- •Рецензенты:
- •Оглавление Введение
- •1.1.2. Понятие горения. Условия возникновения и прекращения горения
- •1.1.3. Описание горения с позиции электронной и молекулярно-кинетической теории строения материи
- •1.2. Классификация процессов горения. Пламя. Продукты горения
- •1.2.1. Классификация процессов горения
- •1.2.2. Пламя. Процессы, протекающие в пламени
- •1.2.3. Продукты горения. Дым
- •1.2.4. Расчет объема воздуха, необходимого для горения
- •1.2.5. Расчет объема продуктов горения
- •1.3. Тепловые эффекты и тепловой баланс процессов горения
- •1.3.1. Теплота горения
- •1.3.2. Температура горения и ее виды
- •Глава 2. Возникновение горения по механизму самовоспламенения и вынужденного воспламенения
- •2.1. Понятие самовоспламенения
- •2.2. Теории окисления горючего вещества кислородом
- •2.3. Теория самовоспламенения
- •2.4. Температура самовоспламенения. Снижение пожарной опасности веществ с помощью факторов, влияющих на температуру самовоспламенения
- •2.4.1. Влияние на температуру самовоспламенения объема реакционного сосуда
- •2.4.2. Влияние на температуру самовоспламенения формы реакционного сосуда
- •2.4.3. Влияние на температуру самовоспламенения состава горючей смеси, давления и степени измельчения
- •2.4.4. Влияние на температуру самовоспламенения катализаторов
- •2.5. Вынужденное воспламенение (зажигание) как вид возникновения горения
- •Глава 3. Возникновение горения по механизму самовозгорания
- •3.1. Сущность и классификация самовозгорания
- •3.2. Тепловое самовозгорание
- •Тепловое самовозгорание масел и жиров
- •Тепловое самовозгорание ископаемых углей и торфа
- •Тепловое самовозгорание сульфидов железа
- •Тепловое самовозгорание растительных веществ
- •3.3. Химическое самовозгорание
- •Химическое самовозгорание веществ при контакте с сильными окислителями
- •Химическое самовозгорание химически активных веществ на воздухе
- •3.4. Микробиологические самовозгорание
- •Растительные материалы
- •Глава 4. Горение газопаровоздушных смесей
- •4.1. Основные закономерности горения газопаровоздушных смесей
- •4.2. Концентрационные пределы распространения пламени (кпрп) газопаровоздушных смесей, снижение пожарной опасности веществ с помощью факторов, влияющих на кпрп
- •Факторы, влияющие на кпрп
- •Расчет кпрп
- •4.3. Распространение горения по газопаровоздушным смесям
- •Кинетическое горение газов и паров
- •Диффузионное горение газов и паров
- •Ламинарное диффузионное горение
- •Турбулентное диффузионное горение
- •4.4. Взрыв газопаровоздушной смеси
- •Факторы, влияющие на давление взрыва
- •Глава 5. Горение жидкостей
- •Значение испарения в горении жидкостей. Показатели пожаровзрывоопасности жидкостей
- •Процесс вынужденного воспламенения и горения жидкостей
- •5.3. Процесс выгорания жидкости. Пожары резервуаров
- •6.1.2. Процессы, протекающие при нагревании твердых горючих веществ и материалов
- •6.1.3. Воспламенение и горение древесины
- •6.1.4. Распространение горения по твердым горючим веществам и материалам
- •6.1.5. Развитие пожаров твердых горючих веществ в помещении
- •Стадии развития пожара в помещении
- •6.1.6. Газообмен на пожаре
- •6.1.7. Очаг пожара. Очаговые признаки
- •6.2. Особенности горения пылей
- •6.2.1. Свойства пылей, влияющие на их пожаровзрывоопасность
- •6.2.2. Показатели пожаровзрывоопасности пылей и способы обеспечения их пожаровзрывобезопасности
- •6.2.3. Механизм горения аэрозолей и аэрогелей
- •6.3. Особенности горения металлов
- •Глава 7. Оценка пожаровзрывоопасности веществ и материалов
- •7.1. Понятие и методика оценки пожаровзрывоопасности веществ и материалов
- •Алгоритм оценки пожаровзрывоопасности веществ и материалов
- •7.3. Классификация веществ по гост 12.1.044
- •Заключение
- •Библиографический список
- •1. Общие положения
- •2. Показатели пожаровзрывоопасности веществ и материалов
- •3 94006 Воронеж, ул. 20-летия Октября, 84
Факторы, влияющие на давление взрыва
1. Природа горючего газа (давление взрыва водорода, ацетилена до 8 раз больше чем у метана).
2. Состав смеси – концентрации газа (пара) и наличия флегматизаторов. При нижнем или верхнем КПРП (таких взрывов большинство) давление взрыва небольшое, здание обычно остается целым. Максимальное давление взрыва происходит при концентрациях газа (пара), немного превышающих стехиометрическую концентрацию (смк). В практике наиболее мощные взрывы случались тогда, когда утечка газа происходила достаточно долго и создавалась концентрация, близкая к стехиометрической.
Стехиометрическая концентрация рассчитывается по следующим формулам:
[%], (4.8)
где – стехиометрический коэффициент;
[г/м3], (4.9)
где – молекулярная масса.
Пример. Определить наиболее пожаровзрывоопасную (стехиометрическую) концентрацию пропана С3Н8.
определяем β:
С3Н8+5(О2+3,76N2)=3СО2+4Н2О+3,76N2, β=5;
3. Размещение проемов. При сосредоточенном размещении проемов в помещении давление взрыва Рвзр существенно ниже, чем при рассредоточенном размещении проемов (рис. 4.8).
4. Толщина конструкций (остекления). При увеличении толщины конструкций давление взрыва возрастает. На рис. 4.9 показана разница давлений взрыва Рвзр для помещений с неостекленными и с остекленными проемами, имеющими давление вскрытия Рвскр = 2 кПа.
Д авление взрыва Рвзр
А
– Рвзр
при распределенном
размещении проемов
В
– Рвзр
при сосредоточенном
размещении проемов
А
В
время взрыва , с
Рис. 4.8. Зависимость давления взрыва Рвзр от размещения проемов
5. Препятствия – турбулизируют горение и увеличивают скорость, а следовательно, и давление взрыва.
6. Длина помещения (соотношения длины и ширины L/D). При L/D 1, избыточное давление составляет Р = 7 – 10 кПа, разрушения незначительные (окна, двери). Если прочность здания одинакова, может произойти одновременное разрушение здания.
При L/D1 (или наличии препятствий на пути движения ударной волны) избыточное давление составляет Р = 50 –1 000 кПа, максимальные разрушения наблюдаются в наиболее удаленных участках(шахты, танкеры).
Давление взрыва Рвзр
Ограждающие
конструкции из стекла с Рвскр=2
кПа
без стекла
время взрыва , с
Рис. 4.9. Зависимость давления взрыва от толщины конструкций
Знание факторов, влияющих на давление взрыва, позволяет разрабатывать защитные мероприятия [3, 4].
В общем случае, пожаровзрывоопасность обеспечивается:
взрывопредупреждением (разрыв «треугольника пожара», посредством, например, флегматизации, т.е. разбавления горючего и /или окислителя до негорючих концентраций; недопущение образования взрывоопасных концентраций посредством газоопределителей);
взрывозащитой (взрывоподавление, снижение последствий взрыва – легкосбрасываемые покрытия, обваловка и бункеровка взрывоопасных участков, быстродействующие отсечные и обратные клапаны);
организационно-техническими мероприятиями (наглядная агитация, обучение, контроль и надзор, заблаговременная подготовка к проведению аварийных работ и т.д.).
Расчет давления взрыва проводится для расчета взрывоустойчивой аппаратуры, предохранительных клапанов, для определения категории помещений по взрывоопасной и пожарной опасности.
Для расчета давления взрыва применяется несколько зависимостей.
[кПа], (4.10)
где Твзр = 3000К;
Ро, То – начальное соответственно давление и температура;
– сумма киломолей продуктов горения;
– сумма киломолей смеси.
Избыточное давление взрыва для определения категорий помещения по пожаровзрывоопасности рассчитывают по зависимости:
(4.11)
где – максимальное давление взрыва, допускается принимать Рmax = 900 кПа;
– атмосферное давление, Р0=101,3 кПа;
– стехиометрический коэффициент.
Пример. Рассчитать избыточное давление при взрыве пропана С3Н8, ρ = 1,579 кг/м3, если Vсв = 1000 м3, коэффициенты Z = 0,5, Кн = 3.
Определяем стехиометрический коэффициент β:
С3Н8+5(О2+3,76N2) = 3СО2+4Н2О+3,76N2, β = 5.
Определяем стехиометрическую концентрацию :
Определяем избыточное давление взрыва:
кПа, что больше предельно допустимого безопасного 5 кПа (при котором разрушается остекление, конструкции остаются неповрежденными).
Вопросы для самоконтроля
1. Чем различаются физические и химические взрывы?
2. Приведите характеристики химических взрывов.
3. Опишите механизм образования ударной волны.
4. Какое избыточное давление называют предельно безопасным?
5. Чем отличается детонационное горение от дефлаграционного?
6. Приведите характеристики диффузионного и кинетического горения.
7. Перечислите факторы, влияющие на давление взрыва.
8. Приведите примеры использования факторов, влияющих на давление взрыва для обеспечения взрывобезопасности.
9. Какими мероприятиями обеспечивается взрывобезопасность?