Общие сведения о пожаровзрывоопасных объектах

Практическая работа № 6

Оценка обстановки при авариях с взрывом на

Пожаровзрывоопасных объектах

Цель работы:

1. изучить методику оценки обстановки при авариях с взрывом на пожаровзрывоопасных объектах;

2. выполнить анализ и решить конкретные задачи по оценке обстановки при авариях с взрывом на пожаровзрывоопасных объектах.

Порядок выполнения работы

1. изучить методические указания и оформить отчет;

2. провести проверку остаточных знаний, отвечая на вопросы с.17;

3. получить номер варианта у преподавателя и выполнить индивидуальное задание с.18.

Общие сведения о пожаровзрывоопасных объектах

Аварии с взрывом могут произойти на пожаровзрывоопасных объектах. К пожаровзрывоопасным объектам относятся объекты, на территории или в помещениях которых находятся (обращаются) горючие газы (ГГ), легковоспламеняющиеся жидкости (ЛВЖ) и горючие пыли (ГП) в таком количестве, что могут образовывать взрывоопасные горючие смеси, при горении которых избыточное давление в помещении может превысить 5 кПа.

В связи с высокой вероятностью аварий на взрывоопасных объектах рассмотрим механизм взрывного горения и методику прогнозирования параметров взрывного горения.

Горение – это интенсивные химические окислительные реакции, которые сопровождаются выделением тепла и свечением.

Движение пламени по газовой смеси называется распространением пламени. В зависимости от скорости распространения пламени горения может быть дефлаграционным со скоростью несколько метров в секунду, взрывным – скорость порядка десятков и сотен метров в секунду и детонационным – тысячи метров в секунду.

При дефлаграционном горении распространение пламени происходит в слабо возмущенной среде со скоростями значительно ниже скорости звука, давление при этом возрастает незначительно.

Взрывное горение (взрыв) – быстрое превращение вещества, сопровождающееся выделением энергии и образованием сжатых газов, способных производить работу, при этом образуется избыточное давление более 5 кПа.

Взрыв, как правило, приводит к возникновению интенсивного роста давления. В окружающей среде образуется и распространяется ударная волна.

Ударной –называется волна, характеризующаяся наличием поверхности разрыва основных физических параметров состояния среды (давления, плотности, температуры), в которой она распространяется со скоростью 330 м/с.

В зависимости от того, в какой среде распространяется волна – в воздухе, в воде или в грунте, ее называют воздушной ударной волной, ударной волной в воде или сейсмовзрывной волной в грунте.

Воздушная ударная волна представляет собой область сильно сжатого воздуха, распространяющегося во все стороны от центра взрыва. Механизм образования воздушной ударной волны рассмотрен на рис. 1. При взрыве образуется большое количество газообразных продуктов.

Переднюю границу волны, характеризующуюся резким скачком давления, называют фронтомударной волны.

Во фронте ударной волны происходит скачкообразное изменение параметров состояния воздуха (давления, плотности, температуры, скорости движения). Характерной особенностью воздушной ударной волны является движущийся позади нее поток воздушной среды, направленный в ту же сторону.

Параметры состояния воздуха, находясь под весьма высоким давлением (порядка нескольких мегапаскалей, МПа), подобно сильно сжатой и мгновенно отпущенной пружине, расширяются.

Рис. 1. Схема образования воздушной ударной волны:

а – при воздушном взрыве; б – при наземном взрыве; 1 – центр взрыва; 2 – газообразные продукты взрыва; 3 – зона сжатого воздуха; 4 – фронт ударной волны.

Масса продуктов взрыва, расширяясь, вытесняет окружающий воздух и образует вокруг себя зону сжатого воздуха. Эта зона действует на окружающий, еще невозмущенный воздух и сжимает его. Таким способом сжатие быстро передается все дальше и дальше от места взрыва. Внешняя граница сжатого слоя воздуха и представляет собой фронт воздушной ударной волны.

Ударная волна имеет фазу сжатия и фазу разрежения. В фазе сжатия ударной волны давление выше атмосферного, а в сфере разрежения – ниже.

Наибольшее давление воздуха наблюдается на внешней границе фазы сжатия – во фронте волны.

Как видно из рис. 2, в момент прихода ударной волны давление повышается от нормального (атмосферного) Р₀ до максимального во фронте Р₁. В дальнейшем по мере продвижения ударной волны давление падает ниже атмосферного.

Рис. 2. Характер изменения давления в фиксированной точке пространства в

зависимости от времени и результата действия ударной волны на местные предметы:

t₁ – момент прихода фронта ударной волны в фиксированную точку на местности; t₂ – момент падения давления после прохождения ударной волны до нормального; t₃ – момент окончания действия ударной волны и слоев воздуха

Избыточное давление во фронте ударной волны – это разница между максимальным и атмосферным давлением:

, Па (кгс/см²).

Избыточное давление в данной точке зависит от расстояния до центра взрыва и его мощности (см. рис. 2). Методика определения избыточного давления приведена в следующих разделах.

При детонационном горении (детонации) распространение пламени происходит со скоростью, близкой к скорости звука или превышающей ее. Химическая энергия, выделяющаяся в детонационной волне, подпитывает ударную волну, не давая ей затухнуть. В условиях детонации достигается максимальное разрушительное действие взрыва. Поэтому режим детонационного горения принят за расчетный случай для прогнозирования инженерной обстановки при авариях с взрывом.

Инициирование (зажигание) газовоздушной смеси (ГВС) с образованием очага горения возможно при следующих условиях:

1. Концентрация горючего газа в ГВС должна быть в диапазоне между нижним и верхним концентрационными пределами распространения пламени.

Нижний концентрационный предел (С_нкп) распространения пламени – это такая концентрация горючего газа в смеси с окислительной средой, ниже которой смесь становится неспособной к распространению пламени.

Верхний концентрационный предел (С_вкп) распространения пламени – это такая концентрация горючего в смеси с окислительной средой, выше которой смесь становится неспособной к распространению пламени.

2. Энергия зажигания от искры, горящей поверхности должна быть не ниже минимальной.

Минимальная энергия инициирования (зажигания) (Э_и) – наименьшее значение энергии электрического разряда, способное воспламенить смесь стехиометрического состава.

Концентрация газа стехиометрического состава (С_сх) – концентрация горючего газа в смеси с окислительной средой, при которой обеспечивается полное без остатка химическое взаимодействие горючего и окислителя смеси.

При сгорании ГВС стехиометрического состава образуются только конечные продукты реакции горения, и выделившаяся теплота их сгорания не расходуется. По этой причине продукты сгорания нагреваются до максимальной температуры.

К основным факторам, влияющим на параметры взрыва, относят:

– массу и тип взрывоопасного вещества;

– параметры и условия хранения взрывоопасного вещества или использования в технологическом процессе;

– место возникновения взрыва;

– объемно-планировочные решения зданий.

Последствия взрыва на пожаровзрывоопасных предприятиях определяются в зависимости от условия размещения взрывоопасных продуктов. Если продукты размещаются вне помещений, то принимается, что авария развивается по сценарию взрыва в открытом пространстве. Если технологический аппарат с взрывоопасными продуктами размещен в зданиях, то авария развивается по сценарию взрыва в замкнутом объеме.

Следовательно, взрывы на промышленных предприятиях и базах хранения можно разделить на две группы – в открытом пространстве и производственных помещениях.

В открытом пространстве на промышленных предприятиях и базах хранения возможны взрывы ГВС, образующихся при разрушении резервуаров со сжатыми и сжиженными под давлением или охлаждением (в изотермических резервуарах) газами, а также при аварийном разливе ЛВЖ.

В производственных помещениях, наряду с взрывом ГВС, возможны также взрывы пылевоздушных смесей (ПВС), образующихся при работе технологических установок.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: