แนวข้อสอบ ทฤษฎีการเผาไหม้และการระเบิด การทดสอบ: ทฤษฎีการเผาไหม้และการระเบิด อัตราการเพิ่มความดันระหว่างการระเบิดของสารผสมไฮบริด

11.05.2020 บ้าน

ทฤษฎีระบุว่าการระเบิดของส่วนผสมของก๊าซหรือไอระเหยไม่ใช่ปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นทันที เมื่อนำแหล่งกำเนิดประกายไฟเข้าไปในส่วนผสมที่ติดไฟได้ ปฏิกิริยาออกซิเดชันของเชื้อเพลิงกับตัวออกซิไดเซอร์จะเริ่มขึ้นในบริเวณแหล่งกำเนิดประกายไฟ อัตราการเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชั่นในปริมาตรเบื้องต้นของโซนนี้ถึงระดับสูงสุด - เกิดการเผาไหม้ การเผาไหม้ที่ขอบเขตของปริมาตรมูลฐานที่มีตัวกลางเรียกว่าหน้าเปลวไฟ ด้านหน้าของเปลวไฟมีลักษณะเป็นทรงกลม ความหนาของหน้าเปลวไฟ อ้างอิงจาก ย.บ. เซลโดวิช , เท่ากับ 1-100 ไมครอน แม้ว่าความหนาของโซนการเผาไหม้จะน้อย แต่ก็เพียงพอสำหรับปฏิกิริยาการเผาไหม้ที่จะดำเนินการต่อไป อุณหภูมิของหน้าเปลวไฟเนื่องจากความร้อนของปฏิกิริยาการเผาไหม้คือ 1,000-3,000°C และขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของส่วนผสมที่ติดไฟได้

เมื่อด้านหน้าของเปลวไฟเคลื่อนที่ อุณหภูมิของส่วนที่ไม่ถูกเผาไหม้ของส่วนผสมที่ติดไฟได้จะเพิ่มขึ้นเมื่อความดันของส่วนผสมเพิ่มขึ้น ใกล้หน้าเปลวไฟ อุณหภูมิของส่วนผสมก็สูงขึ้นเช่นกัน เนื่องจากไม่
การถ่ายเทความร้อนโดยการนำความร้อน การแพร่ของโมเลกุลความร้อน และการแผ่รังสี ที่พื้นผิวด้านนอกของหน้าเปลวไฟ อุณหภูมินี้จะเท่ากับอุณหภูมิที่จุดติดไฟได้เองของส่วนผสมที่ติดไฟได้

หลังจากการจุดไฟของส่วนผสมที่ติดไฟได้ รูปร่างทรงกลมของเปลวไฟจะบิดเบี้ยวอย่างรวดเร็วและถูกดึงเข้าหาส่วนผสมที่ไม่ติดไฟมากขึ้นเรื่อยๆ การขยายของด้านหน้าของเปลวไฟและการเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วของพื้นผิวนั้นมาพร้อมกับการเพิ่มขึ้นของความเร็วของส่วนกลางของเปลวไฟ ความเร่งนี้จะคงอยู่จนกว่าเปลวไฟจะสัมผัสกับผนังของท่อหรือในกรณีใด ๆ จะไม่เข้าใกล้ผนังของท่อ ในขณะนี้ขนาดของเปลวไฟลดลงอย่างรวดเร็วและมีเพียงส่วนเล็ก ๆ ที่เหลืออยู่จากเปลวไฟซึ่งครอบคลุมส่วนทั้งหมดของท่อ ดึงหน้าเปลวไฟ,
และการเร่งความเร็วอย่างรุนแรงในทันทีหลังจากการจุดระเบิดด้วยประกายไฟ เมื่อเปลวไฟยังไม่ถึงผนังท่อ เกิดจากการเพิ่มขึ้นของปริมาตรของผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้ ดังนั้น ในระยะเริ่มต้นของกระบวนการก่อตัวของเปลวไฟด้านหน้า โดยไม่คำนึงถึงระดับของส่วนผสมของก๊าซที่ติดไฟได้ การเร่งความเร็วและการชะลอตัวของเปลวไฟจะเกิดขึ้น และการชะลอตัวนี้จะยิ่งมากขึ้น ความเร็วของเปลวไฟก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น

กระบวนการของการพัฒนาขั้นตอนต่อไปของการเผาไหม้ได้รับอิทธิพลจากความยาวของท่อ การยืดตัวของท่อทำให้เกิดการสั่นสะเทือนและการก่อตัวของโครงสร้างเซลล์ของเปลวไฟ การกระแทก และการระเบิด

ความกว้างของโซนความร้อน (ซม.) สามารถกำหนดได้จากการพึ่งพา

1 = ก / โวลต์

ที่ไหน ก- ค่าสัมประสิทธิ์การแพร่กระจายความร้อน โวลต์- ความเร็วการแพร่กระจายของเปลวไฟ

ความเร็วเดินทางเชิงเส้น โวลต์(เป็น m/s) สามารถกำหนดได้จากสูตร

V = V เสื้อ /

ที่ไหน โวลต์- อัตราการเผาไหม้มวล g / (s m 3); - ความหนาแน่นของส่วนผสมที่ติดไฟได้เริ่มต้น กก./ม. 3 .

ความเร็วเชิงเส้นของหน้าเปลวไฟไม่คงที่ แต่จะแตกต่างกันไปตามองค์ประกอบ ส่วนผสมและสิ่งเจือปนของก๊าซเฉื่อย (ไม่ติดไฟ) อุณหภูมิส่วนผสม เส้นผ่านศูนย์กลางท่อ ฯลฯ ความเร็วสูงสุดของการแพร่กระจายเปลวไฟไม่ได้สังเกตที่ความเข้มข้นของสารสัมพันธ์สัมพันธ์ แต่เป็นส่วนผสมที่มีเชื้อเพลิงมากเกินไป เมื่อใส่ก๊าซเฉื่อยเข้าไปในส่วนผสมที่ติดไฟได้ ความเร็วการแพร่กระจายของเปลวไฟจะลดลง สิ่งนี้อธิบายได้จากการลดลงของอุณหภูมิการเผาไหม้ของส่วนผสม เนื่องจากความร้อนส่วนหนึ่งถูกใช้ไปในการให้ความร้อนแก่สิ่งเจือปนเฉื่อยที่ไม่ได้มีส่วนร่วมในปฏิกิริยา

เมื่อเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อเพิ่มขึ้น ความเร็วในการแพร่กระจายของเปลวไฟจะเพิ่มขึ้นอย่างไม่สม่ำเสมอ เมื่อเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อเพิ่มขึ้นเป็น 0.1-0.15 ม. ความเร็วจะเพิ่มขึ้นค่อนข้างเร็ว อุณหภูมิจะสูงขึ้นจนกระทั่งเส้นผ่านศูนย์กลางถึงเส้นผ่านศูนย์กลางจำกัด
ข้างต้นซึ่งไม่มีความเร็วเพิ่มขึ้น เมื่อเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อลดลง ความเร็วในการแพร่กระจายของเปลวไฟก็จะลดลง และที่เส้นผ่านศูนย์กลางขนาดเล็กจำนวนหนึ่ง เปลวไฟจะไม่แพร่กระจายในท่อ ปรากฏการณ์นี้สามารถอธิบายได้จากการสูญเสียความร้อนที่เพิ่มขึ้นผ่านผนัง
ท่อ.

ดังนั้นเพื่อหยุดการแพร่กระจายของเปลวไฟในส่วนผสมที่ติดไฟได้ มีความจำเป็นไม่ทางใดก็ทางหนึ่งเพื่อลดอุณหภูมิของส่วนผสมโดยการทำให้ภาชนะเย็นลง (ในตัวอย่างของเรา ท่อ) จากภายนอกหรือโดยการเจือจางส่วนผสม ด้วยก๊าซเฉื่อยเย็น

ความเร็วปกติของการแพร่กระจายของเปลวไฟค่อนข้างต่ำ (ไม่เกินสิบเมตรต่อวินาที) แต่ภายใต้เงื่อนไขบางประการ เปลวไฟในท่อจะแพร่กระจายด้วยความเร็วมหาศาล (ตั้งแต่ 2 ถึง 5 กม./วินาที) ซึ่งมากกว่าความเร็วของเสียงใน สื่อที่กำหนด ปรากฏการณ์นี้ได้รับการขนานนามว่า ระเบิด. คุณสมบัติที่โดดเด่นการระเบิดมีดังนี้:

1) อัตราการเผาไหม้คงที่โดยไม่คำนึงถึงเส้นผ่านศูนย์กลางท่อ

2) ความดันสูงเปลวไฟที่เกิดจากคลื่นระเบิด ซึ่งอาจเกิน 50 MPa ขึ้นอยู่กับลักษณะทางเคมีของส่วนผสมที่ติดไฟได้และความดันเริ่มต้น ยิ่งไปกว่านั้น เนื่องจากมีอัตราการเผาไหม้สูง ความดันที่พัฒนาขึ้นจึงไม่ขึ้นอยู่กับรูปร่าง ความจุ และความแน่นของภาชนะ (หรือท่อ)

เมื่อเปลวไฟเร่งความเร็ว แอมพลิจูดก็เช่นกัน คลื่นกระแทกอุณหภูมิการบีบอัดถึงอุณหภูมิที่จุดระเบิดได้เองของส่วนผสม

การเพิ่มขึ้นของปริมาณการเผาไหม้ของก๊าซทั้งหมดต่อหน่วยเวลานั้นอธิบายได้จากความจริงที่ว่าในเครื่องบินเจ็ตที่มีตัวแปรความเร็วในส่วนตัดขวางด้านหน้าของเปลวไฟจะโค้งงอซึ่งเป็นผลมาจากการที่พื้นผิวของมันเพิ่มขึ้นและปริมาณของสารที่เผาไหม้เพิ่มขึ้น ตามสัดส่วน

เมื่อส่วนผสมของแก๊สถูกเผาไหม้ในปริมาตรปิด ผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้จะไม่ทำงาน พลังงานของการระเบิดนั้นใช้ไปกับการให้ความร้อนแก่ผลิตภัณฑ์จากการระเบิดเท่านั้น ในกรณีนี้ พลังงานทั้งหมดถูกกำหนดเป็นผลรวมของพลังงานภายในของส่วนผสมที่ระเบิดได้ Q ex.en.cm. และความร้อนจากการเผาไหม้ของสารที่กำหนด ΔQ g ค่าของ Q vn.en.sm เท่ากับผลรวมของผลคูณของความจุความร้อนของส่วนประกอบของสารผสมที่ระเบิดได้ที่ปริมาตรคงที่และอุณหภูมิเริ่มต้น
อุณหภูมิส่วนผสม

Q ext.en.cm \u003d C 1 T + C 2 T + ... + C p T

โดยที่ C 1, C 2, C p - ความจุความร้อนเฉพาะของส่วนประกอบที่ทำขึ้น
ส่วนผสมที่ระเบิดได้, kJ/(kg K); ที -อุณหภูมิเริ่มต้นของส่วนผสม K.

อุณหภูมิการระเบิดของส่วนผสมของก๊าซที่ปริมาตรคงที่คำนวณโดยวิธีเดียวกับอุณหภูมิการเผาไหม้ของส่วนผสมที่ความดันคงที่

ความดันการระเบิดพบได้จากอุณหภูมิการระเบิด ความดันในระหว่างการระเบิดของส่วนผสมของก๊าซและอากาศในปริมาตรปิดขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของการระเบิดและอัตราส่วนของจำนวนโมเลกุลของผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้ต่อจำนวนโมเลกุลในส่วนผสมที่ระเบิดได้ ในระหว่างการระเบิดของส่วนผสมของแก๊สและอากาศ ความดันมักจะไม่เกิน 1.0 MPa หากความดันเริ่มต้นของส่วนผสมเป็นปกติ เมื่ออากาศในส่วนผสมที่ระเบิดถูกแทนที่ด้วยออกซิเจน ความดันของการระเบิดจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว เนื่องจากอุณหภูมิการเผาไหม้เพิ่มขึ้น

ความดันการระเบิดของสารผสมปริมาณสารสัมพันธ์ของมีเทน เอทิลีน อะซิโตน และ
เมทิลอีเทอร์กับออกซิเจนคือ 1.5 - 1.9 MPa และของผสมปริมาณสารสัมพันธ์กับอากาศคือ 1.0 MPa

แรงดันระเบิดสูงสุดใช้ในการคำนวณความต้านทานการระเบิดของอุปกรณ์ เช่นเดียวกับในการคำนวณวาล์วนิรภัย เมมเบรนที่ระเบิดได้ และเปลือกของอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ป้องกันการระเบิด แรงดันระเบิด ร vzr (เป็น MPa) ของส่วนผสมของก๊าซและอากาศคำนวณโดยสูตร

ร vzr =

ที่ไหน หน้า 0- ความดันเริ่มต้นของส่วนผสมที่ระเบิดได้ MPa ที 0และ ที วีซอาร์- อุณหภูมิเริ่มต้นของส่วนผสมที่ระเบิดได้และอุณหภูมิของการระเบิด, K;

จำนวนโมเลกุลของก๊าซของผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้หลังการระเบิด
คือจำนวนโมเลกุลของแก๊สของสารผสมก่อนการระเบิด

การเคลื่อนที่ของเปลวไฟผ่านส่วนผสมของแก๊สเรียกว่าการแผ่ไฟ ขึ้นอยู่กับความเร็วของการแพร่กระจายของเปลวไฟ การเผาไหม้อาจเป็นการเผาทำลายที่ความเร็วหลายเมตร/วินาที การระเบิด - ที่ความเร็วหลายสิบหรือหลายร้อยเมตร/วินาที และการระเบิด - ที่หลายพันเมตร/วินาที
สำหรับการเผาไฟหรือการแพร่กระจายของเปลวไฟตามปกติลักษณะเฉพาะคือการถ่ายโอนความร้อนจากชั้นหนึ่งไปยังอีกชั้นหนึ่ง และเปลวไฟที่เกิดขึ้นในส่วนผสมที่ร้อนและเจือจางด้วยอนุมูลที่ออกฤทธิ์และผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยาจะเคลื่อนที่ไปในทิศทางของส่วนผสมที่ติดไฟได้ในตอนแรก สิ่งนี้อธิบายได้จากความจริงที่ว่าเปลวไฟกลายเป็นแหล่งกำเนิดที่ปล่อยความร้อนอย่างต่อเนื่องและอนุภาคที่ออกฤทธิ์ทางเคมี ส่งผลให้ส่วนหน้าของเปลวไฟเคลื่อนเข้าหาส่วนผสมที่ติดไฟได้
การเผาไหม้แบ่งออกเป็นแบบราบเรียบและปั่นป่วน
การเผาไหม้แบบลามินาร์มีลักษณะเฉพาะคือความเร็วการแพร่กระจายของเปลวไฟปกติ
ความเร็วการแพร่กระจายของเปลวไฟปกติตาม GOST 12.1.044 SSBT เรียกว่า ความเร็วหน้าเปลวไฟเทียบกับก๊าซที่ไม่เผาไหม้ในทิศทางที่ตั้งฉากกับพื้นผิว
ค่าของความเร็วปกติของการแพร่กระจายของเปลวไฟซึ่งเป็นหนึ่งในตัวบ่งชี้อันตรายจากไฟไหม้และการระเบิดของสาร ระบุลักษณะอันตรายของอุตสาหกรรมที่เกี่ยวข้องกับการใช้ของเหลวและก๊าซ มันถูกใช้ในการคำนวณอัตราการเพิ่มขึ้นของความดันระเบิด ของส่วนผสมของก๊าซไอระเหยของอากาศเส้นผ่านศูนย์กลางวิกฤต (ดับไฟ) และในการพัฒนามาตรการ ให้ความปลอดภัยจากอัคคีภัยและการระเบิดของกระบวนการทางเทคโนโลยีตามข้อกำหนดของ GOST 12.1.004 และ GOST 12.1.010 SSBT
ความเร็วปกติของการแพร่กระจายของเปลวไฟ - ค่าคงที่ทางเคมีฟิสิกส์ของส่วนผสม - ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของส่วนผสม ความดัน และอุณหภูมิ และกำหนดโดยอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีและการนำความร้อนระดับโมเลกุล
อุณหภูมิจะเพิ่มความเร็วปกติของการแพร่กระจายของเปลวไฟค่อนข้างน้อย สิ่งเจือปนเฉื่อยจะลดลง และความดันที่เพิ่มขึ้นจะนำไปสู่การเพิ่มหรือลดความเร็ว
ในการไหลของก๊าซลามินาร์ความเร็วของก๊าซต่ำและส่วนผสมที่ติดไฟได้นั้นเกิดขึ้นจากการแพร่กระจายของโมเลกุล อัตราการเผาไหม้ในกรณีนี้ขึ้นอยู่กับอัตราการก่อตัวของส่วนผสมที่ติดไฟได้ เปลวไฟปั่นป่วนมันถูกสร้างขึ้นพร้อมกับความเร็วของการแพร่กระจายของเปลวไฟที่เพิ่มขึ้นเมื่อการเคลื่อนไหวแบบราบเรียบถูกรบกวน ในเปลวไฟที่ปั่นป่วน การหมุนวนของไอพ่นของแก๊สช่วยปรับปรุงการผสมของแก๊สที่ทำปฏิกิริยา เนื่องจากพื้นผิวที่การแพร่กระจายของโมเลกุลเกิดขึ้นเพิ่มขึ้น
อันเป็นผลมาจากปฏิกิริยาของสารที่ติดไฟได้กับตัวออกซิไดซ์ทำให้เกิดผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้ซึ่งองค์ประกอบจะขึ้นอยู่กับสารประกอบเริ่มต้นและเงื่อนไขของปฏิกิริยาการเผาไหม้
ในการเผาไหม้ที่สมบูรณ์ สารประกอบอินทรีย์ CO 2, SO 2, H 2 O, N 2 ก่อตัวขึ้น และออกไซด์จะเกิดขึ้นระหว่างการเผาไหม้ของสารประกอบอนินทรีย์ ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิหลอมเหลว ผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยาสามารถอยู่ในรูปของการหลอมเหลว (Al 2 O 3, TiO 2) หรือลอยขึ้นไปในอากาศในรูปของควัน (P 2 O 5, Na 2 O, MgO) . อนุภาคของแข็งที่หลอมละลายสร้างความส่องสว่างของเปลวไฟ ในระหว่างการเผาไหม้ของไฮโดรคาร์บอน ความส่องสว่างที่แข็งแกร่งของเปลวไฟเกิดจากการเรืองแสงของอนุภาคคาร์บอนแบล็คซึ่งก่อตัวขึ้นในปริมาณมาก ปริมาณคาร์บอนแบล็คที่ลดลงอันเป็นผลมาจากการเกิดออกซิเดชั่นจะลดความส่องสว่างของเปลวไฟ และอุณหภูมิที่ลดลงทำให้ยากต่อการเกิดออกซิไดซ์คาร์บอนแบล็คและนำไปสู่การก่อตัวของเขม่าในเปลวไฟ
เพื่อขัดขวางปฏิกิริยาการเผาไหม้จำเป็นต้องละเมิดเงื่อนไขสำหรับการเกิดขึ้นและการบำรุงรักษา โดยปกติแล้วสำหรับการดับเพลิงจะใช้การละเมิดเงื่อนไขพื้นฐานสองประการของสภาวะคงที่ - อุณหภูมิที่ลดลงและโหมดการเคลื่อนที่ของก๊าซ
อุณหภูมิลดลงสามารถทำได้โดยการนำสารที่ดูดซับความร้อนจำนวนมากอันเป็นผลมาจากการระเหยและการแตกตัว (เช่น น้ำ ผง)
โหมดการเคลื่อนที่ของแก๊สสามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยการลดและกำจัดออกซิเจน
การระเบิดตาม GOST 12.1.010 " หลักฐานการระเบิด", - การเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วของสสาร (การเผาไหม้ที่ระเบิดได้) พร้อมด้วยการปลดปล่อยพลังงานและการก่อตัวของก๊าซอัดที่สามารถทำงานได้
ตามกฎแล้วการระเบิดจะนำไปสู่แรงกดดันที่เพิ่มขึ้นอย่างมาก คลื่นกระแทกก่อตัวขึ้นและแพร่กระจายไปในสิ่งแวดล้อม
คลื่นกระแทกมีความสามารถในการทำลายล้างหากแรงดันส่วนเกินในนั้นสูงกว่า 15 kPa มันแพร่กระจายในก๊าซไปข้างหน้าของเปลวไฟด้วยความเร็วเสียง 330 m/s ในระหว่างการระเบิด พลังงานเริ่มต้นจะถูกแปลงเป็นพลังงานของก๊าซอัดความร้อน ซึ่งจะถูกแปลงเป็นพลังงานของการเคลื่อนที่ การอัด และการทำความร้อนของตัวกลาง เป็นไปได้ ชนิดต่างๆพลังงานเริ่มต้นของการระเบิด - ไฟฟ้า, ความร้อน, พลังงานการบีบอัดแบบยืดหยุ่น, อะตอม, สารเคมี
พารามิเตอร์หลักที่แสดงลักษณะอันตรายของการระเบิดตาม GOST 12.1.010 คือ ความดันที่ด้านหน้าของคลื่นกระแทก ความดันการระเบิดสูงสุด อัตราเฉลี่ยและสูงสุดของความดันที่เพิ่มขึ้นระหว่างการระเบิด การบดอัด หรือคุณสมบัติการระเบิดสูงของ สภาพแวดล้อมที่ระเบิดได้
ผลการระเบิดทั่วไปปรากฏตัวในการทำลายอุปกรณ์หรือสถานที่ซึ่งเกิดจากคลื่นกระแทกเช่นเดียวกับการปล่อยสารอันตราย (ผลิตภัณฑ์ที่ระเบิดหรือบรรจุอยู่ในอุปกรณ์)
แรงดันระเบิดสูงสุด(P สูงสุด) - ความดันสูงสุดที่เกิดขึ้นระหว่างการระเบิดของก๊าซ ไอระเหย หรือฝุ่นกับอากาศในภาชนะปิดที่ความดันส่วนผสมเริ่มต้นที่ 101.3 kPa
อัตราการเพิ่มขึ้นของแรงดันระเบิด(dR/dt) เป็นอนุพันธ์ของความดันการระเบิดตามเวลาในส่วนที่เพิ่มขึ้นของการพึ่งพาความดันการระเบิดของส่วนผสมของก๊าซ ไอน้ำ ฝุ่นและอากาศในภาชนะปิดตรงเวลา ในกรณีนี้ อัตราสูงสุดและค่าเฉลี่ยของความดันที่เพิ่มขึ้นระหว่างการระเบิดจะแตกต่างกัน เมื่อตั้งค่าความเร็วสูงสุด การเพิ่มแรงดันจะใช้ในส่วนเส้นตรงของการพึ่งพาแรงดันระเบิดตามเวลา และเมื่อกำหนด ความเร็วเฉลี่ย- พื้นที่ระหว่างความดันสูงสุดของการระเบิดกับความดันเริ่มต้นในภาชนะก่อนการระเบิด
ลักษณะทั้งสองนี้เป็นปัจจัยสำคัญในการป้องกันการระเบิด ใช้ในการกำหนดประเภทของสถานที่และอาคารในแง่ของอันตรายจากการระเบิดและไฟไหม้ในการคำนวณอุปกรณ์ความปลอดภัยในการพัฒนามาตรการเพื่อความปลอดภัยจากอัคคีภัยและการระเบิดของกระบวนการทางเทคโนโลยี
ระเบิดมีกระบวนการเปลี่ยนรูปทางเคมีของระบบรีดักแตนท์ออกซิไดเซอร์ซึ่งเป็นการรวมกันของคลื่นกระแทกที่แพร่กระจายด้วยความเร็วคงที่และเกินความเร็วของเสียง และติดตามด้านหน้าของโซนการเปลี่ยนแปลงทางเคมีของสารตั้งต้น พลังงานเคมีปล่อยคลื่นการระเบิด ป้อนคลื่นกระแทก ป้องกันไม่ให้สลายตัว ความเร็วของคลื่นการระเบิดเป็นลักษณะเฉพาะของแต่ละระบบ

หน่วยงานกลางเพื่อการศึกษาแห่งสหพันธรัฐรัสเซีย

สถานะ สถาบันการศึกษาการศึกษาวิชาชีพที่สูงขึ้น

"มหาวิทยาลัยเทคนิค Ufa State Petroleum"

แผนก "ความปลอดภัยในโรงงานอุตสาหกรรมและการคุ้มครองแรงงาน"

งานควบคุมเรื่อง :

ทฤษฎีการเผาไหม้และการระเบิด

1. คำถามเชิงทฤษฎีเกี่ยวกับการระเบิด

ในกระบวนการทางเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องกับการสกัด การขนส่ง การแปรรูป การผลิต การจัดเก็บ และการใช้ก๊าซที่ติดไฟได้ (GH) และของเหลวไวไฟ (ของเหลวไวไฟ) มักจะมีอันตรายจากการก่อตัวของส่วนผสมของก๊าซและไอระเหยที่ระเบิดได้

สภาพแวดล้อมที่เกิดการระเบิดสามารถเกิดขึ้นได้จากส่วนผสมของสาร (ก๊าซ ไอระเหย ฝุ่น) กับอากาศและสารออกซิไดซ์อื่นๆ (ออกซิเจน โอโซน คลอรีน ไนโตรเจนออกไซด์ ฯลฯ) และสารที่มีแนวโน้มจะเปลี่ยนแปลงที่ระเบิดได้ (อะเซทิลีน โอโซน ไฮดราซีน ฯลฯ .).

สาเหตุที่พบบ่อยที่สุดของการระเบิด ได้แก่ การละเมิดกฎสำหรับการทำงานอย่างปลอดภัยของอุปกรณ์, การรั่วไหลของก๊าซผ่านการรั่วไหลในข้อต่อ, ความร้อนสูงเกินไปของอุปกรณ์, ความดันที่เพิ่มขึ้นมากเกินไป, การขาดการควบคุมที่เหมาะสม กระบวนการทางเทคโนโลยีการแตกหักหรือแตกหักของชิ้นส่วนอุปกรณ์ เป็นต้น

แหล่งที่มาของการระเบิดคือ:

เปลวไฟลุกไหม้และร่างกายร้อนแดง

การปล่อยไฟฟ้า

การแสดงความร้อนของปฏิกิริยาเคมีและผลกระทบทางกล

ประกายไฟจากการกระแทกและการเสียดสี:

คลื่นกระแทก

คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและรังสีอื่นๆ

ตาม PB 09-540-03 การระเบิดคือ:

I. กระบวนการปลดปล่อยพลังงานศักย์ชั่วคราวที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงสถานะของสสารอย่างกะทันหันและมาพร้อมกับแรงดันกระโดดหรือคลื่นกระแทก

2. ปล่อยพลังงานภายในระยะสั้นสร้างแรงกดดันส่วนเกิน

การระเบิดอาจเกิดขึ้นได้โดยมีหรือไม่มีการเผาไหม้ (ออกซิเดชัน)

พารามิเตอร์และคุณสมบัติที่บ่งบอกถึงสภาพแวดล้อมที่ระเบิดได้:

จุดวาบไฟ;

ขีด จำกัด ความเข้มข้นและอุณหภูมิของการจุดระเบิด

อุณหภูมิติดไฟได้เอง

ความเร็วการแพร่กระจายของเปลวไฟปกติ

ปริมาณออกซิเจนขั้นต่ำที่ระเบิดได้ (ออกซิแดนท์);

พลังงานจุดระเบิดขั้นต่ำ

ความไวต่อการกระทำทางกล (แรงกระแทกและแรงเสียดทาน) ปัจจัยที่เป็นอันตรายและเป็นอันตรายต่อคนงาน

จากการระเบิดได้แก่

คลื่นกระแทกที่ด้านหน้าซึ่งความดันเกินค่าที่อนุญาต

การพังทลายของโครงสร้าง อุปกรณ์ การสื่อสาร อาคารและโครงสร้างและส่วนที่บินได้

สารอันตรายที่เกิดขึ้นระหว่างการระเบิดและ (หรือ) ปล่อยออกมาจากอุปกรณ์ที่เสียหายซึ่งมีอยู่ในอากาศ พื้นที่ทำงานเกินความเข้มข้นสูงสุดที่อนุญาต

ปัจจัยหลักที่ทำให้เกิดอันตรายจากการระเบิด:

แรงดันสูงสุดและอุณหภูมิการระเบิด

อัตราความดันที่เพิ่มขึ้นระหว่างการระเบิด

ความดันด้านหน้าของคลื่นกระแทก

คุณสมบัติการบดและการระเบิดสูงของสภาพแวดล้อมที่ระเบิดได้

ในระหว่างการระเบิด ตามกฎแล้ว พลังงานศักย์เริ่มต้นของสารจะถูกแปลงเป็นพลังงานของก๊าซอัดความร้อน ซึ่งเมื่อขยายตัว จะถูกแปลงเป็นพลังงานของการเคลื่อนที่ การบีบอัด และความร้อนของตัวกลาง . ส่วนหนึ่งของพลังงานยังคงอยู่ในรูปของพลังงานภายใน (ความร้อน) ของก๊าซที่ขยายตัว

ปริมาณพลังงานทั้งหมดที่ปล่อยออกมาระหว่างการระเบิดจะเป็นตัวกำหนดพารามิเตอร์ทั่วไป (ปริมาตร พื้นที่) ของการทำลายล้าง ความเข้มข้นของพลังงาน (พลังงานต่อหน่วยปริมาตร) กำหนดความรุนแรงของการทำลายในพื้นที่ระเบิด ลักษณะเหล่านี้ขึ้นอยู่กับอัตราการปลดปล่อยพลังงานของระบบระเบิดที่ก่อให้เกิดคลื่นระเบิด

การระเบิดที่พบบ่อยที่สุดในการปฏิบัติงานสืบสวนสามารถแบ่งออกเป็นสองกลุ่มหลัก: การระเบิดทางเคมีและการระเบิดทางกายภาพ

การระเบิดทางเคมีรวมถึงกระบวนการของการเปลี่ยนแปลงทางเคมีของสสารซึ่งแสดงออกมาโดยการเผาไหม้และมีลักษณะเฉพาะคือการปล่อยพลังงานความร้อนในช่วงเวลาสั้น ๆ และในปริมาณที่คลื่นความดันก่อตัวขึ้นซึ่งแพร่กระจายจากแหล่งกำเนิดของการระเบิด

การระเบิดทางกายภาพรวมถึงกระบวนการที่นำไปสู่การระเบิดและไม่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงทางเคมีของสสาร

สาเหตุส่วนใหญ่ของการระเบิดโดยไม่ตั้งใจคือกระบวนการเผาไหม้ การระเบิดประเภทนี้มักเกิดขึ้นระหว่างการจัดเก็บ การขนส่ง และการผลิตวัตถุระเบิด พวกเขาเกิดขึ้น:

เมื่อจัดการกับวัตถุระเบิดและวัตถุระเบิดของอุตสาหกรรมเคมีและปิโตรเคมี

มีการรั่วไหลของก๊าซธรรมชาติในอาคารที่อยู่อาศัย

ในการผลิต การขนส่ง และการเก็บรักษาสารระเหยหรือของเหลวที่ติดไฟได้

เมื่อล้างถังเก็บเชื้อเพลิงเหลว

ในการผลิต การจัดเก็บ และการใช้ระบบฝุ่นที่ติดไฟได้ และสารที่เป็นของแข็งและของเหลวบางชนิดที่ติดไฟได้เอง

ลักษณะของการระเบิดของสารเคมี

การระเบิดมีสองประเภทหลัก: การระเบิดของวัตถุระเบิดควบแน่นและการระเบิดเชิงปริมาตร (การระเบิดของไอระเหยของสารผสมฝุ่นและก๊าซ) การระเบิดของวัตถุระเบิดควบแน่นเกิดจากวัตถุระเบิดที่เป็นของแข็งทั้งหมด และวัตถุระเบิดที่เป็นของเหลวจำนวนค่อนข้างน้อย รวมทั้งไนโตรกลีเซอรีน โดยปกติแล้ววัตถุระเบิดดังกล่าวจะมีความหนาแน่นระหว่าง 1,300-1,800 กก./ลบ.ม. อย่างไรก็ตาม วัตถุระเบิดหลักที่มีตะกั่วหรือปรอทมีความหนาแน่นสูงกว่ามาก

ปฏิกิริยาการสลายตัว:

กรณีที่ง่ายที่สุดของการระเบิดคือกระบวนการสลายตัวด้วยการก่อตัวของผลิตภัณฑ์ที่เป็นก๊าซ ตัวอย่างเช่น การสลายตัวของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ที่มีผลทางความร้อนสูงและการก่อตัวของไอน้ำและออกซิเจน:

2H2O2 → 2H2O2 + O2 + 106 กิโลจูล/โมล

ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์มีอันตรายตั้งแต่ความเข้มข้น 60%

การสลายตัวโดยการเสียดสีหรือการกระแทกของตะกั่วอะไซด์:

Pb (N3) 2 → Pb - 3N2 + 474 กิโลจูล / โมล

Trinitrotoluene (TNT) เป็นสาร "ขาดออกซิเจน" ดังนั้นหนึ่งในผลิตภัณฑ์หลักในการสลายตัวคือคาร์บอน ซึ่งมีส่วนทำให้เกิดควันระหว่างการระเบิดของ TNT

สารที่มีแนวโน้มจะเกิดการสลายตัวที่ระเบิดได้ มักจะมีโครงสร้างทางเคมีที่มีลักษณะเฉพาะอย่างน้อยหนึ่งโครงสร้างที่รับผิดชอบในการพัฒนากระบวนการอย่างกะทันหันด้วยการปลดปล่อย จำนวนมากพลังงาน. โครงสร้างเหล่านี้รวมถึงกลุ่มต่อไปนี้:

NO2 และ NO3 - ในสารอินทรีย์และอนินทรีย์

N=N-N - ในอะไซด์อินทรีย์และอนินทรีย์

NX3 โดยที่ X เป็นฮาโลเจน

N=C ในฟูลมิเนต

ตามกฎของเทอร์โมเคมี ดูเหมือนว่าเป็นไปได้ที่จะระบุสารประกอบที่กระบวนการสลายตัวสามารถระเบิดได้ หนึ่งในปัจจัยชี้ขาดที่กำหนดอันตรายที่อาจเกิดขึ้นของระบบคือความชุกของพลังงานภายในในสถานะเริ่มต้นเมื่อเทียบกับสถานะสุดท้าย สภาวะนี้จะสมบูรณ์เมื่อความร้อนถูกดูดซับ (ปฏิกิริยาดูดความร้อน) ในกระบวนการสร้างสาร ตัวอย่างของกระบวนการที่เกี่ยวข้องคือการก่อตัวของอะเซทิลีนจากองค์ประกอบ:

2C + H2 → CH=CH - 242 กิโลจูล/โมล

สารที่ไม่ระเบิดซึ่งสูญเสียความร้อนระหว่างการก่อตัว (ปฏิกิริยาคายความร้อน) ได้แก่ คาร์บอนไดออกไซด์ เป็นต้น

C + O2 → CO2 + 394 กิโลจูล/โมล

ควรคำนึงถึงว่าการใช้กฎของอุณหเคมีทำให้สามารถเปิดเผยความเป็นไปได้ของกระบวนการระเบิดเท่านั้น การใช้งานขึ้นอยู่กับอัตราการเกิดปฏิกิริยาและการก่อตัวของผลิตภัณฑ์ที่ระเหยได้ ตัวอย่างเช่น ปฏิกิริยาของเทียนไขพาราฟินกับออกซิเจน แม้จะมีการคายความร้อนสูง แต่ก็ไม่ทำให้เกิดการระเบิดเนื่องจากความเร็วต่ำ

ปฏิกิริยา 2Al+ 4AC2O2 → Al2O3 + 2Fe ด้วยตัวมันเองแม้ว่าจะคายความร้อนสูง แต่ก็ไม่ทำให้เกิดการระเบิด เนื่องจากผลิตภัณฑ์ที่เป็นก๊าซจะไม่ก่อตัวขึ้น

ปฏิกิริยารีดอกซ์ซึ่งเป็นพื้นฐานของปฏิกิริยาการเผาไหม้ ด้วยเหตุนี้ สามารถนำไปสู่การระเบิดได้เฉพาะภายใต้สภาวะที่เอื้อต่อการเกิดอัตราการเกิดปฏิกิริยาสูงและการขยายตัวของแรงดันเท่านั้น การเผาไหม้ของของแข็งและของเหลวที่กระจายตัวสูงสามารถทำให้เกิดแรงดันเกินสูงถึง 8 บาร์ภายใต้สภาวะปริมาตรปิด ค่อนข้างหายาก เช่น ในระบบอากาศเหลวที่ละอองลอยเป็นละอองของน้ำมัน

ในปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันที่มาพร้อมกับผลการคายความร้อนและการมีอยู่ของโมโนเมอร์ที่ระเหยได้ มักจะถึงขั้นที่ความดันเพิ่มขึ้นจนเป็นอันตรายได้ สำหรับสารบางชนิด เช่น เอทิลีนออกไซด์ โพลิเมอไรเซชันสามารถเริ่มต้นที่ อุณหภูมิห้องโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อสารประกอบตั้งต้นปนเปื้อนด้วยสารที่เร่งการเกิดพอลิเมอไรเซชัน เอทิลีนออกไซด์ยังสามารถสร้างไอโซเมอไรซ์ให้เป็นอะซีตัลดีไฮด์ได้ด้วยวิธีการคายความร้อน:

CH2CH2O - CH3HC \u003d O + 113.46 kJ / โมล

ปฏิกิริยาการควบแน่นใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตสี สารเคลือบเงา และเรซิน และเนื่องจากการคายความร้อนของกระบวนการและการมีอยู่ของส่วนประกอบที่ระเหยง่าย บางครั้งนำไปสู่การระเบิด

เพื่อความชัดเจน เงื่อนไขทั่วไปที่เอื้อต่อการเริ่มต้นของการเผาไหม้และการเปลี่ยนไปสู่การระเบิด ให้พิจารณากราฟ (รูปที่ 1) ของการพึ่งพาอาศัยกันของอุณหภูมิที่พัฒนาขึ้นในระบบที่ติดไฟได้ตรงเวลา เมื่อมีการปล่อยความร้อนเชิงปริมาตรเนื่องจากปฏิกิริยาเคมีและการสูญเสียความร้อน .

หากเราแสดงอุณหภูมิ T1 บนกราฟว่าเป็นจุดวิกฤตที่การเผาไหม้เกิดขึ้นในระบบ จะเห็นได้ชัดว่าในสภาวะที่มีการสูญเสียความร้อนมากเกินไปจากการได้รับความร้อน การเผาไหม้ดังกล่าวจะไม่เกิดขึ้น กระบวนการนี้เริ่มต้นก็ต่อเมื่อความเท่าเทียมกันเกิดขึ้นระหว่างอัตราการปลดปล่อยความร้อนและการสูญเสียความร้อน (ที่จุดสัมผัสของเส้นโค้งที่สอดคล้องกัน) และสามารถเร่งความเร็วต่อไปได้ด้วยการเพิ่มอุณหภูมิ u ดังนั้นแรงดันก่อนการระเบิด

ดังนั้นในสภาวะที่เอื้ออำนวยต่อฉนวนกันความร้อน การเกิดปฏิกิริยาคายความร้อนในระบบที่ติดไฟได้ไม่เพียงนำไปสู่การเผาไหม้เท่านั้น แต่ยังทำให้เกิดการระเบิดอีกด้วย

ปฏิกิริยาที่ควบคุมไม่ได้ซึ่งส่งผลให้เกิดการระเบิดนั้นเกิดจากข้อเท็จจริงที่ว่าอัตราการถ่ายเทความร้อน เช่น ในภาชนะเป็นฟังก์ชันเชิงเส้นของความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างมวลของปฏิกิริยากับสารหล่อเย็น ในขณะที่อัตราการคายความร้อนของปฏิกิริยา และ ดังนั้นการไหลเข้าของความร้อนจากมันจึงเพิ่มขึ้นตามกฎของพลังงานโดยมีความเข้มข้นเริ่มต้นของรีเอเจนต์เพิ่มขึ้นและเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นอันเป็นผลมาจากการพึ่งพาอัตราของปฏิกิริยาเคมีต่ออุณหภูมิแบบทวีคูณ (กฎของ Arrhenius) . ความสม่ำเสมอเหล่านี้กำหนดอัตราการเผาไหม้ที่ต่ำที่สุดของส่วนผสมและอุณหภูมิที่ขีดจำกัดจุดติดไฟที่มีความเข้มข้นต่ำกว่า เมื่อความเข้มข้นของเชื้อเพลิงและตัวออกซิไดซ์เข้าใกล้ปริมาณสารสัมพันธ์ อัตราการเผาไหม้และอุณหภูมิจะเพิ่มขึ้นจนถึงค่าสูงสุด

ความเข้มข้นของก๊าซที่มีองค์ประกอบปริมาณสารสัมพันธ์คือความเข้มข้นของก๊าซที่ติดไฟได้ในส่วนผสมที่มีตัวกลางออกซิไดซ์ ซึ่งจะทำให้มั่นใจได้ถึงปฏิกิริยาทางเคมีที่สมบูรณ์ของเชื้อเพลิงและสารออกซิไดเซอร์ของส่วนผสมโดยไม่มีสารตกค้าง

3. ลักษณะของการระเบิดทางกายภาพ

ตามกฎแล้วการระเบิดทางกายภาพเกี่ยวข้องกับการระเบิดของภาชนะจากความดันไอและร่อง นอกจากนี้ เหตุผลหลักสำหรับการก่อตัวของพวกเขาไม่ใช่ ปฏิกิริยาเคมี, ก กระบวนการทางกายภาพเนื่องจากการปลดปล่อยพลังงานภายในของสิ่งที่บีบอัดหรือ ก๊าซเหลว. ความแรงของการระเบิดดังกล่าวขึ้นอยู่กับแรงดันภายใน และการทำลายล้างเกิดจากคลื่นกระแทกจากก๊าซที่ขยายตัวหรือชิ้นส่วนของภาชนะที่แตก การระเบิดทางกายภาพอาจเกิดขึ้นได้ ถ้าถังแก๊สแรงดันแบบพกพาตกและวาล์วลดแรงดันหลุดออก ความดันของก๊าซหุงต้มไม่เกิน 40 บาร์ (แรงดันวิกฤตของก๊าซหุงต้มทั่วไปส่วนใหญ่)

การระเบิดทางกายภาพยังรวมถึงปรากฏการณ์ที่เรียกว่าการระเบิดทางกายภาพด้วย ปรากฏการณ์นี้เกิดขึ้นเมื่อของเหลวร้อนและเย็นผสมกันเมื่ออุณหภูมิของหนึ่งในนั้นสูงกว่าจุดเดือดของอีกอันหนึ่งอย่างมาก (ตัวอย่างเช่นการเทโลหะหลอมเหลวลงในน้ำ) ในส่วนผสมของไอระเหยกับของเหลวที่เกิดขึ้น การระเหยสามารถดำเนินไปอย่างระเบิดได้เนื่องจากกระบวนการพัฒนาของการทำให้เป็นละอองแบบละเอียดของละอองละลาย การกำจัดความร้อนอย่างรวดเร็ว และความร้อนสูงเกินไปของของเหลวเย็นที่มีการระเหยอย่างรุนแรง

การระเบิดทางกายภาพนั้นมาพร้อมกับการปรากฏตัวของคลื่นกระแทกที่มีแรงดันเกินในเฟสของเหลว ซึ่งในบางกรณีอาจมีมากกว่าหนึ่งพันชั้นบรรยากาศ ของเหลวจำนวนมากถูกจัดเก็บหรือใช้งานภายใต้สภาวะที่ความดันไอสูงกว่าความดันบรรยากาศมาก ของเหลวเหล่านี้รวมถึง: ก๊าซเหลวที่ติดไฟได้ (เช่น โพรเพน บิวเทน) สารทำความเย็นเหลว แอมโมเนียหรือฟรีออน เก็บไว้ที่อุณหภูมิห้อง มีเทน ซึ่งต้องเก็บไว้ที่อุณหภูมิต่ำของน้ำร้อนยวดยิ่งในหม้อไอน้ำ หากภาชนะบรรจุของเหลวร้อนยวดยิ่งได้รับความเสียหาย จะมีไอน้ำไหลออกไปยังพื้นที่โดยรอบและของเหลวบางส่วนระเหยอย่างรวดเร็ว ด้วยการไหลออกอย่างรวดเร็วเพียงพอและการขยายตัวของไอน้ำในสิ่งแวดล้อม ทำให้เกิดคลื่นระเบิดขึ้น สาเหตุของการระเบิดของภาชนะบรรจุก๊าซและไอระเหยภายใต้ความกดดันคือ:

การละเมิดความสมบูรณ์ของร่างกายเนื่องจากการสลายตัวของโหนดใด ๆ ความเสียหายหรือการกัดกร่อนเนื่องจากการทำงานที่ไม่เหมาะสม

ความร้อนสูงเกินไปของเรือเนื่องจากการละเมิดในการทำความร้อนด้วยไฟฟ้าหรือโหมดการทำงานของอุปกรณ์เผาไหม้ (ในกรณีนี้ความดันภายในเรือจะเพิ่มขึ้นและความแข็งแรงของร่างกายจะลดลงในสถานะที่ได้รับความเสียหาย)

การระเบิดของเรือเมื่อความดันเกินที่อนุญาต

การระเบิดของภาชนะบรรจุก๊าซที่มีการเผาไหม้ในชั้นบรรยากาศตามมาโดยพื้นฐานแล้วมีสาเหตุเดียวกันกับที่อธิบายไว้ข้างต้นและเป็นลักษณะเฉพาะของการระเบิดทางกายภาพ ความแตกต่างหลักอยู่ที่การก่อตัวของลูกไฟในกรณีนี้ ซึ่งขนาดจะขึ้นอยู่กับปริมาณเชื้อเพลิงก๊าซที่ปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศ หมายเลขนี้ขึ้นอยู่กับการเปิด สภาพร่างกายซึ่งบรรจุก๊าซไว้ในภาชนะ เมื่อปริมาณเชื้อเพลิงอยู่ในสถานะก๊าซ ปริมาณของเชื้อเพลิงจะน้อยกว่าการเก็บในภาชนะเดียวกันในรูปของเหลว พารามิเตอร์ของการระเบิดซึ่งกำหนดผลที่ตามมานั้นถูกกำหนดโดยธรรมชาติของการกระจายพลังงานในพื้นที่การระเบิดและการกระจายตัวของมันในขณะที่คลื่นการระเบิดแพร่กระจายจากแหล่งกำเนิดของการระเบิด

4. ศักยภาพพลังงาน

แรงระเบิดมีพลังทำลายล้างสูง ลักษณะที่สำคัญที่สุดของการระเบิดคือพลังงานทั้งหมดของสสาร ตัวบ่งชี้นี้เรียกว่าศักยภาพพลังงานของการระเบิดซึ่งรวมอยู่ในพารามิเตอร์ทั้งหมดที่ระบุถึงขนาดและผลที่ตามมาของการระเบิด

ในกรณีฉุกเฉินของอุปกรณ์การเปิดเผยทั้งหมด (การทำลาย) จะเกิดขึ้น;

พื้นที่ของการรั่วไหลของของเหลวจะพิจารณาจากโซลูชันการออกแบบของอาคารหรือสถานที่ติดตั้งภายนอกอาคาร

ใช้เวลาระเหยไม่เกิน 1 ชั่วโมง:

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

การระเบิด ห้องดับเพลิง อันตราย

โดยที่ EI1 คือผลรวมของพลังงานของการขยายตัวแบบอะเดียแบติกและการเผาไหม้ของเฟสไอ-ก๊าซ (PGPC ที่ตั้งโดยตรงในบล็อก, kJ;

ЕI2 คือพลังงานการเผาไหม้ของ HPF ที่จ่ายให้กับส่วนที่ลดแรงดันจากวัตถุที่อยู่ติดกัน (บล็อก), kJ;

EII1 - พลังงานของการเผาไหม้ของ GTHF เกิดขึ้นจากพลังงานของเฟสของเหลวที่ร้อนยวดยิ่งของบล็อกภายใต้การพิจารณาและได้รับจากวัตถุที่อยู่ติดกัน kJ;

EII2 คือพลังงานของการเผาไหม้ของ PHF ที่เกิดขึ้นจากเฟสของเหลว (LP) เนื่องจากความร้อนของปฏิกิริยาคายความร้อนที่ไม่หยุดในระหว่างการลดแรงดัน, kJ;

EII3 คือพลังงานการเผาไหม้ของ PHF เกิดจาก LF เนื่องจากการไหลของความร้อนจากตัวพาความร้อนภายนอก kJ;

EII4 เป็นพลังงานจากการเผาไหม้ของ PHF ซึ่งเกิดขึ้นจาก LF ที่หกบนพื้นผิวที่เป็นของแข็ง (พื้น พาเลท ดิน ฯลฯ) เนื่องจากการถ่ายเทความร้อนจาก สิ่งแวดล้อม(จากพื้นผิวของแข็งและอากาศไปจนถึงของเหลวตามพื้นผิว) กิโลจูล

ค่าของศักยภาพพลังงานรวมของการระเบิดและใช้เพื่อกำหนดค่าของมวลที่ลดลงและศักยภาพพลังงานสัมพัทธ์ที่กำหนดลักษณะของการระเบิดของบล็อกเทคโนโลยี

มวลที่ลดลงคือมวลรวมของไอระเหย (ก๊าซ) ที่ติดไฟได้ของเมฆไอระเหยก๊าซที่ระเบิดได้ ซึ่งลดลงเหลือพลังงานการเผาไหม้เฉพาะค่าเดียวเท่ากับ 46,000 กิโลจูลต่อกิโลกรัม:

ศักยภาพพลังงานสัมพัทธ์ของการระเบิด Qv ของบล็อกเทคโนโลยีซึ่งแสดงลักษณะพลังงานทั้งหมดของการเผาไหม้และสามารถคำนวณได้จากสูตร:

โดยที่ E คือศักยภาพพลังงานทั้งหมดของอันตรายจากการระเบิดของหน่วยเทคโนโลยี

ตามค่าของศักยภาพพลังงานสัมพัทธ์ Rv ถึงมวลที่ลดลงของสื่อไอระเหย m การจัดหมวดหมู่ของบล็อกเทคโนโลยีจะดำเนินการ ตัวบ่งชี้ประเภทอันตรายจากการระเบิดของบล็อกเทคโนโลยีแสดงไว้ในตารางที่ 1

ตารางเลขที่

หมวดหมู่การระเบิด	อ	ม
ฉัน	>37	>5000
ครั้งที่สอง	27 − 37	2000−5000
สาม	<27	<2000

5. เทียบเท่าทีเอ็นที แรงดันส่วนเกินที่ด้านหน้าของคลื่นกระแทก

ในการประเมินระดับของการสัมผัสกับความเสียหายโดยไม่ได้ตั้งใจและโดยเจตนา วิธีการประเมินโดยใช้สิ่งที่เทียบเท่ากับทีเอ็นทีถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลาย ตามวิธีการนี้ ระดับของการทำลายมีลักษณะเทียบเท่ากับทีเอ็นที ซึ่งมวลของทีเอ็นทีถูกกำหนด ซึ่งจำเป็นสำหรับการทำลายในระดับที่กำหนด สารประกอบที่ไม่เสถียรทางเคมี คำนวณโดยสูตร:

1 สำหรับสภาพแวดล้อมที่เป็นก๊าซไอน้ำ

คิว/ - ค่าความร้อนเฉพาะของตัวกลางที่เป็นไอระเหย, kJ kg,

qT คือพลังงานเฉพาะของการระเบิดของทีเอ็นที กิโลจูล/กก.

2 สำหรับสารประกอบที่ไม่เสถียรทางเคมีทั้งที่เป็นของแข็งและของเหลว

โดยที่ Wk คือมวลของสารประกอบที่ไม่เสถียรทางเคมีทั้งที่เป็นของแข็งและของเหลว qk คือพลังงานการระเบิดเฉพาะของสารประกอบที่ไม่เสถียรทางเคมีทั้งที่เป็นของแข็งและของเหลว ในการผลิต การระเบิดของส่วนผสมของแก๊ส-อากาศ ไอระเหย-อากาศ หรือฝุ่นละอองทำให้เกิดคลื่นกระแทก ระดับความละเอียดของโครงสร้างอาคาร อุปกรณ์ เครื่องจักร และการสื่อสาร ตลอดจนความเสียหายต่อผู้คน ขึ้นอยู่กับแรงดันส่วนเกินด้านหน้าคลื่นกระแทก ΔРФ (ความแตกต่างระหว่างแรงดันสูงสุดด้านหน้าคลื่นกระแทกกับแรงดันบรรยากาศปกติ ข้างหน้านี้)

การคำนวณสำหรับการประเมินการกระทำของก๊าซเคมีและของเหลวที่ติดไฟได้จะลดลงเพื่อกำหนดความดันส่วนเกินในด้านหน้าของคลื่นกระแทก (ΔРФ) ระหว่างการระเบิดของส่วนผสมของก๊าซและอากาศที่ระยะหนึ่งจากภาชนะบรรจุซึ่งมีส่วนผสมที่ระเบิดได้จำนวนหนึ่ง ถูกเก็บไว้

6. การคำนวณเพื่อหาแรงดันส่วนเกินของการระเบิด

การคำนวณความดันระเบิดส่วนเกินสำหรับก๊าซที่ติดไฟได้ ไอระเหยของของเหลวที่ติดไฟได้และติดไฟได้ดำเนินการตามวิธีการที่กำหนดไว้ใน NPB 105-03 "การกำหนดประเภทของอาคาร อาคาร และการติดตั้งภายนอกอาคารในแง่ของอันตรายจากการระเบิดและไฟไหม้ "

งาน: เพื่อกำหนดแรงดันส่วนเกินของการระเบิดของไฮโดรเจนซัลไฟด์ในห้อง

เงื่อนไขเบื้องต้น

ไฮโดรเจนอยู่ในอุปกรณ์อย่างต่อเนื่องโดยมีปริมาตร 20 ลบ.ม. อุปกรณ์ตั้งอยู่บนพื้น ความยาวรวมของท่อที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 50 มม. ซึ่งจำกัดโดยวาล์วประตู (แบบแมนนวล) ที่ติดตั้งอยู่ที่ส่วนทางเข้าและทางออกของท่อคือ 15 ม. อัตราการไหลของไฮโดรเจนซัลไฟด์ในท่อคือ 4·10-3 ลบ.ม./ ส. ขนาดห้อง10x10x4ม.

ห้องมีการระบายอากาศฉุกเฉินโดยมีอัตราการแลกเปลี่ยนอากาศ 8 ชั่วโมง-1 มีการระบายอากาศฉุกเฉินโดยพัดลมสำรอง การเริ่มต้นอัตโนมัติเมื่อเกินความเข้มข้นของการระเบิดสูงสุดที่อนุญาต และแหล่งจ่ายไฟตามประเภทแรกของความน่าเชื่อถือ (PUE) อุปกรณ์สำหรับกำจัดอากาศออกจากห้องตั้งอยู่ใกล้กับจุดที่เกิดอุบัติเหตุ

โครงสร้างอาคารหลักของอาคารเป็นคอนกรีตเสริมเหล็ก

เหตุผลของตัวเลือกการออกแบบ

ตาม NPB 105-03 สถานการณ์อุบัติเหตุที่เสียเปรียบที่สุด ซึ่งมีสารจำนวนมากที่อันตรายที่สุดซึ่งเกี่ยวข้องกับผลที่ตามมาจากการระเบิดเข้ามาเกี่ยวข้อง ควรนำมาเป็นรูปแบบการออกแบบของอุบัติเหตุ

และในฐานะที่เป็นตัวเลือกการออกแบบจึงใช้ตัวเลือกในการลดแรงดันของถังด้วยไฮโดรเจนซัลไฟด์และทางออกจากมันและท่อทางเข้าและทางออกของไฮโดรเจนซัลไฟด์ในปริมาตรของห้อง

1) ความดันระเบิดส่วนเกินสำหรับสารที่ติดไฟได้แต่ละชนิด ซึ่งประกอบด้วยอะตอม C, H, O, N, Cl, Br, I, F ถูกกำหนดโดยสูตร

(1)

โดยที่ความดันการระเบิดสูงสุดของส่วนผสมของแก๊ส-อากาศหรือไอระเหยของปริมาณสารสัมพันธ์ในปริมาตรปิด ถูกกำหนดโดยการทดลองหรือจากข้อมูลอ้างอิงตามข้อกำหนดของข้อ 3 ของ NPB -105-03 ในกรณีที่ไม่มีข้อมูลอนุญาตให้ใช้เท่ากับ 900 kPa

ความดันเริ่มต้น, kPa (อนุญาตให้รับได้เท่ากับ 101 kPa);

มวลของก๊าซที่ติดไฟได้ (GG) หรือไอระเหยของสารไวไฟ (FL) และของเหลวที่ติดไฟได้ (GL) ที่ปล่อยออกมาในห้องอันเป็นผลมาจากอุบัติเหตุ กก.

ค่าสัมประสิทธิ์การมีส่วนร่วมของเชื้อเพลิงในการระเบิดซึ่งสามารถคำนวณได้จากลักษณะการกระจายของก๊าซและไอระเหยในปริมาตรของห้องตามการใช้งาน อนุญาตให้ใช้ค่าตามตาราง 2 NPB 105-03. ฉันยอมรับเท่ากับ 0.5;

ปริมาณห้องฟรี ;

อุณหภูมิอากาศสัมบูรณ์สูงสุดสำหรับเมืองอูฟาเท่ากับ 39°C ถือเป็นอุณหภูมิในการออกแบบ (ตาม SNiP 23-01-99 "Construction climatology")

ด้านล่างนี้เป็นการคำนวณปริมาณที่จำเป็นในการระบุแรงดันเกินของการระเบิดของไฮโดรเจนซัลไฟด์ในห้อง

ความหนาแน่นของไฮโดรเจนซัลไฟด์ที่อุณหภูมิออกแบบ:

โดยที่ M คือมวลโมลาร์ของไฮโดรเจนซัลไฟด์ 34.08 กก./กม.

v0 คือปริมาตรโมลาร์เท่ากับ 22.413 ลบ.ม./ก.ม.

0.00367 − ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน, องศา -1;

tp คืออุณหภูมิการออกแบบ 390C (อุณหภูมิอากาศสูงสุดสัมบูรณ์สำหรับ Ufa)

ความเข้มข้นของสารสัมพันธ์ของไฮโดรเจนซัลไฟด์คำนวณโดยสูตร:

;

โดยที่ β คือสัมประสิทธิ์ปริมาณสารสัมพันธ์ของออกซิเจนในปฏิกิริยาการเผาไหม้

nc, nn, n0, nx คือจำนวนอะตอมของ C, H, O และเฮไลด์ในโมเลกุลเชื้อเพลิง

สำหรับไฮโดรเจนซัลไฟด์ (Н2S) nc= 1, nн = 4, n0 = 0, nx = 0 ดังนั้น

เราแทนค่าที่พบของ β เราได้ค่าของความเข้มข้นของสารสัมพันธ์ของไฮโดรเจนซัลไฟด์:

ปริมาตรของไฮโดรเจนซัลไฟด์ที่เข้าสู่ห้องในระหว่างอุบัติเหตุจากการออกแบบประกอบด้วยปริมาตรของก๊าซที่ปล่อยออกมาจากอุปกรณ์และปริมาตรของก๊าซที่ปล่อยออกมาจากท่อก่อนปิดวาล์วและหลังจากปิดวาล์ว:

โดยที่ Va คือปริมาตรของก๊าซที่ปล่อยออกมาจากอุปกรณ์, m3;

V1T - ปริมาณก๊าซที่ปล่อยออกมาจากท่อก่อนปิดเครื่อง m3

V2T คือปริมาตรของก๊าซที่ปล่อยออกมาจากท่อหลังจากปิดเครื่อง, m3;

โดยที่ q คืออัตราการไหลของของเหลวซึ่งกำหนดตามกฎระเบียบด้านเทคโนโลยี m3/s

T คือระยะเวลาของการไหลของก๊าซเข้าสู่ปริมาตรของห้องซึ่งกำหนดตามข้อ 38 ของ NPB 105-03 s

โดยที่ d คือเส้นผ่านศูนย์กลางภายในของท่อ m;

Ln คือความยาวของท่อจากอุปกรณ์ฉุกเฉินไปยังวาล์วประตู m;

ดังนั้น ปริมาตรของไฮโดรเจนซัลไฟด์ที่เข้าไปในห้องในระหว่างการพิจารณาของอุบัติเหตุ:

มวลของไฮโดรเจนซัลไฟด์ในห้อง:

หากใช้ก๊าซไวไฟ, ก๊าซไวไฟหรือติดไฟได้, ของเหลวไวไฟหรือติดไฟได้ในห้อง, เมื่อกำหนดค่ามวล, อนุญาตให้คำนึงถึงการทำงานของการระบายอากาศฉุกเฉิน, หากมีพัดลมสำรอง, เริ่มต้นโดยอัตโนมัติเมื่อ เกินความเข้มข้นป้องกันการระเบิดสูงสุดที่อนุญาตและแหล่งจ่ายไฟตามประเภทแรกของความน่าเชื่อถือ (PUE ) โดยมีเงื่อนไขว่าอุปกรณ์สำหรับกำจัดอากาศออกจากห้องจะอยู่ในบริเวณใกล้เคียงกับสถานที่ที่เกิดอุบัติเหตุที่อาจเกิดขึ้น

ในเวลาเดียวกันมวลของก๊าซหรือไอระเหยที่ติดไฟได้ของของเหลวที่ติดไฟได้ซึ่งถูกให้ความร้อนจนถึงจุดวาบไฟและสูงกว่าที่เข้าสู่ปริมาตรของห้องควรหารด้วยค่าสัมประสิทธิ์ที่กำหนดโดยสูตร

ที่ไหน - การแลกเปลี่ยนอากาศหลายหลากที่เกิดจากการระบายอากาศฉุกเฉิน 1 / วินาที ห้องนี้มีการระบายอากาศด้วยอัตราแลกเปลี่ยนอากาศ 8 (0.0022 วินาที);

ระยะเวลาของก๊าซไวไฟและไอระเหยของของเหลวไวไฟและของเหลวที่ติดไฟได้เข้าสู่ปริมาตรของห้อง s จะถือว่าเท่ากับ 300 วินาที (ข้อ 7 ของ NPB 105-03)

มวลของไฮโดรเจนซัลไฟด์ในห้องระหว่างการเกิดอุบัติเหตุที่แตกต่างกัน:

ผลการคำนวณการระเบิด

หมายเลขตัวเลือก	ก๊าซที่ติดไฟได้	ค่า, กิโลปาสคาล

ไฮโดรเจนซัลไฟด์		5	ความเสียหายของอาคารปานกลาง

โต๊ะ. แรงดันส่วนเกินสูงสุดที่อนุญาตในระหว่างการเผาไหม้ของส่วนผสมของก๊าซ ไอน้ำ หรือฝุ่นกับอากาศในห้องหรือในที่โล่ง

ข้อมูลเริ่มต้นและข้อมูลที่คำนวณได้สรุปไว้ในตารางที่ 2

ตารางที่ 2 - ข้อมูลเริ่มต้นและจากการคำนวณ

เลขที่ p / p	ชื่อ	การกำหนด	ค่า
1	สารชื่อและสูตร	ไฮโดรเจนซัลไฟด์	เอชทูเอส
2	น้ำหนักโมเลกุล กก. kmol-1	ม	34,08
3	ความหนาแน่นของของเหลว กก./ลบ.ม	ใช่	-
4	ความหนาแน่นของก๊าซที่อุณหภูมิออกแบบ กก./ลบ.ม	rg	1,33
5	อุณหภูมิของสิ่งแวดล้อม (อากาศก่อนการระเบิด), 0C	T0	39
6	ความดันไออิ่มตัว kPa	ค่าความเป็นกรดด่าง	28,9
7	ความเข้มข้นของสารสัมพันธ์, % ปริมาตร	Cst	29,24
8	ขนาดห้อง - ความยาว ม - ความกว้าง ม - ความสูง ม
9	ขนาดท่อ: - เส้นผ่านศูนย์กลาง ม -ความยาว ม
10	ปริมาณการใช้เฮปเทนในท่อ m3/s	ถาม	4 10-3
11	เวลาปิดวาล์ว s	ที	300
12	อัตราการช่วยหายใจฉุกเฉิน 1/ชม	ก	8
13	แรงดันระเบิดสูงสุด kPa	พีแม็กซ์	900
14	ความดันเริ่มต้น kPa	พี0	101
15	การรั่วไหลและค่าสัมประสิทธิ์ที่ไม่ใช่อะเดียแบติก	Kn	3
16	ค่าสัมประสิทธิ์การมีส่วนร่วมของเชื้อเพลิงในการระเบิด	Z	0,5

ตาม NPB 105-2003 ประเภทของสถานที่สำหรับการระเบิดและอันตรายจากไฟไหม้ได้รับการยอมรับตามตารางที่ 4

หมวดห้องพัก	ลักษณะของสารและวัสดุที่อยู่ (หมุนเวียน) ในห้อง
และวัตถุระเบิด	ก๊าซที่ติดไฟได้, ของเหลวไวไฟที่มีจุดวาบไฟไม่เกิน 28 ° C ในปริมาณที่สามารถสร้างส่วนผสมของก๊าซไอระเหยที่ระเบิดได้, การจุดระเบิดซึ่งพัฒนาแรงดันเกินโดยประมาณของการระเบิดในห้อง, เกิน 5 kPa สารและวัสดุที่สามารถระเบิดและเผาไหม้ได้เมื่อทำปฏิกิริยากับน้ำ ออกซิเจนในบรรยากาศ หรือกับแต่ละอื่น ๆ ในปริมาณที่แรงดันเกินที่คำนวณได้ของการระเบิดในห้องเกิน 5 kPa
อันตรายจากการระเบิดและไฟไหม้	ฝุ่นหรือเส้นใยที่ติดไฟได้, ของเหลวไวไฟที่มีจุดวาบไฟมากกว่า 28°C, ของเหลวไวไฟในปริมาณที่สามารถสร้างส่วนผสมของฝุ่น-อากาศหรือไอ-อากาศที่ระเบิดได้ เมื่อจุดระเบิดซึ่งแรงดันเกินที่คำนวณได้ของการระเบิดใน ห้องพัฒนาเกินกว่า 5 kPa
B1-B4 อันตรายจากไฟไหม้	ของเหลวที่ติดไฟได้และเผาไหม้ช้า สารและวัสดุที่เป็นของแข็งที่ติดไฟได้และเผาไหม้ช้า (รวมถึงฝุ่นและเส้นใย) สารและวัสดุที่สามารถเผาไหม้ได้เมื่อมีปฏิกิริยากับน้ำ ออกซิเจนในบรรยากาศ หรือระหว่างกัน โดยมีเงื่อนไขว่าห้องที่พวกเขาอยู่ ในสต็อกหรือหมุนเวียนไม่อยู่ในประเภท A หรือ B
ช	สารและวัสดุที่ไม่ติดไฟในสภาวะร้อน หลอดไส้ หรือหลอมเหลว ซึ่งกระบวนการดังกล่าวจะมาพร้อมกับการปล่อยความร้อนที่แผ่ออกมา ประกายไฟ และเปลวไฟ ก๊าซ ของเหลว และของแข็งที่ติดไฟได้ซึ่งถูกเผาหรือกำจัดเป็นเชื้อเพลิง
ง	สารและวัสดุที่ไม่ติดไฟในสภาวะเย็น

สรุป: ห้องนี้จัดอยู่ในประเภท A เนื่องจากมีความเป็นไปได้ที่จะปล่อยก๊าซที่ติดไฟได้ (ไฮโดรเจนซัลไฟด์) ในปริมาณที่สามารถสร้างส่วนผสมของไอระเหย-ก๊าซ-อากาศที่ระเบิดได้ เมื่อมีการจุดระเบิดซึ่งแรงดันเกินโดยประมาณของการระเบิดในห้อง พัฒนาเกิน 5 kPa

8. การกำหนดค่าตัวบ่งชี้พลังงานของอันตรายจากการระเบิดของหน่วยเทคโนโลยีระหว่างการระเบิด

ศักยภาพพลังงานระเบิด E (kJ) ของบล็อกถูกกำหนดโดยพลังงานทั้งหมดของการเผาไหม้ของเฟสไอของก๊าซที่อยู่ในบล็อก โดยคำนึงถึงมูลค่าของการขยายตัวของอะเดียแบติก เช่นเดียวกับมูลค่าของ พลังงานของการเผาไหม้ที่สมบูรณ์ของของเหลวที่ระเหยจากพื้นที่ที่เป็นไปได้สูงสุดของช่องแคบในขณะที่พิจารณา:

1) ในกรณีฉุกเฉินของอุปกรณ์การเปิดเผยทั้งหมด (การทำลาย) เกิดขึ้น;

2) พื้นที่ของการรั่วไหลของของเหลวถูกกำหนดขึ้นอยู่กับโซลูชันการออกแบบของอาคารหรือสถานที่ติดตั้งภายนอกอาคาร

3) เวลาในการระเหยไม่เกิน 1 ชั่วโมง:

ผลรวมของพลังงานของการขยายตัวแบบอะเดียแบติก A (kJ) และการเผาไหม้ของ PHF ที่อยู่ในบล็อก kJ:

q" = 23380 kJ/kg - ความร้อนจำเพาะของการเผาไหม้ของ PHF (ไฮโดรเจนซัลไฟด์);

26.9 - มวลของก๊าซที่ติดไฟได้

สำหรับการกำหนดพลังงานของการขยายตัวแบบอะเดียแบติกของ PGF ในทางปฏิบัติ เราสามารถใช้สูตรนี้ได้

โดยที่ b1 - สามารถนำมาจากตาราง 5. ด้วยดัชนีอะเดียแบติก k=1.2 และความดัน 0.1 MPa จะเท่ากับ 1.40

ตารางที่ 5 ค่าสัมประสิทธิ์ b1 ขึ้นอยู่กับดัชนีอะเดียแบติกของตัวกลางและความดันในหน่วยกระบวนการ

ดัชนี	ความดันของระบบ MPa
อะเดียบัต	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 = 1.1	1,60	1,95	2,95	3,38	3,08	4,02	4,16	4,28	4,46	4,63
k = 1.2	1,40	1,53	2,13	2,68	2,94	3,07	3,16	3,23	3,36	3,42
k = 1.3	1,21	1,42	1,97	2,18	2,36	2,44	2,50	2,54	2,62	2,65
k = 1.4	1,08	1,24	1,68	1,83	1,95	2,00	2,05	2,08	2,12	2,15

0 kJ คือพลังงานการเผาไหม้ของ PHF ซึ่งมาถึงส่วนที่ลดแรงดันจากวัตถุที่อยู่ติดกัน (บล็อก) kJ ไม่มีบล็อกที่อยู่ติดกัน ดังนั้นองค์ประกอบนี้จึงเป็นศูนย์

0 kJ คือพลังงานของการเผาไหม้ของ PHF ซึ่งเกิดขึ้นจากพลังงานของ LF ที่ร้อนยวดยิ่งของบล็อกภายใต้การพิจารณาและได้รับจากวัตถุที่อยู่ติดกันในช่วงเวลา ti

0 kJ คือพลังงานของการเผาไหม้ของ PHF ซึ่งเกิดจาก LF เนื่องจากความร้อนของปฏิกิริยาคายความร้อนที่ไม่หยุดระหว่างการลดแรงดัน

0 kJ คือพลังงานการเผาไหม้ของ PHF ซึ่งเกิดจากเฟสของเหลวเนื่องจากความร้อนไหลเข้าจากตัวพาความร้อนภายนอก

0 กิโลจูลคือพลังงานการเผาไหม้ของ PHF ซึ่งเกิดขึ้นจากของเหลวที่หกบนพื้นผิวของแข็ง (พื้น พาเลท ดิน ฯลฯ) เนื่องจากการถ่ายเทความร้อนจากสิ่งแวดล้อม (จากพื้นผิวของแข็งและอากาศสู่ของเหลวเหนือพื้นผิว .

ศักยภาพพลังงานของอันตรายจากการระเบิดของบล็อกคือ:

E=628923.51 กิโลจูล

ค่าของศักยภาพพลังงานรวมของการระเบิด E ใช้เพื่อกำหนดค่าของมวลที่ลดลงและศักยภาพพลังงานสัมพัทธ์ที่กำหนดลักษณะการระเบิดของบล็อกเทคโนโลยี

มวลรวมของไอระเหย (ก๊าซ) ที่ติดไฟได้ของเมฆไอระเหยก๊าซที่ระเบิดได้ m ลดลงเหลือพลังงานการเผาไหม้เฉพาะค่าเดียวเท่ากับ 46,000 kJ / kg:

ศักยภาพพลังงานสัมพัทธ์ของการระเบิด Qv ของหน่วยเทคโนโลยีคำนวณโดยสูตร

ตามค่าของศักยภาพพลังงานสัมพัทธ์ Qb และมวลที่ลดลงของสื่อไอระเหย ม. การจัดหมวดหมู่ของบล็อกเทคโนโลยีจะดำเนินการ ตัวบ่งชี้ของหมวดหมู่แสดงไว้ในตาราง 5.

ตารางที่ 4 ตัวบ่งชี้ประเภทอันตรายจากการระเบิดของบล็อกเทคโนโลยี

หมวดหมู่การระเบิด	Qv	เมตร, กก
ฉัน	> 37	> 5000
ครั้งที่สอง	27 - 37	2000 - 5000
สาม	< 27	< 2000

สรุป: ห้องนี้จัดอยู่ในประเภทที่ 3 ของความเป็นอันตรายจากการระเบิด เนื่องจากมวลรวมของเมฆไอระเหยของก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์ที่ระเบิดได้ลดลงเป็นพลังงานการเผาไหม้จำเพาะเพียงครั้งเดียวคือ 16.67 กก. ศักยภาพพลังงานสัมพัทธ์ของการระเบิดคือ 5.18

9. การคำนวณความเข้มข้นของการระเบิดของส่วนผสมของก๊าซและอากาศในห้อง การกำหนดประเภทของสถานที่สำหรับอันตรายจากการระเบิดและไฟไหม้ตาม PUE

ให้เรากำหนดปริมาตรของความเข้มข้นของไฮโดรเจนซัลไฟด์ที่ระเบิดได้ในห้อง:

โดยที่ m คือมวลของส่วนผสมของไอระเหยในห้อง, kg,

NKPV - ขีด จำกัด ความเข้มข้นต่ำกว่าของการจุดระเบิด g / m3

ความเข้มข้นของส่วนผสมของไอระเหยในห้องจะเป็น:

โดยที่ VCM คือปริมาตรของความเข้มข้นที่ระเบิดได้ของไฮโดรเจนซัลไฟด์ในห้อง, m3, VC6 คือปริมาตรอิสระของห้อง, m3

ผลการคำนวณแสดงในตารางที่ 6

ตารางที่ 6 ผลการคำนวณความเข้มข้นของส่วนผสมของก๊าซและอากาศ

จากข้อมูลของ PUE ห้องที่เป็นปัญหานั้นอยู่ในคลาส B-Ia - โซนที่อยู่ในห้องซึ่งในระหว่างการทำงานปกติ ส่วนผสมที่ระเบิดได้ของก๊าซที่ติดไฟได้ (โดยไม่คำนึงถึงขีด จำกัด การจุดระเบิดที่ต่ำกว่า) หรือไอระเหยของของเหลวไวไฟในอากาศ แต่เกิดขึ้นได้จากอุบัติเหตุและการทำงานผิดพลาดเท่านั้น

10. การกำหนดเขตการทำลายล้างระหว่างการระเบิด การจำแนกเขตการทำลายล้าง

รัศมีของพื้นที่ทำลายล้างระหว่างการระเบิดของส่วนผสมของก๊าซและอากาศถูกกำหนดตามวิธีการที่อธิบายไว้ในภาคผนวก 2 PB 09-540-03

มวลของสารที่เป็นไอของแก๊ส (กก.) ที่เกี่ยวข้องกับการระเบิดถูกกำหนดโดยผลิตภัณฑ์

โดยที่ z คือสัดส่วนของมวลที่ลดลงของไฮโดรเจนซัลไฟด์ที่เกี่ยวข้องกับการระเบิด (สำหรับ GG คือ 0.5)

t คือมวลของไฮโดรเจนซัลไฟด์ในห้อง กก.

สามารถใช้สิ่งที่เทียบเท่ากับทีเอ็นทีเพื่อประเมินระดับการสัมผัสการระเบิดได้ ค่าเทียบเท่าทีเอ็นทีของการระเบิดของตัวกลางก๊าซไอระเหย WT (กก.) ถูกกำหนดตามเงื่อนไขสำหรับความเพียงพอของธรรมชาติและระดับของการทำลายล้างระหว่างการระเบิดของเมฆก๊าซไอระเหย ตลอดจนสารประกอบที่เป็นของแข็งและของเหลวที่ไม่เสถียรทางเคมี

สำหรับสภาพแวดล้อมที่เป็นไอของก๊าซ จะมีการคำนวณค่าเทียบเท่า TNT ของการระเบิด:

โดยที่ 0.4 คือเศษส่วนของพลังงานการระเบิดของตัวกลางที่เป็นไอก๊าซที่ใช้โดยตรงกับการก่อตัวของคลื่นกระแทก

0.9 คือเศษส่วนของพลังงานการระเบิดของไตรไนโตรโทลูอีน (TNT) ที่ใช้โดยตรงกับการก่อตัวของคลื่นกระแทก

q" - ค่าความร้อนเฉพาะของตัวกลางที่เป็นไอระเหย, kJ/kg;

qT - พลังงานการระเบิดเฉพาะของ TNT, kJ/kg

เขตการทำลายล้างคือพื้นที่ที่มีขอบเขตที่กำหนดโดยรัศมี R ซึ่งศูนย์กลางคือบล็อกเทคโนโลยีที่พิจารณาหรือสถานที่ที่น่าจะกดดันระบบเทคโนโลยีมากที่สุด ขอบเขตของแต่ละโซนนั้นถูกกำหนดโดยค่าของแรงดันส่วนเกินที่ด้านหน้าของคลื่นกระแทก AR และตามด้วยค่าสัมประสิทธิ์ไร้มิติ K การจำแนกโซนการแตกหักแสดงไว้ในตารางที่ 6

ตารางที่ 7 ระดับของการทำลายที่เป็นไปได้ระหว่างการเปลี่ยนแปลงที่ระเบิดได้ของเมฆของส่วนผสมอากาศกับเชื้อเพลิง

คลาสโซนความเสียหาย	ΔR, กิโลปาสคาล	ถึง	เขตการทำลายล้าง	ลักษณะของพื้นที่ที่ได้รับผลกระทบ
1	≥100	3,8	เต็ม	การทำลายและการพังทลายขององค์ประกอบทั้งหมดของอาคารและโครงสร้าง รวมถึงชั้นใต้ดิน เปอร์เซ็นต์การอยู่รอดของผู้คน สำหรับการบริหาร - อาคารสิ่งอำนวยความสะดวกและอาคารควบคุมของประสิทธิภาพปกติ - 30%; สำหรับอาคารอุตสาหกรรมและโครงสร้างการออกแบบทั่วไป - 0%
2	70	5,6	แข็งแกร่ง	การทำลายส่วนหนึ่งของผนังและเพดานของชั้นบน, การก่อตัวของรอยแตกในผนัง, การเสียรูปของเพดานของชั้นล่าง เป็นไปได้ จำกัด การใช้ห้องใต้ดินที่เหลือหลังจากเคลียร์ทางเข้า เปอร์เซ็นต์การรอดชีวิตของมนุษย์: สำหรับอาคารบริหารและสิ่งอำนวยความสะดวกและอาคารควบคุมของการออกแบบทั่วไป - 85%: สำหรับอาคารอุตสาหกรรมและโครงสร้างการออกแบบทั่วไป - 2%
3	28	9,6	ปานกลาง	การทำลายองค์ประกอบรองส่วนใหญ่ (หลังคา ผนังกั้นห้อง และวัสดุอุดประตู) ตามกฎแล้วการทับซ้อนกันจะไม่ยุบ ส่วนหนึ่งของสถานที่เหมาะสำหรับใช้หลังจากเคลียร์เศษซากและซ่อมแซม เปอร์เซ็นต์การอยู่รอดของผู้คน: - สำหรับอาคารบริหารและอาคารบริหารของประสิทธิภาพปกติ - 94%
4	14	28	อ่อนแอ	การทำลายวัสดุอุดหน้าต่างและประตูและพาร์ติชัน ชั้นใต้ดินและชั้นล่างได้รับการอนุรักษ์ไว้อย่างสมบูรณ์และเหมาะสำหรับการใช้งานชั่วคราวหลังจากกำจัดเศษซากและปิดผนึกช่องเปิด เปอร์เซ็นต์การอยู่รอดของผู้คน: - สำหรับอาคารบริหารและอาคารควบคุมของการปฏิบัติงานปกติ - 98%; อาคารอุตสาหกรรมและโครงสร้างการออกแบบทั่วไป - 90%
5	≤2	56	กระจก	การทำลายของอุดแก้ว. เปอร์เซ็นต์ของผู้รอดชีวิต - 100%

รัศมีของเขตการทำลาย (m) โดยทั่วไปถูกกำหนดโดยนิพจน์:

โดยที่ K คือค่าสัมประสิทธิ์ไร้มิติที่แสดงลักษณะผลกระทบของการระเบิดต่อวัตถุ

ผลการคำนวณรัศมีของพื้นที่ทำลายระหว่างการระเบิดของส่วนผสมอากาศเชื้อเพลิงในห้องแสดงไว้ในตารางที่ 7

ตารางที่ 7 - ผลลัพธ์ของการคำนวณรัศมีของโซนการทำลายล้าง

รายการแหล่งที่มาที่ใช้

1. Beschastnov M.V. การระเบิดทางอุตสาหกรรม การประเมินผลและการตักเตือน - ม. เคมี, 2534.

2. ความปลอดภัยในชีวิต ความปลอดภัยของกระบวนการทางเทคโนโลยีและการผลิต (การคุ้มครองแรงงาน): ตำรา, คู่มือสำหรับมหาวิทยาลัย / P.P. Kukin, V.L. ลาพิน, เอ็น, แอล. Ponomarev และคนอื่น ๆ - M. ,: สูงกว่า โรงเรียน 2544,

3. PB 09-540-03 "กฎความปลอดภัยการระเบิดทั่วไปสำหรับสารเคมีอันตรายจากอัคคีภัยและการระเบิด ปิโตรเคมีและการกลั่นน้ำมัน"

4. GOST 12.1,010-76* ความปลอดภัยจากการระเบิด

5. NPB 105-03 "คำจำกัดความของประเภทของสถานที่และอาคาร, การติดตั้งภายนอกอาคารในแง่ของอันตรายจากการระเบิดและไฟไหม้".

6. SNiP 23-01-99 อาคารภูมิอากาศ

7. อันตรายจากไฟไหม้และการระเบิดของสารและวัสดุและวิธีการดับเพลิง เอ็ด A. N. Baratova และ A. Ya. Korolchenko ม., เคมี, 2533. 8. กฎสำหรับการติดตั้งระบบไฟฟ้า. เอ็ด 7.

การศึกษากระบวนการเผาไหม้ของสารผสมที่ติดไฟได้โดยนักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซียและต่างประเทศทำให้สามารถยืนยันปรากฏการณ์หลายอย่างที่มาพร้อมกับกระบวนการเผาไหม้ในทางทฤษฎีรวมถึงความเร็วของการแพร่กระจายของเปลวไฟ การศึกษาความเร็วของการแพร่กระจายของเปลวไฟในส่วนผสมของแก๊สทำให้สามารถกำหนดความเร็วที่ปลอดภัยของการไหลของแก๊ส-อากาศในท่อระบายอากาศ การพักฟื้น การสำลัก และในท่อของการติดตั้งอื่นๆ ที่ขนส่งส่วนผสมของแก๊สและฝุ่นกับอากาศ

ในปี 1889 นักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซีย V.A. ไมเคิลสันพิจารณาถึง 2 กรณีจำกัดของการแพร่กระจายของเปลวไฟระหว่างการเผาไหม้ปกติหรือช้าๆ และระหว่างการระเบิด

ทฤษฎีการแพร่กระจายและการระเบิดของเปลวไฟปกติได้รับการพัฒนาเพิ่มเติมในผลงานของ N.N. Semenova, K.I. เชลคิน่า, D.A. Frank-Kamenetsky, L.N. กฤตินา, อ. โซโกลิก้า, V.I. Skobelkin และนักวิทยาศาสตร์คนอื่น ๆ รวมถึงนักวิทยาศาสตร์ต่างประเทศ B. Lewis, G. Elbe และคนอื่น ๆ เป็นผลให้มีการสร้างทฤษฎีการจุดระเบิดของส่วนผสมที่ระเบิดได้ อย่างไรก็ตาม ความพยายามที่จะตีความปรากฏการณ์ของการแพร่กระจายของเปลวไฟว่าเป็นการแพร่กระจายของศูนย์กลางที่ใช้งานอยู่ หรือเพื่ออธิบายขีดจำกัดของการแพร่กระจายของเปลวไฟโดยเงื่อนไขการสิ้นสุดของโซ่นั้นไม่น่าเชื่อถือเพียงพอ

ในปี 1942 นักวิทยาศาสตร์โซเวียต Ya.B. Zel'dovich กำหนดบทบัญญัติของทฤษฎีการเผาไหม้และการระเบิดของก๊าซ ทฤษฎีการเผาไหม้ให้คำตอบสำหรับคำถามหลัก: ส่วนผสมขององค์ประกอบที่กำหนดจะติดไฟได้หรือไม่, อัตราการเผาไหม้ของส่วนผสมที่ระเบิดได้จะเป็นอย่างไร, คุณลักษณะและรูปแบบใดของเปลวไฟที่ควรคาดหวัง ทฤษฎีระบุว่าการระเบิดของส่วนผสมของก๊าซหรือไอระเหยไม่ใช่ปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นทันที เมื่อนำแหล่งกำเนิดประกายไฟเข้าไปในส่วนผสมที่ติดไฟได้ ปฏิกิริยาออกซิเดชันของเชื้อเพลิงกับตัวออกซิไดเซอร์จะเริ่มขึ้นในบริเวณแหล่งกำเนิดประกายไฟ อัตราการเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชั่นในปริมาตรเบื้องต้นของโซนนี้ถึงระดับสูงสุด - เกิดการเผาไหม้ การเผาไหม้ที่ขอบเขตของปริมาตรมูลฐานที่มีตัวกลางเรียกว่าหน้าเปลวไฟ ด้านหน้าของเปลวไฟมีลักษณะเป็นทรงกลม ความหนาของหน้าเปลวไฟ อ้างอิงจาก ย.บ. Zel'dovich เท่ากับ 1 - 100 ไมครอน แม้ว่าความหนาของโซนการเผาไหม้จะน้อย แต่ก็เพียงพอสำหรับปฏิกิริยาการเผาไหม้ที่จะดำเนินการต่อไป อุณหภูมิของหน้าเปลวไฟเนื่องจากความร้อนของปฏิกิริยาการเผาไหม้คือ 1,000 - 3,000 0 C และขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของส่วนผสมที่ติดไฟได้ ใกล้ด้านหน้าของเปลวไฟ อุณหภูมิของส่วนผสมจะเพิ่มขึ้นเช่นกัน ซึ่งเป็นผลมาจากการถ่ายเทความร้อนโดยการนำความร้อน การแพร่กระจายของโมเลกุลที่ได้รับความร้อน และการแผ่รังสี ที่พื้นผิวด้านนอกของหน้าเปลวไฟ อุณหภูมินี้จะเท่ากับอุณหภูมิที่จุดติดไฟได้เองของส่วนผสมที่ติดไฟได้ การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิของส่วนผสมตามแนวแกนของท่อ ณ เวลาต่างๆ แสดงเป็นกราฟิกในรูปที่ 4.1. ชั้นแก๊ส การควบคุมคุณภาพ 1ที่อุณหภูมิของส่วนผสมสูงขึ้นเป็นหน้าเปลวไฟ เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น หน้าเปลวไฟจะขยายตัว (ถึง การควบคุมคุณภาพ 2) ไปที่ด้านข้างของผนังปลายท่อ กและ มแทนที่ส่วนผสมที่ไม่ไหม้ด้วยความเร็วที่กำหนดไปที่ผนัง มและก๊าซที่เผาไหม้ไปทางผนัง ก. หลังจากการจุดไฟของส่วนผสมที่ติดไฟได้ รูปร่างทรงกลมของเปลวไฟจะบิดเบี้ยวอย่างรวดเร็วและถูกดึงเข้าหาส่วนผสมที่ไม่ติดไฟมากขึ้นเรื่อยๆ การขยายตัวของเปลวไฟด้านหน้าและการเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วของพื้นผิวนั้นมาพร้อมกับการเพิ่มความเร็วในการเคลื่อนที่

ศูนย์กลางของเปลวไฟ ความเร่งนี้จะคงอยู่จนกว่าเปลวไฟจะสัมผัสกับผนังของท่อหรือในกรณีใด ๆ จะไม่เข้าใกล้ผนังของท่อ ในขณะนี้ขนาดของเปลวไฟลดลงอย่างรวดเร็วและมีเพียงส่วนเล็ก ๆ ที่เหลืออยู่จากเปลวไฟซึ่งครอบคลุมส่วนทั้งหมดของท่อ การขยายของด้านหน้าของเปลวไฟและการเร่งอย่างเข้มข้นทันทีหลังจากการจุดระเบิดด้วยประกายไฟ เมื่อเปลวไฟยังไม่ถึงผนังของท่อ เกิดจากการเพิ่มขึ้นของปริมาตรของผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้ ดังนั้น ในระยะเริ่มต้นของกระบวนการก่อตัวของเปลวไฟด้านหน้า โดยไม่คำนึงถึงระดับของส่วนผสมของก๊าซที่ติดไฟได้ การเร่งความเร็วและการชะลอตัวของเปลวไฟจะเกิดขึ้น และการชะลอตัวนี้จะยิ่งมากขึ้น ความเร็วของเปลวไฟก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น

ข้าว. 4.1. การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิด้านหน้าและด้านหลังเปลวไฟ: 1 - โซน

ผลิตภัณฑ์การเผาไหม้ 2 - หน้าเปลวไฟ; 3 - โซนติดไฟเอง;

4 - โซนอุ่น; 5 - ส่วนผสมเริ่มต้น

พิจารณาความกว้างของโซนทำความร้อนด้านหน้าของเปลวไฟ ในโซนนี้จะไม่มีปฏิกิริยาทางเคมีเกิดขึ้นและไม่มีการคายความร้อนออกมา ความกว้างของโซนทำความร้อน ล(เป็นซม.) สามารถกำหนดได้จากการพึ่งพา:

ที่ไหน กคือการแพร่กระจายความร้อน โวลต์คือความเร็วของการแพร่กระจายของเปลวไฟ

สำหรับส่วนผสมของอากาศมีเทน ความกว้างของโซนความร้อนคือ 0.0006 ม. สำหรับส่วนผสมของอากาศไฮโดรเจนจะมีขนาดเล็กกว่ามาก (3 ไมครอน) การเผาไหม้ที่ตามมาเกิดขึ้นในส่วนผสมที่สถานะเปลี่ยนไปแล้วอันเป็นผลมาจากการนำความร้อนและการแพร่กระจายของส่วนประกอบจากชั้นข้างเคียง ส่วนผสมของผลิตภัณฑ์ที่ทำปฏิกิริยาไม่ได้มีผลเร่งปฏิกิริยาเฉพาะใดๆ ต่อความเร็วของการเคลื่อนที่ของเปลวไฟ

ให้เราพิจารณาความเร็วของเปลวไฟด้านหน้าของส่วนผสมของก๊าซ ความเร็วเดินทางเชิงเส้น โวลต์(เป็น m/s) สามารถกำหนดได้จากสูตร

โดยที่อัตราการเผาไหม้มวล g / (cm × m 2), p คือความหนาแน่นของส่วนผสมที่ติดไฟได้เริ่มต้น kg / m 3

ความเร็วเชิงเส้นของหน้าเปลวไฟไม่คงที่ ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของส่วนผสมและส่วนผสมของก๊าซเฉื่อย (ไม่ติดไฟ) อุณหภูมิของส่วนผสม เส้นผ่านศูนย์กลางของท่อ ฯลฯ ความเร็วสูงสุดของ การแพร่กระจายของเปลวไฟไม่ได้สังเกตที่ความเข้มข้นของสารสัมพันธ์สัมพันธ์ แต่เป็นส่วนผสมที่มีเชื้อเพลิงมากเกินไป เมื่อใส่ก๊าซเฉื่อยเข้าไปในส่วนผสมที่ติดไฟได้ ความเร็วการแพร่กระจายของเปลวไฟจะลดลง สิ่งนี้อธิบายได้จากการลดลงของอุณหภูมิการเผาไหม้ของส่วนผสม เนื่องจากความร้อนส่วนหนึ่งถูกใช้ไปในการให้ความร้อนแก่สิ่งเจือปนเฉื่อยที่ไม่ได้มีส่วนร่วมในปฏิกิริยา ความจุความร้อนของก๊าซเฉื่อยมีผลต่ออัตราการแพร่กระจายของเปลวไฟ ยิ่งความจุความร้อนของก๊าซเฉื่อยมากเท่าใด ก็ยิ่งลดอุณหภูมิการเผาไหม้ได้มากเท่านั้น และยิ่งลดความเร็วของการแพร่กระจายของเปลวไฟได้มากเท่านั้น ดังนั้นในส่วนผสมของมีเทนและอากาศที่เจือจางด้วยคาร์บอนไดออกไซด์ ความเร็วของการแพร่กระจายของเปลวไฟจึงน้อยกว่าในส่วนผสมที่เจือจางด้วยอาร์กอนประมาณสามเท่า

เมื่อส่วนผสมถูกทำให้ร้อน ความเร็วการแพร่กระจายของเปลวไฟจะเพิ่มขึ้น มีการพิสูจน์แล้วว่าความเร็วการแพร่กระจายของเปลวไฟเป็นสัดส่วนกับกำลังสองของอุณหภูมิเริ่มต้นของส่วนผสม

เมื่อเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อเพิ่มขึ้น ความเร็วในการแพร่กระจายของเปลวไฟจะเพิ่มขึ้นอย่างไม่สม่ำเสมอ

เมื่อเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อเพิ่มขึ้นเป็น 0.10 - 0.15 ม. ความเร็วจะเพิ่มขึ้นค่อนข้างเร็ว ด้วยการเพิ่มขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อ มันยังคงเพิ่มขึ้น แต่ในระดับที่น้อยลง การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิจะเกิดขึ้นจนกว่าเส้นผ่านศูนย์กลางจะถึงเส้นผ่านศูนย์กลางที่จำกัด ซึ่งสูงกว่าความเร็วที่เพิ่มขึ้นจะไม่เกิดขึ้น เมื่อเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อลดลง ความเร็วในการแพร่กระจายของเปลวไฟก็จะลดลง และที่เส้นผ่านศูนย์กลางขนาดเล็กจำนวนหนึ่ง เปลวไฟจะไม่แพร่กระจายในท่อ ปรากฏการณ์นี้สามารถอธิบายได้จากการสูญเสียความร้อนที่เพิ่มขึ้นผ่านผนังท่อ

ความเร็วปกติของการแพร่กระจายของเปลวไฟค่อนข้างต่ำ (ไม่เกินสิบเมตรต่อวินาที) แต่ภายใต้เงื่อนไขบางประการ เปลวไฟในท่อจะแพร่กระจายด้วยความเร็วมหาศาล (ตั้งแต่ 2 ถึง 5 กม./วินาที) ซึ่งมากกว่าความเร็วของเสียงใน สื่อที่กำหนด ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าการระเบิด คุณสมบัติที่โดดเด่นของการระเบิดมีดังนี้:

1) อัตราการเผาไหม้คงที่โดยไม่คำนึงถึงเส้นผ่านศูนย์กลางท่อ

2) แรงดันเปลวไฟสูงที่เกิดจากคลื่นระเบิด ซึ่งอาจเกิน 50 MPa ขึ้นอยู่กับลักษณะทางเคมีของส่วนผสมที่ติดไฟได้และแรงดันเริ่มต้น ยิ่งไปกว่านั้น เนื่องจากมีอัตราการเผาไหม้สูง ความดันที่พัฒนาขึ้นจึงไม่ขึ้นอยู่กับรูปร่าง ความจุ และความแน่นของภาชนะ (หรือท่อ)

ให้เราพิจารณาการเปลี่ยนจากการเผาไหม้อย่างรวดเร็วเป็นการระเบิดในท่อยาวที่มีหน้าตัดคงที่เมื่อส่วนผสมถูกจุดไฟที่ปลายปิด ภายใต้ความกดดันของเปลวไฟด้านหน้า คลื่นอัดจะเกิดขึ้นในส่วนผสมที่ติดไฟได้ - คลื่นกระแทก ในคลื่นกระแทก อุณหภูมิของก๊าซจะสูงขึ้นถึงค่าที่ส่วนผสมจะติดไฟได้เองโดยธรรมชาติก่อนหน้าเปลวไฟ โหมดการเผาไหม้นี้เรียกว่าการระเบิด ในขณะที่เปลวไฟเคลื่อนที่ด้านหน้า การเคลื่อนที่ของชั้นที่อยู่ติดกับผนังจะถูกชะลอ และด้วยเหตุนี้ การเคลื่อนที่ของส่วนผสมที่อยู่ตรงกลางท่อจึงถูกเร่งขึ้น การกระจายความเร็ว

การเติบโตแบบภาคตัดขวางจะไม่สม่ำเสมอ เจ็ตของส่วนผสมของก๊าซปรากฏขึ้นซึ่งมีความเร็วน้อยกว่าความเร็วเฉลี่ยของส่วนผสมของก๊าซในระหว่างการเผาไหม้ปกติและไอพ่นจะเคลื่อนที่เร็วขึ้น ภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้ ความเร็วของเปลวไฟที่สัมพันธ์กับส่วนผสมจะเพิ่มขึ้น ปริมาณของก๊าซที่เผาไหม้ต่อหน่วยเวลาเพิ่มขึ้น และการเคลื่อนที่ของด้านหน้าของเปลวไฟจะถูกกำหนดโดยความเร็วสูงสุดของแก๊สไอพ่น

เมื่อเปลวไฟเร่งความเร็วขึ้น แอมพลิจูดของคลื่นกระแทกก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน และอุณหภูมิการบีบอัดจะสูงถึงอุณหภูมิที่จุดระเบิดได้เองของส่วนผสม

การเพิ่มขึ้นของปริมาณการเผาไหม้ของก๊าซทั้งหมดต่อหน่วยเวลานั้นอธิบายได้จากความจริงที่ว่าในไอพ่นที่มีตัวแปรความเร็วเหนือส่วนหน้าของเปลวไฟจะงอ ด้วยเหตุนี้พื้นผิวของมันจึงเพิ่มขึ้นและปริมาณของสารที่เผาไหม้เพิ่มขึ้นตามสัดส่วน

วิธีหนึ่งในการลดอัตราการเผาไหม้ของสารผสมที่ติดไฟได้คือการกระทำของก๊าซเฉื่อยบนเปลวไฟ แต่เนื่องจากมีประสิทธิภาพต่ำ ปัจจุบันจึงใช้การยับยั้งการเผาไหม้ทางเคมีโดยการเติมฮาโลเจนเต็ดไฮโดรคาร์บอนลงในส่วนผสม

ส่วนผสมของก๊าซที่ติดไฟได้มีอุณหภูมิการเผาไหม้ตามทฤษฎีสองแบบ - ที่ปริมาตรคงที่และที่ความดันคงที่ อุณหภูมิแรกจะสูงกว่าอุณหภูมิที่สองเสมอ

วิธีการคำนวณอุณหภูมิการเผาไหม้ความร้อนที่ความดันคงที่มีการพิจารณาในส่วนที่ 1 ให้เราพิจารณาวิธีการคำนวณอุณหภูมิการเผาไหม้ทางทฤษฎีของส่วนผสมของก๊าซที่ปริมาตรคงที่ซึ่งสอดคล้องกับการระเบิดในภาชนะปิด การคำนวณอุณหภูมิการเผาไหม้ตามทฤษฎีที่ปริมาตรคงที่จะขึ้นอยู่กับเงื่อนไขเดียวกันกับที่ระบุไว้ในวินาทีที่ 1.7.

เมื่อส่วนผสมของแก๊สถูกเผาไหม้ในปริมาตรปิด ผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้จะไม่ทำงาน พลังงานของการระเบิดนั้นใช้ไปกับการให้ความร้อนแก่ผลิตภัณฑ์จากการระเบิดเท่านั้น ในกรณีนี้ พลังงานทั้งหมดถูกกำหนดเป็นผลรวมของพลังงานภายในของส่วนผสมที่ระเบิดได้ Q vn.en.cm และความร้อนจากการเผาไหม้ของสารที่กำหนด ค่า Q ext.cm เท่ากับผลรวมของความจุความร้อนของส่วนประกอบของสารผสมที่ระเบิดได้ที่ปริมาตรคงที่และอุณหภูมิเริ่มต้นของสารผสม

Q vn.en.cm \u003d s 1 T + s 2 T + ... + s n T

โดยที่ c 1 , c 2 , cn คือความจุความร้อนจำเพาะของส่วนประกอบที่ประกอบกันเป็นส่วนผสมที่ระเบิดได้ kJ/(kg × K); T คืออุณหภูมิเริ่มต้นของส่วนผสม K

ค่าของ Q int.en.cm สามารถพบได้ในตารางอ้างอิง อุณหภูมิการระเบิดของส่วนผสมของก๊าซที่ปริมาตรคงที่คำนวณโดยวิธีเดียวกับอุณหภูมิการเผาไหม้ของส่วนผสมที่ความดันคงที่

ในระหว่างการระเบิดของแม้แต่ส่วนผสมของแก๊ส-อากาศปริมาณสัมพันธ์ ความร้อนจำนวนมากถูกใช้ไปเพื่อให้ความร้อนแก่ไนโตรเจนในส่วนผสม ดังนั้นอุณหภูมิการระเบิดของส่วนผสมดังกล่าวจึงต่ำกว่าอุณหภูมิการระเบิดของสารผสมกับออกซิเจนมาก ดังนั้น ความดันการระเบิดของส่วนผสมปริมาณสารสัมพันธ์ของมีเทน เอทิลีน อะซิโตน และเมทิลอีเทอร์

ra กับออกซิเจนคือ 1.5 - 1.9 MPa และของผสมปริมาณสารสัมพันธ์กับอากาศคือ 1.0 MPa

ความดันการระเบิด P vzr (เป็น MPa) ของส่วนผสมของก๊าซและอากาศคำนวณโดยสูตร

โดยที่ Р 0 คือแรงดันเริ่มต้นของส่วนผสมที่ระเบิดได้ MPa T 0 และ T vzr - อุณหภูมิเริ่มต้นของส่วนผสมที่ระเบิดได้และอุณหภูมิของการระเบิด K; คือจำนวนโมเลกุลของก๊าซของผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้หลังการระเบิด คือจำนวนโมเลกุลของแก๊สในส่วนผสมก่อนการระเบิด

ตัวอย่าง 4.1 . คำนวณความดันที่จุดระเบิดของส่วนผสมของไอเอทิลแอลกอฮอล์กับอากาศ

P 0 \u003d 0.1 MPa; T vzr = 2933 K; T 0 \u003d 273 + 27 \u003d 300 K; \u003d 2 + 3 + 11.28 \u003d 16.28 โมล; \u003d 1 + 3 + 11.28 \u003d 15.28 โมล