Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow БЖД arrow ТЕОРИЯ ГОРЕНИЯ И ВЗРЫВА
Посмотреть оригинал

Взрывы пылевоздушных смесей

Взрывы ныли (пылевоздушных смесей — аэрозолей) представляют одну из основных опасностей химических производств. Взрывы ныли происходят в ограниченном пространстве — в помещениях зданий, внутри различного оборудования, в штольнях шахт. Возможны взрывы пыли в мукомольном производстве, на зерновых элеваторах (мучная пыль); при работе с красителями, серой, сахаром, другими порошкообразными пищевыми продуктами; при производстве пластмасс, лекарственных препаратов; на установках дробления топлива (угольная пыль); в текстильном производстве.

По данным зарубежных источников, из 1120 взрывов пылевоздушных смесей на производствах 540 произошли при работах с зерном, мукой, сахаром и другими пищевыми продуктами, 80 — с металлом, 63 — с угольной пылыо на установках дробления топлива, 33 — с серой, 61 - в химической и нефтеперерабатывающей промышленности.

Взрывы пыли в основном происходят по дефлаграци- онному механизму (взрывное горение). Переход к детонации возможен в длинных штольнях шахт, на конвейерных линиях зернохранилищ большой протяженности из-за турбулизации пыли. Возникновение облаков аэрозолей из осевшей ранее пыли (аэрогеля), их воспламенение и взрыв возбуждаются слабым взрывом какой-либо газовоздушной смеси, например взрывом метана в шахтах.

При взрыве пыли избыточное давление АР в объеме V возрастает до своего максимального значения ДРтах постепенно за некоторый промежуток времени т. Это объясняется тем, что горение (при дефлаграционном взрыве) распространяется с дозвуковой скоростью. Значение давления ДРтах зависит от большого числа факторов: концентрации и размеров частиц пыли определенного типа, химической активности вещества, влажности, начального давления

(в сосудах, аппаратах, трубопроводах), объема V и наличия отверстий или предохранительных (сборных) конструкций.

Избыточное давление взрыва аэрозоля в помещениях зданий определяют по формуле (ГОСТ 12.1.004-85)

где U — удельная теплота сгорания вещества, Дж/кг (табл. 5.12); т — общая масса дисперсного продукта, кг; Р0 начальное давление в объеме, МПа; Z« 0,5 — доля участия дисперсного продукта во взрыве; V — свободный объем помещения или емкости, м3; р0 — плотность воздуха, кг/ м3; сР теплоемкость воздуха, равная 1,01 • 103 ДжДкг- К); Т0 температура воздуха в объеме, К; Ки „« 3 — коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неади- абатичность процесса горения.

Таблица 5.12

Удельная теплота сгорания аэрозолей

Вещество

Дисперсность d, мкм

U, МДж/кг

Полистирол

20-70

39,8

Полиэтилен

250

47,1

Метилцеллюлоза

850

11,8

Полиоксадиазол

-

18,0

Пигмент зеленый (краситель)

3-10

42,9

Пигмент бордо на полиэтилене

1-20

42,9

Нафталин

100

39,9

Фталиевый ангидрид

74

21,0

Уротропин

75

28,1

Адипиновая кислота

850

19,7

Сера

8,5

8,2

Величина m может быть подсчитана по плотности вещества р и объему помещения V, т.е. m = pV. Тогда для давления получим выражение

причем для герметичных помещений /Сн п = 1 и с запасом возьмем Z = 1.

В табл. 5.13 приведены параметры взрывного горения аэрозолей в закрытых объемах для нижнего (НКПВ) и верхнего (ВКПВ) концентрационных пределов воспламенения по ГОСТ 12.1.1.041-83.

Таблица 5.13

Плотность, минимальная температура самовоспламенения и максимальное избыточное давление взрыва для некоторых аэрозолей

Вещество

р, г/м3

Т °с

1 СВ»

кПа

НКПВ

Пластмассы.

смола эпоксидная

20

540

647

полистирол

25

488

720

полиэтилен

12

440

560

Металлы.

титан

60

510

371

магний

25

490

500

алюминий

10

470

660

железо карбонильное

105

310

300

железо восстановительное

66

475

250

ферромарганец

130

240

330

марганец

90

240

340

цинк

480

460

350

бронзовая пудра

1000

190

300

сурьма

420

330

56

Неорганические вещества:

фосфор красный

14

305

700

сера

17

190

460

кремний

100

790

530

бор

100

400

630

Окончание табл. 5.13

Вещество

р, г/м3

Т °с

1 СВ’ ^

^^тах’ кПа

Органические вещества:

казеин

45

-

750

резиновая мука

74-79

377

550

люминофор зеленый

103

385

800

Зернопродукты:

кукуруза

-

530

400

овес

-

420

740

пшеница

470

930

рис, ячмень

420

740

вкпв

Вещества с размерами частиц до 75 мкм:

кофе быстрорастворимый

150

490

440

пробка

35

400

670

целлюлоза

45

410

810

уголь

55

610

620

Как показывает опыт, максимальное давление наблюдается при концентрациях, превышающих стехиометрическую. При этом в горении участвует лишь небольшая часть пылевых частиц. Данные табл. 5.13 следует рассматривать как ориентировочные, что связано с трудностями предсказания значений реальной концентрации в помещениях из-за влияния различных случайных факторов и постоянных переходов аэрогеля в аэрозоль (взвихривание пыли) и наоборот — при оседании частиц пыли.

Контрольные вопросы и задания

  • 1. Объясните механизм действия взрыва в воздухе.
  • 2. Каковы существенные особенности влияния ряда факторов (геометрии заряда, его расположения и т.д.) на избыточное давление и удельный импульс?
  • 3. Опишите механизм действия взрыва в воде.
  • 4. Опишите механизм действия взрыва в твердой среде.
  • 5. От чего зависит взрыв газопаровоздушных и пылевоздушных смесей в закрытых помещениях и открытом пространстве?
 
Посмотреть оригинал
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 

Популярные страницы