Н.С. Зефиров - Химическая энциклопедия, том 1 (1110090), страница 220
Текст из файла (страница 220)
газовых смесей реализуют быстрым увеличением критич, массы при увеличении объема сосуда или повышением давления смеси, а В. ядерных материалов-быстрым соединением песк. масс, каждая из к-рых меньше критической, в одну массу, бодьшую критической. 701 ВЗРЫВ ЗбЗ Тепловой В. возникает в условиях, когда выделение тепла в результате хим, р-ции в заданном объеме в-ва превышает кол-во тепла, отводимого через внеш. пов-сть, ограничивающую этот объем, в окружающую среду посредством теплопроводности.
Это приводит к саморазогре. ву в-ва вплоть до его самовоспламенения и взрыва (см. Воспламенение, Горение). При В. любого типа происходит резкое возрастание давления в-ва, окружающая очаг взрыва среда испытывает сильное сжатие и приходит в движение, к-рое передается от слоя к слою,-возникает взрывная волна. Скачкообразное изменение состояния в-ва (давления, плотности, скорости движения) на фронте взрывной волны, распространяющееса со скоростью, превышающей скорость звука в среде, представляет собой ударную волну. Законы сохранения массы и импульса связывают скорость фронта волны, скорость движения в-ва за фронтом, сжимаемость и давление в-ва Поэтому, чтобы определить все мех. параметры взрывной волны, достаточно измерить экспериментально какие-либо два из них (обычно скорости фронта и движения в-ва за фронтом). Для взрывных волн с давлением на фронте, не превышающем песк. ГПа, существуют методы прямого определения давления и сжимаемости.
Разработаны также методы определения немех. параметров волны — т-ры, электрич. проводимости в-ва за фронтом и т.п. Разрушительное воздействие В. на окружающие объекты обусловлено взрывной волной. Давление в-ва на фронте волны по мере ее удаления от места В. падает; расстояние, иа к-ром взрывные волны оказывают одинаковое воздействие, увеличивается пропорционально кубич. корню из кол-ва энергии, выделяющейся при В. В, используют в стр-ве, горном деле, металлообработке. В научных исследованиях В. применяют для изучения св-в в-в в широкой области параметров состояния — от разреженных газов до жидкостей и твердых тел.
При этом достигают таких параметров, к-рыс недоступны при др. Методах воздействия, напр. давления порядка тысяч ГПа. Вследствие огромных скоростей нагрукения при этом может возникать неравновесное состояние в-ва с образованием возбужденных состояний молекул. Особенно значительные эффекты наблюдаются в зоне ударного скачка, ширина к-рой 1О нм, поскольку время воздействия иа в-во ударного скачка составляет 1О "-1О 'з с, что соответствует временам внутримолекуляриых колебаний. Под действием ударного скачка сначала резко увеличивается энергия поступат. движения молекул, к-рая затем распределяется по внутренним степеням свободы. В результате происходит разрыв хнм.
связей, соответствующих максимальным частотам колебаний, и оказываются возможными взаимодействия, к-рые другими способами реализовать трудно или вовсе невозможно. В частности, происходат хим. р-ции с образованием продуктов, специфичных только для этого типа воздействия на в-во. Так, нек-рые аром. саед. в сравнительно слабых ударных волнах, когда давление не превышает 1,5 ГПа, а т-ра 200'С, претерпевают частичное разложение с разрушением беизольного кольца, тогда как в статич. условиях беизольное кольцо сохраняется при таких же давлениях и гораздо более высоких т-рах. Под воздействием ударных волн, образующихся прн Во наблюдается полимеризация с большими скоростями, за времена порядка !0 6 с, причем в отсутствие катализаторов. Активные частицы, ведущие процесс, образуются в результате деструкции части молекул мономера в зоне ударного скачка.
Так, при обычной полимеризации триоксапа мол. Масса образующегося полимера не превышает 150 тысо тогда как при В. получают полимеры с мол. Массой до 1,3 млн. Твердые хрупкие материалы дробятся под действием ударных волн до частиц размером в несколько мкм с большим числом кристаллич, дефектов и, следовательно, более высокой реакционной способносп ю и спекаемостью (при дроблении в мелъницах число дефектов в частицах, как правило, уменьшается), Пром. значение при- 702 364 ВЗРЫВООПАСНО СТЬ обрело использование В.
для синтеза сверхтвердых мате. риалов (напрч алмазов, )ч(1В), создания новых композиционных материалов, получаемых свариаанием металлов, прессованием и дрз обработки традидиоиных материалов (напрч сталей) с целью существенного улучшения их эксплуатационных св-в (тнердоспч, износостойкости) Лнм Османов Н Н, О некомрык проблемак клмн»соков «нпетнкв н реакпнонсоа способностп, 2 нза, М, 195», Докучаев М М, Ропп апов В Н, Ромашов А Н, Взрыв на «ыброс, М, 19»З, Денет не нзлу е нс больш а мошпосзн на металлы, М, !970, Фнзпка взрывв, 2 нзл, М, 1975, Куан. нов В М, Коротеев А и, Сварка взрывом ме аллур вн, М, 1978, Дери.
бас А А, Фнзнка упрзчненнн н сваркн врыв ы, 2 нзл, Новоаб, МЗО А И Дре. и ВЗРЫВООПАСНОСТЬ, совокупность факторов, обусловливазоших возможность образования взрывоопасной среды (ВС) в объеме, превышающем 5;с свой. объема помещения, и ее воспламенения. Такими факторами служат горючее в-во, окислитель и источник воспламенения, Понятие В, относится к объектам, в к-рых возможны образование газо-, паро- или пылевоздушной ВС и взрыв, приводящие к их разрушению. Расчетные характеристика.
Максимальный объем ВС (в м») для помещений, в к-рых в результате аварии возможно накопление горючих газов, находят по ф-ле: 1'.с = 1 56тху~с((тта + 1И, где с — нижний концентрационный предел воспламенения„ г/м»7 6,-масса горючих газов, к-рые могут попасть а помещение при продолжительности истечения газов до 15 мин, г; )с-кратность воздухообмена аварийной вентиляции; т,-время действия вентиляции, ч; »-коэф, учитывающий объемную долю газа в образовании ВС (принимается равным 0,5 — 0,7). Для оценки В. помещений, в к-рых ВС создается при испарении аварийно налившихся горючих жидкостей, определяют время достижения объема ВС, равного 5)т объема помещения: тн = 0,185'„суИРГ)77М, где )в-своб.
объем помещения, м»; И-коэфо учитывающий влияние на испарение скорости и т-ры воздушного потока; р — давление насыгц паров жидкости при заданной т-ре, мм рт. стп М-мол. масса жидкости; Г-пов-сть разлившейся жидкости, мз. Если тп < 1 ч, помещение взрывоопасно. Для помещений, в к-рых возможно образование пылевоздушной смеси, объем ВС вычисляют по ф-ле для )Р'„. МассУ пыли, обРазУющей газовзвес»ч опРеделЯют по ф-ле: 6 ) 1 — (1 — Ку)" 1 6п ~н)),бз+ " ~К Ф !Фб)) 1. + (6макс Ф 6 то) Кп где 6-масса пыли, оседающей в помещении за межуборочный период, г; Вм Ц -коэфч характеризуюпше соотв. интенсивность пылеосаждения и пов-сть труднодоступных мест; и — число циклов поступления пыли; Ку-коэф. эффективности пылеуборки, составляющий О,б — 0,9; К,-коэф, характеризующий содержание горючей пыли в отложениях; 6 „,— макс.
Масса пыли, выбрасываемой из аппарата при аварйи, г; 6' — масса пыли, поступающей до отключения аппарата, г; т'-время, прошедшее до момента отключения аппарата (до 15 мин); Кн-коэф., характеризующий солержание пыли в газовзвеси (в зависимости от плотности пыли от 0,1 до 0,5). Наиб. объективно и универсально оценка допустимого объема ВС, основанная на расчете фактнч. взрывной нагрузки при сгорании ВС, м.б.
произведена по ф-ле: 1,35; Т, ( Ро Ф ДРА Д„х ~ Р 00!7(упз(а+1)' где 6-миним. Масса горючего в-ва, образующего ВС, кг; То — начальная т-ра, 'С; й — теплота сгорания, кДжззкг; Ро-начальное давление, кПа; Лрл-допустиьзый прирост давления (принимаемый равным 25 кПа); Кн-уд негерме- 703 тичность помещениЯ, мзум»; 6н — ноРмальнаЯ скоРость Распространения пламени при горении в-ва, м/с; б-степень расширения в-ва при сгорании. В соответствии с требованиями спец. стандарта к взрывоопасным относят объекты, в к-рых вероятность воздействия опасных факторов В (давление ударной вопим, обрушение конструкдий) на людей превышает 10 с в год. Устройства взрыва»вшиты.
Взрывобезопасность обеспечивается предупреждением образования ВС, исключением источников зажигания и ослаблением действия взрыва. Предупредить образование ВС можно посредством устройств вентиляции или флегматизации. Последняя заключается в добавлении к окислит.
среле в-в, благодаря к-рым она не способна поддерживать горение. Наиб. эффективны для флегматизации сильные ингибиторы горения-трифторбромметан, дифторхлорбромметан, дибромтетрафторэтан (соотв. хладоны 13В1, 12В1, 114В2). Контроль за созданием ВС осуществляется автоматич. газосигнализаторами. Для устранения источников зажигания во взрывоопасных объектах используют спец, взрывозашищенное электрооборудование. Деиствие взрыва ослабляется с помощью предохранительных мембран, взрывных клапанов, легкосбрасываемь»х (пвышибных») конструкций.
Толщину мембран (в м) находят по ф-ле: з (ср з(. где рл-допустимое давление, Па; с(-диаметр мембраны, м; 8 — коэф, принимаемый равным 0,33-0,38 и 0,15 — 0,18 соотв. лля алюминиевых и медных мембран. Необходимую пропускную способность клапанов (в кг(с) рассчитывают по ф-ле: 6, = 7,92рвГ~/М)Т, где р,-давление взрыва (принимаемое в зависимости от физ-хим. св-в горючих а-в в 7 — 10 раз больше начального), МПа; à — рабочее сечение клапана, м'1 Т-.г-ра, К, Рабочее сечение клапана определяют по ф-ле: Г = 2,22 1О ~с(сй, где з(с-диаметр седла клапана, м; 77 — высота подъема клапиза. м. Легкосбрасываемые конструкдии устанавливают при недостаточной пов-стн остекления зданий. Эффективное ср-во защиты от взрыва-огнепрегралители, представляющие собой закрытые пилиндрич. сосуды, устанавливаемые на газопроводах.
Они м.б. сухими, орошаемыми и с гидрозатвором. Наиб. применение нашли первые. Принцип их действия основан на разделении потока горючих газов или паров на отдельные струйки, движущиеся по узким каналам. Это достигается тем, что в корпус огнепреградителя перпендикулярно оси движения газа засыпают слой насадки из гранулированных или металлокерамич, материалов (стекляниые и фарфоровые шарики, гравий, кольца Рашига н т.п.) либо вставляют стальные пластины или сетки с большим числом отверстий. Охлаждение и гашение пламени в каналах обусловлено теплоотдачей от него к стенкам каналов и определяется гл.
обр. их диаметром. Длина и материал стенок каналов существенно не влияют на пламягасящие св-ва огнепрсградителей. Расчет их основан на взаимосвязи между нормальной скоростью распространения пламени, давлением и диаметром канала, определяемой ур-пнем: Ре = СрРЮ„т((ДТоХо, где Ре-критерий Пекле; С -теплоемкость продуктов стор ранна, Дж/(моль К); Р— лвалеине, Па; с(-диаметр канала, м; й-газовая постоянная, Дж/(моль К); Т -т-ра, К; Хо — теплопроводиость горючей смеси, Дж/(м с К).
При Ре <65 распространение пламени исключаетси. Система подавления взрыва газовых смесей в техиол. аппаратах состоит из быстродействукицего датчика обнаружения возникновения взрыва, сосуда с взрывоподави- 704 тельным в-вом (ингибитором горения), напр, хладоном, и быстродеиствующего устройства для подачи его в очаг взрыва. Последний подавляется в результате быстрого ингибирования хим.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
