1 Метод полягає у визначенні верхніх меж для максимальної і середньої швидкості наростання тиску вибуху газо-і пароповітряних сумішей в сферичному реакційному посудині постійного обсягу.

Верхню межу для максимальної швидкості наростання тиску в кПа · с -1 обчислюють за формулою

де p i початкова тиск, кПа;

S і. i -нормальна швидкість поширення полум'я при початкових тиску і температурі, м · с -1;

aрадіус сферичного реакційного судини, м;

Безрозмірне максимальний тиск вибуху;

р  максимальне абсолютне тиск вибуху, кПа;

 і -Показник адіабати для досліджуваної суміші;

-термокінетіческой показник ступеня в залежності нормальної швидкості поширення полум'я від тиску і температури. якщо значення  невідомо, його приймають рівним 0,4.

Верхню межу для середньої швидкості наростання тиску в кПа · с -1 обчислюють за формулою

, (98)

де -функція від параметрів  е ,  і ,  , Значення якої знаходять за допомогою номограм, наведених на рис. 26 і 27.

значення  е і  і знаходять термодинамічних розрахунком або, в разі неможливості розрахунку, приймають рівним відповідно 9,0 і 1,4.

Відносна середня квадратична похибка розрахунку за формулами (97) і (98) не перевищує 20%.

2. Максимальну швидкість наростання тиску вибуху газо-і пароповітряних сумішей для речовин, що складаються з атомів C, H, O, N, S, F, Cl обчислюють за формулою

, (99)

де V-об'єм реакційної посудини, м 3.

Відносна середня квадратична похибка розрахунку за формулою (99) не перевищує 30%.

Метод експериментального визначення умов теплового самозаймання твердих речовин і матеріалів

1. Апаратура.

Апаратура для визначення умов теплового самозаймання включає в себе наступні елементи.

1.1. Термостат місткістю робочої камери не менше 40 дм 3 з терморегулятором, що дозволяє підтримувати постійну температуру від 60 до 250 ° С з похибкою не більше 3 ° С.

1.2. Кошики корозії металева кубічної або циліндричної форми висотою 35, 50, 70, 100, 140 і 200 мм (по 10 шт. Кожного розміру) з кришками. Діаметр циліндричної кошики має дорівнювати її висоті. Товщина стінки корзіночкі- (1,0 ± 0,1) мм.

1.3. Термоелектричні перетворювачі (не менше 3) максимальним діаметром робочого спаю не більше 0,8 мм.

2. Підготовка до випробування.

2.1. Проводять тарувального випробування з метою визначення поправки ( t T) До показань термоелектричних перетворювачів 2 і 3 . Для цього в термостат, нагрітий до заданої температури, поміщають кошичок з негорючих речовиною (наприклад, прожареним піском). Встановлюють термоелектричні перетворювачі (рис. 2) таким чином, щоб робочий спай одного термоелектричного перетворювача контактував зі зразком і розташовувався в його центрі, другого-стикався з зовнішньою стороною кошики, третього-знаходився на відстані (30 ± 1) мм від стінки кошики. Робочі спаї всіх трьох термоелектричних перетворювачів повинні розташовуватися на одному горізонтальнoм рівні, відповідному середньої лінії термостата.

1 , 2 , 3 -Робочі спаи термоелектричних перетворювачів.

Кошичок з негорючих речовиною витримують в термостаті до встановлення стаціонарного режиму, при якому показання всіх термоелектричних

перетворювачів протягом 10 хв залишаються незмінними або коливаються з постійною амплітудою близько середніх температур t 1 , t 2 , t 3 . поправку  t T обчислюють за формулою

, (100)

2.2. Зразки для випробування повинні характеризувати середні властивості досліджуваної речовини (матеріалу). При випробуванні листового матеріалу його набирають в стопку, відповідну внутрішнім розмірам кошики. У зразках монолітних матеріалів попередньо висвердлюють до центру отвір діаметром (7,0 ± 0,5) мм для термоелектричного перетворювача.

Дослідження процесів горіння горючих сумішей російськими та зарубіжними вченими дало можливість теоретично обгрунтувати багато явищ, які супроводжують процес горіння, в тому числі і швидкість поширення полум'я. Вивчення швидкості поширення полум'я в газових сумішах дозволяє визначати безпечні швидкості газоповітряних потоків в трубопроводах вентиляційних, рекупераційних, аспіраційних і в трубопроводах інших установок, за якими транспортуються газо- і пилоповітряні суміші.

У 1889 р російським вченим В.А. Михельсоном були розглянуті два граничних випадки поширення полум'я при нормальному або повільному горінні і при детонації.

Подальший розвиток теорія нормального поширення полум'я і детонації отримала в роботах М.М. Семенова, К.І. Щолкіна, Д.А. Франк-Каменецького, Л.Н. Хітріна, А.С. Соколика, В.І. Скобелкін та інших вчених, а також зарубіжних вчених Б. Льюїса, Г. Ельбі і ін. В результаті була створена теорія займання вибухонебезпечних сумішей. Однак спроби тлумачення явищ поширення полум'я як дифузії активних центрів або пояснення меж поширення полум'я умовами обриву ланцюгів недостатньо переконливі.

У 1942 р радянський вчений Я.Б. Зельдович сформулював положення теорії горіння і детонації газів. Теорія горіння дає відповідь на основні питання: чи буде суміш даного складу горючої, яка буде швидкість горіння вибухонебезпечної суміші, яких особливостей і форм полум'я слід очікувати. Теорія стверджує, що вибух газо-або пароповітряної суміші - явище не миттєве. При внесенні джерела запалювання в горючу суміш починається реакція окислення пального з окислювачем в зоні дії джерела запалювання. Швидкість реакції окислення в якомусь елементарному обсязі цієї зони досягає максимуму - виникає горіння. Горіння на кордоні елементарного обсягу із середовищем називається фронтом полум'я. Фронт полум'я має вид сфери. Товщина фронту полум'я, за обчисленнями Я.Б. Зельдовича, дорівнює 1 - 100 мкм. Хоча товщина зони горіння і невелика, проте достатня для протікання реакції горіння. Температура фронту полум'я за рахунок тепла реакції горіння становить 1000 - 3000 0 С і залежить від складу горючої суміші. Поблизу фронту полум'я температура суміші також підвищується, що зумовлено передачею тепла теплопровідністю, дифузією нагрітих молекул і випромінюванням. На зовнішній поверхні фронту полум'я ця температура дорівнює температурі самозаймання горючої суміші. Зміна температури суміші по осі труби в моменти часу графічно показано на рис. 4.1. шар газу КК 1, В якому підвищується температура суміші, являє собою фронт полум'я. При підвищенні температури фронт полум'я розширюється (до КК 2) В сторони кінцевих стінок труби А і М, Зміщуючи з деякою швидкістю незгорілих суміш в сторону стінки М, А згорілий газ в сторону стінки А. Після займання горючої суміші сферична форма полум'я дуже швидко спотворюється і все більш витягується в бік ще не запаленої суміші. Витягування фронту полум'я і швидке збільшення його поверхні супроводжується збільшенням швидкості руху

центральній частині полум'я. Це прискорення триває до тих пір, поки полум'я не торкнеться стінок труб або, у всякому разі, не наблизиться близько до стінки труби. У цей момент розмір полум'я різко зменшується, і від полум'я залишається тільки невелика його частина, що перекриває всі перетин труби. Витягування фронту полум'я і його інтенсивне прискорення відразу після запалювання іскрою, коли полум'я ще не досягло стінок труби, викликаються збільшенням обсягу продуктів згоряння. Таким чином, в початковій стадії процесу освіти фронту полум'я, незалежно від ступеня горючості газової суміші, виникає прискорення і подальше гальмування полум'я, причому це гальмування буде тим більше, чим більше швидкість полум'я.

Мал. 4.1. Зміна температури перед і за фронтом полум'я: 1 - зона

продуктів горіння; 2 - фронт полум'я; 3 - зона самозаймання;

4 - зона попереднього прогріву; 5 - вихідна суміш

На процес розвитку подальших стадій горіння впливає довжина труби. Подовження труби призводить до появи вібрацій і утворенню пористої структури полум'я, ударної та детонаційних хвиль.

Розглянемо ширину зони прогріву перед фронтом полум'я. У цій зоні хімічна реакція не протікає і тепло не виділяється. Ширину зони нагріву l(В см) можна визначити з залежності:

де а коефіцієнт температуропровідності; v - швидкість поширення полум'я.

Для метано-повітряної суміші ширина зони прогріву дорівнює 0,0006 м, для воднево-повітряної суміші вона значно менше (3 мкм). Подальше горіння відбувається в суміші, стан якої вже змінилося в результаті теплопровідності і дифузії компонентів з сусідніх шарів. Примішування продуктів реакції ніякого специфічного каталітичного впливу на швидкість переміщення полум'я не робить.

Розглянемо тепер швидкість переміщення фронту полум'я по газовій суміші. Лінійну швидкість переміщення v (В м / с) можна визначити за формулою

де - масова швидкість горіння, г / (см × м 2), р - щільність вихідної горючої суміші, кг / м 3.

Лінійна швидкість переміщення фронту полум'я не постійна, вона змінюється в залежності від складів суміші і домішки інертних (негорючих) газів, температури суміші, діаметра труб і ін. Максимальна швидкість поширення полум'я спостерігається не при стехиометрической концентрації суміші, а в суміші з надлишком пального. При введенні в горючу суміш інертних газів швидкість поширення полум'я знижується. Пояснюється це зниженням температури горіння суміші, так як частина тепла витрачається на нагрів які беруть участі в реакції інертних домішок. На швидкість поширення полум'я впливає теплоємність інертного газу. Чим більше теплоємність інертного газу, тим більше він знижує температуру горіння і тим сильніше зменшує швидкість поширення полум'я. Так, в суміші метану з повітрям, розведеної діоксидом вуглецю, швидкість поширення полум'я виявляється приблизно в три рази менше, ніж в суміші, розведеної аргоном.

При попередньому підігріві суміші швидкість поширення полум'я зростає. Встановлено, що швидкість поширення полум'я пропорційна квадрату початкової температури суміші.

Зі збільшенням діаметра труб швидкість поширення полум'я зростає нерівномірно.

При збільшенні діаметра труб до 0,10 - 0,15 м швидкість зростає досить швидко; при подальшому збільшенні діаметра труб вона продовжує збільшуватися, але в меншому ступені. Збільшення температури відбувається до тих пір, поки діаметр не досягне деякого граничного діаметру, вище якого збільшення швидкості не відбувається. При зменшенні діаметра труби швидкість поширення полум'я зменшується, і при деякому малому діаметрі полум'я в трубі не поширюється. Це явище можна пояснити збільшенням теплових втрат через стінки труби.

Отже, щоб припинити поширення полум'я у горючій суміші, необхідно тим чи іншим способом знизити температуру суміші, охолоджуючи посудину (в нашому прикладі трубу) ззовні або розбавляючи суміш холодним інертним газом.

Нормальна швидкість поширення полум'я порівняно невелика (не більше десятків метрів в секунду), але в деяких умовах полум'я в трубах поширюється з величезною швидкістю (від 2 до 5 км / с), що перевищує швидкість звуку в даному середовищі. Це явище назвали детонацією. Відмінні риси детонації наступні:

1) постійна швидкість горіння незалежно від діаметра труби;

2) високий тиск полум'я, викликане детонаційної хвилею, яке може перевищувати 50 МПа в залежності від хімічної природи горючої суміші і початкового тиску; причому внаслідок великої швидкості горіння розвивається тиск не залежить від форми, ємності і герметичності посудини (або труби).

Розглянемо перехід швидкого горіння в детонацію в довгій трубі постійного перетину при запаленні суміші у закритого кінця. Під тиском фронту полум'я у горючій суміші виникають хвилі стиснення - ударні хвилі. В ударної хвилі підвищується температура газу аж до значень, при яких відбувається самозаймання суміші далеко перед фронтом полум'я. Такий режим горіння називається детонаційними. У міру руху фронту полум'я рух прилеглих до стінки шарів гальмується і відповідно прискорюється рух суміші в центрі труби; розподіл ско

рости по перетину стає нерівномірним. З'являються струменя газових сумішей, швидкість руху яких менше середньої швидкості газової суміші при нормальному горінні, і струменя, що рухаються швидше. У цих умовах швидкість руху полум'я щодо суміші підвищується, збільшується кількість згорає в одиницю часу газу, і рух фронту полум'я визначається максимальною швидкістю газового струменя.

У міру прискорення полум'я зростає і амплітуда ударної хвилі, температура стиснення досягає температури самозаймання суміші.

Збільшення загальної кількості згорає в одиницю часу газу пояснюється тим, що в струмені зі змінною по перетину швидкістю фронт полум'я згинається; в результаті цього збільшується його поверхню і пропорційно зростає кількість згорає речовини.

Одним із шляхів зменшення швидкості горіння горючих сумішей є дія на полум'я інертних газів, але внаслідок їх малої ефективності в даний час застосовують хімічне інгібування горіння, додаючи в суміш галогеновані вуглеводні.

Горючі газові суміші мають дві теоретичні температури горіння - при постійному обсязі і при постійному тиску, причому перша завжди вище другої.

Методика обчислення калориметричній температури горіння при постійному тиску розглянута в розділі 1. Розглянемо методику обчислення теоретичної температури горіння газових сумішей при постійному обсязі, що відповідає вибуху в замкнутому посудині. В основу розрахунку теоретичної температури горіння при постійному обсязі покладені ті ж умови, які вказані в підрозділ. 1.7.

При горінні газових сумішей в замкнутому просторі продукти горіння не здійснюють роботу; енергія вибуху витрачається тільки на нагрів продуктів вибуху. У цьому випадку повна енергія визначається як сума внутрішньої енергії вибухової суміші Q вн.ен.см і теплоти горіння даної речовини. Величина Q вн.ен.см дорівнює сумі творів теплоемкостей компонентів вибухової суміші при постійному обсязі на початкову температуру суміші

Q вн.ен.см \u003d з 1 Т + з 2 Т + ... + з n Т,

де з 1, з 2, з n - питомі теплоємності компонентів, складових вибухову суміш, кДж / (кг × К); Т - початкова температура суміші, К.

Значення величини Q вн.ен.см можна знайти за довідковими таблицями. Температуру вибуху газових сумішей при постійному обсязі обчислюють за тим же методом, що і температуру горіння суміші при постійному тиску.

За температурі вибуху знаходять тиск вибуху. Тиск під час вибуху газоповітряної суміші в закритому об'ємі залежить від температури вибуху і відносини числа молекул продуктів горіння до числа молекул по вибухової суміші. Під час вибуху газоповітряної суміші тиск зазвичай не перевищує 1,0 МПа, якщо початкове тиск суміші було нормальним. При заміні повітря під вибухової суміші киснем різко збільшується тиск вибуху, оскільки збільшується температура горіння.

Під час вибуху навіть стехиометрической газоповітряної суміші значна кількість тепла витрачається на нагрівання азоту, що знаходиться в суміші, тому температура вибуху таких сумішей набагато нижча за температуру вибуху сумішей з киснем. Так, тиск вибуху стехіометричної суміші метану, етилену, ацетону і метилового ефі

ра з киснем становить 1,5 - 1,9 МПа, а стехиометрических сумішей їх з повітрям 1,0 МПа.

Максимальний тиск вибуху використовують в розрахунках вибухостійкого апаратури, а також в розрахунках запобіжних клапанів, вибухових мембран і оболонок вибухонепроникна електрообладнання.

Тиск вибуху Р дор (в МПа) газоповітряних сумішей розраховують за формулою

,

де Р 0 - початковий тиск вибухової суміші, МПа; Т 0 і Т дор - початкова температура вибухової суміші і температура вибуху, К; - число молекул газів продуктів згоряння після вибуху; - число молекул газів суміші до вибуху.

приклад 4.1 . Обчислити тиск при вибуху суміші парів етилового спирту і повітря.

.

Р 0 \u003d 0,1 МПа; Т дор \u003d 2933 К; Т 0 \u003d 273 + 27 \u003d 300 К; \u003d 2 + 3 + 11,28 \u003d 16,28 моль; \u003d 1 + 3 + 11,28 \u003d 15,28 моль.

Рух полум'я по газовій суміші називається розповсюдженням полум'я. Залежно від швидкості поширення полум'я горіння може бути дефлаграціонним зі швидкістю кілька м / с, вибуховим - швидкість порядку десятків і сотень м / с і детонаційними - тисячі м / с.
Для дефлаграціонним або нормального поширення горіння характерна передача тепла від шару до шару, а полум'я, що виникає в нагрітій і розведеної активними радикалами і продуктами реакції суміші, переміщається в напрямку вихідної горючої суміші. Це пояснюється тим, що полум'я, ніби стає джерелом, який виділяє безперервний потік тепла і хімічно активних частинок. В результаті цього фронт полум'я і переміщається в сторону горючої суміші.
дефлаграційне горінняпідрозділяється на ламинарное і турбулентний.
Ламінарному горіння властива нормальна швидкість поширення полум'я.
Нормальною швидкістю поширення полум'я, відповідно до ГОСТ 12.1.044 ССБТ, називається швидкість переміщення фронту полум'я щодо незгорілого газу, в напрямку, перпен-дікулярном до його поверхні.
Значення нормальної швидкості поширення полум'я, будучи одним з показників пожежо-та вибухонебезпечності речовин, характеризує небезпеку виробництв, пов'язаних з використанням рідин і газів, воно застосовується в розрахунках швидкості наростання вибухового тиску газо-, пароповітряних сумішей, критичного (гасить) діаметра і при розробці заходів , забезпечують-вающих пожежо- та вибухобезпечність технологічних процесів відповідно до вимог ГОСТ 12.1.004 і ГОСТ 12.1.010 ССБТ.
Нормальна швидкість поширення полум'я - фізико-хімічна константа суміші - залежить від складу суміші, тиску і температури і визначається швидкістю хімічної реакції і молекулярної теплопровідністю.
Температура відносно слабко збільшує нормальну швидкість поширення полум'я, інертні домішки зменшують її, а підвищення тиску веде або до підвищення, або до зниження швидкості.
У ламінарному газовому потоці швидкості газів малі, а горюча суміш утворюється в результаті молекулярної дифузії. Швидкість горіння в цьому випадку залежить від швидкості утворення горючої суміші. турбулентний полум'я утворюється при збільшенні швидкості поширення полум'я, коли порушується ламінарний його руху. У турбулентному полум'я завихрення газових струменів покращує перемішування реагуючих газів, так як збільшується поверхня, через яку відбувається молекулярна дифузія.
В результаті взаємодії горючої речовини з окислювачем утворюються продукти згоряння, склад яких залежить від вихідних з'єднань і умов реакції горіння.
При повному згорянні органічних сполук утворюються СО 2, SО 2, Н 2 О, N 2, а при згорянні неорганічних сполук - оксиди. Залежно від температури плавлення продукти реакції можуть або знаходитися у вигляді розплаву (Аl 2 О 3, ТiO 2), або підніматися в повітря у вигляді диму (Р 2 О 5, Nа 2 O, МgО). Розплавлені тверді частинки створюють світність полум'я. При горінні вуглеводнів сильна світність полум'я забезпечується світінням частинок технічного вуглецю, який утворюється у великих кількостях. Зменшення вмісту технічного вуглецю в результаті його окислення зменшує світність полум'я, а зниження температури ускладнює окислення технічного вуглецю і призводить до утворення в полум'я кіптяви.
Для того щоб перервати реакцію горіння, необхідно порушити умови її виникнення і підтримки. Зазвичай для гасіння використовують порушення двох основних умов стійкого стану - зниження температури і режим руху газів.
зниження температури може бути досягнуто шляхом вве-дення речовин, які поглинають багато тепла в результаті випаровування і дисоціації (наприклад, вода, порошки).
Режим руху газів може бути змінений шляхом скорочення і ліквідації припливу кисню.
Вибух, згідно ГОСТ 12.1.010 « Вибухобезпека», - б-ладі перетворення речовини (вибухове горіння), яке супроводжується виділенням енергії і утворенням стислих газів, здатних виробляти роботу.
Вибух, як правило, призводить до виникнення інтенсивного зростання тиску. В навколишньому середовищу утворюється і поширюється ударна хвиля.
Ударна хвиля має руйнівну здатність, якщо через надлишкового тиск в ній вище 15 кПа. Вона поширюється в газі перед фронтом полум'я із швидкістю звуку - 330 м / с. Під час вибуху вихідна енергія перетворюється в енергію нагрітих стислих газів, яка переходить в енергію руху, стиснення і розігріву середовища. Можуть бути різні види вихідної енергії вибуху - електрична, теплова, енергія пружного стиснення, атомна, хімічна.
Основні параметри, що характеризують небезпеку вибуху відповідно до ГОСТ 12.1.010 - тиск на фронті ударної хвилі, максимальний тиск вибуху, середня і максимальна швидкість наростання тиску при вибуху, що дроблять або фугасні властивості вибухонебезпечного середовища.
Спільна дія вибуху проявляється в руйнуванні обладнання або приміщення, що викликаються ударною хвилею, а також у виділенні шкідливих речовин (продуктів вибуху або містяться в обладнанні).
Максимальний тиск вибуху (Р max) - найбільший тиск, що виникає при дефлаграційне вибуху газо-, паро- або пилоповітряної суміші в замкнутому посудині при початковому тиску суміші 101,3 кПа.
Швидкість наростання тиску при вибуху(DР / dt) - вироб-водна тиску вибуху по часу на висхідному ділянці залежності тиску вибуху газо-, паро-, пилоповітряної суміші в замкнутому посудині від часу. При цьому розрізняють максимальну і середню швидкості наростання тиску при вибуху. При встановленні максимальної швидкості використовують приріст тиску на прямолінійній ділянці залежності тиску вибуху від часу, а при визначенні середньої швидкості - ділянку між максимальним тиском вибуху і початковим тиском в посудині до вибуху.
Обидві ці характеристики є важливими факторами для забезпечення вибухозахисту. Їх використовують при встановленні категорії приміщень і будівель з вибухопожежної та пожежної небезпеки, при розрахунках запобіжних пристроїв, при розробці заходів щодо пожежо- та вибухобезпеки технологічних процесів.
детонація є процес хімічного перетворення системи окислювач - відновник, що представляє собою сукупність ударної хвилі, що розповсюджується з постійною швидкістю і перевищує швидкість звуку, і наступного за фронтом зони хімічних перетворень вихідних речовин. Хімічна енергія, Що виділяється в детонаційної хвилі, підживлює ударну хвилю, не даючи їй затухати. Швидкість детонаційної хвилі є характеристика кожної конкретної системи.

Федеральне агентство з освіти РФ

Державна освітня установа вищої професійної освіти

«Уфимський Державний Нафтовий Технічний Університет»

Кафедра «Промислова безпека та охорона праці»

Контрольна робота по предмету:

Теорія горіння і вибуху

1. Теоретичні питання щодо вибуху

У технологічних процесах, пов'язаних з видобутком, транспортуванням, переробкою, отриманням, зберіганням і застосуванням горючих газів (ГГ) і легкозаймистих рідин (ЛЗР), завжди є небезпека освіти вибухонебезпечних газо- і пароповітряних сумішей.

Вибухонебезпечне середовище можуть утворити суміші речовин (газів, парів, пилу) з повітрям і іншими окислювачами (кисень, озон. Хлор, оксиди азоту та ін.) І речовини, схильні до вибухового перетворення (ацетилен, озон, гідразин та ін.).

Причинами вибухів найбільш часто є порушення правил безпечної експлуатації устаткування, витоку газів через нещільності в з'єднаннях, перегрів апаратів, надмірної підвищення тиску, відсутність належного контролю за технологічним процесом, розрив або поломка деталей обладнання та ін.

Джерелом ініціювання вибуху є:

відкрите полум'я, палаючі і розпечені тіла;

електричні розряди;

Теплові прояви хімічних реакцій і механічних впливів;

іскри від удару і тертя:

ударні хвилі;

Електромагнітні та інші випромінювання.

Згідно ПБ 09-540-03 Вибух це:

I.Процесс швидкоплинного вивільнення потенційної енергії, пов'язаний з раптовою зміною стану речовини і супроводжується стрибком тиску або ударною хвилею.

2. Короткочасне вивільнення внутрішньої енергії, що створює надлишковий тиск

Вибух може відбуватися з горінням (процесом окислення) або без нього.

Параметри і властивості, що характеризують вибухонебезпечність середовища:

Температура спалаху;

Концентраційні і температурні межі займання;

Температура самозаймання;

Нормальна швидкість поширення полум'я;

Мінімальна вибухонебезпечне зміст кисню (окислювача);

Мінімальна енергія запалювання;

Чутливість до механічного впливу (удару, тертя). Небезпечними і шкідливими чинниками, які впливають на працюючих

в результаті вибуху, є:

Ударна хвиля, у фронті якої тиск перевищує допустиме значення;

Обрушуються конструкції, обладнання, комунікації, будівлі і споруди та їх розлітаються частини;

Утворилися при вибуху і (або) виділилися з пошкодженого обладнання шкідливі речовини, вміст яких в повітрі робочої зони перевищує гранично допустимі концентрації.

Основні фактори, що характеризують небезпеку вибуху:

Максимальний тиск і температура вибуху;

Швидкість наростання тиску при вибуху;

Тиск у фронті ударної хвилі;

Дроблячі і фугасні властивості вибухонебезпечного середовища.

Під час вибуху вихідна потенційна енергія речовини перетворюється, як правило, в енергію нагрітих стислих газів, яка в свою чергу при їх розширенні переходить в енергію руху, стиснення, розігріву середовища. Частина енергії залишається у вигляді внутрішньої (теплової) енергії розширилися газів.

Загальна кількість виділилася при вибуху енергії визначає загальні параметри (обсягу, площі) руйнувань. Концентрація енергії (енергія в одиниці об'єму) визначає інтенсивність руйнувань у вогнищі вибуху. Ці характеристики в свою чергу залежать від швидкості вивільнення енергії вибухонебезпечної системою, яка зумовлює вибухової хвилі.

Вибухи, що найчастіше зустрічаються в практиці розслідування, можна поділити на дві основні групи: хімічні та фізичні вибухи.

До хімічних вибухів відносяться процеси хімічного перетворення речовини, які проявляються горінням і які характеризуються виділенням теплової енергії за короткий проміжок часу і в такому обсязі, що утворюються хвилі тиску, що поширюються від джерела вибуху.

До фізичних вибухів відносяться процеси, що призводять до вибуху і не пов'язані з хімічними перетвореннями речовини.

Причиною випадкових вибухів найчастіше є процеси горіння. Вибухи такого роду найчастіше відбуваються при зберіганні, транспортуванні та виготовленні вибухових речовин (ВВ). Вони мають місце:

При зверненні з ВВ і вибухонебезпечними речовинами хімічної та нафтохімічної промисловості;

При витоках природного газу в житлових будинках;

при виготовленні, транспортуванні і зберіганні легколетких або зріджених горючих речовин;

при промиванні резервуарів для зберігання рідкого палива;

при виготовленні, зберіганні і використанні горючих пилових систем і деяких самовозгорающихся твердих і рідких речовин.

Особливості хімічного вибуху

Існують два основних типи вибухів: вибух конденсованого ВВ і об'ємний вибух (вибух парів пилогазових сумішей). Вибухи конденсованих ВВ викликаються всіма твердими ВВ і відносно незначним числом рідких ВВ, включаючи нітрогліцерин. Такі ВВ зазвичай мають щільність 1300-1800 кг / м3, проте первинні ВВ містять свинець або ртуть, мають набагато більші щільності.

Реакції розкладання:

Найпростіший випадок вибуху - процес розкладання з утворенням газоподібних продуктів. Наприклад, розкладання пероксиду водню з великим тепловим ефектом і утворенням водяної пари і кисню:

2Н2О2 → 2Н2О2 + О2 + 106 кДж / моль

Пероксид водню небезпечний, починаючи з концентрації 60%.

Розкладання при терті або ударі азида свинцю:

Pb (N3) 2 → Pb-ь 3N2 + 474 кДж / моль.

Тринітротолуол (ТНТ) є речовиною з «дефіцитом кисню» і тому одним з основних продуктів його розпаду є вуглець, що сприяє утворенню диму під час вибухів ТНТ.

Речовини, схильні до вибуховій розкладанню, майже завжди містять одну або кілька характерних хімічних структур, відповідальних за раптовий розвиток процесу з виділенням великої кількості енергії. Ці структури включають такі групи:

NO2 і NО3 - в органічних і неорганічних речовин;

N \u003d N-N - в органічних і неорганічних азидів;

NX3, де X - галоид,

N \u003d C в фульминату.

На підставі законів термохімії представляється можливим виявити сполуки, процес розкладання яких може виявитися вибухонебезпечним. Одним з вирішальних факторів, що визначають потенційну небезпеку системи, є превалювання її внутрішньої енергії в початковому стані в порівнянні з кінцевим станом. Така умова виконується при поглинанні тепла (ендотермічна реакція) в процесі утворення речовини. Прикладом відповідного процесу є утворення ацетилену з елементів:

2С + Н2 → СН \u003d СН - 242 кДж / моль.

До речовин не вибухонебезпечним, які втрачають тепло в процесі освіти (екзотермічна реакція), відносяться, наприклад, діоксид вуглецю

З + О2 → СО2 + 394 кДж / моль.

Слід враховувати, що застосування законів термохімії дозволяє лише виявити можливість вибухового процесу. Здійснення його залежить від швидкості реакції і освіти летючих продуктів. Так, наприклад, реакція парафіну свічки з киснем, незважаючи на високу екзотермічність, не призводить до вибуху через її низьку швидкість.

Реакція 2Аl + 4АС2О2 → Аl2О3 + 2Fе сама по собі, не дивлячись на високу екзотермічність, також не призводить до вибуху, так як не утворюються газоподібні продукти.

Окислювально-відновні реакції, що становлять основу реакцій горіння, із зазначеної причини можуть приводити до вибуху тільки в умовах сприяють досягненню високих швидкостей реакції і зростання тиску. Від згоряння сильно диспергованих твердих речовин і рідин може привести в умовах закритого обсягу до зростання надлишкового тиску аж до 8 бар Порівняно рідко, наприклад в системах рідкого повітря, де аерозоль являє собою туман з масляних крапель.

При реакціях полімеризації, супроводжуваних екзотермічним ефектом, і наявності летючого мономера часто досягається стадія, при якій може статися небезпечне підвищення тиску, для деяких речовин таких як етиленоксид, полімеризація може початися при кімнатній температурі особливо коли вихідні з'єднання забруднюються речовинами, які прискорюють полімеризацію. Етиленоксид може також изомеризоваться в ацетальдегід екзотермічним шляхом:

СН2СН2О - СН3НС \u003d О + 113,46 кДж / моль

Реакції конденсації широко застосовуються у виробництві фарб, лаків і смол і внаслідок екзотермічності процесу і наявності летких компонентів призводять часом до вибухів

Для з'ясування загальних умов, що сприяють виникненню горіння і його переходу у вибух, розглянемо графік (рисунок 1) залежно температури, що розвивається в горючій системі, від часу при наявності з нею об'ємного тепловиділення за рахунок хімічної реакції і тепловтрат.

Якщо уявити температуру Т1 на графіку як критичну точку, при якій виникає горіння в системі, стає очевидним, що в умовах, коли має місце перевищення тепловтрат над теплопріходом, таке горіння виникнути не може. Цей процес починається лише при досягненні рівності між швидкостями тепловиділення і тепловтрат (в точці дотику відповідних кривих) і далі здатний прискорюватися з підвищенням температури і. тим самим, тиску до вибуху.

Таким чином, при наявності умов, що сприяють теплоізоляції, протікання екзотермічної реакції в горючій системі може привести не тільки до горіння, але і до вибуху.

Виникаючі неконтрольовані реакції, що сприяють вибуху, обумовлені тим, що швидкість перенесення тепла, наприклад, і судинах є лінійною функцією різниці температур між реакційною масою і охолоджувачем, тоді як швидкість екзотермічної реакції і, тим самим, приплив тепла від неї росте за степеневим, закону з збільшенням початкових концентрацій реагентів і швидко зростає при підвищенні температури в результаті експоненційної залежності швидкості хімічної реакції від температури (закон Арреніуса). Ці закономірності обумовлюють найменші швидкості горіння суміші та температуру на нижньому концентраційному межі займання. У міру наближення концентрації пального і окислювача до стехиометрическим швидкість горіння і температура зростають до максимальних знамень.

Концентрація газу стехіометричного складу - концентрація горючого газу в суміші з окислювальним середовищем, при якій забезпечується повне без залишку хімічну взаємодію пального і окислювача суміші.

3. Особливості фізичного вибуху

Фізичні вибухи, як правило, пов'язують з вибухами судин від тиску парів і пазів. Причому основною причиною їх утворення є не хімічна реакція, а фізичний процес, обумовлений вивільненням внутрішній енергії стисненого або скрапленого газу. Сила таких вибухів залежить від внутрішнього тиску, а руйнування викликаються ударною хвилею від газу, що розширюється або осколками розірвався, судини. Фізичний вибух може статися в разі, наприклад, падіння переносного балона з газом під тиском і зриву вентиля, що знижує тиск. Тиск зрідженого газу рідко перевищує 40 бар (критичний тиск більшості звичайних зріджених газів).

До фізичних вибухів відносяться також явище так званої фізичної детонації. Це явище виникає при змішуванні гарячої та холодної рідин, коли температура однієї з них значно перевищує температуру кипіння інший (наприклад, виливання розплавленого металу в воду). У створеному парожидкостной суміші випаровування може протікати вибуховим чином внаслідок процесів, що розвиваються тонкої флегматизації крапель розплаву, швидкого відводу тепла від них і перегріву холодної рідини з сильним її паротворенням.

Фізична детонація супроводжується виникненням ударної хвилі з надлишковим тиском в рідкій фазі, що досягає в ряді випадках понад тисячу атмосфер. Багато рідини зберігаються або використовуються в умовах, коли тиск їх парів значно перевищує атмосферний. До числа таких рідин відносяться: зріджені горючі гази (наприклад, пропан, бутан) зріджені холодоагенти аміак або фреон, що зберігаються при кімнатній температурі, метан, який повинен зберігатися при низькій температурі, перегріта вода в парових котлах. Якщо ємність з перегрітої рідиною пошкоджується, то відбувається витікання пара в навколишній простір і швидке часткове випаровування рідини. При досить швидкому закінченні та розширенні пара в навколишньому середовищі генеруються вибухові хвилі. Причинами вибухів судин з газами і парами під тиском є:

Порушення цілісності корпусу через поломки будь-якого вузла, пошкодження або корозії при неправильній експлуатації;

Перегрів судини за рахунок порушень в електрообігрівання або режимі роботи топкового пристрою (в цьому випадку тиск всередині судини підвищується, а міцність корпусу знижується до стану, при якому відбувається нею пошкодження);

Вибух судини при перевищенні допустимого тиску.

Вибухи газових ємностей з послідуючим горінням в атмосфері в основі своїй містять ті ж причини, які описані вище і характерні для фізичних вибухів. Основна відмінність полягає в освіті в даному випадку вогненної кулі, розмір якого залежить від кількості викинутого в атмосферу газоподібного палива. Ця кількість залежить, в свою чергу від фізичного стану, в якому знаходиться газ в ємності. При утриманні пального в газоподібному стані його кількість вийде набагато менше, ніж в разі зберігання в тій же ємності в рідкому вигляді. Параметри вибуху, що обумовлюють його наслідки, в основному визначаються характером розподілу енергії в області вибуху і її розподілом по мірі того, як вибухова хвиля поширюється від джерела вибуху.

4. Енергетичний потенціал

Вибух має велику руйнівну здатність. Найважливішою характеристикою вибуху є сумарна енергія речовини. Цей показник називають енергетичним потенціалом вибухонебезпечності, він входить в усі параметри, що характеризують масштаби і наслідки вибуху.

При аварійній розгерметизації апарату відбувається його повне розкриття (руйнування);

Площа протоки рідини визначається виходячи з конструктивних рішень будівель або площадки зовнішньої установки;

Час випаровування приймається не більше 1 години:

Е \u003d ЕII1 + ЕII2 + ЕII1 + ЕII2 + ЕII3 + ЕII4,

вибух пожежний приміщення небезпека

де ЕI1 - сума енергій адіабатичного розширення і згоряння парогазової фази (ПГФХ безпосередньо знаходиться в блоці, кДж;

ЕI2 - енергія згоряння ДПФ, що надійшла до розгерметизувався ділянці від суміжних об'єктів (блоків), кДж;

ЕII1- енергія згоряння ГТГФ, що утворюється за рахунок енергії перегрітої ЖФ розглянутого блоку і що надійшла від суміжних об'єктів кДж;

ЕII2 - енергія згоряння ПГФ, що утворюється з рідкої фази (ЖФ) за рахунок тепла екзотермічних реакцій, що не припиняються при розгерметизації, кДж;

ЕII3 - енергія згоряння ПГФ. утворюється з ЖФ за рахунок теплопритоку від зовнішніх теплоносіїв, кДж;

ЕII4 - енергія згоряння ПГФ, що утворюється з пролитої на тверду поверхню (підлогу, піддон, грунт і т.п.) ЖФ за рахунок тепловіддачі від навколишнього середовища (від твердої поверхні і повітря, до рідини по її поверхні), кДж.

За значеннями загальних енергетичних потенціалів вибухонебезпечності і визначаються величини наведеної маси і відносного енергетичного потенціалу, що характеризують вибухонебезпечність технологічних блоків.

Наведена маса - це загальна маса горючих парів (газів) вибухонебезпечного парогазового хмари, приведена до єдиної питомої енергії згоряння, рівною 46000 кДж / кг:

Відносний енергетичний потенціал вибухонебезпечності Qв технологічного блоку, який характеризує повну енергію згоряння і може перебувати розрахунковим методом за формулою:

де Е - загальний енергетичний потенціал вибухонебезпечності технологічного блоку.

За значеннями відносних енергетичних потенціалів Ов до наведеної масі парогазового середовища т здійснюється категорирование технологічних блоків. Показники категорії вибухонебезпечності технологічних блоків наведені в таблиці 1.

Таблиця №

Категорія вибухонебезпечності	Ов	m
I	>37	>5000
II	27 − 37	2000−5000
III	<27	<2000

5. Тротиловий еквівалент. Надмірний тиск у фронті ударної хвилі

Для оцінки рівня впливу випадкових і навмисних в зривів широко застосовується метод оцінки через тротиловий еквівалент. За цим методом ступінь руйнування характеризують тротиловим еквівалентом, де визначають масу тротилу, яка потрібна, щоб викликати даний рівень разрушеній.Тротіловий еквівалент вибуху парогазової середовища Wτ (кг) визначається за умовами адекватності характеру і ступеня дозволу при вибухах парогазових хмар, а також твердих і рідких хімічно нестабільних сполук, розраховується за формулами:

1 Для парогазових середовищ

q / - питома теплота згоряння парогазової середовища, кДж кг,

qT - питома енергія вибуху ТНТ кДж / кг.

2 Для твердих і рідких хімічно нестабільних сполук

де Wk- маса твердих і рідких хімічно нестабільних сполук; qk- питома енергія вибуху твердих і рідких хімічно нестабільних сполук. На виробництві під час вибуху газоповітряної, пароповітряної суміші або пилу утворюється ударна хвиля. Ступінь дозволу будівельних конструкцій, обладнання, машин і комунікацій, а також ураження людей залежить від надлишкового тиску у фронті ударної хвилі ΔРФ (різниця між максимальним тиском у фронті ударної хвилі і нормальним атмосферним тиском перед цим фронтом).

Розрахунки оцінки дії горючих хімічних газів і рідин зводяться до визначення надлишкового тиску в фронті ударної хвилі (ΔРФ) під час вибуху газоповітряної суміші на певній відстані від ємності, в якій зберігається певна кількість у вибухонебезпечній суміші.

6. Розрахунок за визначенням надлишкового тиску вибуху

Розрахунок надлишкового тиску вибуху для горючих газів, парів легкозаймистих і горючих рідин проводиться за методикою, викладеною в НПБ 105-03 «Визначення категорій приміщень, будинків та зовнішніх установок за вибухопожежною та пожежною небезпекою».

Завдання: визначити надлишковий тиск вибуху сірководню в приміщенні.

вихідні умови

Сроводород постійно знаходиться в апараті об'ємом 20 м3. Апарат розташований на підлозі. Сумарна довжина трубопроводів діаметром 50 мм, обмежена засувками (ручними), встановленими на подавальному та зворотному ділянках трубопроводів, становить 15 м. Витрата сероводородаа в трубопроводах 4 · 10-3 м3 / с. Розміри приміщення - 10x10x4 м.

У приміщенні є аварійна вентиляція з кратністю повітрообміну 8 ч-1. Аварійна вентиляція забезпечена резервними вентиляторами, автоматичним пуском при перевищенні гранично допустимої вибухонебезпечної концентрації і електропостачанням за першою категорією надійності (ПУЕ). Пристрої для видалення повітря з приміщення розташовані в безпосередній близькості від місця можливої \u200b\u200bаварії.

Основні будівельні конструкції будівлі залізобетон.

Обгрунтування розрахункового варіанта

Згідно НПБ 105-03 в Як розрахунковий варіант аварії слід приймати найбільш несприятливий варіант аварії, при якому бере участь найбільша кількість речовин, найбільш небезпечних щодо наслідків вибуху.

І в Як розрахунковий варіант прийнятий варіант розгерметизації ємності з сірководнем і вихід з неї і на початку та вкінці трубопроводів сірководню в обсяг приміщення.

1) Надлишковий тиск вибуху для індивідуальних горючих речовин, що складаються з атомів C, H, O, N, Cl, Br, I, F, визначається за формулою

(1)

де - максимальний тиск вибуху стехіометричної газоповітряної або пароповітряної суміші в замкнутому об'ємі, яке визначається експериментально або за довідковими даними відповідно до вимог п.3 НПБ -105-03. При відсутності даних допускається приймати рівним 900 кПа;

Початковий тиск, кПа (допускається приймати рівним 101 кПа);

Маса пального газу (ГГ) або парів легкозаймистих (ЛЗР) і горючих рідин (ГР), що вийшли в результаті аварії в приміщення, кг;

Коефіцієнт участі пального у вибуху, який може бути розрахований на основі характеру розподілу газів і парів в об'ємі приміщення згідно з додатком. Допускається приймати значення по табл. 2 НПБ 105-03. приймаю рівним 0,5;

Вільний об'єм приміщення,;

За розрахункову температуру приймається максимальна абсолютна температура повітря для Уфа рівна 39 ° С (згідно СНиП 23-01-99 «Будівельна кліматологія»).

Нижче наведено розрахунок величин, необхідних для визначення надлишкового тиску вибуху сірководню в приміщенні.

Щільність сірководню при розрахунковій температурі:

де М - молярна маса сірководню, 34,08 кг / кмоль;

v0 - молярний об'єм, рівний 22,413 м3 / кмоль;

0,00367- коефіцієнт температурного розширення, град -1;

tp - розрахункова температура, 390С (абсолютна максимальна температура повітря для м Уфи).

Стехіометрична концентрація сірководню розраховується за формулою:

;

де β - стехиометрический коефіцієнт кисню в реакції згоряння;

nc, nн, n0, nх, - число атомів С, Н, О і галоідов в молекулі пального;

Для сірководню (Н2S) nc \u003d 1, n н \u003d 4, n0 \u003d 0, nх \u003d 0, отже,

Підставами знайдене значення β, отримаємо значення стехиометрической концентрації сірководню:

Обсяг сірководню надійшов при розрахунковій аварії в приміщення, складається з обсягу газу, що вийшла з апарату, і обсягу газу, що вийшла з трубопроводу до закриття засувок і після закриття засувок:

де Va- обсяг газу вийшла з апарату, м3;

V1T- обсяг газу вийшла з трубопроводу до його відключення, м3;

V2T - обсяг газу, що вийшла з трубопроводу після його відключення, м3;

де q- витрата рідини, що визначається відповідно до технологічного регламенту, м3 / с;

T - тривалість надходження газу до об'єму приміщення, яке визначається по п.38 НПБ 105-03 с;

де d - внутрішній діаметр трубопроводів, м;

Ln - довжина трубопроводів від аварійного апарату до засувок, м;

Таким чином, обсяг сірководню, що надійшов в приміщення при даному варіанті аварії:

Маса сірководню в приміщенні:

У разі звернення в приміщенні горючих газів, легкозаймистих або горючих газів, легкозаймистих або горючих рідин при визначенні значення маси, допускається враховувати роботу аварійної вентиляції, якщо вона забезпечена резервними вентиляторами, автоматичним пуском при перевищенні гранично допустимої вибухобезпечної концентрації і електропостачанням за першою категорією надійності (ПУЕ ), за умови розташування пристроїв для видалення повітря з приміщення в безпосередній близькості від місця можливої \u200b\u200bаварії.

При цьому масу горючих газів або парів легкозаймистих або горючих рідин, нагрітих до температури спалаху і вище, які потрапили в об'єм приміщення, слід розділити на коефіцієнт, що визначається за формулою

де - кратність повітрообміну, що створюється аварійною вентиляцією, 1 / c. В даному приміщенні є вентиляції з кратністю повітрообміну - 8 (0,0022с);

Тривалість надходження горючих газів і парів легкозаймистих і горючих рідин до об'єму приміщення, с, приймаю рівним 300 с. (П.7 НПБ 105-03)

Маса сірководню, які перебувають в приміщенні при даному варіанті аварії:

Результати розрахунків під час вибуху

№ варіанту	горючий газ	Значення, кПа
сірководень		5	Середні пошкодження будівель

Таблиця. Гранично допустимий надлишковий тиск при згорянні газо-, паро- або пилоповітряних сумішей в приміщеннях або в відкритому просторі

Вихідні та розрахункові дані зведені в таблицю 2.

Таблиця 2 - Вихідні та розрахункові дані

№ п / п	Найменування	позначення	величина
1	Речовина, його назва та формула	сірководень	H2S
2	Молекулярна маса, кг · кмоль-1	M	34,08
3	Щільність рідини, кг / м3	ρж	-
4	Щільність газу при розрахунковій температурі, кг / м3	ρг	1,33
5	Температури середовища (повітря до вибуху), 0С	Т0	39
6	Тиск насичених парів, кПа	рн	28,9
7	Стехіометрична концентрація,% об.	Сст	29,24
8	розміри приміщення - довжина, м - ширина, м - висота, м
9	Розміри трубопроводу: - діаметр, м -довжина, м
10	Витрата гептана в трубопроводі, м3 / с	q	4 · 10-3
11	Час закриття засувок, з	t	300
12	Кратність аварійної вентиляції, 1 / год	A	8
13	Максимальний тиск вибуху, кПа	Pmax	900
14	Початковий тиск, кПа	P0	101
15	Коефіцієнт негерметичність і неадіабатності	kн	3
16	Коефіцієнт участі пального у вибуху	Z	0,5

Згідно НПБ 105-2003 категорії приміщень з вибухопожежної та пожежної небезпеки приймаються відповідно до таблиці 4.

Категорія приміщення	Характеристика речовин і матеріалів, що знаходяться (обертаються) у приміщенні
А вибухопожежо-	Горючі гази, легкозаймисті рідини з температурою спалаху не більше 28 ° С в такій кількості, що можуть утворювати вибухонебезпечні парогазоповітряні суміші, у разі спалахування яких розвивається розрахунковий надлишковий тиск вибуху в приміщенні., Що перевищує 5 кПа. Речовини і матеріали, здатні вибухати і горіти при взаємодії з водою, киснем повітря або один з одним в такій кількості, що розрахунковий надлишковий тиск вибуху в приміщенні перевищує 5 кПа.
вибухопожежо-небезпечна	Горючі пил або волокна, легкозаймисті рідини з температурою спалаху більше 28 ° С, горючі рідини в такій кількості, що можуть утворювати вибухонебезпечні пилоповітряні або пароповітряні суміші, у разі спалахування яких розвивається розрахунковий надлишковий-ве тиск вибуху в приміщенні, що перевищує 5 кПа.
В1-В4 пожежонебезпечні	Горючі і важкогорючі рідини, тверді горючі і важкогорючі речовини і матеріали (в тому числі пил та волокна), речовини і матеріали., Здатні при взаємодій-наслідком з водою, киснем повітря або один з одним тільки горіти за умови, що приміщення, в яких вони є в наявності або обертаються, не належать до категорій А або Б.
Г	Негорючі речовини і матеріали в гарячому, розпеченому або розплавленому стані, процес обробки яких супроводжується виділенням променевої теплоти, іскор і полум'я; горючі гази, рідини і тверді речовини, які спалюються або утилізуються як паливо.
Д	Негорючі речовини і матеріали в холодному стані,

Висновок: Приміщення відноситься до категорії А, так як в ньому можливий вихід горючого газу (сірководень) в такій кількості, що може утворити вибухонебезпечні парогазоповітряні суміші, у разі спалахування яких розвивається розрахунковий надлишковий тиск вибуху в приміщенні, що перевищує 5 кПа.

8. Визначення значень енергетичних показників вибухонебезпечності технологічного блоку під час вибуху

Енергетичний потенціал вибухонебезпечності Е (кДж) блоку визначається повною енергією згоряння парогазової фази, що знаходиться в блоці, з урахуванням величини роботи її адіабатичного розширення, а також величини енергії повного згоряння випарувалася рідини з максимально можливої \u200b\u200bплощі її протоки, при цьому вважається:

1) при аварійній розгерметизації апарату відбувається його повне розкриття (руйнування);

2) площа протоки рідини визначається виходячи з конструктивних рішень будівель або площадки зовнішньої установки;

3) час випаровування приймається не більше 1 год:

Сума енергій адіабатичного розширення А (кДж) і згоряння ПГФ, що знаходиться в блоці, кДж:

q "\u003d 23380 кДж / кг - питома теплота згоряння ПГФ (сірководню);

26,9 - маса горючого газу

.

Для практичного визначення енергії адіабатичного розширення ПГФ можна скористатися формулою

де b1 - може бути прийнято по табл. 5. При показнику адіабати k \u003d 1,2 і тиску 0,1 МПа, так само 1,40.

Таблиця 5. Значення коефіцієнта b1 в залежності від показника адіабати середовища і тиску в технологічному блоці

показник	Тиск в системі, МПа
адіабати	0,07-0,5	0,5-1,0	1,0-5,0	5,0-10,0	10,0-20,0	20,0-30,0	30,0-40,0	40,0-50,0	50,0-75,0	75,0-100,0
k \u003d 1,1	1,60	1,95	2,95	3,38	3,08	4,02	4,16	4,28	4,46	4,63
k \u003d 1,2	1,40	1,53	2,13	2,68	2,94	3,07	3,16	3,23	3,36	3,42
k \u003d 1,3	1,21	1,42	1,97	2,18	2,36	2,44	2,50	2,54	2,62	2,65
k \u003d 1,4	1,08	1,24	1,68	1,83	1,95	2,00	2,05	2,08	2,12	2,15

0 кДж - енергія згоряння ПГФ, що надійшла до розгерметизувався ділянці від суміжних об'єктів (блоків), кДж. Суміжні блоки відсутні, тому дана складова дорівнює нулю.

0 кДж- енергія згоряння ПГФ, що утворюється за рахунок енергії перегрітої ЖФ розглянутого блоку і що надійшла від суміжних об'єктів за час ti.

0 кДж - енергія згоряння ПГФ, що утворюється з ЖФ за рахунок тепла екзотермічних реакцій, що не припиняються при розгерметизації.

0 кДж - енергія згоряння ПГФ, що утворюється з ЖФ за рахунок теплопритоку від зовнішніх теплоносіїв.

0 кДж - енергія згоряння ПГФ, що утворюється з пролитої на тверду поверхню (підлогу, піддон, грунт і т.п.) ЖФ за рахунок тепловіддачі від навколишнього середовища (від твердої поверхні і повітря до рідини по її поверхні.

Енергетичний потенціал вибухонебезпечності блоку дорівнює:

Е \u003d 628923,51 кДж.

За значеннями загальних енергетичних потенціалів вибухонебезпечності Е визначаються величини наведеної маси і відносного енергетичного потенціалу, що характеризують вибухонебезпечність технологічних блоків.

Загальна маса горючих парів (газів) вибухонебезпечного парогазового хмари т, приведена до єдиної питомої енергії згоряння, рівною 46 000 кДж / кг:

Відносний енергетичний потенціал вибухонебезпечності Qв технологічного блоку знаходиться розрахунковим методом за формулою

За значеннями відносних енергетичних потенціалів Qв і наведеної масі парогазового середовища m здійснюється категорирование технологічних блоків. Показники категорій наведені в табл. 5.

Таблиця 4. Показники категорій вибухонебезпечності технологічних блоків

Категорія вибухонебезпечності	Qв	m, кг
I	> 37	> 5000
II	27 - 37	2000 - 5000
III	< 27	< 2000

Висновок: Приміщення відноситься до III категорії вибухонебезпечності, так як загальна маса вибухонебезпечного парогазового хмари сероводородаа приведена до єдиної питомої енергії згоряння, дорівнює 16,67 кг, відносний енергетичний потенціал вибухонебезпечності дорівнює 5,18.

9. Розрахунок вибухонебезпечної концентрації газоповітряної суміші в приміщенні. Визначення класу приміщення по вибухопожежобезпеки поПУЕ

Визначимо обсяг вибухонебезпечної концентрації сероводородаа в приміщенні:

де т - маса пароповітряної суміші в приміщенні, кг,

НКМЗ - нижній концентраційний межа запалення, г / м3.

Концентрація пароповітряної суміші в приміщенні складе:

де VCM - обсяг вибухонебезпечної концентрації сірководню в приміщенні, м3, VC6 - вільний об'єм приміщення, м3.

Результати розрахунку представлені в таблиці 6.

Таблиця 6. Результати розрахунку концентрації газоповітряної суміші

Згідно ПУЕ розглянута приміщення належить до класу В-Ia - зони, розташовані в приміщеннях, в яких при нормальній експлуатації вибухонебезпечні суміші горючих газів (незалежно від нижньої межі займання) або парів ЛЗР з повітрям не утворюються, а можливі тільки в результаті аварій і несправностей.

10. Визначення зон руйнування під час вибуху. Класифікація зон руйнувань

Радіуси зон руйнувань під час вибуху газоповітряної суміші визначалися відповідно до методики, викладеної в Додатку 2 ПБ 09-540-03.

Маса парогазових речовин (кг), що беруть участь у вибуху, визначається твором

де z - частка наведеної маси сірководню, що беруть участь у вибуху (для ГГ дорівнює 0,5),

т - маса сірководню в приміщенні, кг.

Для оцінки рівня впливу вибуху може застосовуватися тротиловий еквівалент. Тротиловий еквівалент вибуху парогазової середовища WT (кг), визначається за умовами адекватності характеру і ступеня руйнування під час вибухів парогазових хмар, а також твердих і рідких хімічно нестабільних сполук.

Для парогазових середовищ тротиловий еквівалент вибуху розраховується:

де 0,4 - частка енергії вибуху парогазової середовища, що витрачається безпосередньо на формування ударної хвилі;

0,9 - частка енергії вибуху тринітротолуолу (ТНТ), що витрачається безпосередньо на формування ударної хвилі;

q "питома теплота згоряння парогазової середовища, кДж / кг;

qT - питома енергія вибуху ТНТ, кДж / кг.

Зоною руйнування вважається площа з межами, обумовленими радіусами R, центром якої є розглянутий технологічний блок або найбільш ймовірне місце розгерметизації технологічної системи. Межі кожної зони характеризуються значеннями надлишкових тисків по фронту ударної хвилі АР і відповідно безрозмірним коефіцієнтом К. Класифікація зон руйнування наводиться в таблиці 6.

Таблиця 7. Рівень можливих руйнувань при вибуховому перетворенні хмар топлівовоздушних сумішей

Клас зони руйнування	DР, кПа	До	зона руйнувань	Характеристика зони ураження
1	≥100	3,8	повних	Руйнування і обвалення всіх елементів будівель і споруд, включаючи підвали, відсоток виживання людей; Для адміністративно - побутових будівель і приміщень управління звичайних виконань - 30%; Для виробничих будівель і споруд звичайних виконань - 0%.
2	70	5,6	сильних	Руйнування частини стін і перекриттів верхніх поверхів, утворення тріщин в стінах, деформація перекриттів нижніх поверхів. Можливо Обмежене використання збережених підвалів після розчищення входів. Відсоток виживання людей: Для адміністративно - побутових будівель і приміщень управління звичайних виконань - 85%: Для виробничих будівель і споруд звичайних виконань - 2%
3	28	9,6	середніх	Руйнування головним чином другорядних елементів (дахів, перегородок і дверних заповнень). Перекриття, як правило, не обвалюються. Частина приміщень придатна для використання після розчищення уламків і проведення ремонту. Відсоток виживання людей: -для адміністративно - побутових будівель і приміщень управління звичайних виконань - 94%.
4	14	28	слабких	Руйнування віконних і дверних заповнень та перегородок. Підвали і нижні поверхи повністю зберігаються і придатні для тимчасового використання після збирання сміття і закладення прорізів. Відсоток виживання людей: - для адміністративно - побутових будівель і приміщень управління звичайних виконань - 98%; виробничих будівель і споруд звичайних виконань - 90%
5	≤2	56	расстекленія	Руйнування скляних заповнень. Відсоток тих, хто вижив людей- 100%

Радіус зони руйнування (м) в загальному вигляді визначається виразом:

де К - безрозмірний коефіцієнт, що характеризує вплив вибуху на об'єкт.

Результати розрахунку радіусів зон руйнувань під час вибуху паливно-повітряної суміші в приміщенні представлені в таблиці 7.

Таблиця 7 - Результати розрахунку радіусів зон руйнувань

Список використаних джерел

1. Бесчастнов М.В. Промислові вибухи. Оцінка і попередження. - М. Хімія, 1991.

2. Безпека життєдіяльності, Безпека технологічних процесів і виробництв (Охорона праці): Учеб, посібник для вузів / П.П.Кукін, В.Л. Лапін, Н, Л. Пономарьов та ін, - М.,: Вища. шк.т 2001,

3. ПБ 09-540-03 «Загальні правила вибухобезпеки для вибухопожежонебезпечних хімічних, нафтохімічних і нафтопереробних виробництв».

4. ГОСТ 12.1,010-76 * Вибухобезпека

5. НПБ 105-03 «Визначення категорій приміщень і будівель, зовнішніх установок по взриволожарной і пожежної небезпеки».

6. СНиП 23 -01-99 Будівельна кліматологія.

7. вогнестійкість і засоби їх гасіння. Під ред. А "Н. Баратова і А. Я. Корольченко. М., Хімія, 1990. 8. Правила улаштування електроустановок. Вид. 7-е.