احتراق مخلوط گاز و بخار و هوا. انفجار، انفجار. آزمون: تئوری احتراق و انفجار روش تعیین تجربی شرایط احتراق خود به خود حرارتی جامدات و مواد

1 روش تعیین حد بالایی برای حداکثر و سرعت متوسطافزایش فشار انفجار مخلوط گاز و بخار و هوا در ظرف واکنش کروی با حجم ثابت.

حد بالایی برای حداکثر نرخ افزایش فشار در کیلو پاسکال بر ثانیه -1 با استفاده از فرمول محاسبه می شود

کجا ص منفشار اولیه، کیلو پاسکال؛

اس و. من- سرعت عادی انتشار شعله در فشار و دمای اولیه، m s -1.

الف-شعاع ظرف واکنش کروی، m.

حداکثر فشار انفجار بدون ابعاد؛

r  حداکثر فشار انفجار مطلق، کیلو پاسکال.

 و-شاخص آدیاباتیک برای مخلوط مورد مطالعه؛

- توان ترموکینتیک بسته به سرعت عادی انتشار شعله در فشار و دما. اگر ارزش  مجهول، برابر با 0.4 در نظر گرفته شده است.

حد بالایی برای میانگین نرخ افزایش فشار در کیلو پاسکال بر ثانیه -1 با استفاده از فرمول محاسبه می شود

, (98)

که در آن تابعی از پارامترها است  ه ,  و ,  ، که مقادیر آن با استفاده از نوموگرام های نشان داده شده در شکل پیدا شده است. 26 و 27.

ارزش ها  هو  وبا محاسبه ترمودینامیکی یافت می شوند یا در صورت غیرممکن بودن محاسبه به ترتیب برابر با 9.0 و 1.4 در نظر گرفته می شوند.

ریشه نسبی میانگین مربعات خطای محاسبه با استفاده از فرمول های (97) و (98) از 20% تجاوز نمی کند.

2. حداکثر نرخ افزایش فشار انفجار مخلوط گاز و بخار-هوا برای مواد متشکل از اتم های C، H، O، N، S، F، Cl با فرمول محاسبه می شود.

, (99)

کجا V-حجم ظرف واکنش، m3.

ریشه نسبی میانگین مربعات خطای محاسبه با استفاده از فرمول (99) از 30% تجاوز نمی کند.

روش برای تعیین تجربی شرایط احتراق خود به خود حرارتی جامدات و مواد

1. تجهیزات.

تجهیزات برای تعیین شرایط احتراق خود به خود حرارتی شامل عناصر زیر است.

1.1. یک ترموستات با ظرفیت محفظه کار حداقل 40 dm 3 با ترموستات که به شما امکان می دهد دمای ثابت را از 60 تا 250 درجه سانتیگراد با خطای بیش از 3 درجه سانتیگراد حفظ کنید.

1.2. سبدهای ساخته شده از فلز مقاوم در برابر خوردگی، مکعبی یا استوانه ایارتفاع 35، 50، 70، 100، 140 و 200 میلی متر (10 قطعه از هر اندازه) با روکش. قطر سبد استوانه ای باید برابر با ارتفاع آن باشد. ضخامت دیواره سبد (1.0±0.1) میلی متر است.

1.3. مبدل های ترموالکتریک (حداقل 3) با حداکثر قطر اتصال کاری بیش از 0.8 میلی متر.

2. آمادگی برای آزمون.

2.1. آزمایش کالیبراسیون را برای تعیین تصحیح انجام دهید ( تی تی) به قرائت مبدل های ترموالکتریک 2 و 3 . برای انجام این کار، یک سبد قرار دهید ماده غیر قابل اشتعال(به عنوان مثال، شن و ماسه کلسینه). مبدل های ترموالکتریک (شکل 2) به گونه ای نصب می شوند که محل اتصال کار یکی از مبدل های ترموالکتریک در تماس با نمونه بوده و در مرکز آن قرار دارد، دومی در تماس با قسمت بیرونی سبد و سومی در فاصله (30±1) میلی متر از دیواره سبد. اتصالات کاری هر سه مبدل ترموالکتریک باید در یک سطح افقی مطابق با خط مرکزی ترموستات قرار گیرند.

1 , 2 , 3 - اتصالات کاری مبدل های ترموالکتریک.

سبد با یک ماده غیر قابل اشتعال در ترموستات نگهداری می شود تا زمانی که یک حالت ثابت ایجاد شود، که در آن خوانش تمام ترموالکتریک

مبدل‌ها به مدت 10 دقیقه بدون تغییر می‌مانند یا با دامنه ثابت حول دمای متوسط ​​نوسان می‌کنند. تی 1 , تی 2 , تی 3 . اصلاحیه  تی T با استفاده از فرمول محاسبه می شود

, (100)

2.2. نمونه های آزمایشی باید خصوصیات متوسط ​​ماده (مواد) مورد آزمایش را مشخص کنند. هنگام آزمایش مواد ورق، در یک پشته مطابق با ابعاد داخلی سبد جمع آوری می شود. در نمونه های مواد یکپارچه، سوراخی با قطر (0.5 ± 7.0) میلی متر برای مبدل ترموالکتریک از قبل به مرکز حفر می شود.

حرکت شعله از میان مخلوط گازگسترش شعله نامیده می شود. بسته به سرعت انتشار شعله، احتراق می تواند با سرعت چند متر بر ثانیه منفجر کننده، با سرعت ده ها یا صدها متر بر ثانیه انفجاری و با سرعت هزاران متر بر ثانیه منفجر شود.
برای احتراق یا انتشار معمولی احتراقبا انتقال حرارت از لایه ای به لایه دیگر مشخص می شود و شعله ای که در مخلوط گرم شده و رقیق شده با رادیکال های فعال و محصولات واکنش ایجاد می شود در جهت مخلوط قابل احتراق اصلی حرکت می کند. این با این واقعیت توضیح داده می شود که شعله به منبعی تبدیل می شود که جریان مداوم گرما و ذرات فعال شیمیایی را منتشر می کند. در نتیجه جلوی شعله به سمت مخلوط قابل احتراق حرکت می کند.
احتراق باد زداییبه آرامی و آشفته تقسیم می شود.
احتراق آرام دارای سرعت انتشار شعله معمولی است.
سرعت عادی انتشار شعله، طبق GOST 12.1.044 SSBT، نامیده می شود. سرعت جلوی شعلهنسبت به گاز نسوخته، در جهتی عمود بر سطح آن.
مقدار سرعت انتشار معمولی شعله که یکی از شاخص های خطر آتش سوزی و انفجار مواد است، مشخص کننده خطر صنایع مرتبط با استفاده از مایعات و گازها است گاز، مخلوط بخار و هوا، قطر بحرانی (اطفاء) و در توسعه اقدامات، اطمینان از ایمنی آتش و انفجار فرآیندهای تکنولوژیکی مطابق با الزامات GOST 12.1.004 و GOST 12.1.010 SSBT.
سرعت معمولیانتشار شعله - ثابت فیزیکی و شیمیایی مخلوط - به ترکیب مخلوط، فشار و دما بستگی دارد و با سرعت واکنش شیمیایی و هدایت حرارتی مولکولی تعیین می شود.
دما سرعت عادی انتشار شعله را نسبتاً ضعیف افزایش می دهد، ناخالصی های بی اثر آن را کاهش می دهد و افزایش فشار منجر به افزایش یا کاهش سرعت می شود.
در یک جریان گاز آرامسرعت گاز کم است و مخلوط قابل احتراق در نتیجه انتشار مولکولی تشکیل می شود. سرعت سوختن در این مورد به سرعت تشکیل مخلوط قابل احتراق بستگی دارد. شعله متلاطمهنگامی که سرعت انتشار شعله افزایش می یابد، زمانی که آرامی حرکت آن مختل می شود، تشکیل می شود. در یک شعله متلاطم، تلاطم جت های گاز اختلاط گازهای واکنش دهنده را بهبود می بخشد، زیرا سطحی که از طریق آن انتشار مولکولی رخ می دهد افزایش می یابد.
در نتیجه تعامل یک ماده قابل احتراق با یک اکسید کننده، محصولات احتراق تشکیل می شود که ترکیب آنها به ترکیبات شروع و شرایط واکنش احتراق بستگی دارد.
در احتراق کامل ترکیبات آلی CO 2 ، SO 2 ، H 2 O ، N 2 تشکیل می شوند و در طی احتراق ترکیبات معدنی- اکسیدها بسته به نقطه ذوب، محصولات واکنش می توانند به شکل مذاب باشند (Al 2 O 3، TiO 2 ) و یا به صورت دود (P 2 O 5 ، Na 2 O ، MgO ) به هوا برسند. جامدات مذاب درخشندگی شعله را ایجاد می کنند. هنگام سوزاندن هیدروکربن ها، درخشندگی قوی شعله توسط درخشش ذرات کربن سیاه ایجاد می شود که در مقادیر زیاد. کاهش میزان کربن سیاه در نتیجه اکسیداسیون آن، درخشندگی شعله را کاهش می دهد و کاهش دما، اکسیداسیون کربن سیاه را پیچیده می کند و منجر به تشکیل دوده در شعله می شود.
برای قطع واکنش احتراق باید شرایط وقوع و نگهداری آن را مختل کرد. معمولاً برای خاموش کردن از نقض دو شرط اصلی یک حالت پایدار استفاده می شود - کاهش دما و رژیم حرکت گاز.
افت دمامی توان با معرفی موادی که گرمای زیادی را در نتیجه تبخیر و تفکیک جذب می کنند (مثلاً آب، پودر) به دست آورد.
حالت حرکت گازرا می توان با کاهش و حذف جریان اکسیژن اصلاح کرد.
انفجار طبق GOST 12.1.010 " ایمنی انفجار"، - تبدیل سریع یک ماده (احتراق انفجاری)، همراه با آزاد شدن انرژی و تشکیل گازهای فشرده که قادر به تولید کار هستند.
یک انفجار، به عنوان یک قاعده، منجر به افزایش شدید فشار می شود. یک موج ضربه ای شکل می گیرد و در محیط منتشر می شود.
موج شوکاگر فشار اضافی در آن بالاتر از 15 کیلو پاسکال باشد، توانایی تخریب دارد. در گاز جلوی شعله با سرعت صدای 330 متر بر ثانیه منتشر می شود. در حین انفجار، انرژی اولیه به انرژی گازهای فشرده گرم شده تبدیل می شود که به انرژی حرکت، فشرده سازی و گرمایش محیط تبدیل می شود. ممکن است انواع مختلفانرژی انفجار اولیه - انرژی تراکم الکتریکی، حرارتی، الاستیک، اتمی، شیمیایی.
پارامترهای اصلی مشخص کننده خطر انفجار مطابق با GOST 12.1.010 - فشار در جلو موج شوکحداکثر فشار انفجار، میانگین و حداکثر نرخ فشار افزایش می یابد در هنگام انفجار، خرد کردن یا خواص انفجاری بالا یک محیط انفجاری.
اثر کلی انفجارخود را در تخریب تجهیزات یا محل های ناشی از یک موج ضربه ای و همچنین در انتشار مواد مضر (محصولات انفجار یا موارد موجود در تجهیزات) نشان می دهد.
حداکثر فشارانفجار(P max) - بالاترین فشاری که در هنگام انفجار گاز، بخار یا مخلوط غبار-هوا در یک ظرف بسته با فشار اولیه مخلوط 101.3 کیلو پاسکال رخ می دهد.
میزان افزایش فشار در هنگام انفجار(dР/dt) - مشتق فشار انفجار با توجه به زمان در بخش صعودی وابستگی فشار انفجار مخلوط گاز، بخار، گرد و غبار و هوا در ظرف بسته به موقع. در این مورد، بین حداکثر و متوسط ​​نرخ افزایش فشار در هنگام انفجار تمایز قائل می‌شود. هنگام تعیین حداکثر سرعت، از افزایش فشار در بخش خط مستقیم از وابستگی فشار انفجار به زمان استفاده می شود و هنگام تعیین سرعت متوسط، مقطع بین حداکثر فشار انفجار و فشار اولیه در ظرف قبل از انفجار استفاده می شود.
هر دوی این ویژگی ها فاکتورهای مهمی برای حفاظت در برابر انفجار هستند. از آنها برای ایجاد طبقه بندی محل ها و ساختمان ها برای حفاظت از انفجار و آتش سوزی و خطر آتش سوزی، در محاسبات وسایل ایمنی، هنگام توسعه اقدامات برای ایمنی آتش سوزی و انفجار فرآیندهای فناوری.
انفجارفرآیند تبدیل شیمیایی سیستم اکسیدکننده-کاهنده است که ترکیبی از موج ضربه ای است که با سرعت ثابت و بیش از سرعت صوت منتشر می شود و جلوی ناحیه تبدیل شیمیایی را دنبال می کند. مواد اولیه. انرژی شیمیایی ، که در موج انفجار آزاد می شود، موج ضربه ای را تغذیه می کند و از خاموش شدن آن جلوگیری می کند. سرعت موج انفجار مشخصه هر سیستم خاص است.

این نظریه بیان می کند که انفجار مخلوط گاز یا بخار و هوا یک پدیده آنی نیست. هنگامی که یک منبع احتراق به مخلوط قابل احتراق وارد می شود، یک واکنش اکسیداسیون سوخت با اکسید کننده در ناحیه اثر منبع احتراق آغاز می شود. سرعت واکنش اکسیداسیون در برخی از حجم های ابتدایی این ناحیه به حداکثر می رسد - احتراق رخ می دهد. احتراق در مرز یک حجم اولیه با محیط، جبهه شعله نامیده می شود. جلوی شعله به شکل یک کره است. ضخامت جلوی شعله طبق محاسبات Ya.B. زلدویچ , برابر با 1-100 میکرون اگرچه ضخامت ناحیه احتراق کم است، اما برای انجام واکنش احتراق کافی است. دمای جبهه شعله در اثر گرمای واکنش احتراق 1000-3000 درجه سانتیگراد است و به ترکیب مخلوط قابل احتراق بستگی دارد.

با حرکت جلوی شعله، دمای قسمت نسوخته مخلوط قابل احتراق با افزایش فشار مخلوط افزایش می یابد. در نزدیکی جلوی شعله، دمای مخلوط نیز افزایش می یابد که به دلیل
انتقال حرارت از طریق هدایت، انتشار مولکول های گرم شده و تابش. در سطح بیرونی جلوی شعله، این دما برابر با دمای خود اشتعال مخلوط قابل احتراق است.

پس از احتراق مخلوط قابل احتراق، شکل کروی شعله به سرعت تغییر می کند و به طور فزاینده ای به سمت مخلوطی که هنوز مشتعل نشده است کشیده می شود. طویل شدن جلوی شعله و افزایش سریع سطح آن با افزایش سرعت حرکت قسمت مرکزی شعله همراه است. این شتاب تا زمانی ادامه می یابد که شعله به دیواره های لوله برخورد کند یا در هر صورت به دیواره لوله نزدیک شود. در این لحظه اندازه شعله به شدت کاهش می یابد و تنها قسمت کوچکی از شعله باقی می ماند که تمام سطح مقطع لوله را می پوشاند. گسترش جلوی شعله
و شتاب شدید آن بلافاصله پس از احتراق توسط جرقه، زمانی که شعله هنوز به دیواره های لوله نرسیده است، ناشی از افزایش حجم محصولات احتراق است. بنابراین، در مرحله اولیهدر فرآیند تشکیل جلوی شعله، صرف نظر از درجه اشتعال مخلوط گاز، شتاب و متعاقب آن ترمز شعله رخ می دهد و این ترمز بیشتر خواهد بود، سرعت شعله بیشتر می شود.

توسعه مراحل بعدی احتراق تحت تأثیر طول لوله است. طویل شدن لوله منجر به ظهور ارتعاشات و تشکیل ساختار سلولی شعله، شوک و امواج انفجاری می شود.

عرض منطقه گرمایش (بر حسب سانتی متر) را می توان از وابستگی تعیین کرد

1 = a/v

کجا الف- ضریب نفوذ حرارتی؛ v- سرعت انتشار شعله

سرعت حرکت خطی v(در متر بر ثانیه) را می توان با فرمول تعیین کرد

V = V t /

کجا V t- نرخ احتراق انبوه، g/(s m3)؛ - چگالی مخلوط قابل احتراق اولیه، کیلوگرم بر متر 3.

سرعت خطیحرکت جلوی شعله ثابت نیست، بسته به ترکیب آن متفاوت است. مخلوط ها و ناخالصی های گازهای بی اثر (غیر قابل اشتعال)، دمای مخلوط، قطر لوله و غیره. حداکثر سرعتانتشار شعله نه در غلظت استوکیومتری مخلوط، بلکه در مخلوطی با سوخت اضافی مشاهده می شود. هنگامی که گازهای بی اثر به یک مخلوط قابل اشتعال وارد می شوند، سرعت انتشار شعله کاهش می یابد. این با کاهش دمای احتراق مخلوط توضیح داده می شود، زیرا بخشی از گرما صرف گرم کردن ناخالصی های بی اثر می شود که در واکنش شرکت نمی کنند.

با افزایش قطر لوله ها، سرعت انتشار شعله به طور ناموزونی افزایش می یابد. هنگامی که قطر لوله به 0.1-0.15 متر افزایش می یابد، سرعت به سرعت افزایش می یابد. دما تا زمانی که قطر به حداکثر قطر معینی برسد افزایش می یابد،
بالاتر از آن افزایش سرعت اتفاق نمی افتد. با کاهش قطر لوله، سرعت انتشار شعله کاهش می یابد و در یک قطر کوچک مشخص، شعله در لوله پخش نمی شود. این پدیده را می توان با افزایش تلفات حرارتی از طریق دیوارها توضیح داد
لوله ها

بنابراین، برای جلوگیری از گسترش شعله در یک مخلوط قابل احتراق، لازم است دمای مخلوط را به یک روش کاهش دهیم، با سرد کردن ظرف (در مثال ما، یک لوله) از بیرون یا رقیق کردن مخلوط. با گاز خنثی سرد

سرعت عادی انتشار شعله نسبتاً کم است (بیش از ده ها متر در ثانیه)، اما در برخی شرایط شعله در لوله ها با سرعت فوق العاده ای (از 2 تا 5 کیلومتر بر ثانیه) پخش می شود و از سرعت صوت در یک محیط داده شده این پدیده نامیده شد انفجار. ویژگی های متمایزانفجارها به شرح زیر است:

1) سرعت ثابتاحتراق بدون توجه به قطر لوله؛

2) فشار خون بالاشعله ناشی از یک موج انفجار، که بسته به ماهیت شیمیایی مخلوط قابل احتراق و فشار اولیه می تواند بیش از 50 مگاپاسکال باشد. علاوه بر این، به دلیل سرعت سوختن بالا، فشار ایجاد شده به شکل، ظرفیت و سفتی مخزن (یا لوله) بستگی ندارد.

با شتاب گرفتن شعله، دامنه موج ضربه ای نیز افزایش می یابد و دمای تراکم به دمای خود اشتعال مخلوط می رسد.

افزایش دهید تعداد کلگاز سوزی در واحد زمان با این واقعیت توضیح داده می شود که در یک جت با سرعت مقطع متغیر، جلوی شعله خم می شود، در نتیجه سطح آن افزایش می یابد و مقدار ماده سوزنده به طور متناسب افزایش می یابد.

هنگام سوختن مخلوط های گازیدر یک حجم بسته، محصولات احتراق کار نمی کنند. انرژی انفجار فقط برای گرم کردن محصولات انفجار صرف می شود. در این حالت، انرژی کل به عنوان مجموع انرژی داخلی مخلوط انفجاری Q ext.en.cm تعریف می شود. و گرمای احتراق یک ماده داده شده ΔQ g مقدار Q ext.en.cm. برابر با مجموع حاصل از ظرفیت حرارتی اجزای مخلوط انفجاری در حجم ثابت با دمای اولیه
دمای مخلوط

Q ext.en.cm. = C 1 T + C 2 T + … + C p T

که در آن C 1، C 2، C p - ظرفیت های حرارتی خاصاجزای تشکیل دهنده
مخلوط انفجاری، kJ/(kg K)؛ تی -دمای اولیه مخلوط، K.

دمای انفجار مخلوط های گازی در حجم ثابت با استفاده از روش مشابه دمای احتراق مخلوط در فشار ثابت محاسبه می شود.

دمای انفجار برای تعیین فشار انفجار استفاده می شود. فشار در حین انفجار مخلوط گاز و هوا در یک حجم بسته به دمای انفجار و نسبت تعداد مولکول های محصولات احتراق به تعداد مولکول های مخلوط انفجاری بستگی دارد. هنگامی که مخلوط گاز و هوا منفجر می شود، اگر فشار اولیه مخلوط نرمال بود، معمولاً فشار از 1.0 مگاپاسکال تجاوز نمی کند. هنگامی که هوا در یک مخلوط انفجاری با اکسیژن جایگزین می شود، با افزایش دمای احتراق، فشار انفجار به شدت افزایش می یابد.

فشار انفجار مخلوط های استوکیومتری متان، اتیلن، استون و
متیل اتر با اکسیژن 1.5 - 1.9 مگاپاسکال است و مخلوط استوکیومتری با هوا 1.0 مگاپاسکال است.

حداکثر فشار انفجار در محاسبات مقاومت در برابر انفجار تجهیزات و همچنین در محاسبات استفاده می شود. سوپاپ های اطمینان، غشاهای انفجاری و محفظه های تجهیزات الکتریکی ضد انفجار. فشار انفجار rمخلوط گاز-هوای بزرگسالان (به MPa) با استفاده از فرمول محاسبه می شود

rبزرگسال =

کجا p 0- فشار اولیه مخلوط انفجاری، MPa؛ T 0و T بزرگسال- دمای اولیه مخلوط مواد منفجره و دمای انفجار، K؛

تعداد مولکول های گازهای حاصل از احتراق پس از انفجار؛
- تعداد مولکول های گازهای موجود در مخلوط قبل از انفجار.

آژانس فدرال آموزش فدراسیون روسیه

ایالت موسسه آموزشیآموزش عالی حرفه ای

"دانشگاه فنی نفت دولتی اوفا"

بخش " ایمنی صنعتیو حمایت از کار"

تست در مورد موضوع:

نظریه احتراق و انفجار

1. سوالات نظری در مورد انفجار

در فرآیندهای تکنولوژیکی مرتبط با استخراج، حمل و نقل، پردازش، تولید، ذخیره و استفاده از گازهای قابل اشتعال (GG) و مایعات قابل اشتعال (FLL)، همیشه خطر تشکیل مخلوط گازهای انفجاری و بخار و هوا وجود دارد.

یک محیط انفجاری می تواند از مخلوط مواد (گازها، بخارها، غبارها) با هوا و سایر عوامل اکسید کننده (اکسیژن، ازن، کلر، اکسیدهای نیتروژن و غیره) و مواد مستعد تبدیل انفجاری (استیلن، ازن، هیدرازین و غیره) تشکیل شود. .).

انفجارها اغلب به دلیل نقض قوانین ایجاد می شوند عملیات ایمنتجهیزات، نشت گاز از طریق نشتی در اتصالات، گرم شدن بیش از حد دستگاه ها، افزایش فشار بیش از حد، عدم کنترل مناسب فرآیند تکنولوژیکی، پارگی یا خرابی قطعات تجهیزات و غیره

منبع شروع انفجار عبارتند از:

شعله باز، اجسام سوزان و داغ؛

تخلیه الکتریکی؛

تظاهرات حرارتی واکنش های شیمیایی و اثرات مکانیکی؛

جرقه های ناشی از ضربه و اصطکاک:

امواج شوک؛

تابش الکترومغناطیسی و سایر تشعشعات.

طبق PB 09-540-03 انفجار عبارت است از:

I- فرآیند آزادسازی سریع انرژی پتانسیل همراه با تغییر ناگهانی در حالت یک ماده و همراه با افزایش فشار یا موج ضربه ای.

2. آزاد شدن کوتاه مدت انرژی داخلی، ایجاد فشار اضافی

یک انفجار می تواند با یا بدون احتراق (فرایند اکسیداسیون) رخ دهد.

پارامترها و ویژگی های مشخص کننده انفجاری بودن محیط:

نقطه اشتعال؛

تمرکز و محدودیت های دمااحتراق؛

دمای احتراق خودکار؛

سرعت انتشار شعله معمولی؛

حداقل محتوای انفجاری اکسیژن (عامل اکسید کننده)؛

حداقل انرژی اشتعال؛

حساسیت به استرس مکانیکی (شوک و اصطکاک). خطرناک و عوامل مضرکارگران را تحت تاثیر قرار می دهد

در نتیجه انفجار عبارتند از:

موج ضربه ای که در جلوی آن فشار از مقدار مجاز فراتر می رود.

سازه‌ها، تجهیزات، ارتباطات، ساختمان‌ها و سازه‌های فروریخته و قطعات پرنده آن‌ها.

در هنگام انفجار تشکیل شده و (یا) از تجهیزات آسیب دیده رها می شود مواد مضر، که محتوای آن در هوا منطقه کاربیش از حداکثر غلظت مجاز است.

عوامل اصلی مشخص کننده خطر انفجار:

حداکثر فشار و دمای انفجار؛

نرخ افزایش فشار در هنگام انفجار؛

فشار در قسمت جلوی موج ضربه؛

خواص خرد کردن و انفجار شدید محیط های انفجاری.

پس از انفجار، اصل انرژی بالقوهمواد به طور معمول به انرژی گازهای فشرده گرم شده تبدیل می شوند که به نوبه خود با انبساط آنها به انرژی حرکت، فشرده سازی و گرمایش محیط تبدیل می شود. بخشی از انرژی به صورت انرژی داخلی (حرارتی) گازهای منبسط شده باقی می ماند.

مقدار کل انرژی آزاد شده در طول انفجار تعیین می کند پارامترهای عمومی(حجم، مساحت) تخریب. غلظت انرژی (انرژی در واحد حجم) شدت تخریب در منبع انفجار را تعیین می کند. این ویژگی ها به نوبه خود به سرعت آزاد شدن انرژی توسط سیستم انفجاری بستگی دارد که باعث ایجاد موج انفجار می شود.

انفجارها که اغلب در عمل تحقیقاتی با آن مواجه می شوند را می توان به دو گروه اصلی تقسیم کرد: انفجارهای شیمیایی و فیزیکی.

انفجارهای شیمیایی شامل فرآیندهای تبدیل شیمیایی یک ماده است که با احتراق آشکار می شود و با آزاد شدن انرژی حرارتی در مدت زمان کوتاه و در حجمی مشخص می شود که امواج فشاری از منبع انفجار منتشر می شود.

انفجارهای فیزیکی شامل فرآیندهایی است که منجر به انفجار می شود و با دگرگونی های شیمیایی ماده مرتبط نیست.

انفجارهای تصادفی اغلب در اثر فرآیندهای احتراق ایجاد می شوند. این نوع انفجارها اغلب در هنگام نگهداری، حمل و نقل و ساخت مواد منفجره رخ می دهد. آنها صورت می گیرد:

هنگام کار با مواد منفجره و مواد منفجره صنایع شیمیایی و پتروشیمی؛

برای نشت گاز طبیعیدر ساختمان های مسکونی؛

در طول تولید، حمل و نقل و ذخیره سازی مواد قابل اشتعال بسیار فرار یا مایع؛

هنگام شستن مخازن ذخیره سوخت مایع؛

در ساخت، ذخیره سازی و استفاده از سیستم های گرد و غبار قابل اشتعال و برخی مواد جامد و مایع خود به خود قابل احتراق.

ویژگی های انفجار شیمیایی

دو نوع اصلی انفجار وجود دارد: انفجار مواد منفجره متراکم و انفجار حجمی (انفجار بخار مخلوط غبار و گاز). انفجار مواد منفجره متراکم شده توسط تمام مواد منفجره جامد و تعداد نسبتاً کمی مواد منفجره مایع از جمله نیتروگلیسیرین ایجاد می شود. این گونه مواد منفجره معمولاً دارای چگالی 1300-1800 کیلوگرم بر متر مکعب هستند، اما مواد منفجره اولیه حاوی سرب یا جیوه چگالی بسیار بالاتری دارند.

واکنش های تجزیه:

ساده ترین حالت انفجار، فرآیند تجزیه با تشکیل محصولات گازی است. به عنوان مثال، تجزیه پراکسید هیدروژن با اثر حرارتی زیاد و تشکیل بخار آب و اکسیژن:

2H2O2 → 2H2O2 + O2 + 106 کیلوژول بر مول

پراکسید هیدروژن با شروع غلظت 60 درصد خطرناک است.

تجزیه در اثر اصطکاک یا ضربه آزید سرب:

Pb(N3)2 → Pb -ь 3N2 + 474 kJ/mol.

Trinitrotoluene (TNT) یک ماده "کمبود اکسیژن" است و بنابراین یکی از محصولات اصلی تجزیه آن کربن است که به تشکیل دود در هنگام انفجار TNT کمک می کند.

مواد مستعد تجزیه مواد منفجره تقریباً همیشه حاوی یک یا چند ساختار شیمیایی مشخصه هستند که مسئول توسعه ناگهانی فرآیند با انتشار هستند. مقدار زیادیانرژی این سازه ها شامل گروه های زیر می باشد:

NO2 و NO3 - در مواد آلی و معدنی؛

N=N-N - در آزیدهای آلی و معدنی.

NX3، که در آن X یک هالوژن است،

N=C در برق گرفتگی.

بر اساس قوانین ترموشیمی، به نظر می رسد که بتوان ترکیباتی را شناسایی کرد که فرآیند تجزیه آنها ممکن است انفجاری باشد. یکی از عوامل تعیین کننده در تعیین خطر بالقوه یک سیستم، رواج انرژی درونی آن در حالت اولیه نسبت به حالت نهایی است. این شرط زمانی برقرار می شود که گرما در طی تشکیل یک ماده جذب شود (واکنش گرماگیر). نمونه ای از فرآیند مربوطه تشکیل استیلن از عناصر زیر است:

2C + H2 → CH=CH - 242 kJ/mol.

مواد غیر منفجره که در طی تشکیل (واکنش گرمازا) گرما را از دست می دهند، برای مثال، دی اکسید کربن هستند.

C + O2 → CO2 + 394 kJ/mol.

باید در نظر داشت که اعمال قوانین ترموشیمی تنها به ما امکان می دهد تا امکان یک فرآیند انفجاری را شناسایی کنیم. اجرای آن به سرعت واکنش و تشکیل محصولات فرار بستگی دارد. به عنوان مثال، واکنش پارافین شمع با اکسیژن، با وجود گرمازایی زیاد، به دلیل سرعت کم منجر به انفجار نمی شود.

واکنش 2Al+ 4AC2O2 → Al2O3 + 2Fe به خودی خود، با وجود گرمازایی زیاد، منجر به انفجار نمی شود، زیرا هیچ محصول گازی تشکیل نمی شود.

واکنش‌های ردوکس که اساس واکنش‌های احتراق را تشکیل می‌دهند، به همین دلیل تنها در شرایط مساعد برای رسیدن به انفجار می‌توانند منجر به انفجار شوند. سرعت های بالاواکنش و افزایش فشار احتراق بسیار پراکنده جامداتو مایعات می توانند در شرایط حجم بسته منجر به افزایش فشار بیش از حد تا 8 بار شوند، به عنوان مثال، در سیستم های هوای مایع، جایی که آئروسل مه قطرات روغن است.

در واکنش‌های پلیمریزاسیون گرمازا و حضور یک مونومر فرار، اغلب به مرحله‌ای می‌رسد که در آن افزایش خطرناک فشار برای برخی از مواد مانند اکسید اتیلن می‌تواند آغاز شود دمای اتاقبه ویژه هنگامی که ترکیبات اولیه با موادی که پلیمریزاسیون را تسریع می کنند، آلوده شده باشند. اتیلن اکسید همچنین می تواند به صورت گرمازا به استالدهید ایزومریزه شود:

CH2CH2O - CH3HC = O + 113.46 kJ/mol

واکنش های تراکم به طور گسترده ای در تولید رنگ ها، لاک ها و رزین ها استفاده می شود و به دلیل ماهیت گرمازایی فرآیند و وجود اجزای فرار، گاهی اوقات منجر به انفجار می شود.

برای پیدا کردن شرایط عمومی، برای وقوع احتراق و انتقال آن به انفجار مطلوب است، نمودار (شکل 1) وابستگی دمای توسعه یافته در یک سیستم قابل احتراق را به موقع در حضور گرمای حجمی با آن در اثر واکنش شیمیایی و گرما در نظر بگیرید. از دست دادن

اگر دمای T1 را در نمودار به عنوان نقطه بحرانی که در آن احتراق در سیستم اتفاق می‌افتد تصور کنیم، آشکار می‌شود که در شرایطی که اتلاف گرما بیش از افزایش گرما باشد، چنین احتراق نمی‌تواند رخ دهد. این فرآیند تنها زمانی آغاز می‌شود که بین نرخ‌های آزاد شدن گرما و اتلاف حرارت (در نقطه مماس منحنی‌های مربوطه) برابری حاصل شود و سپس با افزایش دما شتاب می‌گیرد. در نتیجه فشار قبل از انفجار.

بنابراین، در حضور شرایط مساعد برای عایق حرارتی، وقوع یک واکنش گرمازا در یک سیستم قابل احتراق می تواند نه تنها به احتراق، بلکه منجر به انفجار نیز شود.

واکنش های کنترل نشده ای که به وقوع می پیوندند، به نفع انفجار، به این دلیل است که سرعت انتقال حرارت، به عنوان مثال، در رگ ها تابع خطیاختلاف دما بین جرم واکنش و مایع خنک کننده، در حالی که سرعت واکنش گرمازا و در نتیجه جریان گرما از آن بر اساس قانون توان با افزایش غلظت اولیه واکنش دهنده ها رشد می کند و با افزایش دما در نتیجه افزایش دما به سرعت افزایش می یابد. وابستگی نمایی سرعت یک واکنش شیمیایی به دما (قانون آرنیوس). این الگوها کمترین نرخ احتراق مخلوط و دمای پایین را تعیین می کنند حد غلظتاحتراق با نزدیک شدن غلظت سوخت و اکسید کننده به سطوح استوکیومتری، سرعت احتراق و دما به حداکثر سطوح افزایش می یابد.

غلظت گاز با ترکیب استوکیومتری، غلظت یک گاز قابل احتراق در مخلوطی با یک محیط اکسید کننده است که در آن برهمکنش شیمیایی کامل بین سوخت و اکسید کننده مخلوط بدون هیچ گونه باقیمانده ای تضمین می شود.

3. ویژگی های انفجار فیزیکی

انفجارهای فیزیکی معمولاً با انفجار رگها از فشار بخار و شیارها همراه است. علاوه بر این، دلیل اصلی شکل گیری آنها نیست واکنش شیمیاییو فرآیند فیزیکی ناشی از انتشار انرژی درونیفشرده یا گاز مایع. قدرت چنین انفجارهایی بستگی دارد فشار داخلیو تخریب ناشی از موج ضربه ای از گاز در حال انبساط یا قطعات یک رگ پاره شده است. برای مثال، اگر سیلندر گاز قابل حمل تحت فشار بیفتد و یک شیر کاهنده فشار بشکند، انفجار فیزیکی ممکن است رخ دهد. فشار گاز مایع به ندرت از 40 بار بیشتر می شود (فشار بحرانی بیشتر گازهای مایع معمولی).

انفجارهای فیزیکی شامل پدیده به اصطلاح انفجار فیزیکی نیز می شود. این پدیده زمانی رخ می دهد که مایعات سرد و گرم با هم مخلوط می شوند، زمانی که دمای یکی از آنها به طور قابل توجهی بالاتر از نقطه جوش دیگری است (مثلاً ریختن فلز مذاب در آب). در مخلوط بخار و مایع حاصل، تبخیر می تواند به طور انفجاری به دلیل فرآیندهای در حال توسعه خلط ریز قطرات مذاب، حذف سریع حرارت از آنها و گرم شدن بیش از حد مایع سرد با تبخیر قوی آن رخ دهد.

انفجار فیزیکی با ظهور یک موج ضربه ای همراه است فشار بیش از حددر فاز مایع، در برخی موارد به بیش از هزار اتمسفر می رسد. بسیاری از مایعات در شرایطی ذخیره می شوند یا مورد استفاده قرار می گیرند که فشار بخار آنها به طور قابل توجهی از فشار اتمسفر بیشتر است. چنین مایعاتی عبارتند از: گازهای قابل اشتعال مایع (به عنوان مثال، پروپان، بوتان) مبردهای مایع آمونیاک یا فریون، ذخیره شده در دمای اتاق، متان، که باید در دمای اتاق ذخیره شود. دمای پایین, آب فوق گرم V دیگ های بخار. اگر ظرفی با مایع فوق گرم شده آسیب ببیند، بخار به فضای اطراف نشت می کند و تبخیر جزئی سریع مایع رخ می دهد. اگر بخار به سرعت به اندازه کافی خارج شود و منبسط شود، امواج انفجاری در محیط ایجاد می شود. علل انفجار مخازن حاوی گازها و بخارات تحت فشار عبارتند از:

نقض یکپارچگی محفظه به دلیل خرابی هر جزء، آسیب یا خوردگی به دلیل عملکرد نامناسب.

گرمای بیش از حد ظرف به دلیل اختلال در گرمایش الکتریکی یا حالت عملکرد دستگاه احتراق (در این حالت فشار داخل ظرف افزایش می یابد و قدرت بدنه به حالتی کاهش می یابد که در آن آسیب رخ می دهد).

انفجار ظرف زمانی که فشار مجاز بیش از حد مجاز باشد.

انفجار ظروف گاز و به دنبال آن احتراق در جو اساساً حاوی همان دلایلی است که در بالا توضیح داده شد و مشخصه انفجارهای فیزیکی است. تفاوت اصلی در آموزش است در این موردیک توپ آتشین که اندازه آن به مقدار سوخت گازی آزاد شده در جو بستگی دارد. این مقدار به نوبه خود به وضعیت فیزیکی که گاز در ظرف قرار دارد بستگی دارد. هنگامی که سوخت در حالت گازی نگهداری می شود، مقدار آن بسیار کمتر از ذخیره سازی در همان ظرف به شکل مایع خواهد بود. پارامترهای یک انفجار که پیامدهای آن را تعیین می کند، عمدتاً بر اساس ماهیت توزیع انرژی در منطقه انفجار و توزیع آن با انتشار موج انفجار از منبع انفجار تعیین می شود.

4. پتانسیل انرژی

این انفجار قدرت تخریب زیادی دارد. مهمترین ویژگیانفجار انرژی کل ماده است. این شاخص پتانسیل انرژی خطر انفجار نامیده می شود که در تمام پارامترهای مشخص کننده مقیاس و پیامدهای انفجار گنجانده شده است.

در صورت کاهش فشار اضطراری دستگاه، باز شدن کامل آن (تخریب) رخ می دهد.

مساحت ریزش مایع بر اساس تعیین می شود راه حل های سازندهساختمان ها یا محل های نصب در فضای باز؛

زمان تبخیر بیش از 1 ساعت در نظر گرفته می شود:

E= EII1+ EII2+ EII1+ EII2+ EII3+ EII4،

انفجار خطر اتاق آتش نشان

که در آن EI1 مجموع انرژی های انبساط آدیاباتیک و احتراق فاز بخار-گاز است (PGPC که مستقیماً در بلوک قرار دارد، kJ.

EI2 انرژی احتراق کمپرسور گازی است که از اجسام مجاور (بلوک) به ناحیه کم فشار عرضه می شود، kJ.

EII1 انرژی احتراق GTHF است که به دلیل انرژی سیال مایع فوق گرم بلوک در نظر گرفته شده و از اجسام مجاور kJ دریافت می شود.

EII2 انرژی احتراق PHF است که از فاز مایع (LP) به دلیل گرمای واکنش‌های گرمازا که در حین کاهش فشار متوقف نمی‌شوند، تشکیل می‌شود.

EII3 انرژی احتراق PHF است. تشکیل شده از مایع مایع به دلیل هجوم گرما از خنک کننده های خارجی، kJ.

EII4 انرژی احتراق PHF است که از مایع مایع ریخته شده روی سطح جامد (کف، پالت، خاک و غیره) به دلیل انتقال حرارت از محیط زیست(از یک سطح جامد و هوا، به مایع در امتداد سطح آن)، kJ.

بر اساس مقادیر پتانسیل انرژی عمومی خطر انفجار، مقادیر جرم کاهش یافته و پتانسیل انرژی نسبی که مشخصه خطر انفجار واحدهای فناوری است تعیین می شود.

جرم کاهش یافته، مجموع جرم بخارات (گازهای) قابل اشتعال یک ابر بخار-گاز انفجاری است که به یک واحد کاهش می یابد. انرژی خاصاحتراق برابر با 46000 کیلوژول بر کیلوگرم:

پتانسیل انرژی نسبی خطر انفجار Qв بلوک تکنولوژیکی، که کل انرژی احتراق را مشخص می کند و با محاسبه با استفاده از فرمول می توان آن را پیدا کرد:

که در آن E کل پتانسیل انرژی خطر انفجار واحد فناوری است.

بر اساس مقادیر پتانسیل انرژی نسبی Ov به جرم کاهش یافته محیط بخار-گاز m، بلوک های تکنولوژیکی دسته بندی می شوند. شاخص های دسته خطر انفجار واحدهای فرآیند در جدول 1 آورده شده است.

جدول شماره

5. معادل TNT فشار بیش از حد در جبهه موج ضربه

برای ارزیابی سطح تأثیر اختلالات تصادفی و عمدی، روش ارزیابی معادل TNT به طور گسترده استفاده می شود. بر اساس این روش، درجه تخریب با یک معادل TNT مشخص می شود، که در آن جرم TNT که برای ایجاد سطح معینی از تخریب لازم است، تعیین می شود. با توجه به شرایط کفایت ماهیت و درجه تفکیک در انفجار ابرهای بخار-گاز، و همچنین ترکیبات شیمیایی ناپایدار جامد و مایع، با استفاده از فرمول محاسبه می شود:

1 برای رسانه های بخار-گاز

q/ - گرمای ویژه احتراق محیط بخار-گاز، کیلوژول کیلوگرم،

qT انرژی انفجار ویژه TNT kJ/kg است.

2 برای ترکیبات شیمیایی جامد و مایع ناپایدار

که در آن Wk جرم ترکیبات شیمیایی جامد و مایع ناپایدار است. qk انرژی انفجار خاص ترکیبات شیمیایی جامد و مایع ناپایدار است. در تولید، هنگامی که یک مخلوط گاز-هوا، بخار-هوا یا گرد و غبار منفجر می شود، یک موج ضربه ای تشکیل می شود. درجه تفکیک سازه‌های ساختمان، تجهیزات، ماشین‌آلات و ارتباطات، و همچنین آسیب‌های وارده به افراد، به فشار اضافی در جبهه موج ضربه‌ای ΔRF (تفاوت بین حداکثر فشار در جبهه موج ضربه‌ای و فشار معمولی جوی قبل از آن بستگی دارد. این جبهه).

محاسبات برای ارزیابی اثر گازها و مایعات شیمیایی قابل اشتعال به تعیین فشار اضافی در جبهه موج شوک (ΔRF) در هنگام انفجار مخلوط گاز و هوا در فاصله معینی از ظرفی که در آن مقدار معینی از ماده منفجره وجود دارد، منتهی می شود. مخلوط ذخیره می شود.

6. محاسبه برای تعیین فشار انفجار اضافی

محاسبه فشار انفجار اضافی برای گازهای قابل اشتعال، بخارات قابل اشتعال و مایعات قابل احتراق طبق روش تعیین شده در NPB 105-03 "تعیین دسته بندی محل ها، ساختمان ها و تاسیسات در فضای باز برای خطرات انفجار و آتش سوزی" انجام می شود.

تکلیف: تعیین فشار اضافی یک انفجار سولفید هیدروژن در یک اتاق.

شرایط اولیه

دی اکسید هیدروژن به طور مداوم در یک دستگاه 20 متر مکعب وجود دارد. دستگاه روی زمین قرار دارد. طول کل خطوط لوله با قطر 50 میلی متر، محدود به شیرهای (دستی) نصب شده در بخش های ورودی و خروجی خطوط لوله، 15 متر است . ابعاد اتاق 10*10*4 متر است.

اتاق دارای تهویه اضطراری با نرخ تبادل هوا 8 ساعت-1 است. تهویه اضطراری با فن های پشتیبان، راه اندازی خودکار در صورت تجاوز از حداکثر غلظت مجاز مواد منفجره و منبع تغذیه مطابق با اولین دسته قابلیت اطمینان (PUE) ارائه می شود. دستگاه هایی برای خارج کردن هوا از اتاق در نزدیکی محل حادثه احتمالی قرار دارند.

سازه های اصلی ساختمان بتن آرمه می باشد.

توجیه گزینه طراحی

بر اساس NPB 105-03، نامطلوب ترین نسخه حادثه که شامل بیشترین تعداد موادی است که از نظر عواقب انفجار خطرناک ترین هستند، باید به عنوان نسخه طراحی تصادف در نظر گرفته شود.

و به عنوان یک گزینه طراحی، گزینه کاهش فشار ظرف با سولفید هیدروژن و انتشار هر دو خط لوله ورودی و خروجی سولفید هیدروژن به حجم اتاق اتخاذ شد.

1) فشار انفجار بیش از حد برای مواد قابل اشتعال منفرد متشکل از اتم های C، H، O، N، Cl، Br، I، F با فرمول تعیین می شود.

(1)

جایی که حداکثر فشار انفجار مخلوط گاز-هوا یا بخار-هوا استوکیومتری در یک حجم بسته است که به صورت تجربی یا از داده های مرجع مطابق با الزامات بند 3 NPB -105-03 تعیین شده است. در صورت عدم وجود داده، مجاز است معادل 900 کیلو پاسکال مصرف شود.

فشار اولیه، کیلو پاسکال (مجاز است برابر با 101 کیلو پاسکال باشد).

جرم گازهای قابل اشتعال (GG) یا بخارات قابل اشتعال (FLV) و مایعات قابل اشتعال (FL) که در نتیجه تصادف به داخل اتاق رها می شوند، کیلوگرم؛

ضریب مشارکت سوخت در انفجار که بر اساس ماهیت توزیع گازها و بخارات در حجم اتاق با توجه به کاربرد قابل محاسبه است. گرفتن مقدار طبق جدول مجاز است. 2 NPB 105-03. من آن را برابر با 0.5 می دانم.

حجم فضای آزاد، ;

حداکثر دمای مطلق هوا برای شهر اوفا به عنوان دمای طراحی برابر با 39 درجه سانتیگراد در نظر گرفته می شود (طبق SNiP 23-01-99 "اقلیم شناسی ساختمان").

در زیر یک محاسبه از مقادیر مورد نیاز برای تعیین فشار اضافی انفجار سولفید هیدروژن در یک اتاق ارائه شده است.

چگالی سولفید هیدروژن در دمای طراحی:

که در آن M جرم مولی سولفید هیدروژن، 34.08 کیلوگرم بر کیلومتر است.

v0 – حجم مولی برابر با 22.413 m3/kmol.

0.00367− ضریب انبساط حرارتی، درجه -1.

tp – دمای طراحی، 390C (حداکثر دمای مطلق هوا برای شهر اوفا).

غلظت استوکیومتری سولفید هیدروژن با استفاده از فرمول محاسبه می شود:

;

که β ضریب استوکیومتری اکسیژن در واکنش احتراق است.

nc، nn، n0، nх، تعداد اتم های C، H، O و هالوژن در یک مولکول سوخت است.

برای سولفید هیدروژن (H2S) nc= 1، nn = 4، n0 = 0، nх = 0، بنابراین،

با جایگزینی مقدار یافت شده β، مقدار غلظت استوکیومتری سولفید هیدروژن را به دست می آوریم:

حجم سولفید هیدروژنی که در حین تصادف طراحی وارد اتاق می شود شامل حجم گاز خروجی از دستگاه و حجم گاز خروجی از خط لوله قبل از بستن شیرها و پس از بستن شیرها می باشد:

که در آن Va حجم گاز خروجی از دستگاه، m3 است.

V1T حجم گاز خروجی از خط لوله قبل از خاموش شدن، m3 است.

V2T حجم گاز آزاد شده از خط لوله پس از خاموش شدن آن، m3 است.

که در آن q نرخ جریان مایع است که مطابق با مقررات تکنولوژیکی تعیین می شود، m3/s.

T مدت زمان عرضه گاز به حجم اتاق است که طبق بند 38 NPB 105-03 s تعیین می شود.

که در آن d قطر داخلی خطوط لوله، m است.

Ln طول خطوط لوله از دستگاه اضطراری تا شیرها، m است.

بنابراین، حجم سولفید هیدروژن وارد شده به محل در طول سناریوی حادثه در نظر گرفته شده:

جرم سولفید هیدروژن در اتاق:

در مورد گردش گازهای قابل اشتعال، گازهای قابل اشتعال یا قابل احتراق، مایعات قابل اشتعال یا احتراق در یک اتاق، هنگام تعیین مقدار جرم، مجاز است عملکرد تهویه اضطراری در صورتی که دارای فن های پشتیبان، راه اندازی خودکار باشد، در نظر گرفته شود. هنگامی که از حداکثر غلظت مجاز ضد انفجار فراتر رفت و منبع تغذیه مطابق با اولین دسته قابلیت اطمینان (PUE) فراتر رفت، مشروط بر اینکه دستگاه های خارج کردن هوا از اتاق در نزدیکی محل حادثه احتمالی قرار گرفته باشند.

در این حالت، جرم گازهای قابل اشتعال یا بخارات مایعات قابل اشتعال یا احتراق که تا نقطه اشتعال و بالاتر گرم شده و وارد حجم اتاق می شوند باید بر ضریب تعیین شده توسط فرمول تقسیم شود.

نرخ تبادل هوای ایجاد شده توسط تهویه اضطراری کجاست، 1/s. این اتاق دارای تهویه با نرخ تبادل هوا 8 (0.0022 ثانیه) است.

مدت زمان ورود گازهای قابل اشتعال و بخارات مایعات قابل اشتعال و احتراق به حجم اتاق، s، 300 ثانیه در نظر گرفته می شود. (بند 7 NPB 105-03)

جرم سولفید هیدروژن موجود در اتاق در سناریوی تصادف در نظر گرفته شده:

نتایج محاسبه انفجار

جدول حداکثر فشار بیش از حد مجاز در هنگام احتراق گاز، بخار یا مخلوط غبار و هوا در داخل یا در فضای باز

داده های اولیه و محاسبه شده در جدول 2 خلاصه شده است.

جدول 2 - داده های اولیه و محاسبه شده

بر اساس NPB 105-2003، دسته بندی مکان ها برای خطرات انفجار و آتش سوزی مطابق با جدول 4 پذیرفته شده است.

نتیجه گیری: اتاق متعلق به دسته A است، زیرا امکان خروج گاز قابل اشتعال (سولفید هیدروژن) در مقادیری وجود دارد که می تواند مخلوط های انفجاری بخار-گاز-هوا را تشکیل دهد که احتراق آن باعث ایجاد فشار انفجار اضافی محاسبه شده در اتاق می شود. بیش از 5 کیلو پاسکال

8. تعیین مقادیر شاخص های انرژی خطر انفجار یک واحد فناورانه در حین انفجار

پتانسیل انرژی انفجاری E (kJ) یک بلوک توسط کل انرژی احتراق فاز بخار-گاز واقع در بلوک با در نظر گرفتن بزرگی کار انبساط آدیاباتیک آن و همچنین بزرگی انرژی تعیین می شود. احتراق کامل مایع تبخیر شده از حداکثر ناحیه ممکن ریزش آن و در نظر گرفته می شود:

1) در صورت کاهش فشار اضطراری دستگاه، باز شدن کامل آن (تخریب) رخ می دهد.

2) مساحت ریزش مایع بر اساس راه حل های طراحی ساختمان ها یا محل نصب در فضای باز تعیین می شود.

3) زمان تبخیر بیش از 1 ساعت در نظر گرفته می شود:

مجموع انرژی های انبساط آدیاباتیک A (kJ) و احتراق PHF واقع در بلوک، kJ:

q" = 23380 کیلوژول بر کیلوگرم - گرمای ویژه احتراق HHF (سولفید هیدروژن).

26.9 - جرم گاز قابل اشتعال

.

برای تعیین عملی انرژی انبساط آدیاباتیک PHF، می توانید از فرمول استفاده کنید

جایی که b1 - را می توان از جدول گرفت. 5. با شاخص آدیاباتیک k=1.2 و فشار 0.1 مگاپاسکال برابر با 1.40 است.

جدول 5. مقدار ضریب b1 بسته به شاخص آدیاباتیک محیط و فشار در واحد فرآیند

0 کیلوژول انرژی احتراق PHF است که از اجسام مجاور (بلوک ها) به ناحیه کم فشار وارد می شود. هیچ بلوک مجاوری وجود ندارد، بنابراین این جزء صفر است.

0 کیلوژول انرژی احتراق PHF است که به دلیل انرژی سیال مایع فوق گرم بلوک مورد نظر ایجاد می شود و در طول زمان ti از اجسام مجاور دریافت می شود.

0 کیلوژول انرژی احتراق PHF است که از سیال مایع به دلیل گرمای واکنش های گرمازا که در حین کاهش فشار متوقف نمی شود، ایجاد می شود.

0 کیلوژول انرژی احتراق PHF است که از سیال مایع به دلیل ورود گرما از خنک کننده های خارجی تشکیل می شود.

0 کیلوژول انرژی احتراق PHF است که از مایع مایع ریخته شده روی سطح جامد (کف، پالت، خاک و غیره) به دلیل انتقال حرارت از محیط (از سطح جامد و هوا به مایع در طول سطح آن) تولید می شود.

پتانسیل انفجار بلوک برابر است با:

E=628923.51 کیلوژول.

بر اساس مقادیر پتانسیل انرژی عمومی خطر انفجار E، مقادیر جرم کاهش یافته و پتانسیل انرژی نسبی که مشخص کننده خطر انفجار واحدهای فناوری است، تعیین می شود.

مجموع جرم بخارات (گازهای) قابل اشتعال یک ابر بخار-گاز انفجاری t که به یک انرژی احتراق خاص معادل 46000 کیلوژول بر کیلوگرم کاهش می یابد:

پتانسیل انرژی نسبی خطر انفجار Qв یک واحد فناوری با محاسبه با استفاده از فرمول بدست می آید.

بر اساس مقادیر پتانسیل انرژی نسبی Qv و جرم کاهش یافته محیط بخار-گاز m، بلوک های تکنولوژیکی طبقه بندی می شوند. شاخص های دسته بندی در جدول آورده شده است. 5.

جدول 4. شاخص های دسته های خطر انفجار واحدهای فناورانه

نتیجه گیری: اتاق به دسته سوم خطر انفجار تعلق دارد، زیرا جرم کل ابر بخار-گاز انفجاری سولفید هیدروژن که به یک انرژی احتراق خاص کاهش می یابد 16.67 کیلوگرم است، پتانسیل انرژی نسبی خطر انفجار 5.18 است.

9. محاسبه غلظت انفجاری مخلوط گاز و هوا در اتاق. تعیین کلاس محل بر اساس خطر انفجار و آتش سوزی بر اساس مقررات برق

بیایید حجم غلظت انفجاری سولفید هیدروژن را در اتاق تعیین کنیم:

جایی که t جرم مخلوط بخار و هوا در اتاق است، کیلوگرم،

LKPV - حد غلظت پایین اشتعال، g/m3.

غلظت مخلوط بخار و هوا در اتاق به صورت زیر خواهد بود:

که در آن VCM حجم غلظت انفجاری سولفید هیدروژن در اتاق است، m3، VC6 حجم آزاد اتاق، m3 است.

نتایج محاسبات در جدول 6 ارائه شده است.

جدول 6. نتایج محاسبه غلظت مخلوط گاز و هوا

طبق PUE، محل مورد نظر متعلق به کلاس B-Ia است - مناطق واقع در محل هایی که در آنها در طول عملیات عادی، مخلوط های انفجاری گازهای قابل اشتعال (صرف نظر از حد پایین اشتعال پذیری) یا بخارات مایع قابل اشتعال با هوا تشکیل نمی شود. اما فقط در نتیجه تصادفات و نقص امکان پذیر است.

10. تعیین مناطق تخریب در حین انفجار. طبقه بندی مناطق آسیب دیده

شعاع مناطق تخریب در طول انفجار مخلوط گاز و هوا بر اساس روش تعیین شده در پیوست 2 PB 09-540-03 تعیین شد.

جرم مواد بخار-گاز (کیلوگرم) درگیر در انفجار توسط محصول تعیین می شود

که در آن z کسری از جرم کاهش یافته سولفید هیدروژن است که در انفجار دخیل است (برای GG برابر با 0.5 است)

t - جرم سولفید هیدروژن در اتاق، کیلوگرم.

برای ارزیابی سطح قرار گرفتن در معرض انفجار می توان از معادل TNT استفاده کرد. معادل TNT انفجار یک محیط بخار-گاز WT (kg) با توجه به شرایط کفایت ماهیت و درجه تخریب در هنگام انفجار ابرهای بخار-گاز و همچنین ترکیبات شیمیایی ناپایدار جامد و مایع تعیین می شود.

برای محیط های بخار-گاز، معادل TNT یک انفجار محاسبه می شود:

که در آن 0.4 کسری از انرژی انفجار محیط بخار-گاز است که مستقیماً برای تشکیل موج ضربه ای صرف می شود.

0.9 - کسری از انرژی انفجار تری نیتروتولوئن (TNT) که مستقیماً برای تشکیل یک موج ضربه ای صرف می شود.

q" - گرمای ویژه احتراق محیط بخار-گاز، kJ/kg.

qT انرژی انفجار خاص TNT، kJ/kg است.

منطقه تخریب به عنوان منطقه ای با مرزهای تعریف شده با شعاع R در نظر گرفته می شود که مرکز آن واحد فناوری مورد بررسی یا محتمل ترین مکان کاهش فشار سیستم فن آوری است. مرزهای هر منطقه با مقادیر فشار اضافی در امتداد جلوی موج ضربه ای AR و بر این اساس با ضریب بی بعد K مشخص می شود. طبقه بندی مناطق تخریب در جدول 6 آورده شده است.

جدول 7. سطح تخریب احتمالی در طی تبدیل انفجاری ابرهای مخلوط سوخت و هوا

شعاع منطقه تخریب (m) به طور کلی با عبارت زیر تعیین می شود:

که در آن K یک ضریب بدون بعد است که تاثیر انفجار بر یک جسم را مشخص می کند.

نتایج محاسبه شعاع مناطق آسیب در هنگام انفجار مخلوط سوخت و هوا در یک اتاق در جدول 7 ارائه شده است.

جدول 7 - نتایج محاسبه شعاع مناطق آسیب

فهرست منابع استفاده شده

1. Beschastnov M.V. انفجارهای صنعتی ارزیابی و پیشگیری. - م. شیمی، 1991.

2. ایمنی زندگی، ایمنی فرآیندهای تکنولوژیکی و تولید (ایمنی شغلی): کتاب درسی، راهنمای دانشگاه ها / P.P. لاپین، ن، ال. پونومارف و دیگران، - M.،: بالاتر. مدرسه t 2001،

3. PB 09-540-03 "قوانین ایمنی انفجار عمومی برای آتش سوزی و انفجار مواد شیمیایی خطرناک، پتروشیمی و صنایع پالایش نفت."

4. GOST 12.1،010-76* ایمنی در برابر انفجار

5. NPB 105-03 «تعریف دسته‌بندی اماکن و ساختمان‌ها، تأسیسات در فضای باز برای خطرات انفجار و آتش‌سوزی».

6. SNiP 23 -01-99 اقلیم شناسی ساختمانی.

7. خطر آتش سوزی و انفجار مواد و مواد و وسایل اطفاء آنها. اد. A„ N. Baratova و A. Korolchenko. م.، شیمی، 1990. 8. قوانین طراحی تاسیسات الکتریکی. اد. 7.