešanje reakcijskih plinov, saj se površina poveča, skozi katero se pojavi molekularna difuzija.
Zaradi interakcije zgorevalne snovi z oksidantorjem se oblikujejo izdelki izgorevanja, katerega sestavek je odvisen od začetnih spojin in pogojev izgorevanja reakcije.
V polnem izgorevanju organskih spojin, CO 2, SO 2, H 2 O, N2 se oblikujejo in med izgorevanjem anorganskih spojin - oksidi. Odvisno od taljenja, reakcijskih produktov lahko bodisi v obliki taline (AL 2 O3, TiO 2) ali se dvigne v zrak v obliki dima (P 2 O 5, NA 2 O, MGO) . Talisni trdni delci ustvarjajo plamensko svetilnost. Pri sežiganju ogljikovodikov, je močna svetilnost plamena zagotovljena z luminescenco ogljikovih črnih delcev, ki se oblikujejo v velikih količinah. Zmanjšanje vzdrževanja ogljikovih črnic zaradi oksidacije zmanjšuje svetilnost plamena, zmanjšanje temperature pa otežuje oksidacijo ogljika črne barve in vodi do tvorbe saje.
Da bi prekinili reakcijo zgorevanja, je treba prekiniti pogoje za njen pojav in vzdrževanje. Običajno obstaja kršitev dveh glavnih pogojev stabilnega stanja - zmanjšanje temperature in gibanja plinov.
Zmanjšanje temperature Lahko se doseže z iznajdljivimi snovmi, ki absorbirajo veliko toplote kot posledica izhlapevanja in disociacije (na primer vode, praškov).
Gibanje načina plin Lahko se spremeni z zmanjšanjem in odpravljanjem priliva kisika.
Eksplozija, v skladu z GOST 12.1.010 " Varnost eksplozije", Rad bi preoblikovanje snovi (eksplozivno sežiganje), ki jo spremlja sproščanje energije in tvorba stisnjenih plinov, ki lahko proizvajajo delo.
Eksplozija praviloma vodi do intenzivnega pritiska. V okolju se oblikuje in distribuira šok val.
Shock Wave. Ima uničujočo sposobnost, če je nekdanji pritisk v njem nad 15 kPa. Uporablja se za plin pred frontno fronto z zvočno hitrostjo - 330 m / s. V eksploziji se začetna energija pretvori v energijo ogrevanih stisnjenih plinov, ki gre v energijo gibanja, stiskanja in ogrevanja medija. Mogoče različne vrste Začetna energija eksplozije je električna, toplotna, elastična kompresijska energija, atomska, kemična.
Glavni parametri, ki označujejo nevarnost eksplozije v skladu z GOST 12.1.010 - pritisk na sprednji del udarnega vala, največji tlak eksplozije, povprečno in maksimalno stopnjo tlaka eksplozije, drobljenje ali fugasičnih lastnosti eksploziva Srednje.
Splošno delovanje eksplozije Manifestira se pri uničenju opreme ali prostorih, ki jih povzroča udarni val, pa tudi pri izbiri škodljivih snovi (eksplozijskih izdelkov ali v opremi).
Največji tlak eksplozije (P max) - največji pritisk, ki se pojavi v deflagracijski eksploziji plina, pare ali prašne zmesi v zaprti posodi z začetnim tlakom mešanice 101,3 kPa.
Eksplozijska stopnja eksplozije(DR / DT) - vodni tlak eksplozije v času na naraščajočem delu odvisnosti tlaka eksplozije plina, pare, prašne zmesi v zaprti posodi od časa. Hkrati se odlikuje največja in povprečna stopnja povečanja eksplozije. Pri nastavitvi največje hitrosti se tlak uporablja v ravni liniji tlaka eksplozije od časa do pravokotnega odseka, in ko se določi povprečna hitrost, območje med največjim eksplozijskim tlakom in začetnim tlakom v posodi eksplozijo.
Obe značilnosti sta pomembni dejavniki za zaščito pred eksplozijo. Uporabljajo se pri vzpostavitvi kategorije prostorov in stavb v eksplozivnih in požarnih nevarnosti, pri izračunu varnostnih naprav, pri razvoju ukrepov za varnost požara in eksplozije tehnoloških procesov.
Detonacija Obstaja proces kemijske transformacije sistema oksidantorja - redukcijsko sredstvo, ki je celost sumljivega vala, ki se razmnožuje s konstantno hitrostjo in presega hitrost zvoka, in sprednji strani območja kemičnih transformacij vira Snovi. Kemična energija, izpuščeno v detonacijskem valu, hrani šok val, ne da bi to pustil. Hitrost detonacijskega vala je značilnost vsakega posameznega sistema.
Teorija trdi, da slikanje in mešanica pare-zraka nista takojšnja. Ko je vir vžiga predstavljen v gorljivo zmes, se začne z oksidacijsko reakcijo goriva z oksidacijskim sredstvom v viru kontakta. Hitrost oksidacijske reakcije v določenem osnovnem volumnu tega območja doseže največje - se pojavi. Izgorevanje osnovne volumen s medijem se imenuje sprednji del plamena. Flame Front ima vrsto krogle. Debelina flame spredaj, z izračuni Ya.B. Zeldovich. , enaka 1-100 μm. Čeprav je debelina zgorevalnega območja in je majhna, vendar zadostna za iztekanje reakcije izgorevanja. Temperatura flamena spredaj zaradi toplote reakcije izgorevanja je 1000-3000 ° C in je odvisna od sestavka gorljive zmesi.
Ko se premakne plamenska fronta, se temperatura nezakonitega dela gorljive zmesi poveča, saj se tlak zmesi poveča. V bližini plamena spredaj temperatura zmesi se poveča zaradi
Obdelava toplote s toplotno prevodnostjo, difuzijo ogrevanih molekul in sevanja. Na zunanji površini plamenske fronte je ta temperatura enaka temperaturi mešanice izgorevanja samo-vžiga.
Po iznetljivi zmesi je sferična oblika plamena zelo hitro popačena in se vse bolj raztegne v smeri nevnetljive mešanice. Raztezanje flasne fronte in hitrega povečanja njegove površine spremlja povečanje hitrosti gibanja osrednjega dela plamena. Ta pospešek traja, dokler se plamen ne dotakne s stenami cevi ali, v vsakem primeru, se ne bo približala cevi stene. Na tej točki se velikost plamena močno zmanjša in le majhen del ostaja iz plamena, prekrivajo celoten del cevi. Flame Front Pull.
In njen intenzivni pospešek takoj po vžigu vžiga, ko plamen ni dosegel cevnih sten, je posledica povečanja količine produktov izgorevanja. Tako je v začetni fazi postopka oblikovanja fronte plamena, ne glede na stopnjo vnetljivosti mešanice plina, je pospešek in naknadno zaviranje plamena, to zaviranje pa bo večja, da je hitrost plamen.
Proces razvoja naslednjih perečih stopenj ima vpliv dolžine cevi. Podaljšanje cevi vodi do videza vibracij in tvorbo celične strukture plamena, udarnih in detonacijskih valov.
Širina ogrevalnega območja (v cm) se lahko določi iz odvisnosti
1 \u003d A / V
kje zvezek- temperaturni koeficient; v.- Stopnja širjenja plamena.
Linearna hitrost gibanja. v.(v m / s) se lahko določi s formulo
V \u003d v T /
kje V T. - Stopnja zgorevanja, G / (z M 3); - gostota začetne gorljive zmesi, kg / m 3.
Hitrost vrstice Premik sprednjega dela plamena je nejasen, se spreminja glede na sestavke. Mešanice in nečistoče inertnih (ne-vnetljivih) plinov, temperatura mešanice, premer cevi itd. Najvišja stopnja razmnoževanja plamena se ne upošteva pri stehiometrični koncentraciji mešanice, vendar v zmesi s presežkom goriva. Ko se vnese v gorljivo mešanico inertnih plinov, se stopnja razmnoževanja plamena zmanjša. Pojasnjeno je z zmanjšanjem temperature zgorevanja zmesi, saj se del toplote porabi za ogrevanje, ki ni vključen v reakcijo inertnih nečistoč.
S povečanjem premera cevi se hitrost razmnoževanja plamena neenakomerno raste. S povečanjem premera cevi na 0,1-0,15 m, hitrost raste precej hitro. Povečanje temperature se pojavi, dokler premer ne doseže omejenega premera,
nad katerim se ne pojavi povečanje hitrosti. Z zmanjšanjem premera cevi se hitrost razmnoževanja plamena zmanjša, in pri majhnem premeru, plamen v cevi ne velja. Ta pojav je mogoče razložiti s povečanjem toplotnih izgub skozi stene.
Cevi.
Posledično, da preprečite širjenje plamena v gorljivi zmesi, je potrebno znižati temperaturo zmesi na en ali drugačen način, hladilno posodo (v našem primeru, cevi) od zunaj ali razredčimo zmes z mrazom inertni plin.
Normalna hitrost širjenja plamena je relativno majhna (ne več kot ducat metrov na sekundo), vendar v nekaterih pogojih se plamen v cevi širi na ogromno hitrost (od 2 do 5 km / s), ki presega hitrost zvoka v tem okolje. Ta pojav je bil imenovan detonacija. Posebnosti detonacije so naslednje: \\ t
1) stalna hitrost gorenja neodvisno od premera cevi;
2) visok pritisk Plamen, ki ga povzroča detonacijski val, ki lahko presega 50 MPa, odvisno od kemične narave gorljive zmesi in začetnega tlaka; Poleg tega, zaradi visoke hitrosti zgorevanja, razvojni tlak ni odvisen od oblike, zmogljivosti in tesnosti plovila (ali cevi).
Ko se plamen pospešuje, narašča amplituda udarnega vala, temperatura kompresije doseže temperaturo samoigradnje mešanice.
Povečanje skupne količine kombiniranja plina na enoto je razloženo z dejstvo, da je v curek s spremenljivko v prerezu, sprednji del plamena je upognjen, kot posledica tega, se njegova površina poveča in količina gorljivega Snov se poveča v razmerju.
Pri sežiganju mešanic plina v zaprtem prostornini, produkti izgorevanja ne delujejo; Energija eksplozije se porabi le na ogrevanju eksplozivnih izdelkov. V tem primeru je skupna energija opredeljena kot vsota notranje energije eksplozivne zmesi Q VN.M.SM. In toplota gorenja te snovi Δq. Vrednost Q VN.N.M. enaka količini toplotne zmogljivosti komponent eksplozivne zmesi pri konstantni glasnosti na začetni temperaturi
Zmes
Q vn.eng.sm. \u003d C 1 T + z 2 T + ... + s P T
kjer je C1, C2, C n specifična toplotna zmogljivost sestavnih delov, ki sestavljajo
Eksplozivna zmes, KJ / (kg K); T -začetna temperatura zmesi, K.
Temperatura eksplozije plinskih mešanic s konstantnim volumnom se izračuna z isto metodo kot temperatura zgorevanja zmesi pri stalnem tlaku.
Pri temperaturi eksplozije se najde tlak eksplozije. Tlak med eksplozijo mešanice plinskega zraka v zaprtem volumnu je odvisen od temperature eksplozije in razmerja števila molekul produktov zgorevanja do molekul v eksplozivni zmesi. Ko eksplozijo plina z zrakom, tlak običajno ne presega 1,0 MPa, če je bil začetni tlak zmesi normalen. Pri zamenjavi zraka v eksplozivni zmesi s kisikom, se eksplozijski tlak močno poveča, saj se temperatura zgorevanja poveča.
Pritisk eksplozije stoichoometričnih mešanic metana, etilena, acetona in
Kisik metil eter je 1,5 - 1,9 MPa, stohiometrične mešanice z zračnim 1,0 MPa.
Največji tlak eksplozije se uporablja pri izračunih eksplozivnosti opreme, kot tudi v izračunih varnostnih ventilov, eksplozivnih membran in lupine razstreljevanja električne opreme. Eksplozijski tlak r. Trap (v MPa) mešanice plinskih zrak se izračunajo s formulo
r. Tis \u003d.
kje p 0.- začetni pritisk eksplozivne zmesi, MPa; T 0.in T rv. - začetna temperatura eksplozivne zmesi in temperatura eksplozije, K;
Število molekul plinov produktov izgorevanja po eksploziji;
- število molekul plinov mešanice do eksplozije.
Študija procesov izgorevanja vnetljivih mešanic ruskih in tujih znanstvenikov je dala priložnost, da teoretično utemelji številne pojave, ki spremljajo proces zgorevanja, vključno s stopnjo razmnoževanja plamena. Preučevanje stopnje razmnoževanja plamena v plinskih mešanicah vam omogoča, da določite varne hitrosti plin-zabave v cevovodih prezračevanja, okrevanja, aspiracije in cevovodov drugih naprav, ki se prevažajo s plinom in prašnimi mešanicami.
Leta 1889, ruski znanstveniki V.A. Michelson je med normalnim ali počasnim sežganjem in med detonacijo pregledal dva mejna primera razmnoževanja plamena.
Nadaljnji razvoj Teorija normalnega širjenja plamena in detonacije, prejeta v delih N.N. Semeenova, K.I. Schelkina, D.A. Frank-Kamenetsky, L.N. Chitrina, A.S. Sokolika, V.I. Skobelkin in drugi znanstveniki, kot tudi tuji znanstveniki B. Lewis, Elbe, in drugi. Posledično je bila ustvarjena teorija vžiga eksplozivnih mešanic. Vendar pa poskuša razlagati pojave širjenja plamena kot difuzije aktivnih centrov ali pojasniti meje širjenja plamena s pogoji razčlenitve vezij, niso dovolj prepričljive.
Leta 1942, sovjetski znanstvenik ya.b. Zeldovich je oblikoval določbe teorije gorenja in detonacije plinov. Teorija zgorevanja daje odgovoru na glavna vprašanja: Ta sestava zgorevanja bo zgodila, kakšna bo hitrost gorenja eksplozivne zmesi, katere značilnosti in oblike plamena je treba pričakovati. Teorija trdi, da eksplozija plinske ali pare mešanice ni trenutna. Ko je vir vžiga predstavljen v gorljivo zmes, se začne z oksidacijsko reakcijo goriva z oksidacijskim sredstvom v viru kontakta. Hitrost oksidacijske reakcije v določenem osnovnem volumnu tega območja doseže največje - se pojavi. Kuranje na meji osnovnega volumna z medijem se imenuje frontaža plamena. Flame Front ima vrsto krogle. Debelina flame spredaj, z izračuni YA.B. Zeldovich, enak 1 - 100 μm. Čeprav je debelina zgorevalnega območja in je majhna, vendar zadostna za iztekanje reakcije izgorevanja. Flame sprednja temperatura zaradi toplote reakcije izgorevanja je 1000 - 3000 0 C in je odvisna od sestavka gorljive zmesi. V bližini sprednjega dela plamena se temperatura zmesi poveča, kar je posledica prenosa toplote s toplotno prevodnostjo, difuzijo ogrevanih molekul in sevanja. Na zunanji površini plamenske fronte je ta temperatura enaka temperaturi mešanice izgorevanja samo-vžiga. Sprememba temperature mešanice vzdolž osi cevi v času časa je grafično prikazana na sl. 4.1. Plast Gaza. QC 1.ki poveča temperaturo zmesi, je sprednji del plamena. S povečanjem temperature se fronta flame razširi (do KK 2.) na strani terminalnih sten cevi Zvezek in M., premikanje na nekaj hitrosti nezakonito zmes proti steni M.in požgani plin na strani stene Zvezek. Po iznetljivi zmesi je sferična oblika plamena zelo hitro popačena in se vse bolj raztegne v smeri nevnetljive mešanice. Vlečenje sprednjega dela plamena in hitrega povečanja površine je spremljanje povečanja hitrosti gibanja
osrednji del plamena. Ta pospešek traja, dokler se plamen ne dotakne s stenami cevi ali, v vsakem primeru, se ne bo približala cevi stene. Na tej točki se velikost plamena močno zmanjša in le majhen del ostaja iz plamena, prekrivajo celoten del cevi. Ekstrahiranje sprednjega dela plamena in njen intenzivni pospešek takoj po vžigu vžiga, ko plamen še ni dosegel cevnih stene, povzroči povečanje obsega produktov izgorevanja. Tako je v začetni fazi postopka oblikovanja fronte plamena, ne glede na stopnjo vnetljivosti mešanice plina, je pospešek in naknadno zaviranje plamena, to zaviranje pa bo večja, da je hitrost plamen.
Sl. 4.1. Sprememba temperature pred in za plamensko spredaj: 1 - cona
produkti izgorevanja; 2 - flame fronta; 3 - cona samo-vžiga;
4 - območje predgrevanja; 5 - Zmes izvor
Proces razvoja naslednjih perečih stopenj ima vpliv dolžine cevi. Podaljšanje cevi vodi do videza vibracij in tvorbo celične strukture plamena, udarnih in detonacijskih valov.
Razmislite o širini območja ogrevanja pred sprednjo stranjo plamena. Na tej coni kemijska reakcija Ne nadaljuje in segreva ni dodeljena. Širina ogrevalnega območja l.(v cm) se lahko določi od odvisnosti:
kje zvezek Temperatura -cafferium; v. - Stopnja širjenja plamena.
Za mešanico metana-zraka je širina ogrevalnega območja 0,0006 m, kar je bistveno manj za mešanico vodikovega zraka (3 mikronov). Naslednji izgorevanje se pojavi v mešanici, katere stanje se je že spremenilo kot posledica toplotne prevodnosti in difuzije komponent iz sosednjih plasti. Mešanje reakcijskih produktov Ni specifičnega katalitskega učinka na stopnjo premikanja plamena ne predvideva.
Upoštevajte zdaj hitrost premikanja sprednjega dela plamena na plinsko mešanico. Linearna hitrost gibanja. v. (v m / s) se lahko določi s formulo
kje je masa sežiganja, g / (cm × m 2), p je gostota začetne gorljive zmesi, kg / m 3.
Linearna hitrost premikanja plamena spredaj ni konstantna, se spreminja glede na sestavke zmesi in nečistoč inertnih (ne-vnetljivih) plinov, temperature zmesi, premer cevi, itd Največje razmnoževanje plamena Ocena se ne opazi na stohiometrični koncentraciji mešanice, in v zmesi s presežkom goriva. Ko se vnese v gorljivo mešanico inertnih plinov, se stopnja razmnoževanja plamena zmanjša. Pojasnjeno je z zmanjšanjem temperature zgorevanja zmesi, saj se del toplote porabi za ogrevanje, ki ni vključen v reakcijo inertnih nečistoč. Na hitrost plamena vpliva toplotna zmogljivost inertnega plina. Večja je toplotna zmogljivost inertnega plina, večja, ki zmanjšuje temperaturo zgorevanja, močnejša zmanjša hitrost razmnoževanja plamena. Torej, v zmesi metana z zrakom, razredčenim ogljikovim dioksidom, je stopnja razmnoževanja plamena približno trikrat manjša kot v zmesi razredčimo z argonom.
S predgrevanjem zmesi se poveča stopnja razmnoževanja plamena. Ugotovljeno je bilo, da je stopnja razmnoževanja plamena sorazmerna s kvadratom začetne temperature mešanice.
S povečanjem premera cevi se hitrost razmnoževanja plamena neenakomerno raste.
S povečanjem premera cevi do 0,10 - 0,15 m, hitrost raste hitro; Z nadaljnjim povečanjem premera cevi se še naprej povečuje, vendar v manjši meri. Povečanje temperature se pojavi, dokler premer ne doseže omejenega premera, nad katerim se povečanje hitrosti ne pojavi. Z zmanjšanjem premera cevi se hitrost razmnoževanja plamena zmanjša, in pri majhnem premeru, plamen v cevi ne velja. Ta pojav je mogoče pojasniti s povečanjem toplotnih izgub skozi stene cevi.
Posledično, da preprečite širjenje plamena v gorljivi zmesi, je potrebno znižati temperaturo zmesi na en ali drugačen način, hladilno posodo (v našem primeru, cevi) od zunaj ali razredčimo zmes z mrazom inertni plin.
Normalna hitrost širjenja plamena je relativno majhna (ne več kot ducat metrov na sekundo), vendar v nekaterih pogojih se plamen v cevi širi na ogromno hitrost (od 2 do 5 km / s), ki presega hitrost zvoka v tem okolje. Ta pojav je bil imenovan detonacija. Posebnosti detonacije so naslednje: \\ t
1) stalna hitrost gorenja neodvisno od premera cevi;
2) visok pritisk plamena, ki ga povzroča detonacijski val, ki lahko presega 50 MPa, odvisno od kemične narave gorljive zmesi in začetnega tlaka; Poleg tega, zaradi visoke hitrosti zgorevanja, razvojni tlak ni odvisen od oblike, zmogljivosti in tesnosti plovila (ali cevi).
Razmislite o prehodu hitrega gorenja v detonacijo v dolgi cevi konstantnega dela, ko se zmes vžge z zaprtim koncem. Pod pritiskom sprednjega dela plamena v gorljivi zmesi obstajajo kompresijski valovi - šok valovi. V udarnem valu poveča temperaturo plina do vrednosti, pri katerih se mešanica pojavi daleč pred fronto plamena. Ta ureditev zgorevanja se imenuje detonacija. Z gibanjem sprednjega dela plamena je gibanje plasti, ki mejijo na steno, zaviramo, zmes pa se ustrezno pospeši v središču cevi; Porazdelitev
prerez postane neenakomeren. Zdi se, da so curki z mešanicami plinov, katerih hitrost je manjša od povprečne mešanice plinske zmesi z običajnim sežiganjem, in curek se giblje hitreje. Pod temi pogoji se hitrost gibanja plamena povečuje glede na mešanico, količina sežiganja plina na enoto se poveča, gibanje fronte fronte pa se določi z največjo hitrostjo plinskega curka.
Ko se plamen pospešuje, narašča amplituda udarnega vala, temperatura kompresije doseže temperaturo samoigradnje mešanice.
Povečanje skupne količine sežiganja plina na enoto je posledica dejstva, da v potoku s spremenljivko v prerezu, plamen sprednji ovinki; Posledica tega je, da se njena površina poveča in količina gorljive snovi se poveča v razmerju.
Eden od načinov za zmanjšanje stopnje zgorevanja vnetljivih zmesi je učinek na plamen inertnih plinov, vendar se zaradi njihove majhne učinkovitosti, se trenutno uporablja kemična inhibicija izgorevanja, dodajanje halogeniranih ogljikovodikov na zmes.
Vnetljive plinske zmesi imajo dve teoretični temperaturi izgorevanja - s konstantno prostornino in pri stalnem tlaku, je prvi vedno višji od drugega.
Metoda izračuna kalorimetrične temperature izgorevanja pri stalnem tlaku se upošteva v razdelku 1. Razmislite o metodologiji za izračun teoretične temperature izgorevanja plinskih mešanic pri stalnem prostornini, ki ustreza eksploziji v zaprti posodi. Osnova za izračun teoretične temperature izgorevanja pri stalnem volumnu je enake pogoje, ki so navedeni v podddride. 1.7.
Pri sežiganju mešanic plina v zaprtem prostornini, produkti izgorevanja ne delujejo; Energija eksplozije se porabi le na ogrevanju eksplozivnih izdelkov. V tem primeru je skupna energija opredeljena kot vsota notranje energije eksplozivne zmesi q vn.men.cm in toplota sežiganja te snovi. Vrednost q vn.eng.cm je enaka količini proizvodov toplotne zmogljivosti komponent eksplozivne zmesi pri konstantni glasnosti na začetni temperaturi zmesi
Q vn.an.cm \u003d c 1 t + z 2 t + ... + z n t,
kjer je C1, C2, C n specifična toplotna zmogljivost sestavnih delov, ki sestavlja eksplozivna zmes, KJ / (kg × K); T - Začetna temperatura zmesi, K.
Vrednost vrednosti Q VN.N. MSM lahko najdete na referenčnih tabelah. Temperatura eksplozije plinskih mešanic s konstantnim volumnom se izračuna z isto metodo kot temperatura zgorevanja zmesi pri stalnem tlaku.
Pri temperaturi eksplozije se najde tlak eksplozije. Tlak med eksplozijo mešanice plinskega zraka v zaprtem volumnu je odvisen od temperature eksplozije in razmerja števila molekul produktov zgorevanja do molekul v eksplozivni zmesi. V eksploziji mešanice plinskega zraka tlak običajno ne presega 1,0 MPa, če je bil začetni tlak zmesi normalen. Pri zamenjavi zraka v eksplozivni zmesi s kisikom, se eksplozijski tlak močno poveča, saj se temperatura zgorevanja poveča.
V eksploziji celo stoichoometrične mešanice plinske zraka se znatna količina toplote porabi za ogrevanje dušika v zmesi, zato je temperatura eksplozije takšnih zmesi precej nižja od temperature eksplozije s kisikom. Torej, tlak eksplozije stehiometrične mešanice metana, etilena, acetona in metil EHI
oxygen Ra je 1,5 - 1,9 MPa, stohiometrične mešanice z zračnim 1,0 MPa.
Največji tlak eksplozije se uporablja pri izračunih eksplozivnosti opreme, kot tudi v izračunih varnostnih ventilov, eksplozivnih membran in lupine razstreljevanja električne opreme.
Tlak eksplozije reke (v MPa) mešanice plinskih zrak se izračuna s formulo
,
kjer je P 0 začetni tlak eksplozivne zmesi, MPa; T 0 in T ADS - začetna temperatura eksplozivne zmesi in temperatura eksplozije, K; - število molekul plinov produktov izgorevanja po eksploziji; - število molekul plinov mešanice do eksplozije.
Primer 4.1. . Izračunajte tlak med eksplozijo spalne mešanice etilni alkohol in zrak.
.
P 0 \u003d 0,1 MPa; T vzemite \u003d 2933 K; T 0 \u003d 273 + 27 \u003d 300 K; \u003d 2 + 3 + 11,28 \u003d 16,28 mol; \u003d 1 + 3 + 11,28 \u003d 15,28 mol.
Zvezna agencija za izobraževanje Ruske federacije
Država izobraževalna ustanova Višje strokovno izobraževanje
»Univerza za državno olje UFA«
Oddelek "Industrijska varnost in zaščita dela"
Pregled na to temo:
Teorija gorenja in eksplozije
1. Teoretična vprašanja eksplozije
V tehnoloških procesih, povezanih s proizvodnjo, transportom, predelavo, prejemom, shranjevanjem in uporabo gorljivih plinov (GG) in vnetljivih tekočin (LVZ), obstaja vedno tveganje za tvorbo eksplozivnih plinov in enakomernih mešanic.
Eksplozivni medij lahko tvori mešanico snovi (plini, hlapi, prah) z zrakom in drugimi oksidacijskimi sredstvi (kisik, ozon, klor, dušikovi oksidi, itd) in snovi, ki so nagnjene k eksplozivni transformaciji (acetilen, ozon, hidrazin itd. ).
Vzroki eksplozij, ki se najpogosteje kršijo pravila varnega obratovanja opreme, puščanje plinov z ohlapnosti v spojinah, pregrevanje naprav, prekomerno povečanje tlaka, brez ustreznega nadzora nad tehnološki proces, vrzel ali razčlenitev delov opreme itd.
Vir začetka eksplozije je:
odprt plamen, pekoč in vroče telo;
električne izpuste;
Toplotne manifestacije kemijskih reakcij in mehanskih vplivov;
sparks od vpliva in trenja:
šok valovi;
Elektromagnetno in drugo sevanje.
Po PB 09-540-03 je eksplozija:
I.procesije sproščanja potencialne energije, povezane z nenadnimi spremembami v stanju snovi in \u200b\u200bskupaj s pritiskom na tlak ali udarni val.
2. Kratkoročno sproščanje notranje energije, ki ustvarja nadtlak
Eksplozija se lahko pojavi s sežiganjem (oksidacijskim postopkom) ali brez njega.
Parametri in lastnosti, ki označujejo eksplozivnost medija:
Temperatura bliskavice;
Koncentracija in temperaturne meje vžiga;
Temperatura samo-vžiga;
Normalna stopnja razmnoževanja plamena;
Minimalna eksplozivna vsebnost kisika (oksidacijsko sredstvo);
Minimalna energija vžiga;
Občutljivost na mehansko izpostavljenost (vpliv in trenje). Nevarne in škodljive dejavnike, ki vplivajo na delo
kot posledica eksplozije so:
Shock Wave, pred katerim pritisk presega dovoljeno vrednost;
Prečkanje struktur, opreme, komunikacij, zgradb in struktur ter njihove deljene dele;
Med eksplozijo in (ali) dodeljeno poškodovano opremo škodljive snovi, Vsebina, ki v zraku delovnega območja presega največje dovoljene koncentracije.
Glavni dejavniki, ki označujejo nevarnost eksplozije:
Največji tlak in eksplozivna temperatura;
Stopnja povečanja eksplozije;
Tlak na sprednji strani udarnega vala;
Prečkanje in fugazične lastnosti eksplozivnega okolja.
V eksploziji se začetna potencialna energija snovi praviloma pretvori v energijo ogrevanih stisnjenih plinov, ki v zameno vstopijo v energijo gibanja, stiskanja, ogrevanje medija. Del energije ostaja v obliki notranje (toplotne) energije razširjenih plinov.
Skupna količina energije, izvoljena med eksplozijo, določa splošne parametre (obseg, območje) uničenja. Koncentracija energije (energija v volumski enoti) določa intenzivnost uničenja v središču eksplozije. Te značilnosti so odvisne od stopnje sproščanja energije z eksplozivnim sistemom, ki povzroča eksplozivni val.
Ekplozije, ki so najpogostejše v praksi preiskave, se lahko razdelijo na dve glavni skupini: kemijske in fizične eksplozije.
TO kemične eksplozije Procesi kemijske transformacije snovi, ki se kažejo s sežiganjem in je značilna sproščanje toplotne energije v kratkem času in v takšnem obsegu, ki se oblikujejo tlačni valovi, ki se oblikujejo iz vira eksplozije.
Fizične eksplozije vključujejo procese, ki vodijo do eksplozije in nekemičnih transformacij snovi.
Vzrok naključnih eksplozij je najpogosteje postopki izgorevanja. Tovrstne eksplozije se najpogosteje pojavljajo med skladiščenjem, prevozom in izdelavo eksplozivov (eksplozivov). Potekajo:
Pri rokovanju s podjetji in eksplozivnimi snovmi kemične in petrokemične industrije;
Pri puščanju zemeljskega plina v stanovanjskih stavbah;
pri proizvodnji, prevozu in shranjevanju hlapnih ali utekočinjenih gorljivih snovi;
pri pranju posode za shranjevanje tekočega goriva;
pri izdelavi, shranjevanju in uporabi gorljivih sistemov za prah in nekaterih samo-predenje trdnih snovi in \u200b\u200btekočih snovi.
Značilnosti kemične eksplozije
Obstajata dve glavni vrsti eksplozij: eksplozija kondenziranega eksploziva in eksplozije v razsutem stanju (eksplozija prahu hlapov). Eksplozije kondenziranih eksplozivov povzročajo vsi trdni eksplozivi in \u200b\u200brelativno manjše število tekočih eksplozivov, vključno z nitroglicerinom. Takšne eksplozije imajo običajno gostoto 1300-1800 kg / m3, vendar imajo primarni eksplozivi, ki vsebujejo svinec ali živo srebro veliko gostoto.
Razgradnja reakcije:
Najlažji primer eksplozije je proces razgradnje z tvorbo plinastih izdelkov. Na primer, razgradnja vodikovega peroksida z velikim toplotnim učinkom in tvorbo vodne pare in kisika:
2N2O2 → 2N2O2 + O2 + 106 kJ / mol
Vodikov peroksid je nevaren, začenši s koncentracijo 60%.
Razgradnja s trenjem ali vpliv vodilnega azida:
PB (N3) 2 → PB 3N2 + 474 kJ / mol.
Trinitrotrololol (TNT) je snov z "pomanjkanjem kisika" in zato je eden od glavnih proizvodov njenega razpadanja ogljik, ki prispeva k oblikovanju dima z eksplozijami TNT.
Snovi, nagnjene k eksplozivni razgradnji, skoraj vedno vsebujejo eno ali več značilnih kemičnih struktur, ki so odgovorni za nenaden razvoj procesa z dodelitvijo velike količine energije. Te strukture vključujejo naslednje skupine:
NO2 in NO3 - v organskih in anorganskih snoveh;
N \u003d N-N - v organskih in anorganskih azidih;
NX3, kjer je X haloid,
N \u003d c v fulminata.
Na podlagi zakonov termokemije je mogoče identificirati spojine, katerega proces razgradnje je lahko eksploziven. Eden od odločilnih dejavnikov, ki določajo potencialno nevarnost sistema, je razširjenost notranje energije v začetnem stanju v primerjavi s končno državo. Tak pogoj se izvaja pri absorpciji toplote (endotermna reakcija) v postopku tvorbe snovi. Primer ustreznega postopka je nastanek acetilena iz elementov:
2c + H2 → CH \u003d CH-242 KJ / MOL.
Ne nevarne snovi, ki izgubijo toploto pri tvorbi tvorbe (eksotermna reakcija), vključujejo, na primer ogljikov dioksid
C + O2 → CO2 + 394 KJ / MOL.
Upoštevati je treba, da uporaba zakonov termokemije omogoča le opredelitev možnosti eksplozivnega procesa. Njegova vadba je odvisna od stopnje reakcije in nastajanja hlapnih izdelkov. Na primer, reakcija parafinskih sveč s kisikom, kljub visokim eksotermnem, ne vodi do eksplozije zaradi nizke hitrosti.
Reakcija 2A + 4AS2O2 → AL2O3 + 2FE Samo po sebi, kljub visoki eksotermni, prav tako ne vodi do eksplozije, saj plinasti izdelki niso oblikovani.
Redox reakcije, ki predstavljajo osnovo za izgorevalne reakcije, za navedeni razlog, lahko povzročijo eksplozijo le v pogojih, ki so ugodni za doseganje visokih reakcijskih stopenj in rasti tlaka. Zgorevanje močnih razpršenih trdnih snovi in \u200b\u200btekočin lahko vodi v pogojih zaprte prostornine do povečanja nadtlaka do 8 barov relativno redko, na primer v tekočih zračnih sistemih, kjer je aerosol megla oljnih kapljic.
S polimerizacijskimi reakcijami, ki jih spremlja eksotermični učinek, in prisotnost letečega monomera se pogosto doseže s stopnjo, na kateri se lahko pojavi nevarno povečanje tlaka, za nekatere snovi, kot je etilen oksid, polimerizacija lahko začne z sobna temperatura Še posebej, če so začetne spojine kontaminirane s snovjo pospešeno polimerizacijo. Etilen oksid je lahko tudi izomeriziran v eksotermanu acetaldehida:
CH2SN2O - CH3NS \u003d O + 113,46 KJ / MOL
Kondenzacijske reakcije se pogosto uporabljajo pri proizvodnji barv, lakov in smol ter zaradi eksotermnega procesa, prisotnost hlapnih komponent pa se včasih pripeljejo na eksplozije.
Če želite pojasniti splošne pogoje, ki spodbujajo nastanek zgorevanja in njen prehod na eksplozijo, upoštevajte graf (slika 1) odvisnosti temperature, razvite v gorljivem sistemu, če obstaja volumetrična proizvodnja toplote z njim, zaradi kemikalije Reakcija in izguba toplote.
Če predstavite temperaturo T1 na grafikonu kot kritična točka, na kateri je izgorevanje v sistemu, postane očitno, da v pogojih, ko je presežek toplotne izgube nad toplotno raziskovanjem, taka zgorevanje morda ne bo zgodilo. Ta postopek se začne le, če je dosežena enakost med stopnjami proizvodnje toplote in toplotne izgube (na točki dotika ustreznih krivulj), nato pa se lahko pospeši s povečano temperaturo in. S tem pritisnete eksplozijo.
Tako lahko v prisotnosti pogojev, ki spodbujajo toplotno izolacijo, pretok eksotermne reakcije v gorljivem sistemu ne vodi samo do gorenja, temveč tudi na eksplozijo.
Nastajajoče nekontrolirane reakcije, ugodne eksplozije, so posledica dejstva, da je stopnja prenosa toplote, na primer in plovila linearna funkcija temperaturne razlike med reakcijsko maso in hladilnikom, medtem ko je hitrost eksotermne reakcije in, s tem , pretok toplote iz njega raste na oblasti, zakon s povečanjem začetnih koncentracij reagentov in se hitro poveča s povečanjem temperature zaradi eksponencialne odvisnosti od stopnje kemijske reakcije na temperaturi (zakon Arrhenius). Ti vzorci povzročajo najmanjše hitrosti zgorevanja zmesi in temperature v spodnjem omejitev koncentracije Vžig. Ker se koncentracija goriva in oksidanta približa stoichoometrični, stopnja zgorevanja in povečanje temperature do največjih znakov.
Koncentracija s plinom stoichoometrične sestave je vnetljiva koncentracija plina v mešanici z oksidacijskim medijem, pri katerem je v celoti zagotovljena kemijska interakcija goriva in oksidanta zmesi.
3. Značilnosti fizične eksplozije
Fizične eksplozije se običajno vežejo na eksplozije plovil pred pritiskom hlapov in utorov. Poleg tega glavni razlog za njihovo oblikovanje ni kemijska reakcija, temveč fizični proces zaradi sproščanja notranje energije stisnjenega ali utekočinjenega plina. Moč takih eksplozij je odvisna od notranjega tlaka, uničenje pa je posledica udarnega vala širitve plina ali fragmentov porušitvenega plovila. Fizična eksplozija se lahko pojavi v primeru, na primer, padca prenosnega valja s plinom pod tlakom in razgradnjo ventila, ki znižuje tlak. Tlak utekočinjenega plina redko presega 40 bar (kritični tlak najbolj navadnih utekočinjenih plinov).
Fizične eksplozije vključujejo tudi fenomen tako imenovanega fizičnega detonacije. Ta pojav se pojavi pri mešanju vročih in hladnih tekočin, ko temperatura enega od njih bistveno presega vrelišče drugega (na primer, nalivanje staljene kovine v vodo). V nastalem mešanici, podobni parki, lahko izhlapevanje izvaža eksplozivno zaradi razvijajočih se procesov kapljic tanek flegmatizacije taline, hitrega segrevanja od njih in pregrevanje hladne tekočine z močno uparjenjem.
Fizično detonacijo spremlja udarni val s prekomernim tlakom v tekoči fazi, ki se v nekaterih primerih doseže več kot tisoč atmosfera. Številne tekočine se shranjujejo ali uporabljajo v pogojih, ko pritisk njihovih hlapov bistveno presega atmosfersko. Te tekočine vključujejo: utekočinjeni gorljivi plini (na primer, propan, butan) utekočinjeni amoniak hladiva ali freon, shranjeni pri sobni temperaturi, metan, ki ga je treba shraniti na zmanjšana temperatura, pregreta voda v parnih kotlih. Če je posoda s pregreto tekočino poškodovana, je v okoliškem prostoru in hiter delno izhlapevanje tekočine. Z dokaj hitrim iztekom in širjenjem pare v okolju se ustvarijo eksplozivni valovi. Vzroki eksplozij plovil s plini in tlačnimi pari so:
Motnje celovitosti stanovanj zaradi okvar katerega koli vozlišča, poškodbe ali korozije z nepravilnim delovanjem;
Pregrevanje plovila zaradi motenj v električnem ogrevanju ali načinu delovanja polnilne naprave (v tem primeru se poveča tlak znotraj plovila, in moč primera se zmanjša na stanje, na katerem pride do poškodb);
Eksplozijsko plovilo pri preseganju dovoljenega tlaka.
Eksplozije plinskih zabojnikov, ki mu sledijo zgorevanje v ozračju, ki temeljijo na lastnih enakih vzrokih, ki so opisani zgoraj, in so značilni za fizične eksplozije. Glavna razlika je oblikovati ognjeno kroglo v tem primeru, katerih velikost je odvisna od količine plinastega goriva, ki se vrže v atmosfero. Ta znesek je odvisen od fizičnega stanja, v katerem je plin v posodi. Ko je vsebnost goriva v plinastem stanju, bo njegov znesek veliko manjši kot pri skladiščenju v isti posodi v tekoči obliki. Eksplozijski parametri, ki določajo njene posledice, se večinoma določajo z naravo porazdelitve energije v območju eksplozije in njene porazdelitve, ko se eksplozivni val širi iz vira eksplozije.
4. Energetski potencial
Eksplozija ima veliko uničujoče sposobnost. Najpomembnejša značilnost eksplozije je skupna energija snovi. Ta kazalnik se imenuje energetski potencial nevarnosti eksplozije, vstopi v vse parametre, ki označujejo obseg in učinke eksplozije.
V zasilni tlaki aparata, njeno popolno razkritje (uničenje);
Spirilno območje tekočine se določi na podlagi oblikovalskih rešitev stavb ali zunanjega namestitvenega mesta;
Čas izhlapevanja je sprejet ne več kot 1 uro:
E \u003d EII1 + EII2 + EII1 + EII2 + EII3 + EII4,
nevarnost eksplozije
kjer je EI1 vsota energije adiabatne širitve in izgorevanja parne faze (PGFH neposredno v bloku, kJ;
EI2 - Energija izgorevanja GPF, ki je vstopila v tlak, iz sosednjih predmetov (blokov), KJ;
EII1- Energija izgorevanja gthf, ki se ustvari zaradi energije pregretke prepraževanja bloka, ki se obravnava in prejeti od sosednjih KJ objektov;
EII2 - Energija zgorevanja PGF, ki nastane iz tekoče faze (SHA) zaradi toplote eksotermnih reakcij, ki se ne ustavijo med tlakom, KJ;
EII3 - Energija izgorevanja PGF. oblikovan iz zunanjega hladilnega sredstva za prenos toplote iz zunanjih hladilnih sredstev, KJ;
EII4 - Energija izgorevanja PGF, ki se oblikujejo iz razlitega trdna površina (nadstropje, paleta, tla, itd) Seli zaradi prenosa toplote iz ambient. (iz trdne površine in zraka, na tekočino na njeni površini), KJ.
Glede na vrednosti celotnih energetskih potencialov eksplozije in vrednosti zgornje mase in relativnega energetskega potenciala, ki opredeljujejo nevarnost eksplozije tehnoloških blokov.
Zgornja masa je skupna masa gorljivih hlapov (plinov) eksplozivnega oblaka pare-plina, ki se zmanjša na eno izgorevalno energijo, ki je enaka 46000 kJ / kg:
Relativna energetska eksplozija potencial QB tehnološki blokki označuje celotno energijo izgorevanja in je lahko ocenjena metoda v skladu s formulo:
kjer je E skupni energetski potencial eksploziva tehnološke enote.
Glede na vrednosti relativnih energetskih potencialov prenosnega mase hlapov so tehnološki bloki kategorizirani. Kazalniki eksplozivne kategorije tehnoloških blokov so prikazani v tabeli 1.
Tabela št.
| Kategorija eksplozije. | OV. | m. |
| JAZ. | >37 | >5000 |
| II. | 27 − 37 | 2000−5000 |
| Poročilo | <27 | <2000 |
5. Trotil EQUIVI. Nadtlak na sprednji strani udarnega vala
Da bi ocenili stopnjo izpostavljenosti naključnih in namernih razčlenitev, se metoda vrednotenja prek ekvivalenta TNT pogosto uporablja. V skladu s to metodo je uničenje uničenja, za katerega je značilna enakovredna TNT, ki določa maso trotila, ki je potrebna, da povzroči to raven uničenja. Kemično nestabilne spojine, izračunane z formulami:
1 za hlapo
q / - Posebna izgorevanje toplote v okolju Plin, KG KG,
qT - posebna energija eksplozije TNT KJ / kg.
2 za trdne in tekoče kemično nestabilne spojine
kjer je WK masa trdnih in tekočih kemično nestabilnih spojin; QK- Posebna energija eksplozije trdnih in tekočih kemično nestabilnih spojin. Pri proizvodnji plinske zraka, mešanice pare ali prahu, se oblikuje udarni val. Stopnja ločljivosti gradbenih struktur, opreme, strojev in komunikacij, kot tudi poraz ljudi je odvisna od nadtlaka pred udarnim valom ΔRф (razlika med maksimalnim tlakom na sprednji strani udarnega vala in običajnega atmosferskega tlaka pred tem Front).
Izračuni za ocenjevanje učinka gorljivih kemičnih plinov in tekočin se zmanjšajo na določanje nadtlaka na sprednji strani udarnega vala (ΔRф) med eksplozijo mešanice plinskega zraka na določeni razdalji od rezervoarja, v kateri je določen znesek je shranjena v eksplozivni zmesi.
6. Izračun po definiciji prekomernega tlaka eksplozije
Izračun čezmernega tlaka eksplozije za gorljive pline, hlapi vnetljivih in vnetljivih tekočin se izvedejo v skladu z metodo, opisano v NPB 105-03 "Opredelitev kategorij prostorov, zgradb in zunanjih naprav v eksploziji in nevarnosti požara."
Naloga: Določite odvečni pritisk eksplozije vodikovega sulfida v zaprtih prostorih.
Izvorni pogoji
Način je nenehno v aparatu 20 m3. Naprava se nahaja na tleh. Skupna dolžina cevovodov s premerom 50 mm, omejenimi z ventili (ročno), nameščena na parcele za napajanje in izpust cevovodov, je 15 m. Poraba vodikovega sulfida v cevovodih 4 · 10-3 m3 / s. Velikost prostora - 10x10x4 m.
V zaprtih prostorih imajo zasilno prezračevanje z večkratno izmenjavo zraka 8 H-1. Vzdrževanje v sili je opremljeno z varnostnimi ventilatorji, avtomatski zagon pri preseganju največje dovoljene eksplozivne koncentracije in napajanja na prvi kategoriji zanesljivosti (Pue). Naprave za odstranjevanje zraka iz prostora se nahajajo v neposredni bližini mesta možne nesreče.
Glavne gradbene strukture stavbe armiranega betona.
Utemeljitev ocenjene možnosti
Po podatkih NPB 105-03 je treba najbolj neugodno možnost nesreče upoštevati kot izračunana nesreča, v kateri so največje količine snovi, ki so najbolj nevarni glede na učinke eksplozije.
Kot izračunana različica je sprejeta varianta tlaka posode z vodikovim sulfidom, in donos iz njega in vnosa ter redukcijskega vodikovega sulfida cevovoda v velikost prostora.
1) Prekomerni tlak eksplozije za posamezne gorljive snovi, ki sestojijo iz atomov C, H, O, N, Cl, BR, I, F, se določi s formulo
(1)
kje je maksimalni tlak eksplozije mešanice stohiometričnega plina ali pare zraka v zaprtem prostornini, določenem eksperimentalno ali na referenčnih podatkih v skladu z zahtevami P.3 NPB -105-03. Če ni podatkov, je dovoljeno, da traja enako 900 kPa;
Začetni tlak, KPA (dovoljeno, da traja 101 kPa);
Masa gorljivega plina (GG) ali hlapov vnetljivih (LVZ) in vnetljivih tekočin (GZH), ki je nastala zaradi nesreče, kg;
Koeficient gorljivega sodelovanja v eksploziji, ki se lahko izračuna na podlagi narave porazdelitve plinov in hlapov v velikosti prostora po Prilogi. Dovoljeno je, da vrednost v tabeli. 2 NPB 105-03. Vzamem 0,5;
Prosti prostor;
Za izračunano temperaturo se vzame največja absolutna temperatura zraka za G.UFU (v skladu s SNIP 23-01-99 »Gradbeno klimatologijo«).
Spodaj je izračun vrednosti, potrebnih za določitev presežnega tlaka eksplozije vodikovega sulfida v zaprtih prostorih.
Gostota vodikovega sulfida pri izračunani temperaturi:
kjer je m molarna masa vodikovega sulfida, 34,08 kg / kmola;
v0 je volumen motovanja, ki je enak 22.413 m3 / kmol;
0,00367 - koeficient širitve temperature, hail -1;
tP - Izračunana temperatura, 390-ih (absolutna maksimalna temperatura zraka za UFA).
Stoichoometrična koncentracija vodikovega sulfida se izračuna s formulo:
;
kjer je β sohiometrični koeficient kisika v reakciji zgorevanja;
nC, NN, N0, NX, - število atomov z, N, O in halidov v molekule goriva;
Za vodikov sulfid (H2S) NC \u003d 1, NN \u003d 4, N0 \u003d 0, NX \u003d 0, torej,
Nameravamo vrednost β, dobimo vrednost stohiometrične koncentracije vodikovega sulfida:
Velikost vodikovega sulfida prostorov, prejetih na izračunano nesrečo, je sestavljena iz volumna plina, ki je izhajala iz naprave, in volumna plina, ki se sprosti iz cevovoda do zapiranja ventilov in po zapiranju ventilov:
kjer je VA volumen plina, objavljenega iz naprave, M3;
V1T - volumen plina, objavljenega iz cevovoda, preden je izklopljen, M3;
V2T - Volumen plina, ki se sprosti iz cevovoda, potem ko je izklopljen, M3;
kjer količina pretoka tekočine, določena v skladu s tehnološkimi predpisi, M3 / s;
T - Trajanje pretoka plina v velikost prostora, ki ga določa odstavek 38 NPB 105-03 C;
kjer je D notranji premer cevovodov, m;
Ln - dolžina cevovodov iz aparatov za nujne primere do ventilov, m;
Tako je velikost vodikovega sulfida vstopila v sobo pod različico nesreče:
Masa vodikovega sulfida v zaprtih prostorih:
V primeru referenciranja vnetljivih plinov, vnetljivih ali vnetljivih plinov, vnetljivih ali vnetljivih tekočin pri določanju masne vrednosti, je dovoljeno, da upošteva delovanje v sili prezračevanje, če je opremljena z varnostnimi ventilatorji, avtomatski zagon, ko je največja dovoljena Koncentracija proti eksploziji in napajanju na prvi kategoriji zanesljivosti je presežena (Pue), ob upoštevanju lokacije naprav za odstranjevanje zraka iz prostora v neposredni bližini lokacije možne nesreče.
V tem primeru je masa vnetljivih plinov ali hlapov vnetljivih ali vnetljivih tekočin, ogrevanih na flash temperaturo in zgoraj, ki je vnesel prostornino prostora, je treba razdeliti na koeficient, ki ga določa formula
kjer - množica izmenjave zraka, ki jo ustvari v sili prezračevanje, 1 / c. V tej sobi je prezračevanje z množico izmenjave zraka - 8 (0,0022C);
Trajanje toka gorljivih plinov in hlapov vnetljivih in vnetljivih tekočin v velikost prostora, C, ki sprejemata enaka 300 sekundam. (P.7 NPB 105-03)
Masa vodikovega sulfida, ki se nahaja v prostoru ob obravnavi nesreče:
Rezultati izračuna eksplozije.
| Številka opcije | Gorljiv plin |
Vrednost, kPa. | ||
| Vodikov sulfid | 5 | Srednje škode na stavbah | ||
Tabela. Največje dovoljeno nadtlak med zgorevanjem plina, hlapov ali prašnih mešanic v prostorih ali v odprtem prostoru
Vir in izračunani podatki se zmanjšajo na tabelo 2.
Tabela 2 - Vir in izračunani podatki
| P / p | Ime | Oznaka | Vrednost |
| 1 | Snov, njeno ime in formulo | Vodikov sulfid | H2S. |
| 2 | Molekulska masa, kg · kmol-1 | M. | 34,08 |
| 3 | Gostota tekočine, kg / m3 | rthzh. | - |
| 4 | Gostota plina pri izračunu temperature, kg / m3 | ρg. | 1,33 |
| 5 | Srednja temperatura (zrak za eksplozijo), 0s | T0. | 39 |
| 6 | Tlak nasičenih hlapov, kPa | PH. | 28,9 |
| 7 | Stoichoometrična koncentracija,% vol. | Cst. | 29,24 |
| 8 | Velikost sobe - dolžina, m - širina, m - višina, m |
||
| 9 | Cevovodni velikosti: - premer, m -Tlin, M. |
||
| 10 | Poraba heptan v cevovodu, M3 / S | q. | 4 · 10-3. |
| 11 | Zapiralni časovni ventili, z | t. | 300 |
| 12 | Multiplicity v sili, 1 / uro | A. | 8 |
| 13 | Največji tlak eksplozije, KPA | Pmax. | 900 |
| 14 | Začetni tlak, KPA | P0. | 101 |
| 15 | Koeficient uhajanja in ne-adhezije | KN. | 3 |
| 16 | Razmerje med sodelovanjem goriva v eksploziji | Z. | 0,5 |
Po podatkih NPB 105-2003 so prostori prostorov na eksploziji in nevarnosti požara, sprejete v skladu s tabelo 4.
| Kategorija prostorov | Značilnosti snovi in \u200b\u200bmaterialov, ki se nahajajo (nanašanje) v zaprtih prostorih |
In eksplozijo |
Vnetljivi plini, vnetljive tekočine z izbruhom temperature ne več kot 28 ° C v taki količini, ki lahko tvorijo eksplozivne pare zunanje mešanice, z vžigom, od katerega je izračunan prekomerni tlak eksplozije v prostoru., Ki presega 5 kPa . Snovi in \u200b\u200bmateriali, ki so sposobni eksplodirati in sežiganja pri interakciji z vodo, zračni kisik ali drug drugega v takšni količini, ki je izračunana prekomerna presežek eksplozivnega tlaka v prostoru presega 5 kPa. |
|
eksplozijsko nevarna |
Vnetljiv prah ali vlakna, vnetljive tekočine z izbruhom temperature več kot 28 ° C, vnetljive tekočine v takšni količini, ki lahko tvorijo eksplozivne zmesi prašnih ali parovnih zrak, pri čemer vžig, ki je izračunan prekomerni tlak eksplozije v prostoru presega 5 kPa. |
| B1-B4 Pogenj Nevarno | Vnetljive in trdne tekočine, trdne gorljive in trde goreče snovi in \u200b\u200bmateriali (vključno s prahom in vlakni), snovi in \u200b\u200bmateriali. Sposobni pri interakciji z vodo, zračni kisik ali med seboj samo, da gorijo pod pogojem, v katerih so prostori, v katerih Sobe, v katerih so na voljo ali so pritožbe, ne pripadajo kategorijam A ali B. |
| G. | Ne-gorljive snovi in \u200b\u200bmateriali v vročem, rdečem ali staljenem stanju, katerega proces obdelave spremlja sproščanje sevalne toplote, isker in plamenov; Gorljive pline, tekočine in trdne snovi, ki se požgajo ali odstranijo gorivo. |
| D. | Brez gorljivih snovi in \u200b\u200bmaterialov v hladnem stanju, \\ t |
Zaključek: Soba se nanaša na kategorijo A, ker je možen pridelek za gorivo (vodikov sulfid) v taki količini, ki lahko tvori eksplozivne pare zunanje mešanice, pri čemer se razvije vžig, izračunan prekomerni tlak eksplozije eksplozije eksplozije več kot 5 kPa.
8. Določanje vrednosti energetskih kazalnikov nevarnosti eksplozije te tehnološke enote med eksplozijo
Energetski potencial eksplozijske oskrbe E (CJ) enote se določi s skupno energijo izgorevanja pare faze v bloku, pri čemer upošteva velikost njene adiabatne širitve, kot tudi velikost celotnega izgorevanja izparimo tekočino iz največjega možnega območja svoje ožine in se šteje:
1) pri tlaku v sili naprave se pojavi njegovo popolno razkritje (uničenje);
2) Žarožna površina tekočine se določi na podlagi oblikovalskih rešitev stavb ali zunanje strani;
3) Čas izhlapevanja se vzame največ 1 h:
Vsota energije adiabatskega širitve A (CJ) in izgorevanja PGF, ki je v bloku, KJ:
q "\u003d 23380 KJ / kg - posebna toplota zgorevanja PGF (vodikov sulfid);
26,9 - Masa za gorivo
.
Za praktično določanje energije adiabatne širitve PHF lahko uporabite formulo
kjer je B1 lahko sprejet z mizo. 5. Če je označen adiabudes k \u003d 1,2 in tlak 0,1 MPa je 1,40.
Tabela 5. Vrednost koeficienta B1, odvisno od indikatorja IndiaBing medija in tlaka v tehnološki enoti
| Indikator | Tlak v sistemu, MPa | |||||||||
| adiabat. | 0,07-0,5 | 0,5-1,0 | 1,0-5,0 | 5,0-10,0 | 10,0-20,0 | 20,0-30,0 | 30,0-40,0 | 40,0-50,0 | 50,0-75,0 | 75,0-100,0 |
| k \u003d 1,1 | 1,60 | 1,95 | 2,95 | 3,38 | 3,08 | 4,02 | 4,16 | 4,28 | 4,46 | 4,63 |
| k \u003d 1,2.2. | 1,40 | 1,53 | 2,13 | 2,68 | 2,94 | 3,07 | 3,16 | 3,23 | 3,36 | 3,42 |
| k \u003d 1,3. | 1,21 | 1,42 | 1,97 | 2,18 | 2,36 | 2,44 | 2,50 | 2,54 | 2,62 | 2,65 |
| k \u003d 1,4. | 1,08 | 1,24 | 1,68 | 1,83 | 1,95 | 2,00 | 2,05 | 2,08 | 2,12 | 2,15 |
0 KJ - Energija izgorevanja PGF, ki je prejela depresijeno območje od sosednjih predmetov (blokov), kJ. Ni sosednjih blokov, zato je ta komponenta nič.
0 KJ je energija izgorevanja PGF, ki se ustvari zaradi energije pregreze pregrete prepraževanja bloka, ki se obravnava in prejeti od sosednjih predmetov med TI.
0 KJ - Energija zgorevanja PGF, ki se ustvari iz eksotermalnih reakcij zaradi toplote eksotermnih reakcij, ki se med depressurizacijo ne ustavijo.
0 KJ - Energija izgorevanja PGF, ki se generira iz zunanjega hladilnega sredstva iz zunanjega hladilnega sredstva.
0 KJ - Energija izgorevanja PGF, ki je nastala iz razlitega na trdni površini (tla, paleta, tla, itd) izčrpanja, zaradi prenosa toplote iz okolja (iz trdne površine in zraka do tekočine ob njegovi površini.
Energetski potencial eksplozije bloka je enak:
E \u003d 628923,51 kJ.
V skladu z vrednotami celotnih energetskih potencialov eksplozivnosti E se določijo vrednosti zgornje mase in relativni energetski potencial, ki označujejo nevarnost eksplozije tehnoloških blokov.
Skupna masa gorljivih hlapov (plinov) eksplozivnega oblaka pare-plina t, ki je dana enojni posebni energiji izgorevanja, ki je enaka 46.000 kJ / kg:
Relativni energetski potencial nevarnosti eksplozije tehnološke enote je ocenjena metoda v skladu s formulo
Glede na vrednosti relativnih energetskih potencialov QB in zgornje mase hlapovskega medija so tehnološki bloki kategorizirani. Kategorija kazalnikov so podani v tabeli. pet.
Tabela 4. Kazalniki kategorij eksplozije tehnoloških blokov
| Kategorija eksplozije. | QB. | m, kg. |
| JAZ. | > 37 | > 5000 |
| II. | 27 - 37 | 2000 - 5000 |
| Poročilo | < 27 | < 2000 |
ZAKLJUČEK: Soba spada v III kategorije nevarnosti eksplozije, saj se skupna teža eksplozivnega vodika-sulfid parni oblak zmanjša na enotno specifično energijo izgorevanja, ki je enaka 16,67 kg, relativni energetski potencial eksplozije je 5.18.
9. Izračun eksplozivne koncentracije mešanice plinske zraka v zaprtih prostorih. Opredelitev razreda prostorov za nevarnost eksplozije
Definiramo volumen eksplozivne koncentracije vodikovega sulfida v zaprtih prostorih:
kjer je t masa mešanice pare zraka v prostoru, kg,
NKPV - spodnja meja koncentracije vžiga, g / m3.
Koncentracija mešanice pare zraka v prostoru bo:
kjer je VCM volumen eksplozivne koncentracije vodikovega sulfida v zaprtih prostorih, M3, VC6 - prostem prostoru, M3.
Rezultati izračuna so predstavljeni v tabeli 6.
Tabela 6. Rezultati izračunanja koncentracije mešanice plinskega zraka
Po mnenju Pue, prostori, ki se nanašajo na se nanaša na razred B-IA - cone, ki se nahajajo v prostorih, v katerih, z normalnim delovanjem, eksplozivnih mešanic gorljivih plinov (ne glede na spodnjo mejo vžiga) ali hlapi LVZ z zrakom niso oblikovane in so možne le zaradi nesreč in napak.
10. Določanje območij uničenja eksplozij. Razvrstitvena območja uničenja
Območja radijskih območij med eksplozijo mešanice plinskega zraka smo določeni v skladu s postopkom iz Dodatka 2 PB 09-540-03.
Masa snovi za pare (kg), ki sodelujejo v eksploziji, je določena z delom
kjer je Z delež zgornje mase sulfida, ki sodeluje v eksploziji (za GG je 0,5),
t - masa vodikovega sulfida v zaprtih prostorih, kg.
Da bi ocenili stopnjo izpostavljenosti eksploziji, se lahko uporabi ekvivalent trotila. Trotilni ekvivalent eksplozije svetovnega medija WT (kg) se določi s pogoji narave narave in stopnje uničenja v eksplozijah oblakov za plin, pa tudi trdne in tekoče kemično nestabilne spojine.
Za hlapne plinske medije, trotil enakopravnosti možganov kliče:
kjer je 0,4 delež energije eksplozije eksplozije hlapovskega medija, porabljen neposredno na tvorbo udarnega vala;
0,9 - delež energije eksplozije Trinitrotoleole (TNT), ki je neposredno porabljen na tvorbo udarnega vala;
q "-Fimal toplotno izgorevanje okolja hlapov, KJ / kg;
qT - posebna energija eksplozije TNT, KJ / kg.
Zona uničenja se šteje za območje z mejami, ki jih opredeljuje radij R, katerega center se šteje za tehnološko enoto ali najverjetneje depressurizacije tehnološkega sistema. O mejah vsake cone so značilne vrednosti odvečnih pritiskov ob sprednji strani udarnega vala AR in, v skladu s tem, koeficient dimenzional K. Klasifikacija območij uničenja je na voljo v tabeli 6.
Tabela 7. Stopnja možnega uničenja z eksplozivnim preoblikovanjem oblakov mešanic gorivnih zrak
| Razred območja uničenja | Δp, kPa. | TO | Območje uničenja | Značilnosti območja lezij |
| 1 | ≥100 | 3,8 | poln | Uničenje in propad vseh elementov stavb in struktur, vključno s kleti, odstotek preživetja ljudi; Za upravne gospodinjske stavbe in zgradbe upravljanja navadnih različic - 30%; Za proizvodne zgradbe in konstrukcije običajnih predstav - 0%. |
| 2 | 70 | 5,6 | močna | Uničenje delov obzidja in prekrivanja zgornjih nadstropij, nastanka razpok v stenah, deformacija prekrivanja spodnjih nadstropij. Po čiščenju vhodov je mogoče omejiti uporabo ohranjenih kleti. Odstotek preživetja ljudi: Za upravne gospodinjske stavbe in obvladovanje stavb navadnih različic - 85%: Za proizvodne zgradbe in konstrukcije običajnih predstav - 2% |
| 3 | 28 | 9,6 | sredina | Uničenje je predvsem sekundarni elementi (strehe, predelne stene in vrata). Prekrivanje, praviloma se ne zruši. Del prostorov je primeren za uporabo po čiščenju odpadkov in delovnih del. Odstotek preživetja ljudi: -za upravne zgradbe in zgradbe upravljanja navadnih nastopov - 94%. |
| 4 | 14 | 28 | Šibke | Uničenje oken in vrat polnjenje in particije. Klet in spodnja tla so popolnoma shranjene in primerne za začasno uporabo po čiščenju smeti in tesnilnih odprtin. Odstotek preživetja ljudi: - za administrativna gospodinjstva in zgradbe upravljanja običajnih predstav - 98%; Proizvodne zgradbe in konstrukcije običajnih predstav - 90% |
| 5 | ≤2 | 56 | odtujitve | Uničenje steklenih nadevov. Odstotek preživelih ljudi - 100% |
Polmer območja uničenja (M) je na splošno določen z izrazom:
kjer je K je dimenzijsko koeficient, ki označuje vpliv eksplozije na predmet.
Rezultati izračuna radijskih območij uničenja med eksplozijo goriva in mešanice zraka v prostoru so predstavljeni v tabeli 7.
Tabela 7 - Rezultati izračuna radijskih območij uničenja
Seznam uporabljenih virov
1. beschens m.v. Industrijske eksplozije. Ocenjevanje in opozorilo. - M. Kemija, 1991.
2. Varnost vitalnih dejavnosti, varnost tehnoloških procesov in industrij (zaščita dela): študije, priročnik za univerze / P.P. KUIN, V.L. Lapin, N, L. Ponomarev in drugi - M.,: Višje. Shk.t 2001,
3. PB 09-540-03 "Splošna pravila za varnost eksplozije za eksplozijo nevarnih kemičnih, petrokemičnih in oljnih rafinerij."
4. GOST 12.1.010-76 * Varnost eksplozije
5. NPB 105-03 "Opredelitev kategorij prostorov in zgradb, Zunanje instalacije za eksplozivno in požarno nevarnost."
6. Snip 23 -01-99 Gradbena klima.
7. Zmanjšanje snovi in \u200b\u200bmaterialov ter njihova sredstva za gašenje. Ed. A "N. Baratova in A. Ya. Korolchenko. M., Kemija, 1990. 8. Pravila naprave električnih instalacij. Ed. 7..