सिद्धांत कहता है कि गैस या वाष्प-वायु मिश्रण का विस्फोट एक तात्कालिक घटना नहीं है। जब इग्निशन स्रोत को दहनशील मिश्रण में पेश किया जाता है, तो ऑक्सीडाइज़र के साथ ईंधन की ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया इग्निशन स्रोत के क्षेत्र में शुरू होती है। इस क्षेत्र के कुछ प्राथमिक आयतन में ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया की दर अधिकतम तक पहुँच जाती है - दहन होता है। माध्यम के साथ प्राथमिक आयतन की सीमा पर दहन को ज्वाला मोर्चा कहा जाता है। लौ सामने एक गोले की तरह दिखती है। लौ के सामने की मोटाई, Ya.B के अनुसार। ज़ेल्डोविच , 1-100 माइक्रोन के बराबर। हालांकि दहन क्षेत्र की मोटाई छोटी है, यह दहन प्रतिक्रिया के आगे बढ़ने के लिए पर्याप्त है। दहन प्रतिक्रिया की गर्मी के कारण लौ के सामने का तापमान 1000-3000 डिग्री सेल्सियस है और दहनशील मिश्रण की संरचना पर निर्भर करता है।

जब ज्वाला आगे चलती है, तो ज्वलनशील मिश्रण के बिना जले हुए भाग का तापमान बढ़ जाता है, क्योंकि मिश्रण का दबाव बढ़ जाता है। लौ के सामने के पास, मिश्रण का तापमान भी बढ़ जाता है, न होने के कारण-
तापीय चालकता, गर्म अणुओं के प्रसार और विकिरण द्वारा गर्मी हस्तांतरण। फ्लेम फ्रंट की बाहरी सतह पर यह तापमान ज्वलनशील मिश्रण के सेल्फ-इग्निशन तापमान के बराबर होता है।

ज्वलनशील मिश्रण के प्रज्वलन के बाद, लौ का गोलाकार आकार बहुत जल्दी विकृत हो जाता है और अधिक से अधिक स्थिर मिश्रण की ओर खींचा जाता है। लौ के अग्रभाग का विस्तार और इसकी सतह में तेजी से वृद्धि के साथ लौ के मध्य भाग की गति में वृद्धि होती है। यह त्वरण तब तक रहता है जब तक लौ पाइप की दीवारों को नहीं छूती है या किसी भी स्थिति में पाइप की दीवार के करीब नहीं आती है। इस समय, लौ का आकार तेजी से कम हो जाता है, और इसका केवल एक छोटा सा हिस्सा लौ से बच जाता है, जो पाइप के पूरे हिस्से को कवर करता है। लौ को सामने खींच कर,
और एक चिंगारी द्वारा प्रज्वलन के तुरंत बाद इसका तीव्र त्वरण, जब लौ अभी तक पाइप की दीवारों तक नहीं पहुंची है, दहन उत्पादों की मात्रा में वृद्धि के कारण होती है। इस प्रकार, लौ के मोर्चे के गठन के प्रारंभिक चरण में, गैस मिश्रण की ज्वलनशीलता की डिग्री की परवाह किए बिना, लौ का त्वरण और बाद में मंदी होती है, और यह मंदी ज्वाला की गति जितनी अधिक होगी, उतनी ही अधिक होगी।

दहन के बाद के चरणों के विकास की प्रक्रिया पाइप की लंबाई से प्रभावित होती है। पाइप के बढ़ाव से कंपन की उपस्थिति होती है और लौ, झटके और विस्फोट तरंगों की एक सेलुलर संरचना का निर्माण होता है।

ताप क्षेत्र की चौड़ाई (सेमी में) निर्भरता से निर्धारित की जा सकती है

1 = ए / वी

कहाँ पे एक- थर्मल प्रसार का गुणांक; वी- लौ प्रसार गति।

रैखिक यात्रा गति वी(एम/एस में) सूत्र द्वारा निर्धारित किया जा सकता है

वी = वी टी /

कहाँ पे वी टी- बड़े पैमाने पर जलने की दर, जी / (एस एम 3); - प्रारंभिक दहनशील मिश्रण का घनत्व, किग्रा / मी 3।

लौ के अग्रभाग का रैखिक वेग स्थिर नहीं है, यह रचनाओं के आधार पर भिन्न होता है। अक्रिय (गैर-दहनशील) गैसों का मिश्रण और अशुद्धियाँ, मिश्रण का तापमान, पाइप का व्यास, आदि। अधिकतम लौ प्रसार वेग एक स्टोइकोमेट्रिक मिश्रण एकाग्रता पर नहीं, बल्कि ईंधन की अधिकता वाले मिश्रण में देखा जाता है। जब अक्रिय गैसों को दहनशील मिश्रण में डाला जाता है, तो लौ के प्रसार की गति कम हो जाती है। यह मिश्रण के दहन तापमान में कमी से समझाया गया है, क्योंकि गर्मी का हिस्सा निष्क्रिय अशुद्धियों को गर्म करने पर खर्च किया जाता है जो प्रतिक्रिया में भाग नहीं लेते हैं।

पाइप के व्यास में वृद्धि के साथ, लौ प्रसार की गति असमान रूप से बढ़ जाती है। पाइप के व्यास में 0.1-0.15 मीटर की वृद्धि के साथ, गति काफी तेजी से बढ़ जाती है। तापमान तब तक बढ़ता है जब तक व्यास एक निश्चित सीमित व्यास तक नहीं पहुंच जाता,
जिसके ऊपर गति में कोई वृद्धि नहीं होती है। पाइप के व्यास में कमी के साथ, लौ के प्रसार की गति कम हो जाती है, और एक निश्चित छोटे व्यास पर, लौ पाइप में नहीं फैलती है। इस घटना को दीवारों के माध्यम से गर्मी के नुकसान में वृद्धि से समझाया जा सकता है
पाइप।

इसलिए, ज्वलनशील मिश्रण में लौ के प्रसार को रोकने के लिए, एक तरह से या किसी अन्य तरीके से बर्तन को ठंडा करके (हमारे उदाहरण में, एक पाइप) बाहर से या मिश्रण को पतला करके मिश्रण के तापमान को कम करना आवश्यक है। ठंडी अक्रिय गैस के साथ।

लौ के प्रसार की सामान्य गति अपेक्षाकृत छोटी (दसियों मीटर प्रति सेकंड से अधिक नहीं) होती है, लेकिन कुछ शर्तों के तहत, पाइप में लौ एक जबरदस्त गति (2 से 5 किमी / सेकंड तक) में ध्वनि की गति से अधिक हो जाती है। एक दिया गया वातावरण। इस घटना को कहा गया है विस्फोट. विशिष्ट सुविधाएंविस्फोट इस प्रकार हैं:

1) पाइप व्यास की परवाह किए बिना निरंतर जलने की दर;

2) अधिक दबावज्वलनशील मिश्रण की रासायनिक प्रकृति और प्रारंभिक दबाव के आधार पर, विस्फोट की लहर के कारण होने वाली लौ, जो 50 एमपीए से अधिक हो सकती है; इसके अलावा, उच्च जलने की दर के कारण, विकसित दबाव पोत (या पाइप) के आकार, क्षमता और जकड़न पर निर्भर नहीं करता है।

जैसे-जैसे लौ तेज होती है, वैसे-वैसे आयाम भी होता है शॉक वेव, संपीड़न तापमान मिश्रण के आत्म-इग्निशन तापमान तक पहुँच जाता है।

प्रति यूनिट समय में जलने वाली गैस की कुल मात्रा में वृद्धि को इस तथ्य से समझाया जाता है कि एक जेट में क्रॉस सेक्शन में एक वेग चर के साथ, लौ सामने झुक जाती है, जिसके परिणामस्वरूप इसकी सतह बढ़ जाती है और जलने वाले पदार्थ की मात्रा बढ़ जाती है आनुपातिक रूप से।

जब गैस के मिश्रण को बंद मात्रा में जलाया जाता है, तो दहन के उत्पाद काम नहीं करते हैं; विस्फोट की ऊर्जा केवल विस्फोट के उत्पादों को गर्म करने पर खर्च होती है। इस मामले में, कुल ऊर्जा को विस्फोटक मिश्रण Q ex.en.cm की आंतरिक ऊर्जा के योग के रूप में परिभाषित किया गया है। और किसी दिए गए पदार्थ के दहन की गर्मी Q g. Q vn.en.sm का मान। एक स्थिर मात्रा और प्रारंभिक तापमान पर विस्फोटक मिश्रण के घटकों की गर्मी क्षमता के उत्पादों के योग के बराबर है
मिश्रण तापमान

क्यू विस्तार एन.सेमी \u003d सी 1 टी + सी 2 टी + ... + सी पी टी

जहां सी 1, सी 2, सी पी - बनाने वाले घटकों की विशिष्ट ताप क्षमता
विस्फोटक मिश्रण, kJ/(kg K); टी -मिश्रण का प्रारंभिक तापमान, K.

स्थिर आयतन पर गैस मिश्रणों के विस्फोट तापमान की गणना उसी विधि से की जाती है जैसे स्थिर दबाव पर मिश्रण का दहन तापमान।

विस्फोट के तापमान से विस्फोट का दबाव पाया जाता है। एक बंद मात्रा में गैस-वायु मिश्रण के विस्फोट के दौरान दबाव विस्फोट के तापमान और दहन उत्पादों के अणुओं की संख्या के अनुपात में विस्फोटक मिश्रण में अणुओं की संख्या पर निर्भर करता है। गैस-वायु मिश्रण के विस्फोट के दौरान, दबाव आमतौर पर 1.0 एमपीए से अधिक नहीं होता है, अगर मिश्रण का प्रारंभिक दबाव सामान्य था। जब विस्फोटक मिश्रण में हवा को ऑक्सीजन से बदल दिया जाता है, तो विस्फोट का दबाव तेजी से बढ़ जाता है, क्योंकि दहन का तापमान बढ़ जाता है।

मीथेन, एथिलीन, एसीटोन और के स्टोइकोमेट्रिक मिश्रण का विस्फोट दबाव
ऑक्सीजन के साथ मिथाइल ईथर 1.5 - 1.9 एमपीए है, और हवा के साथ उनका स्टोइकोमेट्रिक मिश्रण 1.0 एमपीए है।

अधिकतम विस्फोट दबाव का उपयोग उपकरणों के विस्फोट प्रतिरोध की गणना के साथ-साथ सुरक्षा वाल्व, विस्फोटक झिल्ली और विस्फोट प्रूफ विद्युत उपकरणों के गोले की गणना में किया जाता है। धमाका दबाव आरगैस-वायु मिश्रण के vzr (एमपीए में) की गणना सूत्र द्वारा की जाती है

आर vzr =

कहाँ पे पी 0- विस्फोटक मिश्रण का प्रारंभिक दबाव, एमपीए; टी 0तथा टी vzr- विस्फोटक मिश्रण का प्रारंभिक तापमान और विस्फोट का तापमान, K;

विस्फोट के बाद दहन उत्पादों के गैसों के अणुओं की संख्या;
विस्फोट से पहले मिश्रण के गैस अणुओं की संख्या है।

गैस मिश्रण के माध्यम से लौ की गतिलौ प्रसार कहा जाता है। लौ के प्रसार की गति के आधार पर, दहन कई m/s की गति से अपस्फीति हो सकता है, विस्फोटक - दसियों और सैकड़ों m/s के क्रम की गति से, और विस्फोट – हजारों m/s।
अपस्फीति या सामान्य लौ प्रसार के लिएविशेषता परत से परत तक ऊष्मा का स्थानांतरण है, और सक्रिय रेडिकल और प्रतिक्रिया उत्पादों के साथ गर्म और पतला मिश्रण में होने वाली लौ प्रारंभिक दहनशील मिश्रण की दिशा में चलती है। यह इस तथ्य से समझाया गया है कि लौ, जैसा कि था, एक स्रोत बन जाता है जो गर्मी और रासायनिक रूप से सक्रिय कणों के निरंतर प्रवाह को जारी करता है। नतीजतन, लौ सामने दहनशील मिश्रण की ओर बढ़ती है।
अपस्फीति दहनलामिना और अशांत में विभाजित।
लामिना का दहन एक सामान्य लौ प्रसार वेग की विशेषता है।
GOST 12.1.044 SSBT के अनुसार सामान्य लौ प्रसार गति को कहा जाता है लौ सामने की गतिअसंतृप्त गैस के सापेक्ष, इसकी सतह के लंबवत दिशा में।
लौ प्रसार की सामान्य गति का मूल्य, पदार्थों की आग और विस्फोट के खतरे के संकेतकों में से एक होने के नाते, तरल पदार्थ और गैसों के उपयोग से जुड़े उद्योगों के खतरे की विशेषता है, इसका उपयोग विस्फोटक में वृद्धि की दर की गणना में किया जाता है। गैस का दबाव, वाष्प-वायु मिश्रण, महत्वपूर्ण (बुझाने) व्यास और उपायों के विकास में, GOST 12.1.004 और GOST 12.1.010 SSBT की आवश्यकताओं के अनुसार तकनीकी प्रक्रियाओं की आग और विस्फोट सुरक्षा प्रदान करना।
लौ के प्रसार की सामान्य गति - मिश्रण का भौतिक-रासायनिक स्थिरांक - मिश्रण की संरचना, दबाव और तापमान पर निर्भर करता है और यह रासायनिक प्रतिक्रिया और आणविक तापीय चालकता की दर से निर्धारित होता है।
तापमान ज्वाला के प्रसार की सामान्य गति को अपेक्षाकृत कम बढ़ाता है, अक्रिय अशुद्धियाँ इसे कम करती हैं, और दबाव में वृद्धि से या तो गति में वृद्धि या कमी होती है।
एक लामिना गैस प्रवाह मेंगैस का वेग कम होता है, और दहनशील मिश्रण आणविक प्रसार के परिणामस्वरूप बनता है। इस मामले में जलने की दर दहनशील मिश्रण के बनने की दर पर निर्भर करती है। अशांत लौयह लौ के प्रसार की गति में वृद्धि के साथ बनता है, जब इसकी गति की लैमिनारिटी परेशान होती है। एक अशांत लौ में, गैस जेट के घूमने से प्रतिक्रियाशील गैसों के मिश्रण में सुधार होता है, क्योंकि जिस सतह से आणविक प्रसार होता है वह बढ़ जाती है।
एक ऑक्सीकरण एजेंट के साथ एक दहनशील पदार्थ की बातचीत के परिणामस्वरूप, दहन उत्पाद बनते हैं, जिनमें से संरचना प्रारंभिक यौगिकों और दहन प्रतिक्रिया की स्थितियों पर निर्भर करती है।
पूर्ण दहन पर कार्बनिक यौगिकसीओ 2, एसओ 2, एच 2 ओ, एन 2 बनते हैं, और अकार्बनिक यौगिकों के दहन के दौरान ऑक्साइड बनते हैं। पिघलने के तापमान के आधार पर, प्रतिक्रिया उत्पाद या तो पिघल के रूप में हो सकते हैं (अल 2 ओ 3, टीआईओ 2), या धुएं के रूप में हवा में बढ़ सकते हैं (पी 2 ओ 5, ना 2 ओ, एमजीओ) . पिघले हुए ठोस कण लौ की चमक पैदा करते हैं। हाइड्रोकार्बन के दहन के दौरान, ज्वाला की तेज चमक कार्बन ब्लैक कणों की चमक प्रदान करती है, जो बड़ी मात्रा में बनते हैं। इसके ऑक्सीकरण के परिणामस्वरूप कार्बन ब्लैक की सामग्री में कमी से लौ की चमक कम हो जाती है, और तापमान में कमी से कार्बन ब्लैक का ऑक्सीकरण करना मुश्किल हो जाता है और लौ में कालिख बन जाती है।
दहन प्रतिक्रिया को बाधित करने के लिए, इसकी घटना और रखरखाव के लिए शर्तों का उल्लंघन करना आवश्यक है। आमतौर पर बुझाने के लिए, स्थिर अवस्था की दो बुनियादी स्थितियों का उल्लंघन किया जाता है - तापमान में कमी और गैसों की गति का एक तरीका।
तापमान में गिरावटवाष्पीकरण और पृथक्करण (जैसे पानी, पाउडर) के परिणामस्वरूप बहुत अधिक गर्मी को अवशोषित करने वाले पदार्थों को पेश करके प्राप्त किया जा सकता है।
गैस आंदोलन मोडऑक्सीजन की आपूर्ति को कम और समाप्त करके बदला जा सकता है।
GOST 12.1.010 के अनुसार विस्फोट " विस्फोट विरोधी”, - पदार्थ का तेजी से परिवर्तन (विस्फोटक दहन), ऊर्जा की रिहाई और काम करने में सक्षम संपीड़ित गैसों के निर्माण के साथ।
एक विस्फोट, एक नियम के रूप में, दबाव में तीव्र वृद्धि की ओर जाता है। एक शॉक वेव बनती है और वातावरण में फैलती है।
शॉक वेवइसमें विनाशकारी क्षमता होती है यदि इसमें अतिरिक्त दबाव 15 kPa से अधिक हो। यह 330 मीटर/सेकेंड की ध्वनि गति से लौ के सामने गैस में फैलता है। एक विस्फोट के दौरान, प्रारंभिक ऊर्जा गर्म संपीड़ित गैसों की ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है, जो माध्यम की गति, संपीड़न और हीटिंग की ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है। संभव विभिन्न प्रकारविस्फोट की प्रारंभिक ऊर्जा - विद्युत, थर्मल, लोचदार संपीड़न ऊर्जा, परमाणु, रासायनिक।
GOST 12.1.010 के अनुसार विस्फोट के खतरे को दर्शाने वाले मुख्य पैरामीटर शॉक वेव फ्रंट पर दबाव, अधिकतम विस्फोट दबाव, विस्फोट के दौरान दबाव की औसत और अधिकतम दर में वृद्धि, क्रशिंग या उच्च-विस्फोटक गुण हैं। विस्फोटक वातावरण।
सामान्य विस्फोट कार्रवाईसदमे की लहर के कारण उपकरण या परिसर के विनाश के साथ-साथ हानिकारक पदार्थों (विस्फोट उत्पादों या उपकरण में निहित) की रिहाई में खुद को प्रकट करता है।
मैक्स फट दबाव(पी मैक्स) - 101.3 केपीए के प्रारंभिक मिश्रण दबाव पर एक बंद बर्तन में गैस, वाष्प या धूल-वायु मिश्रण के अपस्फीति विस्फोट के दौरान होने वाला उच्चतम दबाव।
धमाका दबाव वृद्धि दर(डीР/डीटी) समय पर बंद बर्तन में गैस, भाप, धूल-वायु मिश्रण के विस्फोट दबाव की निर्भरता के आरोही खंड में समय के संबंध में विस्फोट दबाव का व्युत्पन्न है। इस मामले में, विस्फोट के दौरान दबाव बढ़ने की अधिकतम और औसत दर को प्रतिष्ठित किया जाता है। अधिकतम गति निर्धारित करते समय, समय पर विस्फोट दबाव की निर्भरता के सीधी रेखा खंड में दबाव वृद्धि का उपयोग किया जाता है, और निर्धारित करते समय औसत गति- विस्फोट के अधिकतम दबाव और विस्फोट से पहले पोत में प्रारंभिक दबाव के बीच का क्षेत्र।
ये दोनों विशेषताएँ विस्फोट सुरक्षा के लिए महत्वपूर्ण कारक हैं। तकनीकी प्रक्रियाओं की आग और विस्फोट सुरक्षा के उपायों के विकास में, सुरक्षा उपकरणों की गणना में, विस्फोट और आग के खतरे के संदर्भ में परिसर और इमारतों की श्रेणी स्थापित करने में उनका उपयोग किया जाता है।
विस्फोटऑक्सीडाइज़र-रिडक्टेंट सिस्टम के रासायनिक परिवर्तन की एक प्रक्रिया है, जो एक निरंतर गति से फैलने वाली शॉक वेव का संयोजन है और ध्वनि की गति से अधिक है, और प्रारंभिक पदार्थों के रासायनिक परिवर्तनों के क्षेत्र के सामने है। रासायनिक ऊर्जा, डेटोनेशन वेव में छोड़ा जाता है, शॉक वेव को पोषण देता है, इसे क्षय होने से रोकता है। विस्फोट तरंग की गति प्रत्येक विशिष्ट प्रणाली की विशेषता है।

रूसी संघ की शिक्षा के लिए संघीय एजेंसी

राज्य शैक्षिक संस्थाउच्च व्यावसायिक शिक्षा

"ऊफ़ा राज्य पेट्रोलियम तकनीकी विश्वविद्यालय"

"औद्योगिक सुरक्षा और श्रम सुरक्षा" विभाग

विषय पर नियंत्रण कार्य:

दहन और विस्फोट का सिद्धांत

1. विस्फोट पर सैद्धांतिक प्रश्न

दहनशील गैसों (जीएच) और ज्वलनशील तरल पदार्थ (ज्वलनशील तरल पदार्थ) के निष्कर्षण, परिवहन, प्रसंस्करण, उत्पादन, भंडारण और उपयोग से जुड़ी तकनीकी प्रक्रियाओं में, विस्फोटक गैस और वाष्प मिश्रण के बनने का खतरा हमेशा बना रहता है।

हवा और अन्य ऑक्सीकरण एजेंटों (ऑक्सीजन, ओजोन, क्लोरीन, नाइट्रोजन ऑक्साइड, आदि) के साथ पदार्थों (गैसों, वाष्प, धूल) के मिश्रण और विस्फोटक परिवर्तन (एसिटिलीन, ओजोन, हाइड्राज़िन, आदि) के लिए प्रवण पदार्थों के मिश्रण से एक विस्फोटक वातावरण बन सकता है। ।)

विस्फोटों के सबसे सामान्य कारणों में उपकरणों के सुरक्षित संचालन के लिए नियमों का उल्लंघन, कनेक्शन में लीक के माध्यम से गैस रिसाव, उपकरण का अधिक गर्म होना, अत्यधिक दबाव वृद्धि, उचित नियंत्रण की कमी शामिल हैं। तकनीकी प्रक्रियाउपकरण के पुर्जे आदि का टूटना या टूटना।

विस्फोट की शुरुआत के स्रोत हैं:

खुली लपटें, जलती हुई और लाल-गर्म शरीर;

विद्युत निर्वहन;

रासायनिक प्रतिक्रियाओं और यांत्रिक प्रभावों की तापीय अभिव्यक्तियाँ;

प्रभाव और घर्षण से चिंगारी:

सदमे की लहरें;

विद्युत चुम्बकीय और अन्य विकिरण।

पीबी 09-540-03 के अनुसार विस्फोट है:

I. पदार्थ की स्थिति में अचानक परिवर्तन और दबाव कूद या शॉक वेव के साथ जुड़ी संभावित ऊर्जा की क्षणिक रिहाई की प्रक्रिया।

2. आंतरिक ऊर्जा का अल्पकालिक विमोचन, अतिरिक्त दबाव बनाना

एक विस्फोट दहन (ऑक्सीकरण) के साथ या बिना हो सकता है।

विस्फोटक वातावरण की विशेषता वाले पैरामीटर और गुण:

फ़्लैश प्वाइंट;

प्रज्वलन की एकाग्रता और तापमान सीमा;

आत्म-इग्निशन तापमान;

सामान्य लौ प्रसार गति;

ऑक्सीजन (ऑक्सीडेंट) की न्यूनतम विस्फोटक सामग्री;

न्यूनतम इग्निशन ऊर्जा;

यांत्रिक क्रिया (प्रभाव और घर्षण) के प्रति संवेदनशीलता। श्रमिकों को प्रभावित करने वाले खतरनाक और हानिकारक कारक

विस्फोट से हैं:

एक सदमे की लहर जिसके सामने दबाव स्वीकार्य मूल्य से अधिक है;

ढहने वाली संरचनाएं, उपकरण, संचार, भवन और संरचनाएं और उनके उड़ने वाले हिस्से;

विस्फोट के दौरान बनने वाले हानिकारक पदार्थ और (या) क्षतिग्रस्त उपकरणों से निकलते हैं, जिनकी सामग्री हवा में होती है कार्य क्षेत्रअधिकतम स्वीकार्य एकाग्रता से अधिक है।

विस्फोट के खतरे की विशेषता वाले मुख्य कारक:

अधिकतम दबाव और विस्फोट तापमान;

विस्फोट के दौरान दबाव की दर बढ़ जाती है;

सदमे की लहर के सामने दबाव;

एक विस्फोटक वातावरण के कुचल और उच्च विस्फोटक गुण।

एक विस्फोट के दौरान, किसी पदार्थ की प्रारंभिक संभावित ऊर्जा, एक नियम के रूप में, गर्म संपीड़ित गैसों की ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है, जो बदले में, जब वे फैलती हैं, तो माध्यम की गति, संपीड़न और हीटिंग की ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती हैं। . ऊर्जा का कुछ भाग विस्तारित गैसों की आंतरिक (तापीय) ऊर्जा के रूप में रहता है।

विस्फोट के दौरान जारी ऊर्जा की कुल मात्रा विनाश के सामान्य मापदंडों (मात्रा, क्षेत्र) को निर्धारित करती है। ऊर्जा सांद्रता (ऊर्जा प्रति इकाई आयतन) विस्फोट स्थल में विनाश की तीव्रता को निर्धारित करती है। बदले में, ये विशेषताएँ, विस्फोट की लहर पैदा करने वाले विस्फोटक प्रणाली द्वारा ऊर्जा मुक्त होने की दर पर निर्भर करती हैं।

खोजी अभ्यास में सबसे अधिक बार सामने आने वाले विस्फोटों को दो मुख्य समूहों में विभाजित किया जा सकता है: रासायनिक और भौतिक विस्फोट।

रासायनिक विस्फोटों में पदार्थ के रासायनिक परिवर्तन की प्रक्रिया शामिल होती है, जो दहन द्वारा प्रकट होती है और कम समय में थर्मल ऊर्जा की रिहाई की विशेषता होती है और इतनी मात्रा में दबाव तरंगें बनती हैं जो विस्फोट के स्रोत से फैलती हैं।

भौतिक विस्फोटों में ऐसी प्रक्रियाएं शामिल हैं जो विस्फोट की ओर ले जाती हैं और पदार्थ के रासायनिक परिवर्तनों से जुड़ी नहीं होती हैं।

आकस्मिक विस्फोटों का सबसे आम कारण दहन प्रक्रियाएं हैं। इस तरह के विस्फोट अक्सर विस्फोटकों के भंडारण, परिवहन और निर्माण के दौरान होते हैं। वे होते हैं:

रासायनिक और पेट्रोकेमिकल उद्योगों के विस्फोटक और विस्फोटक पदार्थों को संभालते समय;

आवासीय भवनों में प्राकृतिक गैस के रिसाव के साथ;

वाष्पशील या तरलीकृत ज्वलनशील पदार्थों के निर्माण, परिवहन और भंडारण में;

तरल ईंधन के लिए भंडारण टैंकों को फ्लश करते समय;

दहनशील धूल प्रणालियों और कुछ सहज दहनशील ठोस और तरल पदार्थों के निर्माण, भंडारण और उपयोग में।

एक रासायनिक विस्फोट की विशेषताएं

दो मुख्य प्रकार के विस्फोट होते हैं: संघनित विस्फोटकों का विस्फोट और एक बड़ा विस्फोट (धूल-गैस मिश्रण के वाष्पों का विस्फोट)। संघनित विस्फोटकों के विस्फोट सभी ठोस विस्फोटकों और नाइट्रोग्लिसरीन सहित अपेक्षाकृत कम संख्या में तरल विस्फोटकों के कारण होते हैं। ऐसे विस्फोटकों का घनत्व आमतौर पर 1300-1800 किग्रा/घन मीटर होता है, हालांकि, सीसा या पारा युक्त प्राथमिक विस्फोटकों का घनत्व बहुत अधिक होता है।

अपघटन प्रतिक्रियाएं:

विस्फोट का सबसे सरल मामला गैसीय उत्पादों के निर्माण के साथ अपघटन की प्रक्रिया है। उदाहरण के लिए, एक बड़े तापीय प्रभाव के साथ हाइड्रोजन पेरोक्साइड का अपघटन और जल वाष्प और ऑक्सीजन का निर्माण:

2H2O2 → 2H2O2 + O2 + 106 kJ/mol

हाइड्रोजन पेरोक्साइड खतरनाक है, जो 60% की एकाग्रता से शुरू होता है।

घर्षण या लेड एजाइड के प्रभाव से अपघटन:

पीबी (एन 3) 2 → पीबी - 3 एन 2 + 474 केजे / एमओएल।

Trinitrotoluene (TNT) एक "ऑक्सीजन की कमी" पदार्थ है और इसलिए इसके मुख्य टूटने वाले उत्पादों में से एक कार्बन है, जो TNT विस्फोटों के दौरान धुएं के निर्माण में योगदान देता है।

विस्फोटक अपघटन की संभावना वाले पदार्थों में लगभग हमेशा एक या एक से अधिक विशिष्ट रासायनिक संरचनाएं होती हैं जो रिहाई के साथ प्रक्रिया के अचानक विकास के लिए जिम्मेदार होती हैं। एक बड़ी संख्या मेंऊर्जा। इन संरचनाओं में निम्नलिखित समूह शामिल हैं:

NO2 और NO3 - कार्बनिक और अकार्बनिक पदार्थों में;

एन = एन-एन - कार्बनिक और अकार्बनिक एजाइड्स में;

NX3, जहां X एक हैलोजन है,

एन = सी फुलमिनेट्स में।

थर्मोकैमिस्ट्री के नियमों के आधार पर, ऐसे यौगिकों की पहचान करना संभव लगता है जिनकी अपघटन प्रक्रिया विस्फोटक हो सकती है। किसी प्रणाली के संभावित खतरे को निर्धारित करने वाले निर्णायक कारकों में से एक अंतिम स्थिति की तुलना में प्रारंभिक अवस्था में इसकी आंतरिक ऊर्जा की व्यापकता है। यह स्थिति तब संतुष्ट होती है जब किसी पदार्थ के बनने की प्रक्रिया में ऊष्मा का अवशोषण (एंडोथर्मिक प्रतिक्रिया) होता है। एक प्रासंगिक प्रक्रिया का एक उदाहरण तत्वों से एसिटिलीन का निर्माण है:

2C + H2 → CH=CH - 242 kJ/mol।

गैर-विस्फोटक पदार्थ जो गठन के दौरान गर्मी खो देते हैं (एक्ज़ोथिर्मिक प्रतिक्रिया) में शामिल हैं, उदाहरण के लिए, कार्बन डाइऑक्साइड

C + O2 → CO2 + 394 kJ/mol।

यह ध्यान में रखा जाना चाहिए कि थर्मोकैमिस्ट्री के नियमों का आवेदन केवल विस्फोटक प्रक्रिया की संभावना को प्रकट करना संभव बनाता है। इसका कार्यान्वयन प्रतिक्रिया की दर और वाष्पशील उत्पादों के निर्माण पर निर्भर करता है। इसलिए, उदाहरण के लिए, मोमबत्ती पैराफिन की ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया, उच्च ऊष्माक्षेपी होने के बावजूद, इसकी कम गति के कारण विस्फोट नहीं होता है।

प्रतिक्रिया 2Al+ 4AC2O2 → Al2O3 + 2Fe अपने आप में, उच्च ऊष्माक्षेपी होने के बावजूद, विस्फोट भी नहीं होता है, क्योंकि गैसीय उत्पाद नहीं बनते हैं।

रेडॉक्स प्रतिक्रियाएं, जो दहन प्रतिक्रियाओं का आधार बनती हैं, इस कारण से, उच्च प्रतिक्रिया दर और दबाव वृद्धि प्राप्त करने के लिए अनुकूल परिस्थितियों में ही विस्फोट हो सकता है। अत्यधिक बिखरे हुए ठोस और तरल पदार्थ के दहन से बंद मात्रा की स्थिति में 8 बार तक का अधिक दबाव हो सकता है। अपेक्षाकृत दुर्लभ, उदाहरण के लिए तरल वायु प्रणालियों में, जहां एरोसोल तेल की बूंदों की धुंध है।

एक एक्ज़ोथिर्मिक प्रभाव के साथ पोलीमराइज़ेशन प्रतिक्रियाओं में, और एक अस्थिर मोनोमर की उपस्थिति में, एक चरण अक्सर पहुंच जाता है जिस पर दबाव में खतरनाक वृद्धि हो सकती है, कुछ पदार्थों जैसे एथिलीन ऑक्साइड के लिए, पोलीमराइजेशन शुरू हो सकता है कमरे का तापमानखासकर जब शुरुआती यौगिक ऐसे पदार्थों से दूषित होते हैं जो पोलीमराइजेशन को तेज करते हैं। एथिलीन ऑक्साइड एक एक्ज़ोथिर्मिक मार्ग द्वारा एसिटालडिहाइड को आइसोमेराइज़ भी कर सकता है:

CH2CH2O - CH3HC \u003d O + 113.46 kJ / mol

संघनन प्रतिक्रियाओं का व्यापक रूप से पेंट, वार्निश और रेजिन के उत्पादन में उपयोग किया जाता है और, प्रक्रिया की एक्ज़ोथिर्मिकता और अस्थिर घटकों की उपस्थिति के कारण, कभी-कभी विस्फोट हो जाते हैं।

स्पष्टीकरण के लिए सामान्य परिस्थितियांजो दहन की शुरुआत और एक विस्फोट के लिए उसके संक्रमण के पक्ष में है, रासायनिक प्रतिक्रिया और गर्मी के नुकसान के कारण इसके साथ वॉल्यूमेट्रिक गर्मी रिलीज की उपस्थिति में दहनशील प्रणाली में समय पर विकसित तापमान की निर्भरता के ग्राफ (चित्रा 1) पर विचार करें। .

यदि हम ग्राफ पर तापमान T1 को एक महत्वपूर्ण बिंदु के रूप में प्रस्तुत करते हैं, जिस पर सिस्टम में दहन होता है, तो यह स्पष्ट हो जाता है कि उन स्थितियों में जहां गर्मी के लाभ पर गर्मी का नुकसान अधिक होता है, ऐसा दहन नहीं हो सकता है। यह प्रक्रिया तभी शुरू होती है जब गर्मी रिलीज की दरों और गर्मी के नुकसान (संबंधित वक्रों के संपर्क के बिंदु पर) के बीच समानता तक पहुंच जाती है और बढ़ते तापमान यू के साथ और तेज हो सकती है। इस प्रकार, विस्फोट से पहले का दबाव।

इस प्रकार, थर्मल इन्सुलेशन के लिए अनुकूल परिस्थितियों की उपस्थिति में, एक दहनशील प्रणाली में एक एक्ज़ोथिर्मिक प्रतिक्रिया की घटना से न केवल दहन हो सकता है, बल्कि एक विस्फोट भी हो सकता है।

परिणामी अनियंत्रित प्रतिक्रियाएं जो विस्फोट के पक्ष में हैं, इस तथ्य के कारण हैं कि गर्मी हस्तांतरण की दर, उदाहरण के लिए, जहाजों में प्रतिक्रिया द्रव्यमान और शीतलक के बीच तापमान अंतर का एक रैखिक कार्य है, जबकि एक्ज़ोथिर्मिक प्रतिक्रिया की दर और, इसलिए, इससे गर्मी का प्रवाह एक शक्ति कानून के अनुसार अभिकर्मकों की प्रारंभिक सांद्रता में वृद्धि के साथ बढ़ता है और तापमान पर रासायनिक प्रतिक्रिया की दर की घातीय निर्भरता के परिणामस्वरूप बढ़ते तापमान के साथ तेजी से बढ़ता है (अरहेनियस का नियम) . ये नियमितताएं मिश्रण की न्यूनतम जलने की दर और कम सांद्रता प्रज्वलन सीमा पर तापमान निर्धारित करती हैं। जैसे-जैसे ईंधन और ऑक्सीडाइज़र की सांद्रता स्टोइकोमेट्रिक के करीब पहुँचती है, जलने की दर और तापमान उनके अधिकतम मूल्यों तक बढ़ जाते हैं।

स्टोइकोमेट्रिक संरचना की गैस की सांद्रता एक ऑक्सीकरण माध्यम के साथ मिश्रण में दहनशील गैस की सांद्रता है, जिस पर मिश्रण के ईंधन और ऑक्सीडाइज़र की पूरी रासायनिक बातचीत अवशेषों के बिना सुनिश्चित की जाती है।

3. एक भौतिक विस्फोट की विशेषताएं

भौतिक विस्फोट, एक नियम के रूप में, वाष्प के दबाव और खांचे से जहाजों के विस्फोट से जुड़े होते हैं। इसके अलावा, उनके गठन का मुख्य कारण नहीं है रासायनिक प्रतिक्रिया, और संपीड़ित या की आंतरिक ऊर्जा की रिहाई के कारण भौतिक प्रक्रिया तरलीकृत गैस. इस तरह के विस्फोटों की ताकत आंतरिक दबाव पर निर्भर करती है, और विनाश एक विस्तारित गैस या टूटे हुए बर्तन के टुकड़ों से सदमे की लहर के कारण होता है। एक भौतिक विस्फोट हो सकता है, उदाहरण के लिए, एक पोर्टेबल दबावयुक्त गैस सिलेंडर गिर जाता है और दबाव कम करने वाला वाल्व बंद हो जाता है। एलपीजी का दबाव शायद ही कभी 40 बार (अधिकांश पारंपरिक एलपीजी का महत्वपूर्ण दबाव) से अधिक होता है।

भौतिक विस्फोटों में तथाकथित भौतिक विस्फोट की घटना भी शामिल है। यह घटना तब होती है जब गर्म और ठंडे तरल पदार्थ मिश्रित होते हैं, जब उनमें से एक का तापमान दूसरे के क्वथनांक से काफी अधिक हो जाता है (उदाहरण के लिए, पिघली हुई धातु को पानी में डालना)। परिणामस्वरूप वाष्प-तरल मिश्रण में, पिघली हुई बूंदों के बारीक कफ के विकास की प्रक्रियाओं के कारण वाष्पीकरण विस्फोटक रूप से आगे बढ़ सकता है, उनमें से तेजी से गर्मी हटाने, और इसके मजबूत वाष्पीकरण के साथ ठंडे तरल के अधिक गरम होने के कारण।

भौतिक विस्फोट तरल चरण में अतिरिक्त दबाव के साथ एक सदमे की लहर की उपस्थिति के साथ होता है, कुछ मामलों में एक हजार से अधिक वायुमंडल तक पहुंचता है। कई तरल पदार्थ ऐसी स्थितियों में संग्रहीत या उपयोग किए जाते हैं जहां उनका वाष्प दबाव वायुमंडलीय दबाव से काफी अधिक होता है। इन तरल पदार्थों में शामिल हैं: तरलीकृत दहनशील गैसें (जैसे प्रोपेन, ब्यूटेन) तरलीकृत रेफ्रिजरेंट अमोनिया या फ्रीऑन कमरे के तापमान पर संग्रहीत मीथेन जिसे भाप बॉयलरों में कम तापमान वाले सुपरहिटेड पानी में संग्रहित किया जाना चाहिए। यदि सुपरहीटेड तरल वाला कंटेनर क्षतिग्रस्त हो जाता है, तो आसपास के स्थान में भाप का बहिर्वाह होता है और तरल का तेजी से आंशिक वाष्पीकरण होता है। पर्याप्त तेजी से बहिर्वाह और वातावरण में भाप के विस्तार के साथ, विस्फोटक तरंगें उत्पन्न होती हैं। दबाव में गैसों और वाष्प वाले जहाजों के विस्फोट के कारण हैं:

किसी इकाई के टूटने के कारण मामले की अखंडता का उल्लंघन, अनुचित संचालन के कारण क्षति या क्षरण;

विद्युत ताप या दहन उपकरण के संचालन के तरीके में उल्लंघन के कारण पोत का अधिक गरम होना (इस मामले में, पोत के अंदर दबाव बढ़ जाता है, और शरीर की ताकत उस स्थिति में कम हो जाती है जिसमें यह क्षतिग्रस्त हो जाता है);

अनुमेय दबाव से अधिक होने पर पोत का विस्फोट।

वायुमंडल में बाद में दहन के साथ गैस कंटेनरों के विस्फोट में मूल रूप से वही कारण होते हैं जो ऊपर वर्णित हैं और भौतिक विस्फोटों की विशेषता हैं। मुख्य अंतर आग के गोले के इस मामले में गठन में निहित है, जिसका आकार वातावरण में जारी गैसीय ईंधन की मात्रा पर निर्भर करता है। यह संख्या, बदले में, पर निर्भर करती है शारीरिक हालत, जिसमें कंटेनर में गैस होती है। जब ईंधन की मात्रा गैसीय अवस्था में होती है, तो इसकी मात्रा उसी कंटेनर में तरल रूप में संग्रहीत होने की तुलना में बहुत कम होगी। विस्फोट के पैरामीटर, जो इसके परिणामों को निर्धारित करते हैं, मुख्य रूप से विस्फोट क्षेत्र में ऊर्जा के वितरण की प्रकृति और विस्फोट के स्रोत से विस्फोट की लहर के प्रसार के रूप में इसके वितरण से निर्धारित होते हैं।

4. ऊर्जा क्षमता

विस्फोट में बड़ी विनाशकारी शक्ति होती है। विस्फोट की सबसे महत्वपूर्ण विशेषता पदार्थ की कुल ऊर्जा है। इस सूचक को विस्फोटक ऊर्जा क्षमता कहा जाता है, यह विस्फोट के पैमाने और परिणामों की विशेषता वाले सभी मापदंडों में शामिल है।

उपकरण के आपातकालीन अवसादन के मामले में, इसका पूर्ण प्रकटीकरण (विनाश) होता है;

तरल फैल का क्षेत्र इमारतों या बाहरी स्थापना स्थल के डिजाइन समाधान के आधार पर निर्धारित किया जाता है;

वाष्पीकरण का समय 1 घंटे से अधिक नहीं लिया जाता है:

ई \u003d EII1 + EII2 + EII1 + EII2 + EII3 + EII4,

विस्फोट फायर फाइटर कक्ष खतरा

जहां EI1 वाष्प-गैस चरण के रुद्धोष्म विस्तार और दहन की ऊर्जाओं का योग है (पीजीपीसी सीधे ब्लॉक में स्थित है, kJ;

ЕI2 आसन्न वस्तुओं (ब्लॉक), kJ से डिप्रेसुराइज़्ड सेक्शन को आपूर्ति की गई HPF की दहन ऊर्जा है;

EII1 - GTHF के दहन की ऊर्जा, विचाराधीन ब्लॉक के सुपरहीटेड तरल चरण की ऊर्जा के कारण बनती है और आसन्न वस्तुओं kJ से प्राप्त होती है;

EII2 एक्ज़ोथिर्मिक प्रतिक्रियाओं की गर्मी के कारण तरल चरण (LP) से बनने वाले PHF के दहन की ऊर्जा है जो डिप्रेसुराइज़ेशन के दौरान बंद नहीं होती है, kJ;

EII3 PHF की दहन ऊर्जा है। बाहरी ताप वाहकों से गर्मी प्रवाह के कारण एलएफ से गठित, केजे;

EII4 PHF के दहन की ऊर्जा है, जो एक ठोस सतह (फर्श, फूस, मिट्टी, आदि) पर फैले एलएफ से गर्मी हस्तांतरण के कारण बनता है वातावरण(एक ठोस सतह और हवा से, इसकी सतह के साथ एक तरल के लिए), kJ।

विस्फोटक की कुल ऊर्जा क्षमता के मूल्य और कम द्रव्यमान और सापेक्ष ऊर्जा क्षमता के मूल्यों को निर्धारित करने के लिए उपयोग किया जाता है जो तकनीकी ब्लॉकों की विस्फोटकता की विशेषता है।

घटा हुआ द्रव्यमान एक विस्फोटक वाष्प-गैस बादल के दहनशील वाष्प (गैसों) का कुल द्रव्यमान है, जो 46,000 kJ / kg के बराबर एकल विशिष्ट दहन ऊर्जा तक कम हो जाता है:

तकनीकी इकाई के विस्फोट Qv की सापेक्ष ऊर्जा क्षमता, जो दहन की कुल ऊर्जा की विशेषता है और इसकी गणना सूत्र द्वारा की जा सकती है:

जहां ई तकनीकी इकाई के विस्फोट के खतरे की कुल ऊर्जा क्षमता है।

वाष्प-गैस माध्यम मी के कम द्रव्यमान के सापेक्ष ऊर्जा क्षमता आरवी के मूल्यों के अनुसार, तकनीकी ब्लॉकों का वर्गीकरण किया जाता है। तकनीकी ब्लॉकों के विस्फोट खतरे की श्रेणी के संकेतक तालिका 1 में दिए गए हैं।

तालिका संख्या

धमाका श्रेणी	ओवी	एम
मैं	>37	>5000
द्वितीय	27 − 37	2000−5000
तृतीय	<27	<2000

5. टीएनटी समकक्ष। सदमे की लहर के सामने अत्यधिक दबाव

आकस्मिक और जानबूझकर टूटने के जोखिम के स्तर का आकलन करने के लिए, टीएनटी समकक्ष के माध्यम से मूल्यांकन की विधि का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। इस पद्धति के अनुसार, विनाश की डिग्री टीएनटी समकक्ष द्वारा विशेषता है, जहां टीएनटी का द्रव्यमान निर्धारित किया जाता है, जो विनाश के इस स्तर का कारण बनता है। रासायनिक रूप से अस्थिर यौगिकों की गणना सूत्रों द्वारा की जाती है:

1 भाप-गैस वातावरण के लिए

q/ - वाष्प-गैस माध्यम का विशिष्ट ऊष्मीय मान, kJ kg,

क्यूटी टीएनटी केजे/किलोग्राम की विशिष्ट विस्फोट ऊर्जा है।

2 ठोस और तरल रासायनिक रूप से अस्थिर यौगिकों के लिए

जहां Wk ठोस और तरल रासायनिक रूप से अस्थिर यौगिकों का द्रव्यमान है; qk ठोस और तरल रासायनिक रूप से अस्थिर यौगिकों की विशिष्ट विस्फोट ऊर्जा है। उत्पादन में, गैस-वायु, वाष्प-वायु मिश्रण या धूल का विस्फोट एक सदमे की लहर पैदा करता है। भवन संरचनाओं, उपकरणों, मशीनों और संचार के संकल्प की डिग्री, साथ ही लोगों को नुकसान, शॉक वेव फ्रंट में अतिरिक्त दबाव पर निर्भर करता है (शॉक वेव फ्रंट में अधिकतम दबाव और सामान्य वायुमंडलीय दबाव के बीच का अंतर) इस मोर्चे के सामने)।

दहनशील रासायनिक गैसों और तरल पदार्थों की कार्रवाई का आकलन करने के लिए गणना एक कंटेनर से एक निश्चित दूरी पर गैस-वायु मिश्रण के विस्फोट के दौरान शॉक वेव फ्रंट (ΔРФ) में अतिरिक्त दबाव का निर्धारण करने के लिए कम हो जाती है जिसमें एक निश्चित मात्रा में विस्फोटक होता है मिश्रण रखा जाता है।

6. विस्फोट के अतिरिक्त दबाव को निर्धारित करने के लिए गणना

ज्वलनशील गैसों, ज्वलनशील और दहनशील तरल पदार्थों के वाष्प के लिए एक विस्फोट की अधिकता की गणना एनपीबी 105-03 में निर्धारित पद्धति के अनुसार की जाती है "विस्फोट और आग के संदर्भ में परिसर, इमारतों और बाहरी प्रतिष्ठानों की श्रेणियों का निर्धारण। जोखिम।"

कार्य: कमरे में हाइड्रोजन सल्फाइड के विस्फोट के अतिरिक्त दबाव को निर्धारित करने के लिए।

आरंभिक स्थितियां

उपकरण में हाइड्रोजन लगातार 20 m3 की मात्रा के साथ है। डिवाइस फर्श पर स्थित है। पाइपलाइनों के इनलेट और आउटलेट अनुभागों पर स्थापित गेट वाल्व (मैनुअल) द्वारा सीमित 50 मिमी व्यास वाली पाइपलाइनों की कुल लंबाई 15 मीटर है। पाइपलाइनों में हाइड्रोजन सल्फाइड की प्रवाह दर 4·10-3 एम3/ एस। कमरे का आयाम 10x10x4 मीटर है।

कमरे में 8 h-1 की वायु विनिमय दर के साथ आपातकालीन वेंटिलेशन है। आपातकालीन वेंटिलेशन बैकअप प्रशंसकों द्वारा प्रदान किया जाता है, स्वचालित स्टार्ट-अप जब अधिकतम अनुमेय विस्फोटक एकाग्रता से अधिक हो जाता है, और विश्वसनीयता की पहली श्रेणी (पीयूई) के अनुसार बिजली की आपूर्ति। कमरे से हवा निकालने के उपकरण संभावित दुर्घटना के स्थान के करीब स्थित हैं।

इमारत की मुख्य इमारत संरचनाएं प्रबलित कंक्रीट हैं।

डिजाइन विकल्प का औचित्य

एनपीबी 105-03 के अनुसार, सबसे प्रतिकूल दुर्घटना परिदृश्य, जिसमें विस्फोट के परिणामों के संबंध में सबसे अधिक खतरनाक पदार्थ शामिल होते हैं, को दुर्घटना के डिजाइन संस्करण के रूप में लिया जाना चाहिए।

और एक डिजाइन विकल्प के रूप में, हाइड्रोजन सल्फाइड के साथ टैंक के अवसादन और इससे बाहर निकलने और हाइड्रोजन सल्फाइड के इनलेट और आउटलेट पाइपलाइनों को कमरे की मात्रा में अपनाया गया था।

1) परमाणुओं C, H, O, N, Cl, Br, I, F से मिलकर बने व्यक्तिगत दहनशील पदार्थों के लिए अतिरिक्त विस्फोट दबाव सूत्र द्वारा निर्धारित किया जाता है

(1)

एनपीबी -105-03 के खंड 3 की आवश्यकताओं के अनुसार प्रयोगात्मक रूप से या संदर्भ डेटा से निर्धारित एक बंद मात्रा में एक स्टोइकोमेट्रिक गैस-वायु या वाष्प-वायु मिश्रण का अधिकतम विस्फोट दबाव कहां है। डेटा की अनुपस्थिति में, इसे 900 kPa के बराबर लेने की अनुमति है;

प्रारंभिक दबाव, केपीए (101 केपीए के बराबर लेने की अनुमति);

एक दुर्घटना के परिणामस्वरूप दहनशील गैस (जीजी) या ज्वलनशील (एफएल) और दहनशील तरल पदार्थ (जीएल) के वाष्प का द्रव्यमान, किलो;

विस्फोट में ईंधन की भागीदारी का गुणांक, जिसकी गणना आवेदन के अनुसार कमरे के आयतन में गैसों और वाष्पों के वितरण की प्रकृति के आधार पर की जा सकती है। इसे तालिका के अनुसार मान लेने की अनुमति है। 2 एनपीबी 105-03। मैं 0.5 के बराबर स्वीकार करता हूं;

कमरे की मुफ्त मात्रा;

39 डिग्री सेल्सियस के बराबर ऊफ़ा शहर के लिए अधिकतम पूर्ण हवा का तापमान डिजाइन तापमान (एसएनआईपी 23-01-99 "निर्माण जलवायु विज्ञान" के अनुसार) के रूप में लिया जाता है।

नीचे एक कमरे में हाइड्रोजन सल्फाइड के विस्फोट के अतिरेक को निर्धारित करने के लिए आवश्यक मात्राओं की गणना है।

डिजाइन तापमान पर हाइड्रोजन सल्फाइड का घनत्व:

जहां एम हाइड्रोजन सल्फाइड का दाढ़ द्रव्यमान है, 34.08 किग्रा / किमी;

v0 मोलर आयतन 22.413 m3/kmol के बराबर है;

0.00367 - थर्मल विस्तार का गुणांक, डिग्री -1;

टीपी डिजाइन तापमान है, 390C (ऊफ़ा के लिए पूर्ण अधिकतम हवा का तापमान)।

हाइड्रोजन सल्फाइड की स्टोइकोमेट्रिक सांद्रता की गणना सूत्र द्वारा की जाती है:

;

जहां β दहन प्रतिक्रिया में ऑक्सीजन का स्टोइकोमेट्रिक गुणांक है;

एनसी, एनएन, एन0, एनएक्स, ईंधन अणु में सी, एच, ओ परमाणुओं और हलाइड्स की संख्या है;

हाइड्रोजन सल्फाइड (Н2S) के लिए nc= 1, nн = 4, n0 = 0, nх = 0, इसलिए,

हम β के पाए गए मान को प्रतिस्थापित करते हैं, हमें हाइड्रोजन सल्फाइड की स्टोइकोमेट्रिक सांद्रता का मान मिलता है:

एक डिजाइन दुर्घटना के दौरान कमरे में प्रवेश करने वाले हाइड्रोजन सल्फाइड की मात्रा में उपकरण से निकलने वाली गैस की मात्रा और वाल्व बंद करने से पहले और वाल्व बंद करने के बाद पाइपलाइन से निकलने वाली गैस की मात्रा शामिल होती है:

जहां Va तंत्र से निकलने वाली गैस का आयतन है, m3;

V1T - बंद होने से पहले पाइपलाइन से निकलने वाली गैस की मात्रा, m3;

V2T पाइपलाइन से उसके बंद होने के बाद निकलने वाली गैस की मात्रा है, m3;

जहां q तरल की प्रवाह दर है, जिसे तकनीकी नियमों के अनुसार निर्धारित किया गया है, m3/s;

टी एनपीबी 105-03 एस के खंड 38 के अनुसार निर्धारित कमरे की मात्रा में गैस प्रवाह की अवधि है;

जहाँ d पाइपलाइनों का आंतरिक व्यास है, m;

एलएन आपातकालीन उपकरण से गेट वाल्व तक पाइपलाइनों की लंबाई है, मी;

इस प्रकार, दुर्घटना के विचारित संस्करण के दौरान कमरे में प्रवेश करने वाले हाइड्रोजन सल्फाइड की मात्रा:

कमरे में हाइड्रोजन सल्फाइड का द्रव्यमान:

यदि ज्वलनशील गैसों, ज्वलनशील या दहनशील गैसों, ज्वलनशील या दहनशील तरल पदार्थों का उपयोग कमरे में किया जाता है, तो बड़े पैमाने पर मूल्य का निर्धारण करते समय, आपातकालीन वेंटिलेशन के संचालन को ध्यान में रखने की अनुमति दी जाती है, यदि यह बैकअप प्रशंसकों के साथ प्रदान किया जाता है, तो स्वचालित प्रारंभ जब विश्वसनीयता की पहली श्रेणी (पीयूई) के अनुसार अधिकतम अनुमेय विस्फोट-सबूत एकाग्रता को पार कर गया है और बिजली की आपूर्ति, बशर्ते कि कमरे से हवा निकालने के लिए उपकरण संभावित दुर्घटना के स्थान के तत्काल आसपास के क्षेत्र में स्थित हों।

इस मामले में, ज्वलनशील गैसों या ज्वलनशील या ज्वलनशील तरल पदार्थों के वाष्प के द्रव्यमान को एक फ्लैश बिंदु और ऊपर तक गर्म किया जाता है, जो कमरे के आयतन में प्रवेश करता है, को सूत्र द्वारा निर्धारित गुणांक द्वारा विभाजित किया जाना चाहिए।

जहां - आपातकालीन वेंटिलेशन द्वारा बनाए गए वायु विनिमय की बहुलता, 1 / s। इस कमरे में 8 (0.0022s) की वायु विनिमय दर के साथ वेंटिलेशन है;

ज्वलनशील गैसों और ज्वलनशील और दहनशील तरल पदार्थों के वाष्प के कमरे के आयतन में प्रवेश की अवधि 300 s मानी जाती है। (एनपीबी 105-03 का खंड 7)

दुर्घटना के सुविचारित रूप के दौरान कमरे में हाइड्रोजन सल्फाइड का द्रव्यमान:

धमाका गणना परिणाम

विकल्प संख्या	ज्वलनशील गैस	मान, केपीए
हाइड्रोजन सल्फाइड		5	मध्यम इमारत क्षति

मेज। कमरों में या खुली जगह में गैस, भाप या धूल-हवा के मिश्रण के दहन के दौरान अधिकतम अनुमेय अतिरिक्त दबाव

प्रारंभिक और परिकलित डेटा को तालिका 2 में संक्षेपित किया गया है।

तालिका 2 - प्रारंभिक और परिकलित डेटा

संख्या पी / पी	नाम	पद	मूल्य
1	पदार्थ, उसका नाम और सूत्र	हाइड्रोजन सल्फाइड	एच2एस
2	आणविक भार, किग्रा kmol-1	एम	34,08
3	तरल घनत्व, किग्रा / एम 3	zh	-
4	डिजाइन तापमान पर गैस घनत्व, किग्रा/एम3	g	1,33
5	पर्यावरण का तापमान (विस्फोट से पहले की हवा), 0C	टी0	39
6	संतृप्त वाष्प दाब, kPa	पीएच	28,9
7	Stoichiometric एकाग्रता,% वॉल्यूम।	सीएसटी	29,24
8	कमरे के आयाम - लंबाई, एम - चौड़ाई, एम - ऊंचाई, एम
9	पाइपलाइन आयाम: - व्यास, एम -लंबाई, एम
10	पाइपलाइन में हेप्टेन की खपत, m3/s	क्यू	4 10-3
11	वाल्व बंद करने का समय, s	टी	300
12	आपातकालीन वेंटिलेशन दर, 1/घंटा	ए	8
13	अधिकतम विस्फोट दबाव, kPa	पीएमएक्स	900
14	प्रारंभिक दबाव, kPa	पी0	101
15	रिसाव और गैर-एडियाबेटिक गुणांक	के.एन.	3
16	विस्फोट में ईंधन की भागीदारी का गुणांक	जेड	0,5

एनपीबी 105-2003 के अनुसार, विस्फोट और आग के खतरे के लिए परिसर की श्रेणियां तालिका 4 के अनुसार स्वीकार की जाती हैं।

कमरे की श्रेणी	कमरे में स्थित (परिसंचारी) पदार्थों और सामग्रियों के लक्षण
और विस्फोटक	ज्वलनशील गैसें, ज्वलनशील तरल पदार्थ जिनका फ्लैश बिंदु 28 ° C से अधिक नहीं होता है, इतनी मात्रा में कि वे विस्फोटक वाष्प-गैस-वायु मिश्रण बना सकते हैं, जिसके प्रज्वलन पर कमरे में एक विस्फोट का अनुमानित अधिक दबाव विकसित होता है, जो 5 kPa से अधिक होता है। पानी, वायुमंडलीय ऑक्सीजन या एक दूसरे के साथ बातचीत करते समय विस्फोट और जलने में सक्षम पदार्थ और सामग्री इतनी मात्रा में कि कमरे में विस्फोट की गणना की गई अधिकता 5 kPa से अधिक हो।
विस्फोटक और आग खतरनाक	ज्वलनशील धूल या रेशे, 28 डिग्री सेल्सियस से अधिक के फ्लैशपॉइंट के साथ ज्वलनशील तरल पदार्थ, ज्वलनशील तरल पदार्थ इतनी मात्रा में कि वे विस्फोटक धूल-हवा या वाष्प-वायु मिश्रण बना सकते हैं, जिसके प्रज्वलित होने पर कमरे में एक परिकलित अतिरिक्त विस्फोट दबाव विकसित होता है। 5 केपीए से अधिक।
B1-B4 आग खतरनाक	दहनशील और धीमी गति से जलने वाले तरल पदार्थ, ठोस दहनशील और धीमी गति से जलने वाले पदार्थ और सामग्री (धूल और फाइबर सहित), पदार्थ और सामग्री जो केवल पानी, वायुमंडलीय ऑक्सीजन या एक दूसरे के साथ बातचीत करते समय जल सकती हैं, बशर्ते कि वे कमरे जिनमें वे हैं स्टॉक में या प्रचलन में हैं, श्रेणी ए या बी में नहीं हैं।
जी	गर्म, गरमागरम या पिघली हुई अवस्था में गैर-दहनशील पदार्थ और सामग्री, जिसका प्रसंस्करण उज्ज्वल गर्मी, चिंगारी और लपटों की रिहाई के साथ होता है; दहनशील गैसें, तरल पदार्थ और ठोस पदार्थ जिन्हें जला दिया जाता है या ईंधन के रूप में निपटाया जाता है।
डी	ठंडे राज्य में गैर-दहनशील पदार्थ और सामग्री,

निष्कर्ष: कमरा श्रेणी ए से संबंधित है, क्योंकि दहनशील गैस (हाइड्रोजन सल्फाइड) को इतनी मात्रा में छोड़ना संभव है कि यह विस्फोटक वाष्प-गैस-वायु मिश्रण बना सके, जिसके प्रज्वलित होने पर कमरे में विस्फोट का अनुमानित अधिकता हो। विकसित होता है, 5 kPa से अधिक।

8. एक विस्फोट के दौरान तकनीकी इकाई के विस्फोट के खतरे के ऊर्जा संकेतकों के मूल्यों का निर्धारण

एक ब्लॉक की विस्फोटक ऊर्जा क्षमता ई (केजे) ब्लॉक में स्थित गैस-वाष्प चरण के दहन की कुल ऊर्जा द्वारा निर्धारित की जाती है, इसके एडियाबेटिक विस्तार के काम के मूल्य के साथ-साथ के मूल्य को ध्यान में रखते हुए इसकी जलडमरूमध्य के अधिकतम संभव क्षेत्र से वाष्पित तरल के पूर्ण दहन की ऊर्जा, जबकि इसे माना जाता है:

1) उपकरण के आपातकालीन अवसादन के मामले में, इसका पूर्ण प्रकटीकरण (विनाश) होता है;

2) तरल के रिसाव का क्षेत्र इमारतों या बाहरी स्थापना स्थल के डिजाइन समाधान के आधार पर निर्धारित किया जाता है;

3) वाष्पीकरण का समय 1 घंटे से अधिक नहीं माना जाता है:

रुद्धोष्म प्रसार A (kJ) और ब्लॉक में स्थित PHF के दहन की ऊर्जाओं का योग, kJ:

q" = 23380 kJ/kg - PHF (हाइड्रोजन सल्फाइड) के दहन की विशिष्ट ऊष्मा;

26.9 - ज्वलनशील गैस का द्रव्यमान

.

पीजीएफ के रुद्धोष्म प्रसार की ऊर्जा के व्यावहारिक निर्धारण के लिए, कोई सूत्र का उपयोग कर सकता है

जहाँ b1 - तालिका से लिया जा सकता है। 5. रुद्धोष्म सूचकांक k=1.2 और 0.1 MPa के दबाव के साथ, यह 1.40 के बराबर है।

तालिका 5. माध्यम के रुद्धोष्म सूचकांक और प्रक्रिया इकाई में दबाव के आधार पर गुणांक b1 का मान

अनुक्रमणिका	सिस्टम दबाव, एमपीए
एडियाबैट्स	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
कश्मीर = 1.1	1,60	1,95	2,95	3,38	3,08	4,02	4,16	4,28	4,46	4,63
कश्मीर = 1.2	1,40	1,53	2,13	2,68	2,94	3,07	3,16	3,23	3,36	3,42
कश्मीर = 1.3	1,21	1,42	1,97	2,18	2,36	2,44	2,50	2,54	2,62	2,65
कश्मीर = 1.4	1,08	1,24	1,68	1,83	1,95	2,00	2,05	2,08	2,12	2,15

0 kJ PHF की दहन ऊर्जा है, जो आसन्न वस्तुओं (ब्लॉकों), kJ से डिप्रेसुराइज़्ड सेक्शन में पहुँचती है। कोई आसन्न ब्लॉक नहीं हैं, इसलिए यह घटक शून्य है।

0 kJ, PHF के दहन की ऊर्जा है, जो विचाराधीन ब्लॉक के सुपरहिटेड LF की ऊर्जा के कारण बनती है और समय के दौरान आसन्न वस्तुओं से प्राप्त होती है।

0 kJ PHF के दहन की ऊर्जा है, जो LF से बनती है, जो एक्सोथर्मिक प्रतिक्रियाओं की गर्मी के कारण होती है जो कि डिप्रेसुराइजेशन के दौरान नहीं रुकती है।

0 kJ PHF की दहन ऊर्जा है, जो बाहरी ऊष्मा वाहकों से गर्मी के प्रवाह के कारण तरल चरण से बनती है।

0 kJ PHF की दहन ऊर्जा है, जो पर्यावरण से गर्मी हस्तांतरण के कारण एक ठोस सतह (फर्श, फूस, मिट्टी, आदि) पर गिराए गए तरल से बनती है (एक ठोस सतह और हवा से इसकी सतह पर तरल में) .

ब्लॉक के विस्फोट खतरे की ऊर्जा क्षमता है:

ई = 628923.51 केजे।

विस्फोटक ई की कुल ऊर्जा क्षमता के मूल्यों का उपयोग कम द्रव्यमान और सापेक्ष ऊर्जा क्षमता के मूल्यों को निर्धारित करने के लिए किया जाता है जो तकनीकी ब्लॉकों की विस्फोटकता की विशेषता है।

एक विस्फोटक वाष्प-गैस बादल m के दहनशील वाष्प (गैसों) का कुल द्रव्यमान, 46,000 kJ / kg के बराबर एकल विशिष्ट दहन ऊर्जा तक कम हो जाता है:

तकनीकी इकाई की विस्फोटकता Qv की सापेक्ष ऊर्जा क्षमता की गणना सूत्र द्वारा की जाती है

सापेक्ष ऊर्जा क्षमता क्यूबी और वाष्प-गैस माध्यम मी के कम द्रव्यमान के मूल्यों के अनुसार, तकनीकी ब्लॉकों का वर्गीकरण किया जाता है। श्रेणियों के संकेतक तालिका में दिए गए हैं। 5.

तालिका 4. तकनीकी ब्लॉकों के विस्फोट जोखिम श्रेणियों के संकेतक

धमाका श्रेणी	क्यूवी	मी, किग्रा
मैं	> 37	> 5000
द्वितीय	27 - 37	2000 - 5000
तृतीय	< 27	< 2000

निष्कर्ष: कमरा विस्फोट के खतरे की III श्रेणी से संबंधित है, क्योंकि हाइड्रोजन सल्फाइड के विस्फोटक वाष्प-गैस बादल का कुल द्रव्यमान एक विशिष्ट दहन ऊर्जा में 16.67 किलोग्राम है, विस्फोट की सापेक्ष ऊर्जा क्षमता 5.18 है।

9. कमरे में गैस-वायु मिश्रण की विस्फोटक सांद्रता की गणना। पीयूई के अनुसार विस्फोट और आग के खतरे के लिए परिसर के वर्ग का निर्धारण

आइए हम कमरे में हाइड्रोजन सल्फाइड की विस्फोटक सांद्रता की मात्रा निर्धारित करें:

जहाँ m कमरे में वाष्प-वायु मिश्रण का द्रव्यमान है, किग्रा,

NKPV - इग्निशन की कम सांद्रता सीमा, g/m3।

कमरे में वाष्प-वायु मिश्रण की सांद्रता होगी:

जहाँ VCM कमरे में हाइड्रोजन सल्फाइड की विस्फोटक सांद्रता का आयतन है, m3, VC6 कमरे का मुक्त आयतन है, m3।

गणना परिणाम तालिका 6 में प्रस्तुत किए गए हैं।

तालिका 6. गैस-वायु मिश्रण की एकाग्रता की गणना के परिणाम

PUE के अनुसार, विचाराधीन कमरा वर्ग B-Ia से संबंधित है - उन कमरों में स्थित ज़ोन जिनमें, सामान्य ऑपरेशन के दौरान, दहनशील गैसों के विस्फोटक मिश्रण (निचली प्रज्वलन सीमा की परवाह किए बिना) या हवा के साथ ज्वलनशील तरल वाष्प नहीं बनते हैं, लेकिन दुर्घटनाओं और खराबी के परिणामस्वरूप ही संभव हैं।

10. विस्फोट के दौरान विनाश क्षेत्रों का निर्धारण। विनाश क्षेत्रों का वर्गीकरण

गैस-वायु मिश्रण के विस्फोट के दौरान विनाश क्षेत्रों की त्रिज्या परिशिष्ट 2 पीबी 09-540-03 में वर्णित विधि के अनुसार निर्धारित की गई थी।

विस्फोट में शामिल गैस-वाष्प पदार्थों (किलो) का द्रव्यमान उत्पाद द्वारा निर्धारित किया जाता है

जहां z विस्फोट में शामिल हाइड्रोजन सल्फाइड के घटे हुए द्रव्यमान का अनुपात है (GG के लिए यह 0.5 है),

टी कमरे में हाइड्रोजन सल्फाइड का द्रव्यमान है, किग्रा।

विस्फोट जोखिम के स्तर का आकलन करने के लिए टीएनटी समकक्ष का उपयोग किया जा सकता है। वाष्प-गैस माध्यम WT (किलो) के विस्फोट के टीएनटी समकक्ष को वाष्प-गैस बादलों के विस्फोटों के साथ-साथ ठोस और तरल रासायनिक रूप से अस्थिर यौगिकों की प्रकृति की पर्याप्तता और विनाश की डिग्री के अनुसार निर्धारित किया जाता है।

गैस-वाष्प वातावरण के लिए, विस्फोट के बराबर टीएनटी की गणना की जाती है:

जहां 0.4 गैस-वाष्प माध्यम की विस्फोट ऊर्जा का अंश है जो सीधे शॉक वेव के निर्माण पर खर्च होता है;

0.9 एक शॉक वेव के निर्माण पर सीधे खर्च किए गए ट्रिनिट्रोटोल्यूइन (टीएनटी) की विस्फोट ऊर्जा का अंश है;

q" - वाष्प-गैस माध्यम का विशिष्ट कैलोरी मान, kJ/kg;

क्यूटी - टीएनटी, केजे/किलोग्राम की विशिष्ट विस्फोट ऊर्जा।

विनाश का क्षेत्र त्रिज्या आर द्वारा निर्धारित सीमाओं वाला क्षेत्र है, जिसका केंद्र तकनीकी ब्लॉक माना जाता है या तकनीकी प्रणाली के अवसादन का सबसे संभावित स्थान है। प्रत्येक ज़ोन की सीमाओं को शॉक वेव एआर के सामने अतिरिक्त दबाव के मूल्यों की विशेषता है और, तदनुसार, आयाम रहित गुणांक के। फ्रैक्चर ज़ोन का वर्गीकरण तालिका 6 में दिया गया है।

तालिका 7. वायु-ईंधन मिश्रण के बादलों के विस्फोटक परिवर्तन के दौरान संभावित विनाश का स्तर

डैमेज जोन क्लास	, केपीए	प्रति	विनाश क्षेत्र	प्रभावित क्षेत्र की विशेषताएं
1	≥100	3,8	भरा हुआ	तहखाने सहित इमारतों और संरचनाओं के सभी तत्वों का विनाश और पतन, लोगों के जीवित रहने का प्रतिशत; प्रशासनिक - सुविधा भवनों और सामान्य प्रदर्शन के नियंत्रण भवनों के लिए - 30%; औद्योगिक भवनों और पारंपरिक डिजाइन की संरचनाओं के लिए - 0%।
2	70	5,6	बलवान	ऊपरी मंजिलों की दीवारों और छत के हिस्से का विनाश, दीवारों में दरारों का निर्माण, निचली मंजिलों की छतों का विरूपण। प्रवेश द्वारों को साफ करने के बाद शेष तहखानों का सीमित उपयोग संभव है। मानव जीवन रक्षा प्रतिशत: पारंपरिक डिजाइन के प्रशासनिक और सुविधा भवनों और नियंत्रण भवनों के लिए - 85%: औद्योगिक भवनों और पारंपरिक डिजाइन की संरचनाओं के लिए - 2%
3	28	9,6	मध्यम	मुख्य रूप से माध्यमिक तत्वों (छत, विभाजन और दरवाजे भरने) का विनाश। ओवरलैपिंग, एक नियम के रूप में, ढहते नहीं हैं। परिसर का एक हिस्सा मलबे को साफ करने और मरम्मत करने के बाद उपयोग के लिए उपयुक्त है। लोगों के जीवित रहने का प्रतिशत: - सामान्य प्रदर्शन के प्रशासनिक भवनों और प्रबंधन भवनों के लिए - 94%।
4	14	28	कमज़ोर	खिड़की और दरवाजे के भराव और विभाजन का विनाश। बेसमेंट और निचली मंजिलें पूरी तरह से संरक्षित हैं और मलबे को हटाने और उद्घाटन को सील करने के बाद अस्थायी उपयोग के लिए उपयुक्त हैं। लोगों के जीवित रहने का प्रतिशत: - सामान्य प्रदर्शन के प्रशासनिक भवनों और नियंत्रण भवनों के लिए - 98%; औद्योगिक भवन और पारंपरिक डिजाइन की संरचनाएं - 90%
5	≤2	56	ग्लेज़िंग	कांच भरने का विनाश। जीवित बचे लोगों का प्रतिशत - 100%

विनाश क्षेत्र (एम) की त्रिज्या सामान्य शब्दों में अभिव्यक्ति द्वारा निर्धारित की जाती है:

जहां K एक आयामहीन गुणांक है जो किसी वस्तु पर विस्फोट के प्रभाव को दर्शाता है।

कमरे में ईंधन-वायु मिश्रण के विस्फोट के दौरान विनाश क्षेत्रों की त्रिज्या की गणना के परिणाम तालिका 7 में प्रस्तुत किए गए हैं।

तालिका 7 - विनाश क्षेत्रों की त्रिज्या की गणना के परिणाम

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रूसी और विदेशी वैज्ञानिकों द्वारा दहनशील मिश्रणों की दहन प्रक्रियाओं के अध्ययन ने ज्वाला प्रसार की गति सहित दहन प्रक्रिया के साथ होने वाली कई घटनाओं को सैद्धांतिक रूप से प्रमाणित करना संभव बना दिया। गैस मिश्रण में लौ के प्रसार की गति का अध्ययन वेंटिलेशन, रिकवरी, आकांक्षा और अन्य प्रतिष्ठानों की पाइपलाइनों में गैस-वायु प्रवाह की सुरक्षित गति को निर्धारित करना संभव बनाता है जिसके माध्यम से गैस और धूल-हवा के मिश्रण को ले जाया जाता है।

1889 में, रूसी वैज्ञानिक वी.ए. माइकलसन ने सामान्य या धीमी दहन के दौरान और विस्फोट के दौरान लौ के प्रसार के दो सीमित मामलों पर विचार किया।

सामान्य ज्वाला प्रसार और विस्फोट के सिद्धांत को एन.एन. के कार्यों में और विकसित किया गया था। सेमेनोवा, के.आई. शेल्किना, डी.ए. फ्रैंक-कामेनेत्स्की, एल.एन. खिट्रिना, ए.एस. सोकोलिका, वी.आई. स्कोबेल्किन और अन्य वैज्ञानिक, साथ ही विदेशी वैज्ञानिक बी। लुईस, जी। एल्बे और अन्य। परिणामस्वरूप, विस्फोटक मिश्रण के प्रज्वलन का एक सिद्धांत बनाया गया था। हालांकि, सक्रिय केंद्रों के प्रसार के रूप में लौ प्रसार की घटना की व्याख्या करने या श्रृंखला समाप्ति की स्थिति द्वारा लौ प्रसार की सीमाओं की व्याख्या करने के प्रयास पर्याप्त रूप से आश्वस्त नहीं हैं।

1942 में, सोवियत वैज्ञानिक Ya.B. ज़ेल्डोविच ने गैसों के दहन और विस्फोट के सिद्धांत के प्रावधानों को तैयार किया। दहन का सिद्धांत मुख्य प्रश्नों का उत्तर प्रदान करता है: क्या किसी दी गई रचना का मिश्रण दहनशील होगा, विस्फोटक मिश्रण की जलने की दर क्या होगी, लौ की किन विशेषताओं और रूपों की अपेक्षा की जानी चाहिए। सिद्धांत कहता है कि गैस या वाष्प-वायु मिश्रण का विस्फोट एक तात्कालिक घटना नहीं है। जब इग्निशन स्रोत को दहनशील मिश्रण में पेश किया जाता है, तो ऑक्सीडाइज़र के साथ ईंधन की ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया इग्निशन स्रोत के क्षेत्र में शुरू होती है। इस क्षेत्र के कुछ प्राथमिक आयतन में ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया की दर अधिकतम तक पहुँच जाती है - दहन होता है। किसी माध्यम से प्राथमिक आयतन की सीमा पर दहन को ज्वाला मोर्चा कहा जाता है। लौ सामने एक गोले की तरह दिखती है। लौ के सामने की मोटाई, Ya.B के अनुसार। ज़ेल्डोविच, 1 - 100 माइक्रोन के बराबर है। हालांकि दहन क्षेत्र की मोटाई छोटी है, यह दहन प्रतिक्रिया के आगे बढ़ने के लिए पर्याप्त है। दहन प्रतिक्रिया की गर्मी के कारण लौ के सामने का तापमान 1000 - 3000 0 C होता है और यह दहनशील मिश्रण की संरचना पर निर्भर करता है। फ्लेम फ्रंट के पास, मिश्रण का तापमान भी बढ़ जाता है, जो तापीय चालन द्वारा गर्मी हस्तांतरण, गर्म अणुओं के प्रसार और विकिरण के कारण होता है। फ्लेम फ्रंट की बाहरी सतह पर यह तापमान ज्वलनशील मिश्रण के सेल्फ-इग्निशन तापमान के बराबर होता है। समय पर पाइप की धुरी के साथ मिश्रण के तापमान में परिवर्तन को चित्रमय रूप से अंजीर में दिखाया गया है। 4.1. गैस परत क्यूसी 1, जिसमें मिश्रण का तापमान बढ़ जाता है, लौ सामने है। जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, लौ का अग्रभाग फैलता है ( . तक) क्यूसी 2) पाइप की अंतिम दीवारों के किनारों तक लेकिनतथा एमबिना जले हुए मिश्रण को दीवार की ओर एक निश्चित गति से विस्थापित करना एम, और जली हुई गैस दीवार की ओर लेकिन. ज्वलनशील मिश्रण के प्रज्वलन के बाद, लौ का गोलाकार आकार बहुत जल्दी विकृत हो जाता है और अधिक से अधिक स्थिर मिश्रण की ओर खींचा जाता है। लौ के सामने का विस्तार और इसकी सतह में तेजी से वृद्धि के साथ-साथ गति की गति में वृद्धि होती है

लौ का केंद्र। यह त्वरण तब तक रहता है जब तक लौ पाइप की दीवारों को नहीं छूती है या किसी भी स्थिति में पाइप की दीवार के करीब नहीं आती है। इस समय, लौ का आकार तेजी से कम हो जाता है, और इसका केवल एक छोटा सा हिस्सा लौ से बच जाता है, जो पाइप के पूरे हिस्से को कवर करता है। लौ के सामने का विस्तार और एक चिंगारी द्वारा प्रज्वलन के तुरंत बाद इसका तीव्र त्वरण, जब लौ अभी तक पाइप की दीवारों तक नहीं पहुंची है, दहन उत्पादों की मात्रा में वृद्धि के कारण होती है। इस प्रकार, लौ के मोर्चे के गठन के प्रारंभिक चरण में, गैस मिश्रण की ज्वलनशीलता की डिग्री की परवाह किए बिना, लौ का त्वरण और बाद में मंदी होती है, और यह मंदी ज्वाला की गति जितनी अधिक होगी, उतनी ही अधिक होगी।

चावल। 4.1. लौ के सामने और पीछे तापमान परिवर्तन: 1 - क्षेत्र

दहन उत्पाद; 2 - लौ सामने; 3 - आत्म-इग्निशन क्षेत्र;

4 - प्रीहीटिंग ज़ोन; 5 - प्रारंभिक मिश्रण

दहन के बाद के चरणों के विकास की प्रक्रिया पाइप की लंबाई से प्रभावित होती है। पाइप के बढ़ाव से कंपन की उपस्थिति होती है और लौ, झटके और विस्फोट तरंगों की एक सेलुलर संरचना का निर्माण होता है।

लौ के सामने हीटिंग ज़ोन की चौड़ाई पर विचार करें। इस क्षेत्र में, कोई रासायनिक प्रतिक्रिया नहीं होती है और कोई गर्मी नहीं निकलती है। ताप क्षेत्र की चौड़ाई मैं(सेमी में) निर्भरता से निर्धारित किया जा सकता है:

कहाँ पे एकऊष्मीय प्रसार है; वीलौ प्रसार की गति है।

मीथेन-वायु मिश्रण के लिए, हीटिंग क्षेत्र की चौड़ाई 0.0006 मीटर है, हाइड्रोजन-वायु मिश्रण के लिए यह बहुत छोटा (3 माइक्रोन) है। बाद में दहन एक मिश्रण में होता है जिसकी तापीय चालकता और पड़ोसी परतों से घटकों के प्रसार के परिणामस्वरूप राज्य पहले ही बदल चुका है। प्रतिक्रिया उत्पादों के मिश्रण का ज्वाला गति की गति पर कोई विशिष्ट उत्प्रेरक प्रभाव नहीं होता है।

आइए अब गैस मिश्रण में लौ के सामने के वेग पर विचार करें। रैखिक यात्रा गति वी(एम/एस में) सूत्र द्वारा निर्धारित किया जा सकता है

द्रव्यमान जलने की दर कहां है, जी / (सेमी × एम 2), पी प्रारंभिक दहनशील मिश्रण का घनत्व है, किलो / एम 3।

लौ मोर्चे की रैखिक गति स्थिर नहीं है, यह मिश्रण की संरचना और अक्रिय (गैर-दहनशील) गैसों के मिश्रण, मिश्रण का तापमान, पाइप का व्यास, आदि के आधार पर भिन्न होता है। की अधिकतम गति ज्वाला प्रसार एक स्टोइकोमेट्रिक मिश्रण सांद्रता में नहीं, बल्कि ईंधन की अधिकता वाले मिश्रण में देखा जाता है। जब अक्रिय गैसों को दहनशील मिश्रण में डाला जाता है, तो लौ के प्रसार की गति कम हो जाती है। यह मिश्रण के दहन तापमान में कमी से समझाया गया है, क्योंकि गर्मी का हिस्सा निष्क्रिय अशुद्धियों को गर्म करने पर खर्च किया जाता है जो प्रतिक्रिया में भाग नहीं लेते हैं। अक्रिय गैस की ऊष्मा क्षमता लौ के प्रसार की दर को प्रभावित करती है। एक अक्रिय गैस की ऊष्मा क्षमता जितनी अधिक होती है, उतनी ही यह दहन तापमान को कम करती है और उतनी ही अधिक लौ के प्रसार की गति को कम करती है। इस प्रकार, कार्बन डाइऑक्साइड के साथ पतला मीथेन और हवा के मिश्रण में, लौ प्रसार वेग आर्गन से पतला मिश्रण की तुलना में लगभग तीन गुना कम हो जाता है।

जब मिश्रण को पहले से गरम किया जाता है, तो लौ के प्रसार की गति बढ़ जाती है। यह स्थापित किया गया है कि लौ प्रसार वेग मिश्रण के प्रारंभिक तापमान के वर्ग के समानुपाती होता है।

पाइप के व्यास में वृद्धि के साथ, लौ प्रसार की गति असमान रूप से बढ़ जाती है।

पाइप के व्यास में 0.10 - 0.15 मीटर की वृद्धि के साथ, गति काफी तेजी से बढ़ जाती है; पाइपों के व्यास में और वृद्धि के साथ, यह बढ़ना जारी है, लेकिन कुछ हद तक। तापमान में वृद्धि तब तक होती है जब तक व्यास एक निश्चित सीमित व्यास तक नहीं पहुंच जाता है, जिसके ऊपर गति में वृद्धि नहीं होती है। पाइप के व्यास में कमी के साथ, लौ के प्रसार की गति कम हो जाती है, और एक निश्चित छोटे व्यास पर, लौ पाइप में नहीं फैलती है। इस घटना को पाइप की दीवारों के माध्यम से गर्मी के नुकसान में वृद्धि से समझाया जा सकता है।

इसलिए, ज्वलनशील मिश्रण में लौ के प्रसार को रोकने के लिए, एक तरह से या किसी अन्य तरीके से बर्तन को ठंडा करके (हमारे उदाहरण में, एक पाइप) बाहर से या मिश्रण को पतला करके मिश्रण के तापमान को कम करना आवश्यक है। ठंडी अक्रिय गैस के साथ।

लौ के प्रसार की सामान्य गति अपेक्षाकृत छोटी (दसियों मीटर प्रति सेकंड से अधिक नहीं) होती है, लेकिन कुछ शर्तों के तहत, पाइप में लौ एक जबरदस्त गति (2 से 5 किमी / सेकंड तक) में ध्वनि की गति से अधिक हो जाती है। एक दिया गया वातावरण। इस घटना को विस्फोट कहा जाता है। विस्फोट की विशिष्ट विशेषताएं इस प्रकार हैं:

1) पाइप व्यास की परवाह किए बिना निरंतर जलने की दर;

2) विस्फोट की लहर के कारण उच्च लौ दबाव, जो दहनशील मिश्रण की रासायनिक प्रकृति और प्रारंभिक दबाव के आधार पर 50 एमपीए से अधिक हो सकता है; इसके अलावा, उच्च जलने की दर के कारण, विकसित दबाव पोत (या पाइप) के आकार, क्षमता और जकड़न पर निर्भर नहीं करता है।

आइए हम स्थिर क्रॉस सेक्शन की एक लंबी ट्यूब में तेजी से दहन से विस्फोट में संक्रमण पर विचार करें जब मिश्रण को बंद छोर पर प्रज्वलित किया जाता है। फ्लेम फ्रंट के दबाव में, दहनशील मिश्रण - शॉक वेव्स में कम्प्रेशन वेव्स उत्पन्न होती हैं। शॉक वेव में, गैस का तापमान उन मूल्यों तक बढ़ जाता है, जिस पर मिश्रण अनायास लौ के सामने से बहुत आगे निकल जाता है। दहन की इस विधा को विस्फोटन कहा जाता है। जैसे-जैसे लौ आगे बढ़ती है, दीवार से सटे परतों की गति मंद हो जाती है और, तदनुसार, पाइप के केंद्र में मिश्रण की गति तेज हो जाती है; गति वितरण

क्रॉस-सेक्शनल विकास असमान हो जाता है। गैस मिश्रण के जेट दिखाई देते हैं, जिसकी गति सामान्य दहन के दौरान गैस मिश्रण के औसत वेग से कम होती है, और जेट तेजी से आगे बढ़ते हैं। इन शर्तों के तहत, मिश्रण के सापेक्ष लौ की गति की गति बढ़ जाती है, प्रति यूनिट समय में गैस जलने की मात्रा बढ़ जाती है, और लौ के सामने की गति गैस जेट की अधिकतम गति से निर्धारित होती है।

जैसे-जैसे लौ तेज होती है, शॉक वेव का आयाम भी बढ़ता है, और कम्प्रेशन तापमान मिश्रण के सेल्फ-इग्निशन तापमान तक पहुँच जाता है।

प्रति यूनिट समय में जलने वाली गैस की कुल मात्रा में वृद्धि को इस तथ्य से समझाया गया है कि क्रॉस सेक्शन पर एक वेग चर वाले जेट में, लौ सामने मुड़ी हुई है; इसके फलस्वरूप इसकी सतह में वृद्धि होती है और जलने वाले पदार्थ की मात्रा आनुपातिक रूप से बढ़ जाती है।

ज्वलनशील मिश्रणों के जलने की दर को कम करने के तरीकों में से एक लौ पर अक्रिय गैसों की क्रिया है, लेकिन उनकी कम दक्षता के कारण, मिश्रण में हलोजनयुक्त हाइड्रोकार्बन जोड़कर वर्तमान में रासायनिक दहन निषेध का उपयोग किया जाता है।

दहनशील गैस मिश्रण में दो सैद्धांतिक दहन तापमान होते हैं - स्थिर मात्रा में और स्थिर दबाव पर, पहला हमेशा दूसरे से अधिक होता है।

निरंतर दबाव पर कैलोरीमेट्रिक दहन तापमान की गणना करने की विधि को धारा 1 में माना जाता है। आइए हम एक स्थिर मात्रा में गैस मिश्रण के सैद्धांतिक दहन तापमान की गणना करने की विधि पर विचार करें, जो एक बंद बर्तन में विस्फोट से मेल खाती है। एक स्थिर आयतन पर सैद्धांतिक दहन तापमान की गणना उन्हीं स्थितियों पर आधारित होती है जो सेक में इंगित की जाती हैं। 1.7.

जब गैस के मिश्रण को बंद मात्रा में जलाया जाता है, तो दहन के उत्पाद काम नहीं करते हैं; विस्फोट की ऊर्जा केवल विस्फोट के उत्पादों को गर्म करने पर खर्च होती है। इस मामले में, कुल ऊर्जा को विस्फोटक मिश्रण क्यू vn.en.cm की आंतरिक ऊर्जा और दिए गए पदार्थ के दहन की गर्मी के योग के रूप में परिभाषित किया गया है। Q ext.cm का मान एक स्थिर आयतन और मिश्रण के प्रारंभिक तापमान पर विस्फोटक मिश्रण के घटकों की ताप क्षमता के उत्पादों के योग के बराबर है

क्यू vn.en.cm \u003d एस 1 टी + एस 2 टी + ... + एस एन टी,

जहाँ c 1 , c 2 , c n विस्फोटक मिश्रण बनाने वाले घटकों की विशिष्ट ऊष्मा क्षमताएँ हैं, kJ/(kg × K); T मिश्रण का प्रारंभिक तापमान है, K.

Q int.en.cm का मान संदर्भ तालिकाओं में पाया जा सकता है। स्थिर आयतन पर गैस मिश्रणों के विस्फोट तापमान की गणना उसी विधि से की जाती है जैसे स्थिर दबाव पर मिश्रण का दहन तापमान।

विस्फोट के तापमान से विस्फोट का दबाव पाया जाता है। एक बंद मात्रा में गैस-वायु मिश्रण के विस्फोट के दौरान दबाव विस्फोट के तापमान और दहन उत्पादों के अणुओं की संख्या के अनुपात में विस्फोटक मिश्रण में अणुओं की संख्या पर निर्भर करता है। गैस-वायु मिश्रण के विस्फोट के दौरान, दबाव आमतौर पर 1.0 एमपीए से अधिक नहीं होता है, यदि मिश्रण का प्रारंभिक दबाव सामान्य था। जब विस्फोटक मिश्रण में हवा को ऑक्सीजन से बदल दिया जाता है, तो विस्फोट का दबाव तेजी से बढ़ जाता है, क्योंकि दहन का तापमान बढ़ जाता है।

यहां तक ​​​​कि एक स्टोइकोमेट्रिक गैस-वायु मिश्रण के विस्फोट के दौरान, मिश्रण में नाइट्रोजन को गर्म करने पर एक महत्वपूर्ण मात्रा में गर्मी खर्च होती है, इसलिए ऐसे मिश्रणों का विस्फोट तापमान ऑक्सीजन के साथ मिश्रण के विस्फोट तापमान से बहुत कम होता है। इस प्रकार, मीथेन, एथिलीन, एसीटोन और मिथाइल ईथर के स्टोइकोमेट्रिक मिश्रण का विस्फोट दबाव

आरए ऑक्सीजन के साथ 1.5 - 1.9 एमपीए है, और हवा के साथ उनका स्टोइकोमेट्रिक मिश्रण 1.0 एमपीए है।

अधिकतम विस्फोट दबाव का उपयोग उपकरणों के विस्फोट प्रतिरोध की गणना के साथ-साथ सुरक्षा वाल्व, विस्फोटक झिल्ली और विस्फोट प्रूफ विद्युत उपकरणों के गोले की गणना में किया जाता है।

गैस-वायु मिश्रण के विस्फोट दबाव P vzr (MPa में) की गणना सूत्र द्वारा की जाती है

,

जहां 0 विस्फोटक मिश्रण का प्रारंभिक दबाव है, एमपीए; T 0 और T vzr - विस्फोटक मिश्रण का प्रारंभिक तापमान और विस्फोट का तापमान, K; विस्फोट के बाद दहन उत्पादों के गैसों के अणुओं की संख्या है; विस्फोट से पहले मिश्रण में गैस के अणुओं की संख्या है।

उदाहरण 4.1 . एथिल अल्कोहल वाष्प और वायु के मिश्रण के विस्फोट पर दबाव की गणना करें।

.

पी 0 \u003d 0.1 एमपीए; टी vzr = 2933 के; टी 0 \u003d 273 + 27 \u003d 300 के; \u003d 2 + 3 + 11.28 \u003d 16.28 मोल; \u003d 1 + 3 + 11.28 \u003d 15.28 मोल।