แบบทดสอบ: ทฤษฎีการเผาไหม้และการระเบิด วิธีการคำนวณอัตราการเพิ่มขึ้นของความดันจากการระเบิดของส่วนผสมของก๊าซและไออากาศ วิธีการสำหรับการทดลองกำหนดเงื่อนไขสำหรับการเผาไหม้ที่เกิดขึ้นเองจากความร้อนของของแข็งและวัสดุ
การเคลื่อนที่ของเปลวไฟผ่านส่วนผสมของแก๊สเรียกว่า การขยายพันธุ์ด้วยเปลวไฟ ขึ้นอยู่กับความเร็วของการแพร่กระจายของเปลวไฟ การเผาไหม้สามารถทำให้เกิด deflagration ที่ความเร็วหลาย m/s ระเบิด - ที่ความเร็วสิบและหลายร้อย m/s และการระเบิด - ที่หลายพัน m/s
สำหรับ deflagration หรือ การแพร่กระจายเปลวไฟปกติลักษณะเฉพาะคือการถ่ายเทความร้อนจากชั้นหนึ่งไปอีกชั้นหนึ่ง และเปลวไฟที่เกิดขึ้นในส่วนผสมที่ร้อนและเจือจางด้วยอนุมูลอิสระและผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยาจะเคลื่อนที่ไปในทิศทางของส่วนผสมที่ติดไฟได้เริ่มต้น สิ่งนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าเปลวไฟกลายเป็นแหล่งที่ปล่อยความร้อนและอนุภาคที่ทำงานทางเคมีออกมาอย่างต่อเนื่อง เป็นผลให้หน้าเปลวไฟเคลื่อนเข้าหาส่วนผสมที่ติดไฟได้
การเผาไหม้ deflagrationแบ่งออกเป็นลามินาร์และปั่นป่วน
การเผาไหม้ลามินาร์มีลักษณะเฉพาะด้วยความเร็วการแพร่กระจายเปลวไฟปกติ
ความเร็วการแพร่กระจายเปลวไฟปกติตาม GOST 12.1.044 SSBT เรียกว่า ความเร็วหน้าไฟเทียบกับก๊าซที่ยังไม่เผาไหม้ ในทิศทางตั้งฉากกับพื้นผิวของมัน
ค่าความเร็วปกติของการแพร่กระจายเปลวไฟซึ่งเป็นหนึ่งในตัวบ่งชี้อันตรายจากไฟไหม้และการระเบิดของสารกำหนดลักษณะอันตรายของอุตสาหกรรมที่เกี่ยวข้องกับการใช้ของเหลวและก๊าซใช้ในการคำนวณอัตราการเพิ่มความดันระเบิด ของก๊าซ, ส่วนผสมของไออากาศ, เส้นผ่านศูนย์กลางวิกฤต (ดับ) และในการพัฒนามาตรการ ให้ความปลอดภัยจากอัคคีภัยและการระเบิดของกระบวนการทางเทคโนโลยีตามข้อกำหนดของ GOST 12.1.004 และ GOST 12.1.010 SSBT
ความเร็วปกติของการแพร่กระจายของเปลวไฟ - ค่าคงที่ทางเคมีกายภาพของส่วนผสม - ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของส่วนผสม ความดัน และอุณหภูมิ และถูกกำหนดโดยอัตราของปฏิกิริยาเคมีและการนำความร้อนระดับโมเลกุล
อุณหภูมิเพิ่มความเร็วปกติของการแพร่กระจายของเปลวไฟค่อนข้างน้อย สิ่งเจือปนเฉื่อยลดลง และความดันที่เพิ่มขึ้นจะทำให้ความเร็วเพิ่มขึ้นหรือลดลง
ในการไหลของก๊าซลามิเนตความเร็วของแก๊สต่ำ และส่วนผสมที่ติดไฟได้เกิดขึ้นจากการแพร่กระจายของโมเลกุล อัตราการเผาไหม้ในกรณีนี้ขึ้นอยู่กับอัตราการก่อตัวของส่วนผสมที่ติดไฟได้ เปลวไฟปั่นป่วนมันถูกสร้างขึ้นด้วยการเพิ่มความเร็วของการแพร่กระจายของเปลวไฟเมื่อความเรียบของการเคลื่อนที่ถูกรบกวน ในเปลวไฟที่ปั่นป่วน การหมุนของไอพ่นแก๊สช่วยปรับปรุงการผสมของก๊าซที่ทำปฏิกิริยา เนื่องจากพื้นผิวที่เกิดการแพร่กระจายของโมเลกุลจะเพิ่มขึ้น
อันเป็นผลมาจากการทำงานร่วมกันของสารที่ติดไฟได้กับตัวออกซิไดซ์ทำให้เกิดผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้ซึ่งองค์ประกอบขึ้นอยู่กับสารประกอบเริ่มต้นและสภาวะของปฏิกิริยาการเผาไหม้
ด้วยการเผาไหม้ที่สมบูรณ์ของสารประกอบอินทรีย์ CO 2, SO 2, H 2 O, N 2 จะเกิดขึ้นและด้วยการเผาไหม้ของสารประกอบอนินทรีย์จะเกิดออกไซด์ ผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยาสามารถอยู่ในรูปแบบของการหลอมเหลว (Al 2 O 3, TiO 2) หรือลอยขึ้นไปในอากาศในรูปของควัน (P 2 O 5, Na 2 O, MgO) ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิหลอมเหลว . อนุภาคของแข็งที่หลอมเหลวทำให้เกิดความส่องสว่างของเปลวไฟ ในระหว่างการเผาไหม้ของไฮโดรคาร์บอน ความส่องสว่างที่แรงของเปลวไฟนั้นมาจากการเรืองแสงของอนุภาคคาร์บอนแบล็คซึ่งก่อตัวขึ้นในปริมาณมาก การลดลงของปริมาณคาร์บอนแบล็กอันเป็นผลมาจากการออกซิเดชั่นช่วยลดความส่องสว่างของเปลวไฟ และอุณหภูมิที่ลดลงทำให้คาร์บอนแบล็กออกซิไดซ์ได้ยากและนำไปสู่การก่อตัวของเขม่าในเปลวไฟ
เพื่อขัดขวางปฏิกิริยาการเผาไหม้ จำเป็นต้องละเมิดเงื่อนไขสำหรับการเกิดขึ้นและการบำรุงรักษา โดยปกติสำหรับการดับไฟจะใช้การละเมิดเงื่อนไขพื้นฐานสองประการของสภาวะคงตัว - อุณหภูมิที่ลดลงและโหมดการเคลื่อนที่ของก๊าซ
อุณหภูมิลดลงสามารถทำได้โดยการแนะนำสารที่ดูดซับความร้อนได้มากอันเป็นผลมาจากการระเหยและการแยกตัว (เช่น น้ำ ผง)
โหมดการเคลื่อนที่ของแก๊สสามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยการลดและกำจัดการจัดหาออกซิเจน
การระเบิดตาม GOST 12.1.010 " กันระเบิด” - การเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วของสสาร (การเผาไหม้แบบระเบิด) พร้อมกับการปล่อยพลังงานและการก่อตัวของก๊าซอัดที่สามารถทำงานได้
ตามกฎแล้วการระเบิดทำให้เกิดแรงกดดันเพิ่มขึ้นอย่างมาก คลื่นกระแทกเกิดขึ้นและแพร่กระจายในสิ่งแวดล้อม
คลื่นกระแทกมีความสามารถในการทำลายล้างหากแรงดันเกินในนั้นสูงกว่า 15 kPa มันแพร่กระจายในก๊าซข้างหน้าหน้าเปลวไฟด้วยความเร็วเสียง 330 m/s ในระหว่างการระเบิด พลังงานเริ่มต้นจะถูกแปลงเป็นพลังงานของก๊าซบีบอัดที่ให้ความร้อน ซึ่งจะถูกแปลงเป็นพลังงานของการเคลื่อนที่ การอัด และการให้ความร้อนของตัวกลาง พลังงานการระเบิดเริ่มต้นได้หลายประเภท - ไฟฟ้า, ความร้อน, พลังงานบีบอัดแบบยืดหยุ่น, อะตอม, เคมี
พารามิเตอร์หลักที่แสดงลักษณะอันตรายของการระเบิดตาม GOST 12.1.010 คือความดันที่หน้าคลื่นกระแทก แรงดันระเบิดสูงสุด อัตราเฉลี่ยและสูงสุดของความดันเพิ่มขึ้นระหว่างการระเบิด คุณสมบัติการบดอัดหรือการระเบิดสูงของ สภาพแวดล้อมที่ระเบิดได้
เอฟเฟกต์การระเบิดทั่วไปปรากฏตัวในการทำลายอุปกรณ์หรือสถานที่ที่เกิดจากคลื่นกระแทกตลอดจนการปล่อยสารอันตราย (ผลิตภัณฑ์ระเบิดหรือบรรจุอยู่ในอุปกรณ์)
แรงดันระเบิดสูงสุด(P max) - ความดันสูงสุดที่เกิดขึ้นระหว่างการระเบิดของ deflagration ของส่วนผสมของก๊าซ ไอระเหย หรือฝุ่นละอองในอากาศในภาชนะปิดที่ความดันส่วนผสมเริ่มต้นที่ 101.3 kPa
อัตราการเพิ่มขึ้นของแรงดันระเบิด(dР/dt) เป็นอนุพันธ์ของแรงดันการระเบิดเทียบกับเวลาในส่วนที่เพิ่มขึ้นของการพึ่งพาแรงดันระเบิดของแก๊ส ไอน้ำ ส่วนผสมของฝุ่นและอากาศในภาชนะปิดตรงเวลา ในกรณีนี้ อัตราความดันสูงสุดและเฉลี่ยที่เพิ่มขึ้นระหว่างการระเบิดจะแตกต่างออกไป เมื่อกำหนดความเร็วสูงสุด การเพิ่มแรงดันจะใช้ในส่วนเส้นตรงของการพึ่งพาแรงดันระเบิดตรงเวลา และเมื่อกำหนดความเร็วเฉลี่ย ส่วนระหว่างแรงดันระเบิดสูงสุดกับแรงดันเริ่มต้นในถังก่อน ใช้ระเบิด
ลักษณะทั้งสองนี้เป็นปัจจัยสำคัญในการป้องกันการระเบิด ใช้ในการสร้างหมวดหมู่ของสถานที่และอาคารในแง่ของการระเบิดและอันตรายจากไฟไหม้ในการคำนวณอุปกรณ์ความปลอดภัยในการพัฒนามาตรการเพื่อความปลอดภัยจากอัคคีภัยและการระเบิดของกระบวนการทางเทคโนโลยี
ระเบิดมีกระบวนการเปลี่ยนรูปทางเคมีของระบบออกซิไดเซอร์-รีดักแตนต์ ซึ่งเป็นการรวมกันของคลื่นกระแทกที่แพร่กระจายด้วยความเร็วคงที่และเกินความเร็วของเสียง และตามบริเวณด้านหน้าของโซนการเปลี่ยนแปลงทางเคมีของสารตั้งต้น พลังงานเคมีปล่อยคลื่นกระแทกป้อนคลื่นกระแทกป้องกันไม่ให้สลายตัว ความเร็วของคลื่นระเบิดเป็นลักษณะเฉพาะของแต่ละระบบ
หน่วยงานกลางเพื่อการศึกษาของสหพันธรัฐรัสเซีย
สถาบันการศึกษาระดับอุดมศึกษาของรัฐ
"มหาวิทยาลัยเทคนิคปิโตรเลียมแห่งรัฐอูฟา"
กรม "ความปลอดภัยอุตสาหกรรมและการคุ้มครองแรงงาน"
ควบคุมงานในเรื่อง:
ทฤษฎีการเผาไหม้และการระเบิด
1. คำถามเชิงทฤษฎีเกี่ยวกับการระเบิด
ในกระบวนการทางเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องกับการสกัด การขนส่ง การแปรรูป การผลิต การเก็บรักษา และการใช้ก๊าซที่ติดไฟได้ (GH) และของเหลวไวไฟ (ของเหลวที่ติดไฟได้) มักมีอันตรายจากการก่อตัวของส่วนผสมของก๊าซและไอระเหยที่ระเบิดได้
สภาพแวดล้อมที่อาจเกิดการระเบิดได้โดยใช้ส่วนผสมของสาร (ก๊าซ ไอระเหย ฝุ่น) กับอากาศและตัวออกซิไดซ์อื่นๆ (ออกซิเจน โอโซน คลอรีน ไนโตรเจนออกไซด์ ฯลฯ) และสารที่มีแนวโน้มที่จะเกิดการเปลี่ยนแปลงที่ระเบิดได้ (อะเซทิลีน โอโซน ไฮดราซีน เป็นต้น) .)
สาเหตุที่พบบ่อยที่สุดของการระเบิดคือการละเมิดกฎสำหรับการทำงานที่ปลอดภัยของอุปกรณ์, ก๊าซรั่วจากการรั่วไหลในการเชื่อมต่อ, ความร้อนสูงเกินไปของอุปกรณ์, แรงดันเพิ่มขึ้นมากเกินไป, การขาดการควบคุมที่เหมาะสมในกระบวนการทางเทคโนโลยี, การแตกหรือแตกของชิ้นส่วนอุปกรณ์ ฯลฯ .
แหล่งที่มาของการเริ่มต้นของการระเบิดคือ:
เปลวไฟ, การเผาไหม้และร่างกายร้อนแดง;
การปล่อยไฟฟ้า
อาการทางความร้อนของปฏิกิริยาเคมีและผลกระทบทางกล
ประกายไฟจากการกระแทกและแรงเสียดทาน:
คลื่นกระแทก
แม่เหล็กไฟฟ้าและรังสีอื่นๆ
ตาม PB 09-540-03 การระเบิดคือ:
I. กระบวนการปลดปล่อยพลังงานศักย์ชั่วคราวที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงอย่างกะทันหันในสถานะของสสารและมาพร้อมกับแรงดันกระโดดหรือคลื่นกระแทก
2. ปล่อยพลังงานภายในระยะสั้น สร้างแรงกดดันมากเกินไป
การระเบิดอาจเกิดขึ้นโดยมีหรือไม่มีการเผาไหม้ (ออกซิเดชัน)
พารามิเตอร์และคุณสมบัติที่กำหนดลักษณะของสภาพแวดล้อมที่ระเบิดได้:
จุดวาบไฟ;
ขีด จำกัด ความเข้มข้นและอุณหภูมิของการจุดระเบิด
อุณหภูมิที่จุดติดไฟได้เอง;
ความเร็วการแพร่กระจายเปลวไฟปกติ
ปริมาณออกซิเจนที่ระเบิดได้ขั้นต่ำ (ออกซิไดซ์);
พลังงานจุดระเบิดขั้นต่ำ
ความไวต่อการกระทำทางกล (แรงกระแทกและแรงเสียดทาน) ปัจจัยอันตรายที่มีผลกระทบต่อคนงาน
จากการระเบิดคือ:
คลื่นกระแทกที่ด้านหน้าซึ่งแรงดันเกินค่าที่อนุญาต
โครงสร้างที่ยุบตัว อุปกรณ์ การสื่อสาร อาคารและโครงสร้าง และส่วนที่บินได้
สารที่เป็นอันตรายที่เกิดขึ้นระหว่างการระเบิดและ (หรือ) ที่ปล่อยออกมาจากอุปกรณ์ที่เสียหายซึ่งเนื้อหาในอากาศของพื้นที่ทำงานเกินความเข้มข้นสูงสุดที่อนุญาต
ปัจจัยหลักที่บ่งบอกถึงอันตรายจากการระเบิด:
ความดันสูงสุดและอุณหภูมิการระเบิด
อัตราความดันเพิ่มขึ้นระหว่างการระเบิด
แรงดันด้านหน้าของคลื่นกระแทก
คุณสมบัติการบดและการระเบิดสูงของสภาพแวดล้อมที่ระเบิดได้
ในระหว่างการระเบิด พลังงานศักย์เริ่มต้นของสสารจะถูกแปลงเป็นพลังงานของก๊าซบีบอัดที่ให้ความร้อน ซึ่งในทางกลับกัน เมื่อขยายตัว จะถูกแปลงเป็นพลังงานของการเคลื่อนที่ การอัด และการให้ความร้อนของตัวกลาง . พลังงานบางส่วนยังคงอยู่ในรูปของพลังงานความร้อนภายในของก๊าซที่ขยายตัว
ปริมาณพลังงานทั้งหมดที่ปล่อยออกมาระหว่างการระเบิดจะกำหนดพารามิเตอร์ทั่วไป (ปริมาตร พื้นที่) ของการทำลายล้าง ความเข้มข้นของพลังงาน (พลังงานต่อหน่วยปริมาตร) กำหนดความเข้มของการทำลายล้างในบริเวณที่เกิดการระเบิด ลักษณะเหล่านี้จะขึ้นอยู่กับอัตราการปลดปล่อยพลังงานโดยระบบระเบิดที่ก่อให้เกิดคลื่นระเบิด
การระเบิดที่พบบ่อยที่สุดในการสืบสวนสามารถแบ่งออกเป็นสองกลุ่มหลัก: การระเบิดทางเคมีและทางกายภาพ
การระเบิดทางเคมีรวมถึงกระบวนการเปลี่ยนรูปทางเคมีของสสาร ซึ่งแสดงออกโดยการเผาไหม้และมีลักษณะเฉพาะโดยการปล่อยพลังงานความร้อนในระยะเวลาอันสั้นและในปริมาณที่คลื่นแรงดันก่อตัวขึ้นซึ่งแพร่กระจายจากแหล่งกำเนิดของการระเบิด
การระเบิดทางกายภาพรวมถึงกระบวนการที่นำไปสู่การระเบิดและไม่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงทางเคมีของสสาร
สาเหตุที่พบบ่อยที่สุดของการระเบิดโดยไม่ได้ตั้งใจคือกระบวนการเผาไหม้ การระเบิดประเภทนี้มักเกิดขึ้นระหว่างการจัดเก็บ การขนส่ง และการผลิตวัตถุระเบิด พวกเขาเกิดขึ้น:
เมื่อจัดการกับวัตถุระเบิดและวัตถุระเบิดของอุตสาหกรรมเคมีและปิโตรเคมี
ด้วยก๊าซธรรมชาติรั่วในอาคารที่พักอาศัย
ในการผลิต การขนส่ง และการเก็บรักษาสารที่ติดไฟได้หรือระเหยง่าย
เมื่อล้างถังเก็บเชื้อเพลิงเหลว
ในการผลิต การจัดเก็บ และการใช้ระบบฝุ่นที่ติดไฟได้ และสารที่เป็นของแข็งและของเหลวที่ติดไฟได้เองบางส่วน
คุณสมบัติของการระเบิดของสารเคมี
การระเบิดมีสองประเภทหลัก: การระเบิดของวัตถุระเบิดควบแน่นและการระเบิดเชิงปริมาตร (การระเบิดของไอระเหยของส่วนผสมของฝุ่นและก๊าซ) การระเบิดของวัตถุระเบิดที่ควบแน่นเกิดจากวัตถุระเบิดที่เป็นของแข็งทั้งหมดและวัตถุระเบิดที่เป็นของเหลวจำนวนเล็กน้อย รวมทั้งไนโตรกลีเซอรีน วัตถุระเบิดดังกล่าวมักจะมีความหนาแน่น 1300-1800 กก./ลบ.ม. อย่างไรก็ตาม วัตถุระเบิดปฐมภูมิที่มีตะกั่วหรือปรอทมีความหนาแน่นสูงกว่ามาก
ปฏิกิริยาการสลายตัว:
กรณีที่ง่ายที่สุดของการระเบิดคือกระบวนการของการสลายตัวด้วยการก่อตัวของผลิตภัณฑ์ที่เป็นก๊าซ ตัวอย่างเช่นการสลายตัวของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ที่มีผลกระทบทางความร้อนขนาดใหญ่และการก่อตัวของไอน้ำและออกซิเจน:
2H2O2 → 2H2O2 + O2 + 106 kJ/โมล
ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์เป็นอันตรายตั้งแต่ความเข้มข้น 60%
การสลายตัวโดยแรงเสียดทานหรือผลกระทบของสารตะกั่ว:
Pb (N3) 2 → Pb - 3N2 + 474 kJ / mol
Trinitrotoluene (TNT) เป็นสาร "ขาดออกซิเจน" ดังนั้นหนึ่งในผลิตภัณฑ์ที่สลายตัวหลักของมันคือคาร์บอน ซึ่งก่อให้เกิดควันระหว่างการระเบิดของทีเอ็นที
สารที่มีแนวโน้มที่จะเกิดการสลายตัวที่ระเบิดได้มักจะมีโครงสร้างทางเคมีที่มีลักษณะเฉพาะอย่างน้อยหนึ่งโครงสร้างซึ่งรับผิดชอบในการพัฒนากระบวนการอย่างกะทันหันด้วยการปล่อยพลังงานจำนวนมาก โครงสร้างเหล่านี้รวมถึงกลุ่มต่อไปนี้:
NO2 และ NO3 - ในสารอินทรีย์และอนินทรีย์
N=N-N - ในอะไซด์อินทรีย์และอนินทรีย์
NX3 โดยที่ X คือฮาโลเจน
N=C ใน fulminates
ตามกฎของเทอร์โมเคมี ดูเหมือนว่าเป็นไปได้ที่จะระบุสารประกอบที่กระบวนการสลายตัวสามารถระเบิดได้ ปัจจัยชี้ขาดประการหนึ่งที่กำหนดอันตรายที่อาจเกิดขึ้นของระบบคือความชุกของพลังงานภายในของระบบในสถานะเริ่มต้นเมื่อเทียบกับสถานะสุดท้าย สภาพนี้เป็นที่พอใจเมื่อความร้อนถูกดูดซับ (ปฏิกิริยาดูดความร้อน) ในกระบวนการสร้างสาร ตัวอย่างของกระบวนการที่เกี่ยวข้องคือการก่อตัวของอะเซทิลีนจากองค์ประกอบ:
2C + H2 → CH=CH - 242 กิโลจูล/โมล
สารที่ไม่ระเบิดซึ่งสูญเสียความร้อนระหว่างการก่อตัว (ปฏิกิริยาคายความร้อน) ได้แก่ คาร์บอนไดออกไซด์
C + O2 → CO2 + 394 kJ/โมล
ควรคำนึงว่าการใช้กฎของเทอร์โมเคมีทำให้เปิดเผยความเป็นไปได้ของกระบวนการระเบิดเท่านั้น การใช้งานขึ้นอยู่กับอัตราการเกิดปฏิกิริยาและการก่อตัวของผลิตภัณฑ์ที่ระเหยง่าย ตัวอย่างเช่น ปฏิกิริยาของพาราฟินเทียนกับออกซิเจน แม้ว่าจะมีความร้อนสูง แต่ก็ไม่ทำให้เกิดการระเบิดเนื่องจากความเร็วต่ำ
ปฏิกิริยา 2Al+ 4AC2O2 → Al2O3 + 2Fe ด้วยตัวเอง แม้จะคายความร้อนสูง แต่ก็ไม่ทำให้เกิดการระเบิดเช่นกัน เนื่องจากผลิตภัณฑ์ก๊าซไม่ได้เกิดขึ้น
ปฏิกิริยารีดอกซ์ซึ่งเป็นพื้นฐานของปฏิกิริยาการเผาไหม้ด้วยเหตุนี้ สามารถนำไปสู่การระเบิดได้เฉพาะภายใต้สภาวะที่เอื้อต่อการบรรลุอัตราการเกิดปฏิกิริยาสูงและแรงดันที่เพิ่มขึ้น การเผาไหม้ของของแข็งและของเหลวที่มีการกระจายตัวสูงสามารถนำไปสู่แรงดันเกินถึง 8 บาร์ภายใต้สภาวะปริมาตรปิด ค่อนข้างหายาก ตัวอย่างเช่น ในระบบอากาศของเหลวที่ละอองลอยเป็นละอองน้ำมัน
ในปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันที่มาพร้อมกับเอฟเฟกต์คายความร้อนและการมีอยู่ของโมโนเมอร์ที่ระเหยได้ มักจะถึงขั้นที่ความดันเพิ่มขึ้นที่เป็นอันตรายอาจเกิดขึ้นได้ สำหรับสารบางชนิด เช่น เอทิลีนออกไซด์ โพลิเมอไรเซชันสามารถเริ่มต้นได้ที่อุณหภูมิห้อง โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อเริ่มต้น สารประกอบปนเปื้อนด้วยสารเร่งปฏิกิริยาโพลีเมอไรเซชัน เอทิลีนออกไซด์ยังสามารถไอโซเมอร์กับอะซีตัลดีไฮด์ได้ด้วยวิธีการคายความร้อน:
CH2CH2O - CH3HC \u003d O + 113.46 kJ / mol
ปฏิกิริยาการควบแน่นถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตสี วาร์นิช และเรซิน และเนื่องจากการคายความร้อนของกระบวนการและการมีอยู่ของส่วนประกอบที่ระเหยได้ บางครั้งอาจนำไปสู่การระเบิด
หากต้องการทราบสภาวะทั่วไปที่สนับสนุนการเผาไหม้และการเปลี่ยนไปเป็นการระเบิด ให้พิจารณากราฟ (รูปที่ 1) ของการพึ่งพาอุณหภูมิที่พัฒนาขึ้นในระบบที่ติดไฟได้ตรงเวลาโดยมีการปล่อยความร้อนเชิงปริมาตรเนื่องจากสารเคมี ปฏิกิริยาและการสูญเสียความร้อน
หากเราแสดงอุณหภูมิ T1 บนกราฟว่าเป็นจุดวิกฤตที่เกิดการเผาไหม้ในระบบ จะเห็นได้ชัดว่าในสภาวะที่มีการสูญเสียความร้อนมากเกินไปจากค่าความร้อนที่เพิ่มขึ้น การเผาไหม้ดังกล่าวจะไม่เกิดขึ้น กระบวนการนี้เริ่มต้นก็ต่อเมื่อถึงความเท่าเทียมกันระหว่างอัตราการปล่อยความร้อนและการสูญเสียความร้อน (ที่จุดสัมผัสของเส้นโค้งที่สอดคล้องกัน) และสามารถเร่งความเร็วต่อไปได้เมื่ออุณหภูมิ u สูงขึ้น ดังนั้นความดันก่อนการระเบิด
ดังนั้น ในสภาวะที่เอื้ออำนวยต่อการเป็นฉนวนความร้อน การเกิดปฏิกิริยาคายความร้อนในระบบที่ติดไฟได้ไม่เพียงแต่นำไปสู่การเผาไหม้เท่านั้น แต่ยังรวมถึงการระเบิดด้วย
ปฏิกิริยาที่ไม่สามารถควบคุมได้ซึ่งส่งผลดีต่อการระเบิดนั้นเกิดจากการที่อัตราการถ่ายเทความร้อน ตัวอย่างเช่น ในภาชนะเป็นฟังก์ชันเชิงเส้นตรงของความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างมวลของปฏิกิริยากับสารหล่อเย็น ในขณะที่อัตราของปฏิกิริยาคายความร้อนและ ดังนั้นการไหลเข้าของความร้อนจากมันจึงเพิ่มขึ้นตามกฎหมายกำลังด้วยการเพิ่มขึ้นของความเข้มข้นเริ่มต้นของรีเอเจนต์และเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นอันเป็นผลมาจากอัตราการขึ้นลงแบบเอ็กซ์โพเนนเชียลของอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีต่ออุณหภูมิ (กฎของอาร์เรเนียส) . ความสม่ำเสมอเหล่านี้จะกำหนดอัตราการเผาไหม้ต่ำสุดของส่วนผสมและอุณหภูมิที่ขีดจำกัดการจุดไฟความเข้มข้นที่ต่ำกว่า เมื่อความเข้มข้นของเชื้อเพลิงและตัวออกซิไดเซอร์เข้าใกล้ปริมาณสารสัมพันธ์ อัตราการเผาไหม้และอุณหภูมิจะเพิ่มขึ้นเป็นค่าสูงสุด
ความเข้มข้นของก๊าซขององค์ประกอบปริมาณสัมพันธ์คือความเข้มข้นของก๊าซที่ติดไฟได้ในส่วนผสมที่มีตัวกลางออกซิไดซ์ซึ่งทำให้มั่นใจได้ว่าปฏิกิริยาทางเคมีของเชื้อเพลิงและตัวออกซิไดเซอร์ของส่วนผสมจะสมบูรณ์โดยไม่มีสารตกค้าง
3. คุณสมบัติของการระเบิดทางกายภาพ
ตามกฎแล้วการระเบิดทางกายภาพนั้นเกี่ยวข้องกับการระเบิดของภาชนะจากแรงดันไอและร่อง นอกจากนี้ สาเหตุหลักของการก่อตัวของพวกมันไม่ใช่ปฏิกิริยาเคมี แต่เป็นกระบวนการทางกายภาพเนื่องจากการปลดปล่อยพลังงานภายในของก๊าซอัดหรือก๊าซเหลว ความแรงของการระเบิดนั้นขึ้นอยู่กับแรงดันภายใน และการทำลายเกิดจากคลื่นกระแทกจากก๊าซที่ขยายตัวหรือเศษของภาชนะที่แตกออก การระเบิดทางกายภาพอาจเกิดขึ้นได้ ตัวอย่างเช่น หากถังแก๊สแรงดันแบบพกพาล้มลงและวาล์วลดแรงดันถูกเป่าออก แรงดันของ LPG ไม่เกิน 40 บาร์ (ความดันวิกฤตของ LPG ทั่วไปส่วนใหญ่)
การระเบิดทางกายภาพยังรวมถึงปรากฏการณ์ที่เรียกว่าการระเบิดทางกายภาพด้วย ปรากฏการณ์นี้เกิดขึ้นเมื่อของเหลวร้อนและเย็นผสมกัน เมื่ออุณหภูมิของหนึ่งในนั้นสูงกว่าจุดเดือดของอีกอันหนึ่งอย่างมีนัยสำคัญ (เช่น การเทโลหะหลอมเหลวลงในน้ำ) ในผลลัพธ์ของส่วนผสมระหว่างไอและของเหลว การระเหยสามารถดำเนินไปอย่างระเบิดได้เนื่องจากกระบวนการพัฒนาของการทำให้หยดละลายเป็นฝอยละเอียด การขจัดความร้อนอย่างรวดเร็วจากพวกมัน และความร้อนสูงเกินไปของของเหลวเย็นที่มีการระเหยอย่างแรง
การระเบิดทางกายภาพนั้นมาพร้อมกับลักษณะของคลื่นกระแทกที่มีแรงดันเกินในเฟสของเหลว ซึ่งในบางกรณีอาจถึงบรรยากาศมากกว่าหนึ่งพันชั้น ของเหลวจำนวนมากถูกจัดเก็บหรือใช้ภายใต้สภาวะที่ความดันไอของของเหลวนั้นสูงกว่าความดันบรรยากาศมาก ของเหลวเหล่านี้รวมถึง: ก๊าซที่ติดไฟได้ที่เป็นของเหลว (เช่น โพรเพน บิวเทน) สารทำความเย็นเหลว แอมโมเนียหรือฟรีออนที่เก็บไว้ที่อุณหภูมิมีเทนที่อุณหภูมิห้อง ซึ่งต้องเก็บไว้ที่น้ำร้อนยวดยิ่งอุณหภูมิต่ำในหม้อไอน้ำ หากภาชนะที่มีของเหลวร้อนยวดยิ่งเสียหาย แสดงว่ามีไอน้ำไหลออกสู่พื้นที่โดยรอบและการระเหยบางส่วนอย่างรวดเร็วของของเหลว ด้วยการไหลออกอย่างรวดเร็วและการขยายตัวของไอน้ำในสิ่งแวดล้อมทำให้เกิดคลื่นระเบิด สาเหตุของการระเบิดของเรือที่มีก๊าซและไอระเหยภายใต้ความกดดันคือ:
การละเมิดความสมบูรณ์ของร่างกายเนื่องจากการพังทลายของโหนด ความเสียหาย หรือการกัดกร่อนอันเนื่องมาจากการทำงานที่ไม่เหมาะสม
ความร้อนสูงเกินไปของเรือเนื่องจากการละเมิดความร้อนด้วยไฟฟ้าหรือโหมดการทำงานของอุปกรณ์เผาไหม้ (ในกรณีนี้ความดันภายในถังเพิ่มขึ้นและความแข็งแรงของร่างกายลดลงจนถึงสถานะที่เสียหาย)
การระเบิดของเรือเมื่อแรงดันเกินที่อนุญาต
การระเบิดของภาชนะบรรจุก๊าซที่มีการเผาไหม้ตามมาในชั้นบรรยากาศโดยพื้นฐานแล้วมีสาเหตุเดียวกันกับที่อธิบายไว้ข้างต้นและเป็นลักษณะของการระเบิดทางกายภาพ ความแตกต่างหลักอยู่ที่การก่อตัวในกรณีนี้ของลูกไฟ ซึ่งขนาดขึ้นอยู่กับปริมาณเชื้อเพลิงก๊าซที่ปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศ ปริมาณนี้ขึ้นอยู่กับสถานะทางกายภาพที่ก๊าซอยู่ในภาชนะ เมื่อปริมาณเชื้อเพลิงอยู่ในสถานะก๊าซ ปริมาณของเชื้อเพลิงจะน้อยกว่าที่เก็บในภาชนะเดียวกันในรูปของเหลวมาก พารามิเตอร์ของการระเบิดซึ่งเป็นตัวกำหนดผลที่ตามมา ส่วนใหญ่จะถูกกำหนดโดยธรรมชาติของการกระจายพลังงานในบริเวณที่เกิดการระเบิดและการกระจายเมื่อคลื่นระเบิดแพร่กระจายจากแหล่งกำเนิดของการระเบิด
4. ศักยภาพด้านพลังงาน
การระเบิดมีพลังทำลายล้างสูง ลักษณะที่สำคัญที่สุดของการระเบิดคือพลังงานรวมของสสาร ตัวบ่งชี้นี้เรียกว่าศักย์พลังงานของการระเบิด ซึ่งรวมอยู่ในพารามิเตอร์ทั้งหมดที่ระบุลักษณะสเกลและผลของการระเบิด
ในกรณีของการลดแรงดันฉุกเฉินของอุปกรณ์ การเปิดเผยแบบเต็ม (การทำลาย) จะเกิดขึ้น
พื้นที่ของการรั่วไหลของของเหลวนั้นพิจารณาจากโซลูชันการออกแบบของอาคารหรือสถานที่ติดตั้งภายนอกอาคาร
ใช้เวลาในการระเหยไม่เกิน 1 ชั่วโมง:
E \u003d EII1 + EII2 + EII1 + EII2 + EII3 + EII4,
อันตรายจากการระเบิดของห้องนักผจญเพลิง
โดยที่ EI1 คือผลรวมของพลังงานของการขยายตัวแบบอะเดียแบติกและการเผาไหม้ของเฟสไอ-แก๊ส (PGPC ที่อยู่ตรงในบล็อก kJ;
ЕI2 คือพลังงานการเผาไหม้ของ HPF ที่จ่ายให้กับส่วนที่ลดแรงดันจากวัตถุที่อยู่ติดกัน (บล็อก), kJ;
EII1 - พลังงานของการเผาไหม้ GTHF ที่เกิดขึ้นจากพลังงานของเฟสของเหลวร้อนยวดยิ่งของบล็อกภายใต้การพิจารณาและได้รับจากวัตถุที่อยู่ติดกัน kJ;
EII2 เป็นพลังงานของการเผาไหม้ของ PHF ที่เกิดขึ้นจากเฟสของเหลว (LP) เนื่องจากความร้อนของปฏิกิริยาคายความร้อนที่ไม่หยุดในระหว่างการลดแรงดัน kJ;
EII3 คือพลังงานการเผาไหม้ของ PHF เกิดขึ้นจาก LF เนื่องจากความร้อนที่ไหลเข้าจากตัวพาความร้อนภายนอก kJ;
EII4 เป็นพลังงานของการเผาไหม้ของ PHF ซึ่งเกิดจาก LF ที่หกบนพื้นผิวแข็ง (พื้น พาเลท ดิน ฯลฯ) เนื่องจากการถ่ายเทความร้อนจากสิ่งแวดล้อม (จากพื้นผิวของแข็งและอากาศสู่ของเหลวเหนือพื้นผิว ) เคเจ
ค่าของศักย์พลังงานรวมของการระเบิดและใช้เพื่อกำหนดค่าของมวลที่ลดลงและศักย์พลังงานสัมพัทธ์ที่แสดงลักษณะการระเบิดของบล็อกเทคโนโลยี
มวลที่ลดลงคือมวลรวมของไอระเหยที่ติดไฟได้ (ก๊าซ) ของเมฆก๊าซไอระเหยที่ระเบิดได้ ลดลงเป็นพลังงานการเผาไหม้จำเพาะเดียวเท่ากับ 46,000 kJ / kg:
ศักยภาพพลังงานสัมพัทธ์ของการระเบิด Qv ของบล็อกเทคโนโลยี ซึ่งระบุลักษณะพลังงานทั้งหมดของการเผาไหม้และสามารถคำนวณได้โดยสูตร:
โดยที่ E คือศักย์พลังงานรวมของอันตรายจากการระเบิดของหน่วยเทคโนโลยี
ตามค่าของศักย์พลังงานสัมพัทธ์ Rv ต่อมวลที่ลดลงของตัวกลางก๊าซไอ m การจัดหมวดหมู่ของบล็อกเทคโนโลยีจะดำเนินการ ตัวบ่งชี้ประเภทอันตรายจากการระเบิดของบล็อกเทคโนโลยีแสดงไว้ในตารางที่ 1
ตารางที่
| หมวดหมู่การระเบิด | Ov | ม |
| ฉัน | >37 | >5000 |
| II | 27 − 37 | 2000−5000 |
| สาม | <27 | <2000 |
5. เทียบเท่ากับทีเอ็นที แรงดันเกินที่ด้านหน้าของคลื่นกระแทก
ในการประเมินระดับการสัมผัสต่อการสลายตัวโดยไม่ได้ตั้งใจและโดยเจตนา วิธีการประเมินผ่าน TNT ที่เทียบเท่านั้นถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลาย ตามวิธีการนี้ ระดับของการทำลายล้างนั้นถูกกำหนดโดยค่าเทียบเท่าของ TNT ซึ่งกำหนดมวลของ TNT ซึ่งจำเป็นต่อการทำให้เกิดการทำลายระดับนี้ สารประกอบที่ไม่เสถียรทางเคมีคำนวณโดยสูตร:
1 สำหรับสภาพแวดล้อมก๊าซไอน้ำ
q/ - ค่าความร้อนจำเพาะของตัวกลางก๊าซไอ kJ kg,
qT คือพลังงานระเบิดจำเพาะของทีเอ็นที กิโลจูลต่อกิโลกรัม
2 สำหรับสารประกอบที่ไม่เสถียรทางเคมีที่เป็นของแข็งและของเหลว
โดยที่ Wk คือมวลของสารประกอบที่ไม่เสถียรทางเคมีที่เป็นของแข็งและของเหลว qk คือพลังงานการระเบิดจำเพาะของสารประกอบที่ไม่เสถียรทางเคมีที่เป็นของแข็งและของเหลว ในการผลิต การระเบิดของก๊าซอากาศ ส่วนผสมของไออากาศหรือฝุ่นทำให้เกิดคลื่นกระแทก ระดับความละเอียดของโครงสร้างอาคาร อุปกรณ์ เครื่องจักรและการสื่อสาร ตลอดจนความเสียหายต่อผู้คน ขึ้นอยู่กับแรงดันเกินในหน้าคลื่นกระแทก ΔРФ (ความแตกต่างระหว่างแรงดันสูงสุดในหน้าคลื่นกระแทกกับความดันบรรยากาศปกติ ข้างหน้านี้)
การคำนวณสำหรับการประเมินการกระทำของก๊าซเคมีและของเหลวที่ติดไฟได้จะลดลงเพื่อกำหนดความดันส่วนเกินในหน้าคลื่นกระแทก (ΔРФ) ระหว่างการระเบิดของส่วนผสมของก๊าซและอากาศในระยะหนึ่งจากภาชนะที่มีวัตถุระเบิดจำนวนหนึ่ง ส่วนผสมจะถูกเก็บไว้
6. การคำนวณหาแรงดันส่วนเกินของการระเบิด
การคำนวณแรงดันเกินของการระเบิดสำหรับก๊าซไวไฟ, ไอระเหยของของเหลวที่ติดไฟได้และของเหลวที่ติดไฟได้ดำเนินการตามวิธีการที่กำหนดไว้ใน NPB 105-03 "การกำหนดประเภทของอาคารอาคารและการติดตั้งภายนอกอาคารในแง่ของการระเบิดและไฟ เสี่ยง."
ภารกิจ: เพื่อกำหนดความดันส่วนเกินของการระเบิดของไฮโดรเจนซัลไฟด์ในห้อง
เงื่อนไขเบื้องต้น
ไฮโดรเจนอยู่ในอุปกรณ์อย่างต่อเนื่องโดยมีปริมาตร 20 m3 อุปกรณ์ตั้งอยู่บนพื้น ความยาวรวมของท่อที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 50 มม. จำกัดโดยวาล์ว (แบบแมนนวล) ที่ติดตั้งบนส่วนทางเข้าและทางออกของท่อคือ 15 ม. อัตราการไหลของไฮโดรเจนซัลไฟด์ในท่อคือ 4·10-3 m3/s . ขนาดห้อง 10x10x4 ม.
ห้องมีการระบายอากาศฉุกเฉินด้วยอัตราแลกเปลี่ยนอากาศ 8 ชม.-1 การระบายอากาศฉุกเฉินมีให้โดยพัดลมสำรอง การสตาร์ทอัตโนมัติเมื่อเกินความเข้มข้นสูงสุดของการระเบิดที่อนุญาต และการจ่ายไฟตามประเภทความน่าเชื่อถืออันดับแรก (PUE) อุปกรณ์สำหรับไล่อากาศออกจากห้องตั้งอยู่ใกล้กับสถานที่ที่อาจเกิดอุบัติเหตุได้
โครงสร้างอาคารหลักของอาคารเป็นคอนกรีตเสริมเหล็ก
เหตุผลของตัวเลือกการออกแบบ
ตาม NPB 105-03 สถานการณ์อุบัติเหตุที่ไม่เอื้ออำนวยที่สุด ซึ่งมีสารที่อันตรายที่สุดที่เกี่ยวข้องกับผลที่ตามมาจากการระเบิดจำนวนมากที่สุด ควรนำมาเป็นแบบจำลองการออกแบบของอุบัติเหตุ
และเป็นตัวเลือกการออกแบบตัวเลือกการลดแรงดันของถังด้วยไฮโดรเจนซัลไฟด์และทางออกจากถังและท่อทางเข้าและทางออกของไฮโดรเจนซัลไฟด์ลงในปริมาตรของห้อง
1) แรงดันระเบิดส่วนเกินสำหรับสารที่ติดไฟได้แต่ละชนิดประกอบด้วยอะตอม C, H, O, N, Cl, Br, I, F, ถูกกำหนดโดยสูตร
(1)
โดยที่ความดันการระเบิดสูงสุดของส่วนผสมของก๊าซ-อากาศหรือไอน้ำ-อากาศในปริมาณแบบปิด ถูกกำหนดโดยการทดลองหรือจากข้อมูลอ้างอิงตามข้อกำหนดของข้อ 3 ของ NPB -105-03 ในกรณีที่ไม่มีข้อมูลจะได้รับอนุญาตให้ใช้เท่ากับ 900 kPa
แรงดันเริ่มต้น kPa (อนุญาตให้ใช้เท่ากับ 101 kPa);
มวลของก๊าซที่ติดไฟได้ (GG) หรือไอระเหยของสารไวไฟ (FL) และของเหลวที่ติดไฟได้ (GL) ที่ปล่อยออกมาในห้องอันเป็นผลมาจากอุบัติเหตุ kg;
ค่าสัมประสิทธิ์การมีส่วนร่วมของเชื้อเพลิงในการระเบิดซึ่งสามารถคำนวณได้โดยพิจารณาจากลักษณะการกระจายของก๊าซและไอระเหยในปริมาตรของห้องตามการใช้งาน อนุญาตให้นำค่าตามตาราง 2 ภภภ. 105-03 ฉันยอมรับเท่ากับ 0.5;
ปริมาณห้องว่าง ;
อุณหภูมิอากาศสัมบูรณ์สูงสุดสำหรับเมืองอูฟาเท่ากับ 39°C ถือเป็นอุณหภูมิการออกแบบ (อ้างอิงจาก SNiP 23-01-99 "สภาพอากาศในการก่อสร้าง")
ด้านล่างนี้คือการคำนวณปริมาณที่จำเป็นในการพิจารณาแรงดันเกินของการระเบิดของไฮโดรเจนซัลไฟด์ในห้อง
ความหนาแน่นของไฮโดรเจนซัลไฟด์ที่อุณหภูมิออกแบบ:
โดยที่ M คือมวลโมลาร์ของไฮโดรเจนซัลไฟด์ 34.08 กก./กม.
v0 คือปริมาตรโมลาร์เท่ากับ 22.413 m3/kmol
0.00367 - สัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน องศา -1;
tp คืออุณหภูมิการออกแบบ 390C (อุณหภูมิอากาศสูงสุดสัมบูรณ์สำหรับ Ufa)
ความเข้มข้นปริมาณสัมพันธ์ของไฮโดรเจนซัลไฟด์คำนวณโดยสูตร:
;
โดยที่ β คือสัมประสิทธิ์ปริมาณสัมพันธ์ของออกซิเจนในปฏิกิริยาการเผาไหม้
nc, nn, n0, nx คือจำนวน C, H, O อะตอมและเฮไลด์ในโมเลกุลเชื้อเพลิง
สำหรับไฮโดรเจนซัลไฟด์ (Н2S) nc= 1, nн = 4, n0 = 0, nх = 0 ดังนั้น
เราแทนที่ค่าที่พบของ β เราได้ค่าความเข้มข้นของปริมาณสารสัมพันธ์ของไฮโดรเจนซัลไฟด์:
ปริมาตรของไฮโดรเจนซัลไฟด์ที่เข้าสู่ห้องระหว่างอุบัติเหตุจากการออกแบบประกอบด้วยปริมาตรของก๊าซที่ปล่อยออกมาจากอุปกรณ์และปริมาตรของก๊าซที่ปล่อยออกมาจากท่อส่งก่อนปิดวาล์วและหลังปิดวาล์ว:
โดยที่ Va คือปริมาตรของก๊าซที่ปล่อยออกมาจากอุปกรณ์ m3;
V1T - ปริมาณก๊าซที่ปล่อยออกมาจากท่อก่อนปิดเครื่อง m3;
V2T คือปริมาตรของก๊าซที่ปล่อยออกมาจากท่อหลังจากปิดตัวลง m3;
โดยที่ q คืออัตราการไหลของของเหลวซึ่งกำหนดตามข้อบังคับทางเทคโนโลยี m3/s
T คือระยะเวลาของก๊าซที่ไหลเข้าสู่ปริมาตรของห้องซึ่งกำหนดตามข้อ 38 ของ NPB 105-03 s
โดยที่ d คือเส้นผ่านศูนย์กลางภายในของท่อ m;
Ln คือความยาวของท่อจากอุปกรณ์ฉุกเฉินถึงวาล์วประตู m;
ดังนั้น ปริมาตรของไฮโดรเจนซัลไฟด์ที่เข้าสู่ห้องระหว่างการพิจารณาความแปรปรวนของอุบัติเหตุ:
มวลของไฮโดรเจนซัลไฟด์ในห้อง:
หากใช้ก๊าซไวไฟ ก๊าซไวไฟหรือก๊าซที่ติดไฟได้ ของเหลวที่ติดไฟได้หรือติดไฟได้ในห้อง เมื่อกำหนดค่ามวล จะได้รับอนุญาตให้คำนึงถึงการทำงานของการระบายอากาศฉุกเฉิน หากมีพัดลมสำรอง สตาร์ทอัตโนมัติเมื่อ เกินความเข้มข้นสูงสุดที่ป้องกันการระเบิดที่อนุญาตและแหล่งจ่ายไฟตามประเภทความน่าเชื่อถืออันดับหนึ่ง (PUE ) โดยมีเงื่อนไขว่าอุปกรณ์สำหรับกำจัดอากาศออกจากห้องจะอยู่ในบริเวณใกล้เคียงกับสถานที่ที่เกิดอุบัติเหตุได้
ในเวลาเดียวกันมวลของก๊าซที่ติดไฟได้หรือไอระเหยของของเหลวที่ติดไฟหรือติดไฟได้ที่ถูกทำให้ร้อนจนถึงจุดวาบไฟและสูงกว่าที่เข้าสู่ปริมาตรของห้องควรหารด้วยค่าสัมประสิทธิ์ที่กำหนดโดยสูตร
ที่ไหน - การแลกเปลี่ยนอากาศหลายหลากที่สร้างขึ้นโดยการระบายอากาศฉุกเฉิน 1 / s ห้องนี้มีการระบายอากาศด้วยอัตราแลกเปลี่ยนอากาศ 8 (0.0022 วินาที)
ระยะเวลาที่ก๊าซและไอระเหยของก๊าซไวไฟและของเหลวที่ติดไฟได้เข้าสู่ปริมาตรของห้อง s เท่ากับ 300 วินาที (ข้อ 7 ของ NPB 105-03)
มวลของไฮโดรเจนซัลไฟด์ในห้องระหว่างการพิจารณาความแปรปรวนของอุบัติเหตุ:
ผลการคำนวณการระเบิด
| ตัวเลือกหมายเลข | ก๊าซที่ติดไฟได้ |
ค่า kPa | ||
| ไฮโดรเจนซัลไฟด์ | 5 | ความเสียหายของอาคารขนาดกลาง | ||
โต๊ะ. แรงดันส่วนเกินสูงสุดที่อนุญาตระหว่างการเผาไหม้ก๊าซ ไอน้ำ หรือส่วนผสมของอากาศฝุ่นในห้องหรือในที่โล่ง
ข้อมูลเริ่มต้นและคำนวณได้สรุปไว้ในตารางที่ 2
ตารางที่ 2 - ข้อมูลเริ่มต้นและคำนวณ
| เลขที่ p / p | ชื่อ | การกำหนด | ค่า |
| 1 | สารชื่อและสูตร | ไฮโดรเจนซัลไฟด์ | H2S |
| 2 | น้ำหนักโมเลกุล kg kmol-1 | เอ็ม | 34,08 |
| 3 | ความหนาแน่นของของเหลว kg/m3 | รจ | - |
| 4 | ความหนาแน่นของก๊าซที่อุณหภูมิออกแบบ kg/m3 | อาร์ก | 1,33 |
| 5 | อุณหภูมิของสิ่งแวดล้อม (อากาศก่อนการระเบิด), 0C | T0 | 39 |
| 6 | ความดันไออิ่มตัว kPa | pH | 28,9 |
| 7 | ความเข้มข้นของปริมาณสัมพันธ์, % ปริมาตร | Cst | 29,24 |
| 8 | ขนาดห้อง − ความยาว m − ความกว้าง m − ความสูง m |
||
| 9 | ขนาดท่อ: − เส้นผ่านศูนย์กลาง m −ความยาว m |
||
| 10 | ปริมาณการใช้เฮปเทนในท่อ m3/s | q | 4 10-3 |
| 11 | เวลาปิดวาล์ว s | t | 300 |
| 12 | อัตราการช่วยหายใจ 1/ชั่วโมง | อา | 8 |
| 13 | แรงดันระเบิดสูงสุด kPa | Pmax | 900 |
| 14 | แรงดันเริ่มต้น kPa | P0 | 101 |
| 15 | ค่าสัมประสิทธิ์การรั่วไหลและไม่ใช่อะเดียแบติก | คนรู้จัก | 3 |
| 16 | ค่าสัมประสิทธิ์การมีส่วนร่วมของเชื้อเพลิงในการระเบิด | Z | 0,5 |
ตาม NPB 105-2003 หมวดหมู่ของสถานที่สำหรับการระเบิดและอันตรายจากไฟไหม้ได้รับการยอมรับตามตารางที่ 4
| หมวดหมู่ห้อง | ลักษณะของสารและวัสดุที่ตั้งอยู่ (หมุนเวียน) ในห้อง |
และวัตถุระเบิด |
ก๊าซที่ติดไฟได้ ของเหลวไวไฟที่มีจุดวาบไฟไม่เกิน 28 ° C ในปริมาณที่สามารถสร้างส่วนผสมของไอ-แก๊ส-อากาศที่ระเบิดได้ เมื่อมีการจุดไฟซึ่งแรงดันเกินโดยประมาณของการระเบิดในห้องจะพัฒนาเกิน 5 kPa สารและวัสดุที่สามารถระเบิดและเผาไหม้ได้เมื่อมีปฏิสัมพันธ์กับน้ำ ออกซิเจนในบรรยากาศ หรือซึ่งกันและกันในปริมาณที่คำนวณแรงดันเกินของการระเบิดในห้องเกิน 5 kPa |
|
อันตรายจากการระเบิดและไฟไหม้ |
ฝุ่นหรือเส้นใยที่ติดไฟได้ ของเหลวไวไฟที่มีจุดวาบไฟมากกว่า 28 ° C ของเหลวที่ติดไฟได้ในปริมาณที่มากจนสามารถก่อให้เกิดส่วนผสมของฝุ่นละอองในอากาศหรือไออากาศที่ระเบิดได้ เมื่อมีการจุดไฟซึ่งจะมีแรงดันการระเบิดที่คำนวณได้เกินในห้อง เกิน 5 kPa |
| B1-B4 อันตรายจากไฟไหม้ | ของเหลวที่ติดไฟได้และเผาไหม้ช้า สารและวัสดุที่เป็นของแข็งที่ติดไฟได้และเผาไหม้ช้า (รวมถึงฝุ่นและเส้นใย) สารและวัสดุที่สามารถเผาไหม้ได้เฉพาะเมื่อทำปฏิกิริยากับน้ำ ออกซิเจนในบรรยากาศหรือซึ่งกันและกัน โดยมีเงื่อนไขว่าห้องที่พวกมันอยู่ ในสต็อกหรือหมุนเวียนไม่อยู่ในประเภท A หรือ B |
| จี | สารและวัสดุที่ไม่ติดไฟในสภาวะที่ร้อนเป็นไส้หรือหลอมเหลวซึ่งการประมวลผลนั้นมาพร้อมกับการปล่อยความร้อนประกายไฟและเปลวไฟ ก๊าซ ของเหลว และของแข็งที่ติดไฟได้ซึ่งถูกเผาหรือทิ้งเป็นเชื้อเพลิง |
| ดี | สารและวัสดุที่ไม่ติดไฟในสภาวะเย็น |
สรุป: ห้องอยู่ในหมวด A เนื่องจากสามารถปล่อยก๊าซที่ติดไฟได้ (ไฮโดรเจนซัลไฟด์) ออกมาในปริมาณที่สามารถสร้างส่วนผสมของไอน้ำและก๊าซที่ระเบิดได้ เมื่อมีการจุดไฟ ซึ่งจะมีแรงดันเกินโดยประมาณของการระเบิดในห้อง พัฒนาเกิน 5 kPa
8. การกำหนดค่าตัวบ่งชี้พลังงานของอันตรายจากการระเบิดของหน่วยเทคโนโลยีระหว่างการระเบิด
ศักย์พลังงานระเบิด E (kJ) ของบล็อกถูกกำหนดโดยพลังงานทั้งหมดของการเผาไหม้ของเฟสไอก๊าซที่อยู่ในบล็อก โดยคำนึงถึงมูลค่าของงานการขยายตัวแบบอะเดียแบติกตลอดจนมูลค่าของ พลังงานของการเผาไหม้ที่สมบูรณ์ของของเหลวระเหยจากพื้นที่สูงสุดของช่องแคบที่เป็นไปได้ในขณะที่พิจารณา:
1) ในกรณีของการลดแรงดันฉุกเฉินของอุปกรณ์ การเปิดเผยแบบเต็ม (การทำลาย) จะเกิดขึ้น
2) พื้นที่ของการรั่วไหลของของเหลวถูกกำหนดตามโซลูชันการออกแบบของอาคารหรือสถานที่ติดตั้งภายนอกอาคาร
3) เวลาในการระเหยจะถือว่าไม่เกิน 1 ชั่วโมง:
ผลรวมของพลังงานของการขยายตัวแบบอะเดียแบติก A (kJ) และการเผาไหม้ของ PHF ที่อยู่ในบล็อก kJ:
q" = 23380 kJ/kg - ความร้อนจำเพาะของการเผาไหม้ของ PHF (ไฮโดรเจนซัลไฟด์);
26.9 - มวลของก๊าซที่ติดไฟได้
.
สำหรับการกำหนดเชิงปฏิบัติของพลังงานของการขยายตัวแบบอะเดียแบติกของ PGF เราสามารถใช้สูตรได้
โดยที่ b1 - สามารถนำมาจากตาราง 5. ด้วยดัชนีอะเดียแบติก k=1.2 และความดัน 0.1 MPa จะเท่ากับ 1.40
ตารางที่ 5. ค่าสัมประสิทธิ์ b1 ขึ้นอยู่กับดัชนีอะเดียแบติกของตัวกลางและความดันในหน่วยประมวลผล
| ตัวบ่งชี้ | ความดันระบบ MPa | |||||||||
| อะเดียบัตส์ | 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 ดังนั้นส่วนประกอบนี้จึงเป็นศูนย์
0 kJ คือพลังงานของการเผาไหม้ของ PHF ซึ่งเกิดขึ้นจากพลังงานของ LF ที่ร้อนยวดยิ่งของบล็อกที่กำลังพิจารณาและได้รับจากวัตถุที่อยู่ติดกันในช่วงเวลา ti
0 kJ คือพลังงานของการเผาไหม้ของ PHF ซึ่งเกิดขึ้นจาก LF เนื่องจากความร้อนของปฏิกิริยาคายความร้อนที่ไม่หยุดในระหว่างการลดความดัน
0 kJ คือพลังงานการเผาไหม้ของ PHF ซึ่งเกิดจากเฟสของเหลวเนื่องจากความร้อนที่ไหลเข้าจากตัวพาความร้อนภายนอก
0 kJ คือพลังงานการเผาไหม้ของ PHF ซึ่งเกิดจากของเหลวที่หกบนพื้นผิวที่เป็นของแข็ง (พื้น พาเลท ดิน ฯลฯ) เนื่องจากการถ่ายเทความร้อนจากสิ่งแวดล้อม (จากพื้นผิวแข็งและอากาศสู่ของเหลวเหนือพื้นผิว .
ศักยภาพพลังงานของอันตรายจากการระเบิดของบล็อกคือ:
E=628923.51 กิโลจูล
ค่าศักย์ไฟฟ้ารวมของการระเบิด E ใช้เพื่อกำหนดค่าของมวลที่ลดลงและศักย์พลังงานสัมพัทธ์ที่แสดงลักษณะการระเบิดของบล็อกเทคโนโลยี
มวลรวมของไอระเหยที่ติดไฟได้ (ก๊าซ) ของเมฆก๊าซไอที่ระเบิดได้ ม. ลดลงเป็นพลังงานการเผาไหม้จำเพาะเดียวเท่ากับ 46,000 kJ / kg:
ศักยภาพพลังงานสัมพัทธ์ของการระเบิด Qv ของหน่วยเทคโนโลยีคำนวณโดยสูตร
ตามค่าของศักย์พลังงานสัมพัทธ์ Qb และมวลที่ลดลงของตัวกลางก๊าซไอ m การจัดหมวดหมู่ของบล็อกเทคโนโลยีจะดำเนินการ ตัวบ่งชี้ของหมวดหมู่แสดงไว้ในตาราง ห้า.
ตารางที่ 4. ตัวบ่งชี้ประเภทอันตรายจากการระเบิดของบล็อกเทคโนโลยี
| หมวดหมู่การระเบิด | Qv | ม.กก. |
| ฉัน | > 37 | > 5000 |
| II | 27 - 37 | 2000 - 5000 |
| สาม | < 27 | < 2000 |
สรุป: ห้องอยู่ในหมวดหมู่ III ของอันตรายจากการระเบิด เนื่องจากมวลรวมของเมฆก๊าซไอระเหยที่ระเบิดได้ของไฮโดรเจนซัลไฟด์ลดลงเหลือพลังงานการเผาไหม้เฉพาะเพียง 16.67 กก. ค่าศักย์ไฟฟ้าสัมพัทธ์ของการระเบิดคือ 5.18
9. การคำนวณความเข้มข้นระเบิดของส่วนผสมของก๊าซและอากาศในห้อง การกำหนดประเภทของสถานที่สำหรับการระเบิดและอันตรายจากไฟไหม้ตาม PUE
ให้เรากำหนดปริมาตรของความเข้มข้นระเบิดของไฮโดรเจนซัลไฟด์ในห้อง:
โดยที่ m คือมวลของส่วนผสมของไอและอากาศในห้อง kg
NKPV - ขีด จำกัด ความเข้มข้นที่ต่ำกว่าของการจุดไฟ g/m3
ความเข้มข้นของส่วนผสมของไอ-อากาศในห้องจะเป็นดังนี้:
โดยที่ VCM คือปริมาตรของความเข้มข้นของไฮโดรเจนซัลไฟด์ที่ระเบิดได้ในห้อง m3, VC6 คือปริมาตรอิสระของห้อง m3
ผลการคำนวณแสดงไว้ในตารางที่ 6
ตารางที่ 6. ผลการคำนวณความเข้มข้นของส่วนผสมระหว่างก๊าซกับอากาศ
ตาม PUE ห้องที่เป็นปัญหาอยู่ในคลาส B-Ia - โซนที่ตั้งอยู่ในห้องซึ่งในระหว่างการทำงานปกติ ส่วนผสมที่ระเบิดได้ของก๊าซที่ติดไฟได้ (โดยไม่คำนึงถึงขีด จำกัด การจุดระเบิดล่าง) หรือไอระเหยของเหลวไวไฟกับอากาศจะไม่เกิดขึ้น แต่เกิดขึ้นได้เพราะอุบัติเหตุและการทำงานผิดพลาดเท่านั้น
10. การกำหนดเขตทำลายล้างระหว่างการระเบิด การจำแนกโซนการทำลายล้าง
รัศมีของเขตทำลายล้างระหว่างการระเบิดของส่วนผสมของก๊าซและอากาศถูกกำหนดตามวิธีการที่อธิบายไว้ในภาคผนวก 2 PB 09-540-03
มวลของสารไอก๊าซ (กก.) ที่เกี่ยวข้องกับการระเบิดถูกกำหนดโดยผลิตภัณฑ์
โดยที่ z คือสัดส่วนของมวลที่ลดลงของไฮโดรเจนซัลไฟด์ที่เกี่ยวข้องกับการระเบิด (สำหรับ GG คือ 0.5)
t คือมวลของไฮโดรเจนซัลไฟด์ในห้อง kg
สามารถใช้ TNT ที่เทียบเท่าในการประเมินระดับการสัมผัสการระเบิดได้ ค่า TNT ที่เทียบเท่ากับการระเบิดของตัวกลางก๊าซไอ WT (กก.) ถูกกำหนดตามเงื่อนไขสำหรับความเพียงพอของธรรมชาติและระดับของการทำลายล้างระหว่างการระเบิดของเมฆก๊าซไอระเหย เช่นเดียวกับสารประกอบที่ไม่เสถียรทางเคมีที่เป็นของแข็งและของเหลว
สำหรับสภาพแวดล้อมของไอแก๊ส ค่า TNT ที่เทียบเท่ากับการระเบิดจะถูกคำนวณ:
โดยที่ 0.4 คือเศษส่วนของพลังงานการระเบิดของตัวกลางไอแก๊สที่ใช้โดยตรงในการก่อตัวของคลื่นกระแทก
0.9 คือเศษส่วนของพลังงานการระเบิดของ trinitrotoluene (TNT) ที่ใช้โดยตรงในการก่อตัวของคลื่นกระแทก
q" - ค่าความร้อนจำเพาะของตัวกลางก๊าซไอ kJ/kg;
qT - พลังงานระเบิดจำเพาะของ TNT, kJ/kg
โซนการทำลายล้างคือพื้นที่ที่มีขอบเขตที่กำหนดโดยรัศมี R ซึ่งเป็นศูนย์กลางของบล็อกเทคโนโลยีที่พิจารณาแล้วหรือสถานที่ที่น่าจะเป็นที่สุดของการลดความดันของระบบเทคโนโลยี ขอบเขตของแต่ละโซนนั้นถูกกำหนดโดยค่าของแรงดันส่วนเกินที่ด้านหน้าของคลื่นกระแทก AR และดังนั้นค่าสัมประสิทธิ์ไร้มิติ K การจำแนกโซนการแตกหักแสดงไว้ในตารางที่ 6
ตารางที่ 7 ระดับของการทำลายที่เป็นไปได้ระหว่างการเปลี่ยนแปลงของเมฆของส่วนผสมอากาศและเชื้อเพลิงระเบิด
| ชั้นโซนความเสียหาย | ΔР, kPa | ถึง | เขตทำลายล้าง | ลักษณะของพื้นที่ที่ได้รับผลกระทบ |
| 1 | ≥100 | 3,8 | เต็ม | การทำลายและการพังทลายขององค์ประกอบทั้งหมดของอาคารและสิ่งปลูกสร้าง รวมทั้งห้องใต้ดิน อัตราร้อยละของการอยู่รอดของผู้คน สำหรับอาคารบริหาร - สิ่งอำนวยความสะดวกและอาคารควบคุมประสิทธิภาพปกติ - 30%; สำหรับอาคารอุตสาหกรรมและโครงสร้างแบบธรรมดา - 0% |
| 2 | 70 | 5,6 | แข็งแกร่ง | การทำลายส่วนหนึ่งของผนังและเพดานของชั้นบน, การก่อตัวของรอยแตกในผนัง, ความผิดปกติของเพดานของชั้นล่าง เป็นไปได้ จำกัด การใช้ห้องใต้ดินที่เหลือหลังจากเคลียร์ทางเข้า เปอร์เซ็นต์การอยู่รอดของมนุษย์: สำหรับอาคารบริหารและสิ่งอำนวยความสะดวกและอาคารควบคุมของการออกแบบทั่วไป - 85%: สำหรับอาคารอุตสาหกรรมและโครงสร้างแบบธรรมดา - 2% |
| 3 | 28 | 9,6 | ปานกลาง | การทำลายองค์ประกอบรองส่วนใหญ่ (หลังคา ฉากกั้น และอุดประตู) การทับซ้อนกันตามกฎแล้วจะไม่ยุบ บางส่วนของสถานที่เหมาะสำหรับใช้หลังจากล้างเศษซากและทำการซ่อมแซม เปอร์เซ็นต์การอยู่รอดของผู้คน: - สำหรับอาคารบริหารและอาคารการจัดการที่มีผลการปฏิบัติงานปกติ - 94% |
| 4 | 14 | 28 | อ่อนแอ | การทำลายวัสดุอุดและพาร์ติชั่นหน้าต่างและประตู ชั้นใต้ดินและชั้นล่างได้รับการเก็บรักษาไว้อย่างสมบูรณ์และเหมาะสำหรับการใช้งานชั่วคราวหลังจากการกำจัดเศษซากและการปิดผนึกช่องเปิด เปอร์เซ็นต์การอยู่รอดของผู้คน: - สำหรับอาคารบริหารและอาคารควบคุมที่มีผลการปฏิบัติงานปกติ - 98%; อาคารอุตสาหกรรมและโครงสร้างของการออกแบบทั่วไป - 90% |
| 5 | ≤2 | 56 | กระจก | การทำลายไส้แก้ว เปอร์เซ็นต์ของผู้รอดชีวิต - 100% |
รัศมีของเขตการทำลายล้าง (m) โดยทั่วไปถูกกำหนดโดยนิพจน์:
โดยที่ K คือสัมประสิทธิ์ไร้มิติซึ่งกำหนดลักษณะผลกระทบของการระเบิดบนวัตถุ
ผลการคำนวณรัศมีของเขตทำลายล้างระหว่างการระเบิดของส่วนผสมเชื้อเพลิงและอากาศในห้องแสดงไว้ในตารางที่ 7
ตารางที่ 7 - ผลการคำนวณรัศมีของโซนการทำลายล้าง
รายการแหล่งที่ใช้
1. Beschastnov M.V. การระเบิดทางอุตสาหกรรม การประเมินและคำเตือน - ม.เคมี, 1991.
2. ความปลอดภัยในชีวิต ความปลอดภัยของกระบวนการทางเทคโนโลยีและการผลิต (คุ้มครองแรงงาน): หนังสือเรียน, คู่มือสำหรับมหาวิทยาลัย / ป.ล. Kukin, V.L. ลาปิน, N, L. Ponomarev และอื่น ๆ , - M. ,: สูงกว่า โรงเรียน 2544,
3. PB 09-540-03 "กฎความปลอดภัยการระเบิดทั่วไปสำหรับสารเคมีอันตรายจากไฟไหม้และการระเบิด ปิโตรเคมีและการกลั่นน้ำมัน"
4. GOST 12.1,010-76* ความปลอดภัยจากการระเบิด
5. NPB 105-03 "คำจำกัดความของหมวดหมู่ของสถานที่และอาคาร การติดตั้งภายนอกอาคารในแง่ของการระเบิดและอันตรายจากไฟไหม้"
6. SNiP 23-01-99 ภูมิอากาศวิทยาอาคาร.
7. อันตรายจากไฟไหม้และการระเบิดของสารและวัสดุและวิธีการดับไฟ เอ็ด A. N. Baratova และ A. Ya. Korolchenko M. , Chemistry, 1990. 8. กฎการติดตั้งอุปกรณ์ไฟฟ้า. เอ็ด ที่ 7
1 วิธีการประกอบด้วยการกำหนดขีดจำกัดบนสำหรับอัตราสูงสุดและเฉลี่ยของการเพิ่มความดันของการระเบิดของส่วนผสมของก๊าซและไออากาศในถังปฏิกิริยาทรงกลมที่มีปริมาตรคงที่
ขีดจำกัดบนสำหรับอัตราสูงสุดของแรงดันที่เพิ่มขึ้นในหน่วย kPa s -1 คำนวณโดยสูตร
ที่ไหน พี ฉัน- แรงดันเริ่มต้น kPa;
ส และ. ฉัน- ความเร็วปกติของการแพร่กระจายของเปลวไฟที่ความดันเริ่มต้นและอุณหภูมิ m·s -1 ;
เอ- รัศมีของถังปฏิกิริยาทรงกลม m;
แรงดันระเบิดสูงสุดแบบไม่มีมิติ
R - แรงดันระเบิดสัมบูรณ์สูงสุด kPa;
และ- ดัชนีอะเดียแบติกของสารผสมที่ศึกษา
เป็นเลขชี้กำลังเทอร์โมคิเนติกส์ตามฟังก์ชันของความเร็วการแพร่กระจายเปลวไฟปกติตามฟังก์ชันของความดันและอุณหภูมิ ถ้าค่า ไม่ทราบค่าจะเท่ากับ 0.4
ขีดจำกัดบนสำหรับอัตราเฉลี่ยของแรงดันที่เพิ่มขึ้นในหน่วย kPa s -1 คำนวณโดยสูตร
,
(98)
ฟังก์ชันของพารามิเตอร์อยู่ที่ไหน อี , และ , ซึ่งพบค่าโดยใช้โนโมแกรมที่แสดงในรูปที่ 26 และ 27
ค่านิยม อีและ และหาได้จากการคำนวณทางอุณหพลศาสตร์หรือในกรณีที่ไม่สามารถคำนวณได้ ให้หาค่าเท่ากับ 9.0 และ 1.4 ตามลำดับ
ข้อผิดพลาด root-mean-square สัมพัทธ์ของการคำนวณตามสูตร (97) และ (98) ไม่เกิน 20%
2. อัตราสูงสุดของการเพิ่มแรงดันระเบิดของส่วนผสมของก๊าซและไออากาศสำหรับสารที่ประกอบด้วยอะตอม C, H, O, N, S, F, Cl คำนวณโดยสูตร
,
(99)
ที่ไหน วี- ปริมาตรของถังปฏิกิริยา ม. 3 .
ข้อผิดพลาด root-mean-square สัมพัทธ์ของการคำนวณตามสูตร (99) ไม่เกิน 30%
วิธีการทดลองกำหนดสภาวะของการเผาไหม้ที่เกิดขึ้นเองโดยความร้อนของสารและวัสดุที่เป็นของแข็ง
1. ฮาร์ดแวร์.
อุปกรณ์สำหรับกำหนดเงื่อนไขของการเผาไหม้ที่เกิดขึ้นเองจากความร้อนประกอบด้วยองค์ประกอบต่อไปนี้
1.1. เทอร์โมสตัทที่มีความจุของห้องทำงานอย่างน้อย 40 dm 3 พร้อมเทอร์โมสตัทที่ช่วยให้คุณรักษาอุณหภูมิคงที่ตั้งแต่ 60 ถึง 250 ° C โดยมีข้อผิดพลาดไม่เกิน 3 ° C
1.2. ตะกร้าทำด้วยโลหะที่ทนต่อการกัดกร่อน ทรงลูกบาศก์หรือทรงกระบอก สูง 35, 50, 70, 100, 140 และ 200 มม. (แต่ละขนาด 10 ชิ้น) พร้อมฝาปิด เส้นผ่านศูนย์กลางของตะกร้าทรงกระบอกควรเท่ากับความสูง ความหนาของผนังตะกร้าคือ (1.0 ± 0.1) มม.
1.3. ทรานสดิวเซอร์เทอร์โมอิเล็กทริก (ไม่น้อยกว่า 3) ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางจุดเชื่อมต่อการทำงานสูงสุดไม่เกิน 0.8 มม.
2. การเตรียมตัวสำหรับการทดสอบ
2.1. ดำเนินการทดสอบการสอบเทียบเพื่อกำหนดการแก้ไข ( t ตู่) เป็นค่าที่อ่านได้ของเทอร์โมอิเล็กทริกคอนเวอร์เตอร์ 2 และ 3 . เมื่อต้องการทำเช่นนี้ ตะกร้าที่มีสารที่ไม่ติดไฟ (เช่น ทรายที่เผาแล้ว) จะถูกวางในเทอร์โมสตัทที่ให้ความร้อนจนถึงอุณหภูมิที่กำหนด เทอร์โมอิเล็กทริกคอนเวอร์เตอร์ (รูปที่ 2) ได้รับการติดตั้งในลักษณะที่จุดเชื่อมต่อการทำงานของคอนเวอร์เตอร์เทอร์โมอิเล็กทริกหนึ่งตัวสัมผัสกับตัวอย่างและตั้งอยู่ตรงกลางส่วนที่สองสัมผัสกับด้านนอกของตะกร้าที่สาม หนึ่งอยู่ห่างจากผนังตะกร้า (30 ± 1) มม. จุดเชื่อมต่อการทำงานของเทอร์โมอิเล็กทริกคอนเวอร์เตอร์ทั้งสามตัวต้องอยู่ที่ระดับแนวนอนเดียวกัน ซึ่งสอดคล้องกับเส้นกลางของเทอร์โมสตัท
1 , 2 , 3 - จุดเชื่อมต่อการทำงานของเทอร์โมอิเล็กทริกคอนเวอร์เตอร์
ตะกร้าที่มีสารที่ไม่ติดไฟจะถูกเก็บไว้ในเทอร์โมสตัทจนกว่าจะมีการสร้างระบอบการปกครองแบบคงที่ซึ่งการอ่านค่าเทอร์โมอิเล็กทริกทั้งหมด
ตัวแปลงสัญญาณเป็นเวลา 10 นาทียังคงไม่เปลี่ยนแปลงหรือผันผวนด้วยแอมพลิจูดคงที่รอบอุณหภูมิเฉลี่ย t 1 , t 2 , t 3 . การแก้ไข t T คำนวณโดยสูตร
,
(100)
2.2. ตัวอย่างสำหรับการทดสอบควรระบุคุณสมบัติเฉลี่ยของสารทดสอบ (วัสดุ) เมื่อทดสอบวัสดุแผ่น จะถูกรวบรวมในกองที่สอดคล้องกับขนาดภายในของตะกร้า ในตัวอย่างวัสดุเสาหิน รูที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง (7.0 ± 0.5) มม. จะถูกเจาะล่วงหน้าที่กึ่งกลางสำหรับตัวแปลงเทอร์โมอิเล็กทริก
การศึกษากระบวนการเผาไหม้ของสารผสมที่ติดไฟได้โดยนักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซียและชาวต่างประเทศทำให้สามารถยืนยันปรากฏการณ์หลายอย่างที่มาพร้อมกับกระบวนการเผาไหม้ในทางทฤษฎี ซึ่งรวมถึงความเร็วของการแพร่กระจายของเปลวไฟ การศึกษาความเร็วของการแพร่กระจายของเปลวไฟในส่วนผสมของก๊าซทำให้สามารถกำหนดความเร็วที่ปลอดภัยของการไหลของก๊าซและอากาศในท่อระบายอากาศ การพักฟื้น ความทะเยอทะยาน และในท่อของสถานที่ปฏิบัติงานนอกชายฝั่งที่มีการขนส่งส่วนผสมของก๊าซและฝุ่นและอากาศ
ในปี พ.ศ. 2432 นักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซีย V.A. มิเชลสันพิจารณาถึงกรณีจำกัดการแพร่กระจายของเปลวไฟระหว่างการเผาไหม้ปกติหรือช้าและระหว่างการระเบิด
ทฤษฎีการแพร่กระจายและการระเบิดของเปลวไฟปกติได้รับการพัฒนาเพิ่มเติมในผลงานของ N.N. เซเมโนว่า, เค.ไอ. Shchelkina, ดี.เอ. Frank-Kamenetsky, L.N. กิตตินา อ. โซโกลิกา, V.I. Skobelkin และนักวิทยาศาสตร์คนอื่น ๆ รวมถึงนักวิทยาศาสตร์ต่างประเทศ B. Lewis, G. Elbe และคนอื่น ๆ ด้วยเหตุนี้จึงสร้างทฤษฎีการจุดไฟของสารผสมที่ระเบิดได้ อย่างไรก็ตาม ความพยายามที่จะตีความปรากฏการณ์ของการแพร่กระจายของเปลวไฟว่าเป็นการแพร่กระจายของศูนย์กลางที่ทำงานอยู่ หรือเพื่ออธิบายขีดจำกัดของการแพร่กระจายของเปลวไฟตามเงื่อนไขการสิ้นสุดของลูกโซ่นั้นไม่น่าเชื่อถือเพียงพอ
ในปี 1942 นักวิทยาศาสตร์โซเวียต Ya.B. Zel'dovich ได้กำหนดบทบัญญัติของทฤษฎีการเผาไหม้และการระเบิดของก๊าซ ทฤษฎีการเผาไหม้ให้คำตอบสำหรับคำถามหลัก: ส่วนผสมขององค์ประกอบที่กำหนดจะติดไฟได้หรือไม่ อัตราการเผาไหม้ของส่วนผสมที่ระเบิดได้จะเป็นอย่างไร ควรคาดหวังลักษณะและรูปแบบของเปลวไฟแบบใด ทฤษฎีนี้ระบุว่าการระเบิดของส่วนผสมของก๊าซหรือไอ-อากาศไม่ใช่ปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นทันที เมื่อนำแหล่งกำเนิดประกายไฟเข้าไปในส่วนผสมที่ติดไฟได้ ปฏิกิริยาออกซิเดชันของเชื้อเพลิงกับตัวออกซิไดเซอร์จะเริ่มขึ้นในบริเวณแหล่งกำเนิดประกายไฟ อัตราการเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันในปริมาตรเบื้องต้นบางส่วนของโซนนี้ถึงระดับสูงสุด - การเผาไหม้เกิดขึ้น การเผาไหม้ที่ขอบของปริมาตรเบื้องต้นที่มีตัวกลางเรียกว่าหน้าเปลวไฟ หน้าเปลวไฟดูเหมือนทรงกลม ความหนาของหน้าเปลวไฟตาม Ya.B. เซลโดวิช มีค่าเท่ากับ 1 - 100 ไมครอน แม้ว่าความหนาของเขตการเผาไหม้จะมีน้อย แต่ก็เพียงพอแล้วที่ปฏิกิริยาการเผาไหม้จะดำเนินต่อไป อุณหภูมิของเปลวไฟด้านหน้าอันเนื่องมาจากความร้อนของปฏิกิริยาการเผาไหม้คือ 1,000 - 3000 0 C และขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของส่วนผสมที่ติดไฟได้ ใกล้กับหน้าเปลวไฟ อุณหภูมิของส่วนผสมก็สูงขึ้นเช่นกัน ซึ่งเกิดจากการถ่ายเทความร้อนโดยการนำความร้อน การแพร่กระจายของโมเลกุลที่ให้ความร้อน และการแผ่รังสี บนพื้นผิวด้านนอกของเปลวไฟ อุณหภูมินี้เท่ากับอุณหภูมิที่จุดติดไฟได้เองของส่วนผสมที่ติดไฟได้ การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิของส่วนผสมตามแกนของท่อ ณ จุดเวลาจะแสดงในรูปที่ 4.1. ชั้นแก๊ส QC 1ซึ่งอุณหภูมิของส่วนผสมจะเพิ่มขึ้นคือหน้าเปลวไฟ เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น หน้าเปลวไฟจะขยายตัว (สูงถึง QC2) ไปที่ด้านข้างของผนังปลายท่อ แต่และ เอ็ม, แทนที่ส่วนผสมที่ยังไม่เผาไหม้ด้วยความเร็วหนึ่งไปทางผนัง เอ็มและก๊าซที่ถูกเผาไหม้ไปทางผนัง แต่. หลังจากการจุดไฟของส่วนผสมที่ติดไฟได้ รูปทรงกลมของเปลวไฟจะบิดเบี้ยวอย่างรวดเร็วและดึงเข้าหาส่วนผสมที่ยังไม่ได้จุดไฟมากขึ้นเรื่อยๆ ส่วนขยายของหน้าเปลวไฟและการเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วของพื้นผิวนั้นมาพร้อมกับความเร็วในการเคลื่อนที่ที่เพิ่มขึ้น
ศูนย์กลางของเปลวไฟ ความเร่งนี้จะคงอยู่จนกว่าเปลวไฟจะสัมผัสกับผนังของท่อ หรือไม่ก็ตาม จะไม่เข้าใกล้ผนังของท่อ ในขณะนี้ขนาดของเปลวไฟลดลงอย่างรวดเร็วและเหลือเพียงส่วนเล็ก ๆ เท่านั้นจากเปลวไฟซึ่งครอบคลุมทั้งส่วนของท่อ ส่วนขยายของส่วนหน้าของเปลวไฟและการเร่งความเร็วแบบเข้มข้นทันทีหลังจากการจุดไฟด้วยประกายไฟ เมื่อเปลวไฟยังไม่ไปถึงผนังท่อ เกิดจากปริมาณของผลิตภัณฑ์การเผาไหม้ที่เพิ่มขึ้น ดังนั้นในระยะเริ่มต้นของการก่อตัวของหน้าเปลวไฟ โดยไม่คำนึงถึงระดับของความสามารถในการติดไฟของส่วนผสมของแก๊ส การเร่งความเร็วและการชะลอตัวที่ตามมาของเปลวไฟจะเกิดขึ้น และการชะลอตัวนี้จะยิ่งมากขึ้น ความเร็วของเปลวไฟก็จะยิ่งมากขึ้น
ข้าว. 4.1. การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิด้านหน้าและด้านหลังเปลวไฟด้านหน้า: 1 - โซน
ผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้ 2 - หน้าเปลวไฟ; 3 - โซนที่ติดไฟได้เอง;
4 - โซนอุ่น; 5 - ส่วนผสมเริ่มต้น
กระบวนการของการพัฒนาในขั้นต่อไปของการเผาไหม้ได้รับอิทธิพลจากความยาวของท่อ การยืดตัวของท่อทำให้เกิดการสั่นสะเทือนและการก่อตัวของโครงสร้างเซลล์ของเปลวไฟ คลื่นกระแทก และการระเบิด
พิจารณาความกว้างของโซนความร้อนที่ด้านหน้าของเปลวไฟ ในโซนนี้จะไม่เกิดปฏิกิริยาเคมีและไม่ปล่อยความร้อน ความกว้างของโซนความร้อน l(เป็นซม.) สามารถกำหนดได้จากการพึ่งพา:
ที่ไหน แต่คือการกระจายความร้อน วีคือความเร็วของการแพร่กระจายของเปลวไฟ
สำหรับส่วนผสมมีเทนกับอากาศ ความกว้างของโซนความร้อนคือ 0.0006 ม. สำหรับส่วนผสมของอากาศไฮโดรเจนจะมีขนาดเล็กกว่ามาก (3 ไมโครเมตร) การเผาไหม้ที่ตามมาเกิดขึ้นในส่วนผสมที่สถานะเปลี่ยนไปแล้วอันเป็นผลมาจากการนำความร้อนและการแพร่กระจายของส่วนประกอบจากชั้นใกล้เคียง ส่วนผสมของผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยาไม่มีผลต่อความเร็วของการเคลื่อนที่ของเปลวไฟโดยเฉพาะ
ให้เราพิจารณาความเร็วของหน้าเปลวไฟในส่วนผสมของแก๊ส ความเร็วในการเดินทางเชิงเส้น วี(เป็น m/s) สามารถกำหนดได้โดยสูตร
อัตราการเผาไหม้มวลอยู่ที่ไหน g / (cm × m 2) p คือความหนาแน่นของส่วนผสมที่ติดไฟได้เริ่มต้น kg / m 3
ความเร็วเชิงเส้นของเปลวไฟด้านหน้าไม่คงที่ แต่จะแตกต่างกันไปตามองค์ประกอบของส่วนผสมและส่วนผสมของก๊าซเฉื่อย (ไม่ติดไฟ) อุณหภูมิของส่วนผสม เส้นผ่านศูนย์กลางของท่อ ฯลฯ ความเร็วสูงสุดของ การแพร่กระจายของเปลวไฟไม่ได้สังเกตที่ความเข้มข้นของสารผสมปริมาณสัมพันธ์ แต่ในส่วนผสมที่มีเชื้อเพลิงมากเกินไป เมื่อนำก๊าซเฉื่อยเข้าไปในส่วนผสมที่ติดไฟได้ ความเร็วการแพร่กระจายเปลวไฟจะลดลง สิ่งนี้อธิบายได้จากอุณหภูมิการเผาไหม้ที่ลดลงของส่วนผสม เนื่องจากความร้อนส่วนหนึ่งถูกใช้ไปในการให้ความร้อนแก่สิ่งเจือปนเฉื่อยที่ไม่มีส่วนร่วมในปฏิกิริยา ความจุความร้อนของก๊าซเฉื่อยส่งผลต่ออัตราการแพร่เปลวไฟ ยิ่งความจุความร้อนของก๊าซเฉื่อยมากเท่าใด อุณหภูมิการเผาไหม้ก็จะยิ่งลดลง และความเร็วของการแพร่กระจายเปลวไฟก็จะยิ่งลดลง ดังนั้น ในส่วนผสมของมีเทนและอากาศที่เจือจางด้วยคาร์บอนไดออกไซด์ ความเร็วการแพร่กระจายของเปลวไฟจึงน้อยกว่าในส่วนผสมที่เจือจางด้วยอาร์กอนประมาณสามเท่า
เมื่ออุ่นส่วนผสมแล้ว ความเร็วในการแพร่กระจายเปลวไฟจะเพิ่มขึ้น มีการพิสูจน์แล้วว่าความเร็วการแพร่กระจายเปลวไฟเป็นสัดส่วนกับกำลังสองของอุณหภูมิเริ่มต้นของส่วนผสม
ด้วยขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อที่เพิ่มขึ้น ความเร็วในการแพร่กระจายของเปลวไฟจะเพิ่มขึ้นอย่างไม่สม่ำเสมอ
ด้วยการเพิ่มขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อเป็น 0.10 - 0.15 ม. ความเร็วจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ด้วยขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อที่เพิ่มขึ้น ก็ยังคงเพิ่มขึ้น แต่ในระดับที่น้อยกว่า อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นจะเกิดขึ้นจนกระทั่งเส้นผ่านศูนย์กลางถึงเส้นผ่านศูนย์กลางที่จำกัด ซึ่งความเร็วจะไม่เพิ่มขึ้น เมื่อเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อลดลง ความเร็วในการแพร่กระจายของเปลวไฟจะลดลง และที่เส้นผ่านศูนย์กลางขนาดเล็ก เปลวไฟจะไม่แพร่กระจายในท่อ ปรากฏการณ์นี้สามารถอธิบายได้ด้วยการสูญเสียความร้อนที่เพิ่มขึ้นผ่านผนังท่อ
ดังนั้น เพื่อหยุดการแพร่กระจายของเปลวไฟในส่วนผสมที่ติดไฟได้ จำเป็นต้องลดอุณหภูมิของส่วนผสมไม่ทางใดก็ทางหนึ่งโดยการทำให้ภาชนะเย็นลง (ในตัวอย่างของเราคือท่อ) จากภายนอกหรือโดยการเจือจางส่วนผสม ด้วยก๊าซเฉื่อยเย็น
ความเร็วปกติของการแพร่กระจายของเปลวไฟค่อนข้างเล็ก (ไม่เกินสิบเมตรต่อวินาที) แต่ภายใต้เงื่อนไขบางประการเปลวไฟในท่อจะแพร่กระจายด้วยความเร็วมหาศาล (จาก 2 ถึง 5 กม. / s) เกินความเร็วของเสียงใน สภาพแวดล้อมที่กำหนด ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าการระเบิด ลักษณะเด่นของการระเบิดมีดังนี้:
1) อัตราการเผาไหม้คงที่โดยไม่คำนึงถึงเส้นผ่านศูนย์กลางท่อ
2) ความดันเปลวไฟสูงที่เกิดจากคลื่นระเบิดซึ่งสามารถเกิน 50 MPa ขึ้นอยู่กับลักษณะทางเคมีของส่วนผสมที่ติดไฟได้และความดันเริ่มต้น นอกจากนี้ เนื่องจากอัตราการเผาไหม้ที่สูง แรงดันที่พัฒนาแล้วไม่ได้ขึ้นอยู่กับรูปร่าง ความจุ และความรัดกุมของภาชนะ (หรือท่อ)
ให้เราพิจารณาการเปลี่ยนแปลงจากการเผาไหม้อย่างรวดเร็วไปสู่การระเบิดในท่อยาวที่มีหน้าตัดคงที่เมื่อส่วนผสมถูกจุดไฟที่ปลายปิด ภายใต้แรงกดดันของหน้าเปลวไฟ คลื่นอัดจะเกิดขึ้นในส่วนผสมที่ติดไฟได้ - คลื่นกระแทก ในคลื่นกระแทก อุณหภูมิของแก๊สจะสูงขึ้นจนถึงค่าที่ส่วนผสมจะจุดติดไฟได้เองที่อยู่ข้างหน้าเปลวไฟ โหมดการเผาไหม้นี้เรียกว่าการระเบิด ในขณะที่หน้าเปลวไฟเคลื่อนที่ การเคลื่อนที่ของชั้นที่อยู่ติดกับผนังจะช้าลง ดังนั้นการเคลื่อนที่ของส่วนผสมที่อยู่ตรงกลางท่อจึงถูกเร่งขึ้น การกระจายความเร็ว
การเจริญเติบโตของหน้าตัดไม่สม่ำเสมอ ก๊าซผสมปรากฏขึ้นซึ่งมีความเร็วน้อยกว่าความเร็วเฉลี่ยของส่วนผสมก๊าซในระหว่างการเผาไหม้ตามปกติ และไอพ่นจะเคลื่อนที่เร็วขึ้น ภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้ ความเร็วของการเคลื่อนที่ของเปลวไฟที่สัมพันธ์กับของผสมจะเพิ่มขึ้น ปริมาณการเผาไหม้ของแก๊สต่อหน่วยเวลาเพิ่มขึ้น และการเคลื่อนที่ของหน้าเปลวไฟจะถูกกำหนดโดยความเร็วสูงสุดของหัวฉีดแก๊ส
เมื่อเปลวไฟเร่งความเร็ว แอมพลิจูดของคลื่นกระแทกก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน และอุณหภูมิการอัดจะถึงอุณหภูมิที่จุดติดไฟได้เองของส่วนผสม
การเพิ่มขึ้นของปริมาณการเผาไหม้ก๊าซทั้งหมดต่อหน่วยเวลานั้นอธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าในเครื่องบินเจ็ตที่มีตัวแปรความเร็วเหนือส่วนตัดขวาง หน้าเปลวไฟจะโค้งงอ ด้วยเหตุนี้ผิวของมันจึงเพิ่มขึ้นและปริมาณของสารที่เผาไหม้เพิ่มขึ้นตามสัดส่วน
วิธีหนึ่งในการลดอัตราการเผาไหม้ของสารผสมที่ติดไฟได้คือการกระทำของก๊าซเฉื่อยบนเปลวไฟ แต่เนื่องจากประสิทธิภาพต่ำ การยับยั้งการเผาไหม้ทางเคมีจึงถูกใช้โดยการเพิ่มสารไฮโดรคาร์บอนที่มีฮาโลเจนลงในส่วนผสม
ของผสมของก๊าซที่ติดไฟได้มีอุณหภูมิการเผาไหม้ตามทฤษฎีอยู่สองแบบ - ที่ปริมาตรคงที่และที่ความดันคงที่ อุณหภูมิแรกจะสูงกว่าอุณหภูมิที่สองเสมอ
วิธีการคำนวณอุณหภูมิการเผาไหม้แบบแคลอรี่ที่ความดันคงที่นั้นพิจารณาในหัวข้อที่ 1 ให้เราพิจารณาวิธีการคำนวณอุณหภูมิการเผาไหม้ตามทฤษฎีของส่วนผสมของก๊าซที่ปริมาตรคงที่ซึ่งสอดคล้องกับการระเบิดในถังปิด การคำนวณอุณหภูมิการเผาไหม้ตามทฤษฎีที่ปริมาตรคงที่จะขึ้นอยู่กับสภาวะเดียวกับที่ระบุไว้ในข้อ 1.7.
เมื่อก๊าซผสมถูกเผาในปริมาตรปิด ผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้จะไม่ทำงาน พลังงานของการระเบิดใช้ไปกับการให้ความร้อนแก่ผลิตภัณฑ์จากการระเบิดเท่านั้น ในกรณีนี้ พลังงานทั้งหมดถูกกำหนดเป็นผลรวมของพลังงานภายในของของผสมที่ระเบิดได้ Q vn.en.cm และความร้อนของการเผาไหม้ของสารที่กำหนด ค่าของ Q ext.cm เท่ากับผลรวมของผลิตภัณฑ์ของความจุความร้อนของส่วนประกอบของของผสมที่ระเบิดได้ที่ปริมาตรคงที่และอุณหภูมิเริ่มต้นของของผสม
Q vn.en.cm \u003d s 1 T + s 2 T + ... + s n T,
โดยที่ c 1 , c 2 , c n คือความจุความร้อนจำเพาะของส่วนประกอบที่ประกอบเป็นส่วนผสมที่ระเบิดได้ kJ/(kg × K); T คืออุณหภูมิเริ่มต้นของส่วนผสม K
ค่าของ Q int.en.cm สามารถพบได้ในตารางอ้างอิง อุณหภูมิการระเบิดของของผสมก๊าซที่ปริมาตรคงที่คำนวณโดยวิธีเดียวกับอุณหภูมิการเผาไหม้ของของผสมที่ความดันคงที่
ความดันการระเบิดจะพบได้จากอุณหภูมิการระเบิด ความดันระหว่างการระเบิดของส่วนผสมระหว่างแก๊สและอากาศในปริมาตรปิดขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของการระเบิดและอัตราส่วนของจำนวนโมเลกุลของผลิตภัณฑ์ที่เกิดจากการเผาไหม้ต่อจำนวนโมเลกุลในส่วนผสมที่ระเบิดได้ ระหว่างการระเบิดของส่วนผสมระหว่างแก๊สและอากาศ ความดันมักจะไม่เกิน 1.0 MPa หากแรงดันเริ่มต้นของส่วนผสมเป็นปกติ เมื่ออากาศในส่วนผสมที่ระเบิดได้ถูกแทนที่ด้วยออกซิเจน ความดันของการระเบิดจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว เนื่องจากอุณหภูมิการเผาไหม้เพิ่มขึ้น
ในระหว่างการระเบิดของแม้แต่ส่วนผสมของก๊าซและอากาศที่มีปริมาณสัมพันธ์สัมพันธ์กัน ความร้อนจำนวนมากถูกใช้ไปในการให้ความร้อนแก่ไนโตรเจนในส่วนผสม ดังนั้นอุณหภูมิการระเบิดของสารผสมดังกล่าวจึงต่ำกว่าอุณหภูมิการระเบิดของสารผสมที่มีออกซิเจนมาก ดังนั้น แรงดันระเบิดของส่วนผสมปริมาณสัมพันธ์ของมีเทน เอทิลีน อะซิโตน และเมทิล อีเทอร์
ra ที่มีออกซิเจนคือ 1.5 - 1.9 MPa และของผสมปริมาณสัมพันธ์กับอากาศคือ 1.0 MPa
แรงดันระเบิดสูงสุดใช้ในการคำนวณความต้านทานการระเบิดของอุปกรณ์ เช่นเดียวกับในการคำนวณวาล์วนิรภัย เมมเบรนระเบิด และเปลือกของอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ป้องกันการระเบิด
ความดันการระเบิด P vzr (เป็น MPa) ของส่วนผสมของก๊าซและอากาศคำนวณโดยสูตร
,
โดยที่ Р 0 คือความดันเริ่มต้นของส่วนผสมที่ระเบิดได้ MPa T 0 และ T vzr - อุณหภูมิเริ่มต้นของส่วนผสมที่ระเบิดได้และอุณหภูมิของการระเบิด K; คือจำนวนโมเลกุลของก๊าซของผลิตภัณฑ์ที่เกิดจากการเผาไหม้หลังการระเบิด คือจำนวนโมเลกุลของแก๊สในส่วนผสมก่อนการระเบิด
ตัวอย่าง 4.1 . คำนวณความดันที่การระเบิดของส่วนผสมของไอเอทิลแอลกอฮอล์และอากาศ
.
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