14.4. Вибухопопередження і вибухозахист

магниевый скраб beletage

Вибух -це швидке екзотермічне хімічне перетворення вибухо-небезпечного середовища, що супроводжується виділенням енергіїта утворенням стиснутих газів, здатних виконувати роботу.

Вибухобезпека - це стан виробничого процесу, при якому ви-ключається можливість вибуху або у разі його виникнення запобіга-ється вплив на людей небезпечних і шкідливих чинників, що викли-каються ним, і забезпечується збереження матеріальних цінностей.

При вибуху речовина перетворюється в дуже нагрітий газ, щозаповнює об'єм з надзвичайно високим тиском. Вибух можливийтільки при певній концентрації горючої суміші. Межі концентраціїгорючої суміші, при яких відбувається вибух, називаються концен-траційними межами запалення речовини.

Дуже велика швидкість горіння при вибуху призводить до виді-лення великої кількості теплової енергії за короткий проміжок часу.В області вибуху температура горючих газів сягає 1500-3000 °С.Швидкість поширення вибухової хвилі може становити кілька со-тень метрів. Вибухи призводять, як відомо, до виникнення пожежтак само, як і пожежі призводять до виникнення вибухів.

Коли об'єм замкнений, тоді тиск залежить від температури привибуху, а також від співвідношення кількості молекул до і після ви-буху. При вибуху газів і парів тиск, зазвичай, не перевищує 981 кПа.Якщо в суміші концентрація кисню збільшується (вище за 21 %о),то тиск при вибуху може сягати 1962 кПа внаслідок вищої темпера-тури продуктів вибуху.

При вибуху горючих сумішей тиск:

= Р0ТвибП

і виб    ггі        '

Топо

де: p0- тиск горючої суміші до вибуху, Па; Т0, Твзр - температурагорючої суміші відповідно до вибуху і під час вибуху, °С; п, п - чис-ло молекул горючої суміші відповідно до і після вибуху.

Приклад 14.7. Розрахувати тиск під час вибуху суміші парівацетону з повітрям, якщо То=20 °С, Гиб = 2277 °С; р0=9,81104 Па.

Розв'язок. Спочатку визначимо число молекул до і після вибу-ху - п=21і п0=20

СН3СОСН3 + 4О2 + 4-3,76N2 = 3СО2 + 3Н2О + 15N2

Тоді тиск під час вибуху

виб Т0п0        20-20

Межі запалення (вибуховості) горючих сумішей непостійні ізалежать від початкової температури, тиску, наявності інших до-мішок, характеру джерела запалення. Якщо початкова температурагорючої суміші підвищується, то діапазон вибуховості розширю-ється, причому нижня межа стає меншою, а верхня більшою. При-йнято вважати, що з підвищенням температури суміші на кожні 100°С нижня межа вибуховості зменшується на 10 % від початковогозначення, а верхня зростає на 15 %. Зниження або зростання тем-ператури горючої суміші призводить відповідно до зменшення абозбільшення швидкості її горіння. Зі збільшенням швидкості горіннясуміші зменшується час віддачі горючою сумішшю тепла у довкілля,що веде до підвищення її температури (вона не знижується), і томурозбавлена повітрям горюча суміш, що не вибухає при низькій тем-пературі, стає вибухонебезпечною за більш високої температури.

Відомо, що підвищення тиску горючої суміші практично не змі-нює діапазону її вибуховості, а його зниження значно змінює межівибуху. Для кожної горючої суміші будь-якої концентрації при пев-ній температурі існує пороговий тиск, нижче за який вибух стає не-можливим. Очевидно, при цьому верхня і нижня межі вибуху збіга-ються.

Якщо додати в горючу суміш негорючих газів, тоді різко знижу-ється верхня межа вибуху. При цьому його нижня межа майже незмінюється, тому що введення негорючих домішок трохи впливаєна концентрацію кисню, яка визначає здатність горючої суміші довибуху. При певній концентрації негорючих речовин горюча сумішстає невибуховою, тому при гасінні пожеж газів і парів в зону горін-ня вводять негорючі гази-флегматизатори (азот, вуглекислий газ,аргон та інш.).

Виникнення вибуху (можливість) горючої суміші великою мі-рою залежить від потужності електричного розряду (іскри). Длякожної горючої суміші за певних умов існує мінімальна енергія за-палення. Цю енергію повинен надати горючій суміші електричнийрозряд або інше джерело тепла.

Коли вищою є потужність іскри, тоді впевненіше відбуваютьсягоріння і вибух, ширшим стає діапазон вибуху. Однак розширенняйого діапазону зі збільшенням потужності іскри небезмежне. Небез-пека вибуху горючої суміші зростає, якщо збільшується тривалістьіскрового розряду.

Вибухонебезпечне середовище - це хімічно активне середови-ще, що знаходиться за таких умов, коли може виникнути вибух.

Вибухонебезпечне середовище на хімічних або медичних вироб-ничих підприємствах можуть утворити:

суміші парів палив, бензинів, ацетону, розчинників, спиртів,ефіру та інших речовин з повітрям або іншими окислювачами - кис-нем, озоном, оксидами азоту; речовини, схильні до вибухового пере-творення, - ацетилен (при зварювальних роботах), озон та інш.

Вибухонебезпека середовища (горючі суміші, гази, пари) харак-теризується:

- температурою спалаху; концентраційними і температурнимимежами запалення;

температурою самозаймання; нормальною швидкістю поширен-ня полум'я;

мінімальним вибухонебезпечним вмістом кисню (окислювача);

мінімальною енергією запалювання;

чутливістю до механічного впливу удару і тертя.Небезпека вибуху характеризується такими основними

чинниками:

максимальним тиском і температурою вибуху;

швидкістю наростання тиску при вибуху;

тиском у фронті ударної хвилі;

дробними і фугасними властивостями вибухо-небезпечного се-редовища.

До небезпечних і шкідливих чинників, які можуть впливати напрацюючих внаслідок вибуху, належать:

ударна хвиля, у фронті якої тиск перевищує допустиме значен-ня; полум'я;

конструкції, що обвалюються, щогл блискавко-приймальників,прокладених на висоті трубопроводів, будівель та їх частин.Вибух ініціюється наступними джерелами:

відкритим полум'ям;

розжареними частками, що горять, або вилітають з вихлопнихтруб двигунів внутрішнього згоряння, незахищених іскрогася-чим пристроєм;

розрядами статичної та атмосферної електрики;

іскрою, що виникає при замиканні електричних ланцюгів насо-сних станцій і освітлювального обладнання;

електричною дугою при включенні та вимкненні електродвигу-нів і освітлення;

тепловими виявами хімічних реакцій і механічних впливів;

іскрами від ударів і тертя;

ударною хвилею.

Вибухобезпека виробничих процесів, забезпечується вибухопо-передженням і вибухозахистом, організаційними і організаційно-технічними заходами.