Навигация
Фізико-хімічні основи процесів горіння та вибуху. Вибухо-пожежонебезпечність газу та пароповітряних сумішей
49168
знаков
0
таблиц
0
изображений
1.3. Фізико-хімічні основи процесів горіння та вибуху. Вибухо-пожежонебезпечність газу та пароповітряних сумішей
Горінням називається швидко протікаюче хімічне перетворення речовин, що супроводжується виділенням великих кількостей теплоти і зазвичай яскравим світінням (полум'ям).
У звичайних умовах горіння є процесом окислення, або з' єднання горючої речовини з киснемо, що знаходиться у вільному стані в повітрі або в хімічно зв'язаному стані в різних хімічних сполуках. Проте відомо, що деякі речовини, наприклад стислий ацетилен, хлористий азот, озон і деякі інші, можуть вибухати і без кисню з утворенням теплоти і полум'я. Отже, горіння може статі результатом не лише реакції з'єднання, але і розкладання. Відомо також, що водень і деякі метали можуть горіти в атмосфері хлору, мідь – в парах сірки, магній – в діоксиді вуглецю і т. д.
З практичної точки зору найбільш важливе значення має горіння, що виникає при окисленні горючої речовини киснем повітря. Для виникнення такого горіння окрім пального і окисника потрібна наявність імпульсу (джерела запалення), здатного повідомити горючій системі необхідну початкову кількість енергії.
Горіння буває гомогенним і гетерогенним. При гомогенному горінні усі реагуючі речовини мають однаковий агрегатний стан, наприклад газоподібний. Якщо при цьому горюча речовина і окисник не перемішані, то відбувається дифузійне горіння, процес горіння у такому разі лімітується дифузією окисника в зону полум'я'. Якщо початкові речовини знаходяться в різних агрегатних станах і є межа розділу фаз в горючій системі, то горіння є гетерогенним. Гетерогенне горіння, пов'язане з утворенням потоку горючих газоподібних речовин, являється одночасно і дифузійним.
Процес горіння можна собі уявити наступним чином. При введенні в холодну горючу суміш джерела підпалу відбувається швидке розігрівання суміші в обмеженому об'ємі до певної температури і її підпал. У цьому об'ємі протікає екзотермічна реакція окислення горючої речовини киснем, дифундуючим у вогнище горіння з повітря. Завдяки теплопровідності горючої суміші теплота, що виділяється в процесі окислення, розігріває сусідній шар, викликаючи його згорання, і т. д. При такому пошаровому згоранні горючої суміші відбувається переміщення зони горіння; швидкість цього переміщення визначає інтенсивність процесу горіння і є його найважливішою характеристикою.
Нормальною швидкістю горіння називається швидкість переміщення полум'я по нерухомій суміші уздовж нормалі до її поверхні. При дефлаграційному горінні ця швидкість, як правило, складає від декількох сантиметрів до декількох метрів в секунду. Наприклад, нормальна швидкість горіння суміші метану (10,5%) з повітрям дорівнює 37 см/с.
Повільне рівномірне поширення горіння стійке лише у тому випадку, якщо воно не супроводжується підвищенням тиску. Колі горіння відбувається в замкнутому просторі або вихід газу ускладнений, продукти реакції не лише нагрівають прилеглий до фронту полум'я куля незгорілого газу шляхом теплопровідності, але і, розширюючись за рахунок високої температури, приводять незгорілий газ в рух. Неврегульований рух об'ємів газу в суміші, що горить, викликає значне збільшення поверхні фронту полум'я, що призводить до вибуху.
Вибух (ГОСТ 12.1.010-76) – це швидке перетворення речовини (вибухове горіння), що супроводжується виділенням енергії і утворенням стислих газів, здатних виконувати роботу. Швидкість поширення полум'я при вибуху досягає сотень метрів в секунду.
При подальшому прискоренні поширення полум'я посилюється стискування незгорілого газу перед фронтом полум'я. Це стискування поширюється по незгорілому газу у вигляді послідовних слабких ударних хвиль. Кожна наступна ударна хвиля йде зі швидкістю, більшою, ніж попередня, і відповідно наздоганяє її. На деякій відстані перед фронтом полум'я сукупність ударних хвиль з'єднується в одну потужну ударну хвилю. Виникнення такої хвилі призводить до сильного стискування і розігрівання газу. Колі температура в ударній хвилі стані досить високою, виникає новий стійкий режим поширення реакції – детонація, при якій передача теплоти від шару до шару здійснюється не шляхом повільного процесу теплопровідності, а шляхом поширення ударної хвилі.
Суміші газів або парів з повітрям можуть горіти лише за певних співвідношень. Мінімальну й максимальну концентрації горючих газів або парів у повітрі, при яких вони можуть запалюватися, називають нижніми й верхніми концентраційними межами запалення. Концентрації сумішей, що перебувають у цих межах і здатні горіти, називаються вибухонебезпечними.
При горінні сумішей в умовах замкнутих ємностей виникає підвищений тиск, що призводить до вибуху. Так, при випарі 0,25 кг бензину в повітрі утвориться газова суміш, вибух якої розвиває потужність, що досягає 12 тис. кВт. Цим пояснюється, що вибухи викликають руйнування, пожежі й важкі форми травматизму (струс мозку, переломи кісток, поранення).
Суміші, концентрації яких перебувають нижче нижньої й вище верхньої меж запалення, у замкнутих посудинах не горять і тому є безпечними.
Концентраційні межі запалення парів і газів деяких речовин такі, %: для пари ацетилену: нижня межа – 2,5, верхня – 80,8; для бутану: нижня – 1,36, верхня – 8,41, для бензину: нижня – 0,76, верхня – 5,4.
Полум'я по вибуховій суміші у відкритій трубі поширюється зі швидкістю всього декількох метрів у секунду, тоді як у закритій трубі – зі швидкістю 2000—3000 м/с. За такої швидкості згоряння суміші називається детонацією.
При вибуху більшості газів утворюється температура 1500— 2000° С і тиск до 1,1 МПа.
Категорії вибухонебезпечних сумішей газів і парів з повітрям, а також групи вибухонебезпечних сумішей газів і парів з повітрям за температурою самозапалювання викладені в Держстандарті 12.1.011-78 "Суміші вибухонебезпечні", "Класифікація та методи досліджень (СТ СЭВ 2775-90)".
Похожие работы
... праці є створення здорових, безпечних і високопродуктивних умов праці, покращення виробничого побуту, запобігання травматизму і профзахворюванням. До основних функцій управління охороною праці належать: - прогнозування і планування робіт, їх фінансування; - організація та координація робіт; - облік показників стану умов і безпеки праці; - аналіз та оцінка стану умов та безпеки праці; - ...
... поблизу необгороджених перелазів по висоті на 1,3 м вище і більш робочої.оцінки. 8.2.30. Небезпека обвалення матеріалів, майна, інструмента і пристосування, складених з порушенням норм охорони Праці. . 8.3. Хімічні .фактори; 8.3.1. Наявність на складах, на робочих місцях, у трубопроводах і устаткуванні отрутних і агресивних речовин. 8.3.2. Робота поблизу хімічних підприємств. 8.3.3. Знижене ...
... ’я населення». Кодекс законів про працю – головний документ, який регулює трудові відносини працівників всіх категорій і спрямований на охорону трудових прав працюючих. Основні вимоги закону: – «Створення безпечних й нешкідливих умов праці на всіх підприємствах»; – «Власник або уповноважений ним орган забезпечують безпечні і нешкідливі умови праці»; – «Власник або уповноважений ним орган ...
... і становив 2.30, відповідно збільшився дохід, прибуток і рентабельність перевезень що призвело до зменшення витрат підприємства. 3. Технологія і організація перевезень фанери з міста Рівне (Україна) в місто Мілан (Італія) рухомим складом ТзОВ „Камаз-Транс-Сервіс” 3.1 Дослідження вантажопотоку Згідно договору, укладеного ТзОВ „Камаз-Транс-Сервіс”, на 2006 рік прогнозується обсяг перевезень ...
0 комментариев