Brzina povećanja pritiska tokom eksplozije piljevine. Test: Teorija sagorevanja i eksplozije

Kretanje plamena kroz mešavinu gasova naziva širenje plamena. U zavisnosti od brzine širenja plamena, sagorevanje može biti deflagirajuće brzinom od nekoliko m/s, eksplozivno brzinom reda desetina ili stotina m/s i detonirati brzinom od hiljada m/s.
Za deflagraciju ili normalno širenje sagorevanja karakterizira prijenos topline od sloja do sloja, a plamen koji nastaje u smjesi zagrijanoj i razrijeđenoj aktivnim radikalima i produktima reakcije kreće se u smjeru izvorne zapaljive smjese. To se objašnjava činjenicom da plamen postaje izvor koji emituje kontinuirani tok topline i kemijski aktivnih čestica. Kao rezultat toga, front plamena se kreće prema zapaljivoj smjesi.
Deflagraciono sagorevanje dijelimo na laminarne i turbulentne.
Laminarno sagorijevanje karakterizira normalna brzina širenja plamena.
Normalna brzina širenja plamena, prema GOST 12.1.044 SSBT, naziva se prednja brzina plamena u odnosu na neizgoreli gas, u pravcu okomitom na njegovu površinu.
Vrijednost normalne brzine širenja plamena, kao jedan od pokazatelja opasnosti od požara i eksplozije tvari, karakterizira opasnost u industriji povezanih s upotrebom tekućina i plinova, koristi se za izračunavanje brzine porasta eksplozivnog tlaka gasa, parno-vazduh smeša, kritičnog (gašenja) prečnika i pri izradi mera, obezbeđujući požarnu i eksplozivnu sigurnost tehnoloških procesa u skladu sa zahtevima GOST 12.1.004 i GOST 12.1.010 SSBT.
Normalna brzina širenja plamena - fizičko-hemijska konstanta smeše - zavisi od sastava smeše, pritiska i temperature i određena je brzinom hemijske reakcije i molekularnom toplotnom provodljivošću.
Temperatura relativno slabo povećava normalnu brzinu širenja plamena, inertne nečistoće je smanjuju, a povećanje pritiska dovodi do povećanja ili smanjenja brzine.
U laminarnom toku gasa brzine gasa su male, a zapaljiva smjesa nastaje kao rezultat molekularne difuzije. Brzina gorenja u ovom slučaju ovisi o brzini stvaranja zapaljive smjese. Turbulentan plamen nastaje kada se poveća brzina širenja plamena, kada je poremećena laminarnost njegovog kretanja. IN turbulentni plamen vrtlog gasnih mlazova poboljšava mešanje reagujućih gasova, jer se površina kroz koju dolazi do molekularne difuzije povećava.
Kao rezultat interakcije zapaljive tvari s oksidantom, nastaju proizvodi izgaranja, čiji sastav ovisi o polaznim spojevima i uvjetima reakcije izgaranja.
Potpunim sagorevanjem organskih jedinjenja nastaju CO 2, SO 2, H 2 O, N 2, a sagorevanjem neorganskih jedinjenja nastaju oksidi. Ovisno o tački topljenja, produkti reakcije mogu biti ili u obliku taline (Al 2 O 3, TiO 2) ili se dizati u zrak u obliku dima (P 2 O 5, Na 2 O, MgO). Otopljene čvrste materije stvaraju sjaj plamena. Prilikom sagorevanja ugljovodonika, jaku blistavost plamena obezbeđuje sjaj čestica čađe koja nastaje u velike količine. Smanjenje sadržaja čađe kao rezultat njegove oksidacije smanjuje svjetlinu plamena, a smanjenje temperature otežava oksidaciju čađe i dovodi do stvaranja čađi u plamenu.
Da bi se prekinula reakcija sagorevanja, potrebno je poremetiti uslove za njeno nastajanje i održavanje. Obično se za gašenje koristi kršenje dva glavna uvjeta stabilnog stanja - smanjenje temperature i režim kretanja plina.
Pad temperature može se postići uvođenjem tvari koje apsorbiraju mnogo topline kao rezultat isparavanja i disocijacije (na primjer, voda, prah).
Način kretanja plina može se modificirati smanjenjem i eliminacijom protoka kisika.
Eksplozija, prema GOST 12.1.010 " Sigurnost od eksplozije“, - brza transformacija tvari (eksplozivno sagorijevanje), praćena oslobađanjem energije i stvaranjem komprimiranih plinova sposobnih za rad.
Eksplozija, po pravilu, dovodi do intenzivnog povećanja pritiska. Udarni talas se formira i širi u okolini.
Šok talas ima destruktivnu sposobnost ako je višak pritiska u njemu iznad 15 kPa. Širi se u gasu ispred fronta plamena brzinom zvuka od 330 m/s. Prilikom eksplozije početna energija se pretvara u energiju zagrijanih komprimiranih plinova, koja se pretvara u energiju kretanja, kompresije i zagrijavanja medija. Moguće različite vrste početna energija eksplozije - električna, termička, energija elastične kompresije, atomska, hemijska.
Glavni parametri koji karakterišu opasnost od eksplozije u skladu sa GOST 12.1.010 su pritisak na frontu udarnog talasa, maksimalni pritisak eksplozije, prosečna i maksimalna brzina porasta pritiska tokom eksplozije, gnječenje ili visokoeksplozivna svojstva eksplozivno okruženje.
Opšti efekat eksplozije manifestira se uništavanjem opreme ili prostorija uzrokovanim udarnim valom, kao i oslobađanjem štetnih tvari (produkti eksplozije ili oni sadržani u opremi).
Maksimalni pritisak eksplozije(P max) – najveći pritisak koji nastaje prilikom deflagracione eksplozije mešavine gasa, pare ili prašine i vazduha u zatvorenoj posudi pri početnom pritisku smeše od 101,3 kPa.
Brzina porasta pritiska tokom eksplozije(dR/dt) – derivacija tlaka eksplozije u odnosu na vrijeme u uzlaznom dijelu ovisnosti tlaka eksplozije mješavine plina, pare, prašine i zraka u zatvorenoj posudi od vremena. U ovom slučaju, pravi se razlika između maksimalne i prosječne stope povećanja pritiska tokom eksplozije. Prilikom utvrđivanja maksimalne brzine koristi se prirast pritiska u pravolinijskom presjeku ovisnosti tlaka eksplozije od vremena, a pri određivanju prosječne brzine presek između maksimalnog tlaka eksplozije i početnog tlaka u posudi prije koristi se eksplozija.
Obje ove karakteristike su važni faktori za zaštitu od eksplozije. Koriste se za utvrđivanje kategorije prostorija i zgrada za zaštitu od eksplozije i požara i opasnost od požara, pri proračunu sigurnosnih uređaja, pri izradi mjera zaštite od požara i eksplozije tehnoloških procesa.
Detonacija je proces hemijske transformacije sistema oksidator-reduktor, koji predstavlja kombinaciju udarnog talasa koji se širi konstantnom brzinom i prelazi brzinu zvuka, a prati front zone hemijskih transformacija polaznih supstanci. Hemijska energija, koji se oslobađa u detonacionom talasu, hrani udarni talas, sprečavajući njegovo odumiranje. Brzina detonacionog talasa je karakteristika svakog konkretnog sistema.

Teorija kaže da eksplozija mješavine plina ili pare i zraka nije trenutna pojava. Kada se izvor paljenja unese u zapaljivu smjesu, u području djelovanja izvora paljenja počinje reakcija oksidacije goriva sa oksidantom. Brzina reakcije oksidacije u nekom elementarnom volumenu ove zone dostiže maksimum - dolazi do sagorijevanja. Sagorevanje na granici elementarne zapremine sa medijumom naziva se front plamena. Prednja strana plamena ima oblik kugle. Debljina fronta plamena, prema proračunima Ya.B. Zeldovich , jednaka 1-100 mikrona. Iako je debljina zone sagorevanja mala, dovoljna je da dođe do reakcije sagorevanja. Temperatura fronta plamena usled toplote reakcije sagorevanja je 1000-3000°C i zavisi od sastava zapaljive smeše.

Kako se front plamena kreće, temperatura nesagorenog dijela zapaljive mješavine raste kako se povećava pritisak smjese. U blizini fronta plamena, temperatura smjese se također povećava, što je posljedica
prijenos topline kondukcijom, difuzijom zagrijanih molekula i zračenjem. Na vanjskoj površini fronta plamena ova temperatura je jednaka temperaturi samozapaljenja zapaljive smjese.

Nakon paljenja zapaljive mješavine, sferni oblik plamena se vrlo brzo izobličuje i sve više rasteže prema smjesi koja još nije zapaljena. Izduženje fronta plamena i brzo povećanje njegove površine praćeno je povećanjem brzine kretanja središnjeg dijela plamena. Ovo ubrzanje se nastavlja sve dok plamen ne dodirne zidove cijevi ili se, u svakom slučaju, približi zidu cijevi. U ovom trenutku veličina plamena se naglo smanjuje, a ostaje samo mali dio plamena koji pokriva cijeli poprečni presjek cijevi. Proširivanje fronta plamena
i njegovo intenzivno ubrzanje neposredno nakon paljenja od iskre, kada plamen još nije dosegao zidove cijevi, uzrokovani su povećanjem volumena produkata izgaranja. Dakle, u početnoj fazi procesa formiranja fronta plamena, bez obzira na stupanj zapaljivosti plinske mješavine, dolazi do ubrzanja i naknadnog kočenja plamena, a to kočenje će biti veće što je veća brzina plamena.

Na razvoj narednih faza sagorevanja utiče dužina cevi. Izduženje cijevi dovodi do pojave vibracija i stvaranja ćelijske strukture plamena, udarnih i detonacijskih valova.

Iz zavisnosti može se odrediti širina zone grijanja (u cm).

1 = a/v

Gdje A- koeficijent termičke difuzivnosti; v- brzina širenja plamena.

Linearna brzina kretanja v(u m/s) može se odrediti formulom

V = V t /

Gdje V t- masa sagorevanja, g/(s m3); - gustina početne zapaljive smjese, kg/m 3.

Linearna brzina Kretanje fronta plamena nije konstantno, ono varira u zavisnosti od sastava. Smjese i nečistoće inertnih (nezapaljivih) plinova, temperatura smjese, promjer cijevi itd. Maksimalna brzinaširenje plamena se ne opaža pri stehiometrijskoj koncentraciji smjese, već u mješavini s viškom goriva. Kada se inertni plinovi uvedu u zapaljivu smjesu, brzina širenja plamena se smanjuje. To se objašnjava smanjenjem temperature sagorijevanja smjese, jer se dio topline troši na zagrijavanje inertnih nečistoća koje ne sudjeluju u reakciji.

Kako se promjer cijevi povećava, brzina širenja plamena raste neravnomjerno. Kada se promjer cijevi poveća na 0,1-0,15 m, brzina raste prilično brzo. Temperatura se povećava sve dok prečnik ne dostigne određeni maksimalni prečnik,
iznad kojih ne dolazi do povećanja brzine. Kako se promjer cijevi smanjuje, brzina širenja plamena se smanjuje, a pri određenom malom promjeru plamen se ne širi u cijevi. Ovaj fenomen se može objasniti povećanjem toplinskih gubitaka kroz zidove
cijevi.

Stoga, da bi se zaustavilo širenje plamena u zapaljivoj mješavini, potrebno je na ovaj ili onaj način sniziti temperaturu smjese, hlađenjem posude (u našem primjeru cijevi) izvana ili razrjeđivanjem smjese. sa hladnim inertnim gasom.

Normalna brzina širenja plamena je relativno mala (ne više od desetina metara u sekundi), ali se u nekim uslovima plamen u cijevima širi ogromnom brzinom (od 2 do 5 km/s), premašujući brzinu zvuka u dato okruženje. Ova pojava je nazvana detonacija. Prepoznatljive karakteristike detonacije su sljedeće:

1) konstantna brzina sagorevanja bez obzira na prečnik cevi;

2) visokog pritiska plamen izazvan detonacijskim talasom, koji može premašiti 50 MPa u zavisnosti od hemijske prirode zapaljive smeše i početnog pritiska; Štoviše, zbog velike brzine gorenja, razvijeni tlak ne ovisi o obliku, kapacitetu i nepropusnosti posude (ili cijevi).

Kako se plamen ubrzava, povećava se i amplituda udarnog vala, a temperatura kompresije dostiže temperaturu samozapaljenja smjese.

Povećanje ukupne količine sagorjelog plina u jedinici vremena objašnjava se činjenicom da se u mlazu s promjenjivom brzinom poprečnog presjeka fronta plamena savija, zbog čega se njegova površina povećava, a količina tvari za izgaranje proporcionalno raste .

Kada mješavine plina izgaraju u zatvorenom volumenu, proizvodi izgaranja ne obavljaju rad; Energija eksplozije se troši samo na zagrijavanje produkata eksplozije. U ovom slučaju, ukupna energija se definira kao zbir unutrašnje energije eksplozivne smjese Q ekst.en.cm. i toplota sagorevanja date supstance ΔQ g Vrijednost Q ekst.en.cm. jednak zbroju proizvoda toplotnih kapaciteta komponenti eksplozivne smjese pri konstantnoj zapremini na početnu temperaturu
temperatura smeše

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

gdje je C 1, C 2, C p - specifični toplotni kapaciteti sastavljene komponente
eksplozivna smeša, kJ/(kg K); T - početna temperatura smjese, K.

Temperatura eksplozije mješavine plina pri konstantnoj zapremini izračunava se korištenjem iste metode kao i temperatura izgaranja mješavine pri konstantnom pritisku.

Temperatura eksplozije se koristi za određivanje tlaka eksplozije. Pritisak prilikom eksplozije gasno-vazduh mešavine u zatvorenoj zapremini zavisi od temperature eksplozije i odnosa broja molekula produkata sagorevanja i broja molekula u eksplozivnoj smeši. Kada eksplodiraju mješavine plina i zraka, tlak obično ne prelazi 1,0 MPa ako je početni tlak mješavine bio normalan. Prilikom zamjene zraka u eksplozivnoj smjesi kisikom, tlak eksplozije naglo raste kako se povećava temperatura izgaranja.

Eksplozijski pritisak stehiometrijskih smeša metana, etilena, acetona i
metil etar sa kiseonikom je 1,5 - 1,9 MPa, a stehiometrijske smeše sa vazduhom 1,0 MPa.

Maksimalni pritisak eksplozije koristi se u proračunima otpornosti opreme na eksploziju, kao iu proračunima sigurnosni ventili, eksplozivne membrane i kućišta električne opreme otporne na eksploziju. Eksplozivni pritisak R odrasle (u MPa) mješavine plina i zraka izračunavaju se pomoću formule

R odrasla osoba =

Gdje p 0- početni pritisak eksplozivne smeše, MPa; T 0 I T odrasla osoba- početna temperatura eksplozivne smjese i temperatura eksplozije, K;

Broj molekula plinova produkta izgaranja nakon eksplozije;
- broj molekula gasova u smeši pre eksplozije.

Federalna agencija za obrazovanje Ruske Federacije

Država obrazovne ustanove visoko stručno obrazovanje

"Ufa državni naftni tehnički univerzitet"

Odjeljenje za industrijsku sigurnost i zaštitu na radu

Test na temu:

Teorija sagorevanja i eksplozije

1. Teorijska pitanja o eksploziji

U tehnološkim procesima povezanim sa ekstrakcijom, transportom, preradom, proizvodnjom, skladištenjem i upotrebom zapaljivih gasova (GG) i zapaljivih tečnosti (FLL), uvek postoji opasnost od stvaranja eksplozivnih gasova i mešavina pare i vazduha.

Eksplozivno okruženje može nastati mešavinama supstanci (gasova, para, prašine) sa vazduhom i drugim oksidacionim agensima (kiseonik, ozon, hlor, azotni oksidi, itd.) i supstancama koje su sklone eksplozivnoj transformaciji (acetilen, ozon, hidrazin itd. .).

Eksplozije su najčešće uzrokovane kršenjem pravila siguran rad opreme, curenje plina kroz curenje na priključcima, pregrijavanje uređaja, prekomjerno povećanje pritiska, nedostatak odgovarajuće kontrole nad tehnološki proces, puknuće ili kvar dijelova opreme itd.

Izvori iniciranja eksplozije su:

otvoreni plamen, zapaljena i vruća tijela;

električna pražnjenja;

Toplinske manifestacije hemijskih reakcija i mehaničkih efekata;

varnice od udara i trenja:

udarni talasi;

Elektromagnetno i drugo zračenje.

Prema PB 09-540-03 Eksplozija je:

I. Proces brzog oslobađanja potencijalne energije povezan s iznenadnom promjenom stanja tvari i praćen udarom pritiska ili udarnim valom.

2. Kratkotrajno oslobađanje unutrašnje energije, stvarajući višak pritiska

Eksplozija se može desiti sa ili bez sagorevanja (proces oksidacije).

Parametri i svojstva koja karakteriziraju eksplozivnost okoline:

Tačka paljenja;

Granice koncentracije i temperature paljenja;

Temperatura samopaljenja;

Normalna brzina širenja plamena;

Minimalni eksplozivni sadržaj kiseonika (oksidaciono sredstvo);

Minimalna energija paljenja;

Osetljivost na mehanički stres (udar i trenje). Opasni i štetni faktori koji utiču na radnike

kao posledica eksplozije su:

Udarni val u prednjem dijelu kojeg tlak prelazi dozvoljenu vrijednost;

Srušene konstrukcije, oprema, komunikacije, zgrade i konstrukcije i njihovi leteći dijelovi;

Nastaje tokom eksplozije i (ili) oslobađa se od oštećene opreme štetne materije, čiji sadržaj u vazduhu radni prostor prelazi maksimalno dozvoljene koncentracije.

Glavni faktori koji karakterišu opasnost od eksplozije:

Maksimalni pritisak i temperatura eksplozije;

Brzina porasta pritiska tokom eksplozije;

Pritisak na prednjoj strani udarnog vala;

Drobljiva i visokoeksplozivna svojstva eksplozivnih sredina.

Za vrijeme eksplozije, početna potencijalna energija tvari pretvara se, po pravilu, u energiju zagrijanih komprimiranih plinova, koja se zauzvrat, kada se šire, pretvara u energiju kretanja, kompresije i zagrijavanja medija. Dio energije ostaje u obliku unutrašnje (toplotne) energije ekspandiranih plinova.

Ukupna količina energije koja se oslobađa tokom eksplozije određuje opšte parametre (volumen, površinu) uništenja. Koncentracija energije (energija po jedinici zapremine) određuje intenzitet razaranja na izvoru eksplozije. Ove karakteristike, zauzvrat, zavise od brzine oslobađanja energije od strane eksplozivnog sistema, uzrokujući eksplozijski talas.

Eksplozije, koje se najčešće susreću u istražnoj praksi, mogu se podijeliti u dvije glavne grupe: hemijske i fizičke eksplozije.

Hemijske eksplozije obuhvataju procese hemijske transformacije supstance, koji se manifestuju sagorevanjem i koje karakteriše oslobađanje toplotne energije u kratkom vremenskom periodu i u takvoj zapremini da se formiraju talasi pritiska koji se šire od izvora eksplozije.

Fizičke eksplozije uključuju procese koji dovode do eksplozije i nisu povezani s kemijskim transformacijama tvari.

Slučajne eksplozije najčešće su uzrokovane procesima izgaranja. Eksplozije ove vrste najčešće nastaju prilikom skladištenja, transporta i proizvodnje eksploziva. Održavaju se:

Pri rukovanju eksplozivima i eksplozivnim materijama hemijske i petrohemijske industrije;

Za curenje prirodni gas u stambenim zgradama;

tokom proizvodnje, transporta i skladištenja lako isparljivih ili tečnih zapaljivih materija;

prilikom pranja rezervoara za tečno gorivo;

u proizvodnji, skladištenju i upotrebi sistema zapaljive prašine i nekih spontano zapaljivih čvrstih i tečnih materija.

Karakteristike hemijske eksplozije

Postoje dvije glavne vrste eksplozija: eksplozija kondenzovanog eksploziva i volumetrijska eksplozija (eksplozija para mješavine prašine i plina). Eksplozije kondenzovanog eksploziva izazivaju svi čvrsti eksplozivi i relativno mali broj tečnih eksploziva, uključujući nitroglicerin. Takvi eksplozivi obično imaju gustinu od 1300-1800 kg/m3, ali primarni eksplozivi koji sadrže olovo ili živu imaju mnogo veću gustoću.

Reakcije razgradnje:

Najjednostavniji slučaj eksplozije je proces raspadanja sa stvaranjem gasovitih produkata. Na primjer, razlaganje vodikovog peroksida s velikim toplinskim efektom i stvaranje vodene pare i kisika:

2H2O2 → 2H2O2 + O2 + 106 kJ/mol

Vodikov peroksid je opasan već od koncentracije od 60%.

Razgradnja trenjem ili udarcem olovnog azida:

Pb(N3)2 → Pb -ʹ 3N2 + 474 kJ/mol.

Trinitrotoluen (TNT) je supstanca sa "nedostatkom kiseonika" i stoga je jedan od njegovih glavnih proizvoda razgradnje ugljenik, koji doprinosi stvaranju dima tokom eksplozija TNT-a.

Supstance sklone eksplozivnom raspadanju gotovo uvijek sadrže jednu ili više karakterističnih kemijskih struktura odgovornih za nagli razvoj procesa s oslobađanjem velika količina energije. Ove strukture uključuju sljedeće grupe:

NO2 i NO3 - u organskim i neorganskim supstancama;

N=N-N - u organskim i neorganskim azidima;

NX3, gdje je X halogen,

N=C u fulminatima.

Na osnovu zakona termohemije, čini se da je moguće identifikovati jedinjenja čiji proces raspadanja može biti eksplozivan. Jedan od odlučujućih faktora koji određuju potencijalnu opasnost sistema je prevalencija njegove unutrašnje energije u početnom stanju u odnosu na konačno stanje. Ovaj uslov je zadovoljen kada se toplota apsorbuje (endotermna reakcija) tokom formiranja supstance. Primjer odgovarajućeg procesa je stvaranje acetilena iz elemenata:

2C + H2 → CH=CH - 242 kJ/mol.

Neeksplozivne tvari koje gube toplinu tijekom formiranja (egzotermna reakcija) uključuju, na primjer, ugljični dioksid

C + O2 → CO2 + 394 kJ/mol.

Treba uzeti u obzir da nam primjena zakona termohemije omogućava samo identifikaciju mogućnosti eksplozivnog procesa. Njegova implementacija ovisi o brzini reakcije i formiranju hlapljivih proizvoda. Na primjer, reakcija parafina svijeće s kisikom, unatoč svojoj visokoj egzotermnosti, ne dovodi do eksplozije zbog male brzine.

Reakcija 2Al + 4AC2O2 → Al2O3 + 2Fe sama po sebi, uprkos svojoj visokoj egzotermnosti, takođe ne dovodi do eksplozije, jer se ne stvaraju gasoviti produkti.

Redoks reakcije, koje čine osnovu reakcija sagorevanja, iz tog razloga mogu dovesti do eksplozije samo u uslovima povoljnim za postizanje velike brzine reakcija i porast pritiska. Sagorevanje visoko dispergovanih čvrstih materija i tečnosti može dovesti do povećanja viška pritiska do 8 bara u zatvorenoj zapremini, na primer u sistemima sa tečnim vazduhom, gde je aerosol magla uljnih kapljica.

U reakcijama egzotermne polimerizacije i prisutnosti hlapljivog monomera, često se postiže faza u kojoj može doći do opasnog povećanja tlaka za neke tvari kao što je etilen oksid, polimerizacija može početi sobnoj temperaturi posebno kada su polazna jedinjenja kontaminirana supstancama koje ubrzavaju polimerizaciju. Etilen oksid se također može egzotermno izomerizirati u acetaldehid:

CH2CH2O - CH3HC = O + 113,46 kJ/mol

Reakcije kondenzacije imaju široku primjenu u proizvodnji boja, lakova i smola i, zbog egzotermne prirode procesa i prisutnosti isparljivih komponenti, ponekad dovode do eksplozije

Saznati opšti uslovi, povoljan za nastanak sagorevanja i njegov prelazak u eksploziju, razmotrimo grafik (slika 1) zavisnosti razvijene temperature u zapaljivom sistemu od vremena u prisustvu zapreminskog oslobađanja toplote sa njim usled hemijske reakcije i toplote gubitak.

Ako temperaturu T1 predstavimo na grafikonu kao kritična tačka, u kojem dolazi do sagorevanja u sistemu, postaje očigledno da u uslovima gde postoji višak toplotnog gubitka nad toplotnim dobitkom, do takvog sagorevanja ne može doći. Ovaj proces počinje tek kada se postigne jednakost između brzina oslobađanja topline i gubitka topline (u tački tangente odgovarajućih krivulja), a zatim se može ubrzati s povećanjem temperature i. samim tim, pritisak prije eksplozije.

Dakle, u prisustvu uslova povoljnih za toplotnu izolaciju, pojava egzotermne reakcije u zapaljivom sistemu može dovesti ne samo do sagorevanja, već i do eksplozije.

Rezultirajuće nekontrolirane reakcije koje pogoduju eksploziji nastaju zbog činjenice da je brzina prijenosa topline, na primjer, u posudama linearna funkcija temperaturne razlike između reakcione mase i rashladne tekućine, dok je brzina egzotermne reakcije i, pri tome, toplinski tok iz njega raste prema zakonu o stepenu s povećanjem početnih koncentracija reagensa i brzo raste s porastom temperature kao rezultat eksponencijalne ovisnosti brzine kemijske reakcije o temperaturi (Arrheniusov zakon). Ovi obrasci određuju najniže stope izgaranja mješavine i temperaturu na dnu granica koncentracije paljenje. Kako se koncentracija goriva i oksidatora približava stehiometrijskim nivoima, brzina izgaranja i temperatura se povećavaju do maksimalnih nivoa.

Koncentracija gasa stehiometrijskog sastava je koncentracija zapaljivog gasa u smeši sa oksidacionim medijumom, pri kojoj je obezbeđena potpuna hemijska interakcija između goriva i oksidatora smeše bez ikakvog ostatka.

3. Karakteristike fizičke eksplozije

Fizičke eksplozije se obično povezuju s eksplozijama posuda zbog pritiska pare i žljebova. Štaviše, glavni razlog njihovog nastanka nije hemijska reakcija, već fizički proces izazvan oslobađanjem unutrašnje energije komprimovanog ili tečni gas. Snaga takvih eksplozija ovisi o unutrašnjem pritisku, a uništenje je uzrokovano udarnim valom od širenja plina ili fragmenata puknute posude. Do fizičke eksplozije može doći ako, na primjer, prijenosna plinska boca pod pritiskom padne i ako se ventil za smanjenje tlaka pokvari. Pritisak tečnog gasa retko prelazi 40 bara (kritični pritisak većine konvencionalnih tečnih gasova).

Fizičke eksplozije uključuju i fenomen takozvane fizičke detonacije. Ovaj fenomen nastaje kada se pomiješaju tople i hladne tekućine, kada je temperatura jedne od njih znatno viša od točke ključanja druge (na primjer, izlivanje rastopljenog metala u vodu). U nastaloj smjesi para-tečnost isparavanje može nastati eksplozivno zbog razvijanja procesa fine flegmatizacije kapljica taline, brzog odvođenja topline iz njih i pregrijavanja hladne tekućine uz njeno snažno isparavanje.

Fizička detonacija je praćena pojavom udarnog talasa sa nadpritisak u tečnoj fazi, dostižući u nekim slučajevima i više od hiljadu atmosfera. Mnoge tečnosti se čuvaju ili koriste u uslovima u kojima pritisak njihove pare znatno premašuje atmosferski pritisak. Ove tečnosti uključuju: tečne zapaljive gasove (na primer, propan, butan), tečne rashladne fluide amonijak ili freon, čuvane na sobnoj temperaturi, metan, koji se moraju skladištiti na niske temperature, pregrijana voda u parnim kotlovima. Ako je posuda s pregrijanom tekućinom oštećena, para curi u okolni prostor i dolazi do brzog djelomičnog isparavanja tekućine. Ako para izlazi i širi se dovoljno brzo, u okolini se stvaraju udarni valovi. Uzroci eksplozije posuda koje sadrže plinove i pare pod pritiskom su:

Kršenje integriteta kućišta zbog kvara bilo koje komponente, oštećenja ili korozije zbog nepravilnog rada;

Pregrijavanje posude zbog smetnji u električnom grijanju ili načinu rada uređaja za izgaranje (u tom slučaju se tlak unutar posude povećava, a snaga tijela se smanjuje do stanja u kojem dolazi do oštećenja);

Eksplozija posude kada je dozvoljeni pritisak prekoračen.

Eksplozije plinskih kontejnera praćene sagorijevanjem u atmosferi u osnovi sadrže iste razloge koji su gore opisani i karakteristični su za fizičke eksplozije. Glavna razlika je obrazovanje u u ovom slučaju vatrena lopta, čija veličina zavisi od količine gasovitog goriva ispuštenog u atmosferu. Ovaj iznos zauzvrat zavisi od psihičko stanje, koji sadrži plin u posudi. Kada se gorivo drži u gasovitom stanju, njegova količina će biti mnogo manja nego ako se čuva u istoj posudi u tečnom obliku. Parametri eksplozije koji određuju njene posljedice uglavnom su određeni prirodom distribucije energije u području eksplozije i njenom distribucijom kako se eksplozijski talas širi od izvora eksplozije.

4. Energetski potencijal

Eksplozija ima veliku razornu moć. Najvažnija karakteristika eksplozija je ukupna energija materije. Ovaj indikator se naziva energetski potencijal opasnosti od eksplozije, uključen je u sve parametre koji karakterišu razmjere i posljedice eksplozije.

U slučaju hitnog smanjenja pritiska uređaja dolazi do njegovog potpunog otvaranja (uništenja);

Područje izlijevanja tekućine određuje se na osnovu projektnih rješenja zgrada ili vanjskih instalacijskih mjesta;

Pretpostavlja se da vrijeme isparavanja nije duže od 1 sata:

E= EII1+ EII2+ EII1+ EII2+ EII3+ EII4,

opasnost od eksplozije vatrogasne sobe

gde je EI1 zbir energija adijabatskog širenja i sagorevanja parno-gasne faze (PGPC direktno lociran u bloku, kJ;

EI2 je energija sagorevanja GPF-a dovedena u područje bez pritiska iz susjednih objekata (blokova), kJ;

EII1 je energija sagorevanja GTHF-a generisana usled energije pregrejanog tečnog fluida razmatranog bloka i primljena od susednih objekata kJ;

EII2 je energija sagorevanja PHF nastalog iz tečne faze (LP) usled toplote egzotermnih reakcija koje se ne zaustavljaju tokom smanjenja pritiska, kJ;

EII3 je energija sagorevanja PHF. formiran iz tečnog fluida usled priliva toplote iz spoljašnjih rashladnih tečnosti, kJ;

EII4 je energija sagorevanja PHF koja nastaje iz tečnog fluida prolivenog na čvrstu površinu (pod, paleta, tlo, itd.) usled prenosa toplote iz okoline (sa čvrste površine i vazduha, u tečnost duž njene površine), kJ.

Na osnovu vrijednosti općih energetskih potencijala opasnosti od eksplozije određuju se vrijednosti smanjene mase i relativnog energetskog potencijala koje karakteriziraju opasnost od eksplozije tehnoloških jedinica.

Smanjena masa je ukupna masa zapaljivih para (gasova) eksplozivnog oblaka pare i gasa, svedena na jednu specifičnu energiju sagorevanja jednaku 46000 kJ/kg:

Relativni energetski potencijal opasnosti od eksplozije Qv tehnološke jedinice, koji karakteriše ukupnu energiju sagorevanja i može se naći proračunom po formuli:

gdje je E ukupan energetski potencijal opasnosti od eksplozije tehnološke jedinice.

Na osnovu vrijednosti relativnih energetskih potencijala Ov prema reduciranoj masi parogasnog medija m, kategorizirani su tehnološki blokovi. Pokazatelji kategorije opasnosti od eksplozije za procesne jedinice dati su u tabeli 1.

Tabela br.

5. TNT ekvivalent. Prevelik pritisak na frontu udarnog talasa

Za procjenu nivoa uticaja slučajnih i namjernih poremećaja, široko se koristi metoda procjene ekvivalenta TNT-a. Prema ovoj metodi, stepen razaranja karakteriše TNT ekvivalent, pri čemu se određuje masa TNT-a koja je potrebna da izazove dati nivo razaranja. TNT ekvivalent eksplozije para-gasnog okruženja Wτ(kg). određuje se prema uslovima adekvatnosti prirode i stepena rezolucije u eksplozijama paro-gasnih oblaka, kao i čvrstih i tečnih hemijski nestabilnih jedinjenja, izračunatih po formulama:

1 Za parno-gasne medije

q/ − specifična toplota sagorevanja parogasnog medija, kJ kg,

qT je specifična energija eksplozije TNT kJ/kg.

2 Za čvrsta i tečna hemijski nestabilna jedinjenja

gde je Wk masa čvrstih i tečnih hemijski nestabilnih jedinjenja; qk je specifična energija eksplozije čvrstih i tečnih hemijski nestabilnih jedinjenja. U proizvodnji, kada eksplodira mješavina plina i zraka, pare i zraka ili prašine, nastaje udarni val. Stepen rezolucije građevinskih konstrukcija, opreme, mašina i komunikacija, kao i oštećenja ljudi, zavisi od viška pritiska na frontu udarnog talasa ΔRF (razlika između maksimalnog pritiska na frontu udarnog talasa i normalnog atmosferskog pritiska ispred ovaj front).

Proračuni za procjenu djelovanja zapaljivih kemijskih plinova i tekućina svode se na određivanje viška tlaka u fronti udarnog vala (ΔRF) prilikom eksplozije mješavine plina i zraka na određenoj udaljenosti od posude u kojoj se nalazi određena količina eksploziva. smjesa se čuva.

6. Proračun za određivanje viška tlaka eksplozije

Proračun viška eksplozijskog pritiska za zapaljive gasove, zapaljive pare i zapaljive tečnosti vrši se prema metodologiji utvrđenoj u NPB 105-03 „Određivanje kategorija prostorija, zgrada i spoljašnjih instalacija za opasnost od eksplozije i požara“.

Zadatak: odrediti višak tlaka eksplozije sumporovodika u prostoriji.

Početni uslovi

Vodikov dioksid je stalno prisutan u aparatu od 20 m3. Uređaj se nalazi na podu. Ukupna dužina cjevovoda prečnika 50 mm, ograničenih ventilima (ručnim) postavljenim na ulaznim i izlaznim dijelovima cjevovoda, iznosi 15 m. Potrošnja sumporovodika u cjevovodima je 4·10-3 m3/s . Dimenzije prostorije su 10x10x4 m.

Prostorija ima ventilaciju u slučaju nužde sa brzinom izmjene zraka od 8 h-1. Hitna ventilacija je obezbeđena rezervnim ventilatorima, automatskim uključivanjem pri prekoračenju maksimalno dozvoljene koncentracije eksploziva i napajanjem po prvoj kategoriji pouzdanosti (PUE). Uređaji za uklanjanje zraka iz prostorije nalaze se u neposrednoj blizini mjesta moguće nesreće.

Glavne građevinske konstrukcije objekta su armiranobetonske.

Opravdanost opcije dizajna

Prema NPB 105-03, kao projektnu verziju udesa treba uzeti najnepovoljniju verziju nesreće, koja uključuje najveći broj materija koje su najopasnije po posljedicama eksplozije.

A kao opcija dizajna usvojena je opcija smanjenja pritiska posude sa sumporovodikom i oslobađanja i ulaznih i izlaznih cevovoda sumporovodika u zapreminu prostorije.

1) Prekomjerni tlak eksplozije za pojedinačne zapaljive tvari koje se sastoje od atoma C, H, O, N, Cl, Br, I, F određuje se formulom

(1)

gde je maksimalni pritisak eksplozije stehiometrijske mešavine gas-vazduh ili pare-vazduh u zatvorenoj zapremini, određen eksperimentalno ili iz referentnih podataka u skladu sa zahtevima tačke 3. NPB-105-03. U nedostatku podataka, dozvoljeno je uzeti jednak 900 kPa;

Početni pritisak, kPa (dozvoljeno da bude jednak 101 kPa);

Masa zapaljivog gasa (GG) ili zapaljivih para (FLV) i zapaljivih tečnosti (FL) ispuštenih u prostoriju kao posledica udesa, kg;

Koeficijent učešća goriva u eksploziji, koji se može izračunati na osnovu prirode distribucije gasova i para u zapremini prostorije prema primeni. Dozvoljeno je uzeti vrijednost prema tabeli. 2 NPB 105-03. Uzimam da je 0,5;

Volumen slobodnog prostora, ;

Maksimalna apsolutna temperatura zraka za grad Ufa uzima se kao projektna temperatura, jednaka 39°C (prema SNiP 23-01-99 „Klimatologija zgrade“).

Ispod je proračun vrijednosti potrebnih za određivanje viška tlaka eksplozije sumporovodika u prostoriji.

Gustina vodonik sulfida na projektnoj temperaturi:

gdje je M molarna masa vodonik sulfida, 34,08 kg/kmol;

v0 – molarni volumen jednak 22,413 m3/kmol;

0,00367− koeficijent termičkog širenja, deg -1;

tp – projektna temperatura, 390C (apsolutna maksimalna temperatura vazduha za grad Ufu).

Stehiometrijska koncentracija sumporovodika izračunava se pomoću formule:

;

gdje je β stehiometrijski koeficijent kisika u reakciji sagorijevanja;

nc, nn, n0, nh, je broj C, H, O atoma i halogena u molekulu goriva;

Za vodonik sulfid (H2S) nc= 1, nn = 4, n0 = 0, nh = 0, dakle,

Zamjenom pronađene vrijednosti β dobijamo vrijednost stehiometrijske koncentracije sumporovodika:

Zapremina sumporovodika koji ulazi u prostoriju tokom projektne nezgode sastoji se od zapremine gasa koji izlazi iz aparata i zapremine gasa koji izlazi iz cevovoda pre zatvaranja ventila i nakon zatvaranja ventila:

gdje je Va zapremina gasa koji izlazi iz aparata, m3;

V1T je zapremina gasa ispuštenog iz cjevovoda prije isključivanja, m3;

V2T je zapremina gasa ispuštenog iz cjevovoda nakon što je isključen, m3;

gde je q protok tečnosti, određen u skladu sa tehnološkim propisima, m3/s;

T je trajanje protoka gasa u zapreminu prostorije, određeno prema tački 38. NPB 105-03 s;

gdje je d unutrašnji prečnik cjevovoda, m;

Ln je dužina cjevovoda od aparata za hitne slučajeve do ventila, m;

Dakle, količina vodonik sulfida koja ulazi u prostorije tokom razmatranog scenarija nesreće:

Masa vodonik sulfida u prostoriji:

U slučaju kruženja zapaljivih plinova, zapaljivih ili zapaljivih plinova, zapaljivih ili zapaljivih tekućina u prostoriji pri određivanju vrijednosti mase, dozvoljeno je uzeti u obzir rad ventilacije u slučaju nužde ako je opremljena pomoćnim ventilatorima, automatskim startom. - gore kada je prekoračena maksimalno dozvoljena protueksplozivna koncentracija i napajanje po prvoj kategoriji pouzdanosti (PUE) ), pod uslovom da se uređaji za odvođenje zraka iz prostorije nalaze u neposrednoj blizini mjesta mogućeg udesa.

U tom slučaju, masu zapaljivih gasova ili para zapaljivih ili zapaljivih tečnosti, zagrejanih do tačke paljenja i više, koja ulazi u zapreminu prostorije treba podeliti sa koeficijentom koji je određen formulom

gdje je brzina izmjene zraka stvorena ventilacijom u slučaju nužde, 1/s. Ova prostorija ima ventilaciju sa brzinom izmjene zraka od 8 (0,0022s);

Trajanje ulaska zapaljivih gasova i para zapaljivih i zapaljivih tečnosti u zapreminu prostorije, s, uzima se 300 s. (klauzula 7 NPB 105-03)

Masa sumporovodika prisutnog u prostoriji tokom razmatranog scenarija nesreće:

Rezultati proračuna eksplozije

Table. Maksimalni dozvoljeni višak pritiska pri sagorevanju gasa, pare ili mešavine prašine i vazduha u zatvorenom ili na otvorenom prostoru

Početni i izračunati podaci su sažeti u tabeli 2.

Tabela 2 - Početni i izračunati podaci

Prema NPB 105-2003, kategorije prostorija za opasnost od eksplozije i požara prihvaćene su u skladu sa tabelom 4.

Zaključak: Prostorija spada u kategoriju A, budući da je moguće da zapaljivi plin (vodonik sulfid) izađe u takvim količinama da može formirati eksplozivnu smjesu para-gas-vazduh, pri čijem paljenju nastaje proračunat višak eksplozivnog tlaka u prostoriji. , preko 5 kPa.

8. Određivanje vrijednosti energetskih indikatora opasnosti od eksplozije tehnološke jedinice za vrijeme eksplozije

Eksplozivni energetski potencijal E (kJ) bloka određen je ukupnom energijom sagorevanja parno-gasne faze koja se nalazi u bloku, uzimajući u obzir veličinu rada njegovog adijabatskog širenja, kao i veličinu energije potpunog sagorevanja isparene tečnosti iz najveće moguće površine njenog izlivanja, a smatra se:

1) u slučaju hitnog smanjenja pritiska uređaja dolazi do njegovog potpunog otvaranja (uništenja);

2) područje izlivanja tečnosti određuje se na osnovu projektnih rješenja objekata ili mjesta postavljanja na otvorenom;

3) pretpostavlja se da vrijeme isparavanja nije duže od 1 sata:

Zbir energija adijabatskog širenja A (kJ) i sagorevanja PHF koji se nalazi u bloku, kJ:

q" =23380 kJ/kg - specifična toplota sagorevanja HHF (vodonik sulfida);

26,9 - masa zapaljivog gasa

.

Da biste praktično odredili energiju adijabatskog širenja PHF-a, možete koristiti formulu

gdje se b1 - može uzeti iz tabele. 5. Sa adijabatskim indeksom k=1,2 i pritiskom 0,1 MPa, jednak je 1,40.

Tabela 5. Vrijednost koeficijenta b1 u zavisnosti od adijabatskog indeksa medija i pritiska u procesnoj jedinici

0 kJ je energija sagorevanja PHF-a dovedena u područje bez pritiska iz susjednih objekata (blokova), kJ. Nema susjednih blokova, tako da je ova komponenta nula.

0 kJ je energija sagorevanja PHF-a, generisana usled energije pregrejanog tečnog fluida razmatranog bloka i primljena od susednih objekata tokom vremena ti.

0 kJ je energija sagorevanja PHF nastalog iz tečnog fluida usled toplote egzotermnih reakcija koje se ne zaustavljaju tokom smanjenja pritiska.

0 kJ je energija sagorevanja PHF formiranog iz tečnog fluida usled priliva toplote iz spoljašnjih rashladnih tečnosti.

0 kJ je energija sagorevanja PHF koja nastaje iz tečnog fluida prosutog na čvrstu površinu (pod, paleta, tlo, itd.) usled prenosa toplote iz okoline (sa čvrste površine i vazduha u tečnost duž njene površine).

Eksplozivni potencijal bloka je jednak:

E=628923,51 kJ.

Na osnovu vrijednosti općih energetskih potencijala opasnosti od eksplozije E određuju se vrijednosti smanjene mase i relativnog energetskog potencijala koje karakteriziraju opasnost od eksplozije tehnoloških jedinica.

Ukupna masa zapaljivih para (gasova) eksplozivnog oblaka pare i gasa t, svedena na jednu specifičnu energiju sagorevanja jednaku 46.000 kJ/kg:

Relativni energetski potencijal opasnosti od eksplozije Qv tehnološke jedinice nalazi se proračunom po formuli

Na osnovu vrijednosti relativnih energetskih potencijala Qv i redukovane mase parno-gasnog medija m, kategorizirani su tehnološki blokovi. Indikatori kategorije su dati u tabeli. 5.

Tabela 4. Pokazatelji kategorija opasnosti od eksplozije tehnoloških jedinica

Zaključak: Prostorija spada u III kategoriju opasnosti od eksplozije, budući da ukupna masa eksplozivnog parno-gasnog oblaka sumporovodika svedenog na jednu specifičnu energiju sagorevanja iznosi 16,67 kg, relativni energetski potencijal opasnosti od eksplozije je 5,18.

9. Proračun eksplozivne koncentracije mješavine plina i zraka u prostoriji. Određivanje klase prostora prema opasnosti od eksplozije i požara prema elektro-elektrotehničkim propisima

Odredimo zapreminu eksplozivne koncentracije sumporovodika u prostoriji:

gdje je t masa smjese pare i zraka u prostoriji, kg,

LKPV - donja granica koncentracije paljenja, g/m3.

Koncentracija mješavine pare i zraka u prostoriji bit će:

gdje je VCM zapremina eksplozivne koncentracije vodonik sulfida u prostoriji, m3, VC6 je slobodna zapremina prostorije, m3.

Rezultati proračuna prikazani su u tabeli 6.

Tabela 6. Rezultati proračuna koncentracije mješavine plina i zraka

Prema PUE, predmetne prostorije spadaju u klasu B-Ia - zone koje se nalaze u prostorijama u kojima se tokom normalnog rada ne stvaraju eksplozivne mješavine zapaljivih plinova (bez obzira na donju granicu zapaljivosti) ili para zapaljive tekućine sa zrakom, ali su mogući samo kao rezultat nesreća i kvarova.

10. Određivanje zona uništenja tokom eksplozije. Klasifikacija zona oštećenja

Radijusi zona destrukcije prilikom eksplozije gasno-vazdušne mešavine određivani su prema metodologiji datoj u Prilogu 2 PB 09-540-03.

Masu para-gasnih supstanci (kg) uključenih u eksploziju određuje proizvod

gdje je z udio reducirane mase sumporovodika uključenog u eksploziju (za GG je jednak 0,5),

t – masa vodonik sulfida u prostoriji, kg.

TNT ekvivalent može se koristiti za procjenu nivoa izloženosti eksploziji. TNT ekvivalent eksplozije parno-gasne sredine WT (kg) određuje se prema uslovima adekvatnosti prirode i stepena destrukcije pri eksplozijama oblaka pare i gasa, kao i čvrstih i tečnih hemijski nestabilnih jedinjenja.

Za okruženja pare i plina izračunava se TNT ekvivalent eksplozije:

gdje je 0,4 udio energije eksplozije para-gasnog medija utrošenog direktno na formiranje udarnog vala;

0,9 – udio energije eksplozije trinitrotoluena (TNT) utrošen direktno na formiranje udarnog talasa;

q"—specifična toplota sagorevanja parogasnog medija, kJ/kg;

qT je specifična energija eksplozije TNT-a, kJ/kg.

Zonom razaranja smatra se područje sa granicama definisanim radijusima R, čiji je centar tehnološka jedinica koja se razmatra ili najvjerovatnije mjesto smanjenja pritiska tehnološkog sistema. Granice svake zone karakteriziraju se vrijednostima viška tlaka duž fronta udarnog vala AR i, shodno tome, bezdimenzionalnim koeficijentom K. Klasifikacija zona razaranja data je u tabeli 6.

Tabela 7. Stepen mogućeg uništenja pri eksplozivnoj transformaciji oblaka mješavine goriva i zraka

Radijus zone uništenja (m) općenito je određen izrazom:

gdje je K bezdimenzionalni koeficijent koji karakterizira utjecaj eksplozije na objekt.

Rezultati proračuna radijusa zona oštećenja prilikom eksplozije mješavine goriva i zraka u prostoriji prikazani su u tabeli 7.

Tabela 7 - Rezultati proračuna radijusa zona oštećenja

Spisak korištenih izvora

1. Beschastnov M.V. Industrijske eksplozije. Procjena i prevencija. - M. Hemija, 1991.

2. Sigurnost života, Sigurnost tehnoloških procesa i proizvodnje (Zaštita na radu): Udžbenik, Priručnik za univerzitete / P.P.Kukin, V.L. Lapin, N, L. Ponomarev i drugi, - M.,: Viši. skolska 2001,

3. PB 09-540-03 „Opća pravila sigurnosti od eksplozije za industriju opasne od požara i eksplozije hemijske, petrohemijske i prerade nafte.“

4. GOST 12.1,010-76* Sigurnost od eksplozije

5. NPB 105-03 “Definicija kategorija prostorija i zgrada, vanjskih instalacija za opasnost od eksplozije i požara.”

6. SNiP 23 -01-99 Građevinska klimatologija.

7. Opasnost od požara i eksplozije materija i materijala i sredstva za njihovo gašenje. Ed. A„ N. Baratova i A. Ya Korolchenko. M., Hemija, 1990. 8. Pravila za projektovanje električnih instalacija. Ed. 7th.

1 Metoda se sastoji u određivanju gornje granice za maksimalnu i prosječnu brzinu povećanja tlaka eksplozije mješavine plina i pare i zraka u sfernoj reakcionoj posudi konstantne zapremine.

Gornja granica za maksimalnu brzinu porasta pritiska u kPa s -1 izračunava se pomoću formule

Gdje str i-početni pritisak, kPa;

S I. i- normalna brzina širenja plamena pri početnom pritisku i temperaturi, m s -1;

a- radijus sferne reakcijske posude, m;

Bezdimenzionalni maksimalni pritisak eksplozije;

R  -maksimalni apsolutni pritisak eksplozije, kPa;

 I-adijabatski indeks za ispitivanu smjesu;

-termokinetički eksponent u zavisnosti od normalne brzine širenja plamena na pritisak i temperaturu. Ako vrijednost  nepoznato, uzima se jednakim 0,4.

Gornja granica za prosječnu brzinu porasta tlaka u kPa s -1 izračunava se korištenjem formule

, (98)

gdje je funkcija parametara  e ,  I ,  , čije se vrijednosti nalaze pomoću nomograma prikazanih na Sl. 26 i 27.

Vrijednosti  e I  I nalaze se termodinamičkim proračunom ili, ako je proračun nemoguć, uzimaju se jednakima 9,0 i 1,4, respektivno.

Relativna srednja kvadratna greška izračunavanja po formulama (97) i (98) ne prelazi 20%.

2. Maksimalna brzina povećanja tlaka eksplozije mješavine plina i pare i zraka za tvari koje se sastoje od atoma C, H, O, N, S, F, Cl izračunava se po formuli

, (99)

Gdje V-zapremina reakcione posude, m3.

Relativna srednja kvadratna greška izračunavanja po formuli (99) ne prelazi 30%.

Metoda za eksperimentalno određivanje uslova za termičko spontano sagorevanje čvrstih materija i materijala

1. Oprema.

Oprema za određivanje uslova termičkog spontanog sagorevanja uključuje sledeće elemente.

1.1. Termostat s kapacitetom radne komore od najmanje 40 dm 3 s termostatom koji vam omogućava održavanje konstantne temperature od 60 do 250 °C s greškom ne većom od 3 °C.

1.2. Korpe izrađene od metala otpornog na koroziju kubičnog ili cilindričnog oblika visine 35, 50, 70, 100, 140 i 200 mm (10 komada svake veličine) sa poklopcima. Prečnik cilindrične korpe treba da bude jednak njenoj visini. Debljina stijenke korpe je (1,0±0,1) mm.

1.3. Termoelektrični pretvarači (najmanje 3) sa maksimalnim prečnikom radnog spoja ne većim od 0,8 mm.

2. Priprema za test.

2.1. Izvršite test kalibracije da odredite korekciju ( t T) na očitavanja termoelektričnih pretvarača 2 I 3 . Da biste to učinili, stavite korpu s nezapaljivom tvari (na primjer, kalcinirani pijesak) u termostat zagrijan na određenu temperaturu. Termoelektrični pretvarači (sl. 2) su ugrađeni tako da je radni spoj jednog termoelektričnog pretvarača u kontaktu sa uzorkom i nalazi se u njegovom centru, drugog je u kontaktu sa spoljnom stranom korpe, a trećeg je u kontaktu sa uzorkom. na udaljenosti od (30±1) mm od zida korpe. Radni spojevi sva tri termoelektrična pretvarača moraju biti smješteni na istom horizontalnom nivou, koji odgovara središnjoj liniji termostata.

1 , 2 , 3 -radni spojevi termoelektričnih pretvarača.

Korpa sa nezapaljivom supstancom se drži u termostatu sve dok se ne uspostavi stacionarni režim, u kojem se očitavaju sve termoelektrične

pretvarači ostaju nepromijenjeni 10 minuta ili fluktuiraju sa konstantnom amplitudom oko prosječnih temperatura t 1 , t 2 , t 3 . Izmjena  t T se izračunava pomoću formule

, (100)

2.2. Ispitni uzorci moraju karakterizirati prosječna svojstva supstance (materijala) koja se ispituje. Prilikom testiranja pločastog materijala on se skuplja u hrpu koja odgovara unutrašnjim dimenzijama korpe. U uzorcima monolitnih materijala, rupa promjera (7,0 ± 0,5) mm za termoelektrični pretvarač je prethodno izbušena do centra.