Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Взрыв облака газовоздушной смеси на поверхности земли
Целый ряд тяжелых катастроф имел место при взрывах газовоздушных смесей в атмосфере. При аварии, сопровождающейся разгерметизацией емкости, содер-жащей сжатый или сжиженный горючий газ, или разрыве газопровода об-разуется облако газовоздушной смеси. Характер взрыва облака ГВС зави-сит от ряда факторов: его размеров, распределения и концентрации горю-чей примеси по облаку, величины энергии инициирования. Возможны ре-жимы горения, взрывного горения, детонации, а также их комбинации. Воспламенение облака происходит при наличии источника зажигания. При этом возможен переход дефлаграционного дозвукового режима горения к детонационному сверхзвуковому. Детонационный режим может возник-нуть и непосредственно, например, от взрыва детонатора или электричес-кой искры, если размеры облака превышают некоторое критическое значе-ние. При оценке параметров взрыва облако взрыва приближенно принима-ют в форме полусферы. Взрыв в режиме детонации . Наиболее тяжелые последствия наблюю-даются при детонации облака ГВС. Такой взрыв может иметь место при значениях радиуса облака R0, концентрации горючей примеси r п, энергии зажигания, отвечающих условиям: , (5.26) где R кр. – характерный размер облака, м; Евоспл. – энергия воспламенения, Дж; НКПд, ВКПд– нижний и верхний концентрационные пределы горючей примеси, определяющие область детонации ГВС, кг/м3. Значения R кр., НКПд, ВКПд, Евоспл. для некоторых горючих газов приве-дены в табл.30. В этой таблице приведены также данные о концентрации горючей примеси r *, кг/м3, при которой газовоздушная смесь наиболее чувствительна к детонации; значения нижнего НКП, кг/м3, и верхнего ВКП, кг/м3, концентрационных пределов примеси, определяющих область воспламенения ГВС [16]. Таблица 30 Концентрационные пределы воспламенения и детонации газовоздушных смесей и минимальные размеры облака, Способного детонировать
Согласно данным этой таблицы диапазон НКП – ВКП шире диапазона НКПд - ВКПд, что следует учитывать при оценке обстановки при авариях, сопровождающихся выбросом горючих газов в атмосферу. Режимы горе-ния газовоздушных смесей в диапазоне НКП – ВКП зависят от выполнения или невыполнения условий (5.26). Вероятность взрыва в режиме детона-ции повышается при наличии на местности различных предметов, зданий, деревьев, способствующих тубулизации процесса распространения пламени по облаку. При детонации ГВС параметры детонационной волны, распространя-ющейся по облаку газовоздушной смеси, т.е. давление во фронте , ско-рость распространения фронта D, скорость и плотность продуктов детона-ции за фронтом , находятся по соотношениям (4.75), (4.76), где при-нимается: r – плотность смеси, кг/м3, Qv – теплота взрыва смеси, Дж/кг, g – показатель адиабаты продуктов взрыва ГВС. При этом скорость распрост-ранения фронта детонационной волны может составлять 1800-2500 м/с, а давление во фронте достигает значений 1400-1800 кПа. Следует отметить, что максимальные параметры взрыва имеют место при стехиометрическом составе смеси. Стехиометрической называется оп-тимальная по составу смесь, в которой количество всех компонентов пол-ностью соответствует уравнению реакции взрывчатого превращения. При избытке горючего вещества смесь называется богатой, при избытке окислителя – бедной. При нормальных условиях (температура 0° С, давление 1атм) взрывная реакция для газовоздушных смесей с горючим веществом вида C а Нв опи-сывается уравнением (1.39) Теплота взрыва горючего газа Qv определяется согласно закону Г.Г.Гесса, как разность между суммой теплот образования продуктов взры-ва ( , ) и теплотой образования горючего вещества ( ). Теплота образования молекул простых веществ N2, O2 равна нулю. Теплоту взрыва горючих веществ определяют также экспериментально с помощью калориметрических установок. Значения теплоты образования некоторых горючих газов приводятся в табл.31. Значения теплоты образования СО2 и Н2О даны ранее в табл.4. Таблица 31 Теплота образования горючих газов и жидкостей
Стехиометрическая концентрация горючей примеси r п.стх, кг/м3, при нормальных условиях применительно к смеси вида (1.39) вычисляется по соотношению , (5.27) где m1 – масса одного киломоля горючего вещества; a, в – число атомов углерода и водорода в молекуле горючего вещества. Плотность смеси стехиометрического состава r стх, кг/м3, при нормальных условиях находится по соотношению , (5.28) где m1, m2, m3 – масса одного киломоля горючего вещества, кислорода и азота соответственно; а, в – имеют то же значение, что и в формуле (5.27). Если величины r п.стх, r стх необходимо привести к иным начальным условиям, пользуются зависимостями: ; (5.29) где Т – заданная температура смеси, К; P – заданное давление, Па. Теплота взрыва газовоздушной смеси Q v.стх, Дж/кг, и теплота взрыва горючей примеси Q v, Дж/кг, применительно к смеси вида (1.39), связаны соотношением (5.30) Значения r стх, r п.стх, Q v.стх, Q v для некоторых газовоздушных смесей приведены в табл.32. Таблица 32 |
Последнее изменение этой страницы: 2019-04-19; Просмотров: 105; Нарушение авторского права страницы