tema6_1 (966580), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

-температурой воспламенения - нижним пределом температуры, при которой возможно их воспламенение от постороннего источника зажигания ( ацетон -18^оС, спирт 13^оС, бензол -11^оС );

-плотностью паров и газов по отношению к плотности воздуха ( аце­тон 2, ацетилен 0,9, метан 0,55, бутан 2 );

-температурой самовоспламенения ( ацетон 610^оС, бензин 150^оС, эти­ловый спирт 465^оС);

-минимальной энергией зажигания или эквивалентом критической энергии электрической искры, необходимой для инициирования детонации.

Вероятность взрыва ГВС зависит от целого ряда обстоятельств. Статистика показывает, что при авариях с образованием облака ГВС на открытом пространстве, случаи взрыва, случаи возникновения только горения (пожаров) и случаи отсутствия воспламенения равновероятны.

Воспламенение облака ГВС происходит при наличии источника зажигания. Первоначально скорость распространения пламени относительно не велика и составляет для большинства углеводородных газов 0.32-0.40 м/с. При столь малых скоростях горения образования детонационной волны в ВВ не происходит. Однако в реальных условиях на процесс горения оказывают влияние множество факторов, вызывающих турбулизацию фронта пламени и ускорение его распространения.

Применительно к случайным промышленным взрывам при достижении скоростей распространения пламени 100-300 м/с возникает дефлаграционное горение, при котором генерируются взрывные волны с максимальным разрушающим избыточным давлением 20-100 кПа. Продолжительность горения до достижения взрывного режима для газов составляет около 0.1 – 0.2 с. При дальнейшем ускорении горения дефлаграционые процессы могут перерасти в детонационные, скорость распространения которых значительно превышает скорость звука в воздухе и достигает 1-5 км/с.

Переходу к детонации способствуют различные препятствия на пути распространения пламени (строения, предметы, пересеченная местность).

(Детонация ГВС может произойти и без стадии дефлаграционного горения, однако в этом случае необходим соответствующий источник энергетического воздействия -достаточный электрический разряд, взрыв детонатора и др.).

При больших объемах горючих газовых смесей, наличии источников турбулизации фронта пламени и отражении детонационной волны от препятствий давление за очень короткий промежуток времени (~1мс) достигает высоких значений (~1,5 МПа).

Пыль и пылевоздушные смеси.

Взрывы пыли (пылевоздушных смесей - аэрозолей) представляют одну из основных опасностей на производстве. Взрывы пыли происходят в ограниченном пространстве - в помещениях зданий, внутри оборудования, в штольнях шахт. Возможны взрывы пыли на мукомольном производстве, на зерновых элеваторах (мучная пыль), при обращении с красителями, серой сахаром, другими пищевыми продуктами, производстве пластмасс, лекарственных препаратов, на установках дробления топлива (угольная пыль), в текстильном производстве.

Понятие промышленные пыли включает в себя тонкие дисперсии с размерами частиц менее 800 мкм. Взрывы, в основном, происходят по дефлаграционному механизму. Переход к детонации возможен в вытянутых помещениях за счет турбулизации процесса горения в облаке пылевоздушной смеси (ПВС), например, в штольнях шахт, на конвейерных линиях зернохранилищ.

Взрыв ПлВС возможен только при наличии концентрации пыли в воздухе не ниже определенного предела, измеряемого в г/м.куб: алюминий 58, уголь и сахар 35, резина 25, полиуретан 30 и т.д.

По степени пожаровзрывоопасности все промышленные пыли делятся на 4 класса:

1 класс - наиболее взрывоопасные пыли с НКПР равным 15 г/м.куб и ниже (сера 2,3; нафталин 2,5). НКПР - нижний концентрационный предел распространения пламени;

2 класс - взрывоопасные пыли с НКПР от 16 до 65 г/м.куб (алюминий 58, овес 30.2, крахмал картофельный 40.3);

3 класс- наиболее пожароопасные пыли - с температурой воспламе­нения до 250 ^оС ;

4 класс - пожароопасные пыли - с температурой воспламенения >250 ^оС .

Температура самовоспламенения пыли равна в среднем 500^оС. Пыль, находящаяся в слоях воспламеняется при более низкой температуре, чем облако пыли - разница достигает 200^оС, причем, чем толще слой пыли, тем ниже температура ее самовоспламенения. Пыль в слоях не взрывается. Однако, если в слое пыли возникнет горение (тление), то конвективные потоки горячих газов поднимают пыль в воздух, образуется пылевоздушная смесь, которая может взрываться. Максимальное давление взрыва ПВС лежит в пределах от 700 до 500 кПа (5-7 атм). Опасность взрыва ПВС возрастает с уменьшением размеров частиц пыли.

Ударная волна и характеризующие ее параметры

Определяющим параметром при характеристике взрыва является образующаяся и распространяющаяся в окружающем пространстве воздушная ударная волна.

Рассмотрим облако взрывоопасной смеси в окружающем воздушном пространстве. До момента возгорания давление в объеме облака равно атмосферному. При сгорании (взрыве) облака в его объеме давление возрастает, преграды с окружающей средой нет, и область высокого давления увеличивается в объеме, а давление внутри нее уменьшается (рис.1). Распространение области сжатия воздуха происходит со сверхзвуковой скоростью и получило название воз­душ­ной удар­ной вол­ны — ВУВ. По­вер­хность, ко­то­рая от­де­ля­ет сжа­тый воз­дух от не­воз­му­щен­но­го, на­зы­ва­ет­ся фрон­том удар­ной вол­ны.

При про­хож­де­нии фрон­та удар­ной вол­ны че­рез воз­дух в очень уз­кой зо­не скач­ком воз­рас­та­ют дав­ле­ние, тем­пе­ра­ту­ра и плот­ность, а воздух за фрон­том на­чи­на­ет дви­гаться в сторону области пониженного давления. Ско­ро­сть движения воздуха ме­нь­ше ско­ро­сти движения фрон­та ВУВ. По­сле то­го как фронт удар­ной вол­ны про­хо­дит дан­ную точ­ку про­странс­тва, дав­ле­ние в ней по­сте­пен­но сни­жа­ет­ся до ат­мо­сфер­но­го. В да­ль­ней­шем дав­ле­ние про­до­лжа­ет уме­нь­ша­ть­ся и ста­но­вится ни­же ат­мо­сфер­но­го, а воз­дух на­чи­на­ет дви­га­ть­ся в об­рат­ную сто­ро­ну. По­сте­пен­но дав­ле­ние вы­рав­ни­ва­ет­ся с ат­мо­сфер­ным и дейс­твие воз­душ­ной удар­ной вол­ны в дан­ной точ­ке пре­кра­ща­ет­ся (рис.2). Вре­мя, в те­че­ние ко­то­ро­го дав­ле­ние пре­вы­ша­ет ат­мо­сфер­ное, на­зы­ва­ет­ся фа­зой сжа­тия, а вре­мя дейс­твия по­ни­жен­но­го дав­ле­ния — фа­зой раз­ре­же­ния. Основ­ные раз­ру­ше­ния про­ис­хо­дят в фа­зе сжа­тия, по­это­му дейс­твие фа­зы раз­ре­же­ния обыч­но не учи­ты­ва­ет­ся.

Ударная волна имеет два основных отличия от звуковой волны:

параметры среды в ней (давление, температура, плотность) изменяются практически скачком;

скорость ее распространения превышает скорость звука в невозмущенной среде.

P

O R

r

О - центр облака, r - первоначальный радиус облака, R- расстояние от места взрыва, Р - давление во фронте волны

Рис.1. Давление во фронте воздушной ударной волны как функция расстояния от места взрыва

P

P_ф P

P_o _{}_

Рис.2. Изменение давления в некоторой точке пространства при прохождении через нее ударной волны.

Рассмотрим параметры ВУВ.

До прихода волны давление в точке определялось атмосферным давлением P₀. В момент прихода фронта волны давление возрастает на величину, равную P_ф. После скачка давление начинает падать и через промежуток времени ₊ достигает величины P₀. Дальнейшее снижение давления приводит к образованию в рассматриваемой точке разрежения с амплитудой P_- , после чего рост давления возобновляется и оно снова достигает величины P₀. Период ₊ называется фазой сжатия, а _- - фазой разрежения.

По мере удаления от места взрыва происходит постепенное “затухание” ударной волны. При этом уменьшаются амплитуды P_ф иP_{-_}, уменьшаются крутизна скачка и крутизна спада давления, увеличиваются интервалы ₊ и _-, уменьшается скорость распространения ударной волны и она постепенно трансформируется в звуковую. Скорость “затухания” ударной волны зависит от состояния среды, в которой эта волна распространяется, и от расстояния до места взрыва.

Поражающее действие ВУВ определяется следующими параметрами.

Первым параметром, определяющим поражающее действие ВУВ, является избыточное давление P_ф.

Рассмотрим, во-первых, величину P_ф. Энергосодержание ВВ, в частности ГВС, одинаково независимо от режима горения, однако скорость взрывчатых превращений разная при дефлаграции и при детонации, поэтому при детонации объем горящей ГВС не успевает увеличиться и давление возрастает до значительно больших значений, чем при дефлаграции.

P(t)

P_max

t

_{}

Характер изменения давления при взрывном дефлаграционном горении.

 P(t)

P_max

t

_{}

Характер изменения давления при взрывном детонационном горении.

Рис.3. Формы фронта ВУВ при дефлаграционном и детонационном взрывах.

Характеристики

Список файлов лекций