Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Министерство сельского хозяйства РФ
Федеральное государственное образовательное
учреждение высшего профессионального образования
«Пермская государственная сельскохозяйственная академия
имени академика Д.Н. Прянишникова»
Часть 2
Взрывчатые вещества и смеси
Пермь
ФГОУ ВПО «Пермская ГСХА»
2011
УДК 621.7.148
ББК 79.3
Физико-химические процессы горения и взрыва [ТЕКСТ]: практикум сост. Л. В. Куслина, И.В. Машевская; ФГОУ ВПО «Пермская ГСХА», 2011.-72.; 20см.- 50 экз.61с.
Рецензенты:
Заведующий кафедрой безопасности жизнедеятельности Пермского государственного технического университета, доктор технических наук, профессор В.А.Трефилов;
Доцент кафедры неорганической химии Пермского государственного университета, кандидат химических наук В. С. Корзанов.
Cборник практических занятий предназначен для студентов очного и заочного обучения инженерного факультета специальности 280101 «Безопасность жизнедеятельности в техносфере». Книга станет хорошим помощником в изучении дисциплины, при проведении практических занятий, подготовке к сдаче экзаменов и зачетов, в написании рефератов по дисциплине «Физико-химические процессы горения и взрыва» и «Безопасность жизнедеятельности в чрезвычайных ситуациях». Данное учебное пособие соответствует государственному образовательному стандарту.
Рекомендовано к изданию кафедрой « Безопасность жизнедеятельности» (протокол № от 05.03.2011) и методической комиссией инженерного факультета ( протокол № от __.__. 2011).
Оглавление
|
Введение |
4 |
|
Глава 1. Взрывчатые вещества |
5 |
|
1.1. Характеристика взрывчатых веществ |
5 |
|
1.2. Классификация взрывчатых веществ |
6 |
|
1.3. Виды взрывов на взрывоопасных объектах (ВОО) |
9 |
|
Глава 2. Взрывы паровоздушных и газовоздушных смесей |
11 |
|
2.1. Параметры взрыва парогазовых смесей (ПГС) |
11 |
|
2.2. Расчет максимального давления взрыва парогазовых смесей |
13 |
|
2.3. Расчет тротилового эквивалента взрыва и безопасного расстояния по действию воздушных ударных волн |
14 |
|
2.4. Контрольные задачи и задание для самостоятельной работы |
17 |
|
17 |
|
28 |
|
29 |
|
32 |
|
35 |
|
Глава 3. Взрывы конденсированных взрывчатых веществ |
38 |
|
3.1. Прогнозирование обстановки при авариях со взрывом на пожароопасных объектах |
39 |
|
Литература |
48 |
|
Приложение |
49 |
Введение
Спецкурс ОПД 05 - «Физико-химические основы горения и взрыва», согласно государственному образовательному стандарту представляет собой совокупность следующих вопросов: физико-химические основы горения; теории горения: тепловая, цепная, диффузионная; виды пламени и скорости его распространения; условия возникновения и развития процессов горения; взрывы: типы взрывов, физические и химические взрывы, классификация взрывов по плотности вещества, по типам химических реакций, энергия и мощность, форма ударной волны, длительность импульса.
Данный практикум предназначен для формирования у студентов практических навыков по спецкурсу «Физико-химические основы горения и взрыва».
В практикуме представлены расчетные работы по следующим темам:
Практикум можно использовать при проведении практических занятий по спецкурсу «Безопасность жизнедеятельности в чрезвычайных ситуациях», а именно при решении задач по оценке обстановки при ЧС, связанных со взрывчатыми веществами.
Глава 1. Взрывчатые вещества
Взрывчатое вещество (ВВ) - химическое соединение или их смесь, способное в результате определённых внешних воздействий или внутренних процессов взрываться, выделяя тепло и образуя сильно нагретые газы.
Комплекс процессов который происходит в таком веществе, называется детонацией. Традиционно к взрывчатым веществам также относят соединения и смеси, которые не детонируют, а горят с определенной скоростью (метательные пороха, пиротехнические составы).
Существует ряд веществ, также способных к взрыву (например, ядерные и термоядерные материалы, антивещество). Также существуют методы воздействия на различные вещества, приводящие к взрыву (например, лазером или электрической дугой). Обычно такие вещества не называют «взрывчатыми» [1].
Любое взрывчатое вещество обладает следующими характеристиками:
Важнейшими характеристиками взрывчатых веществ являются:
При детонации разложение ВВ происходит настолько быстро (за время от 10−6 до 10−2 с), что газообразные продукты разложения с температурой в несколько тысяч градусов оказываются сжатыми в объёме, близком к начальному объёму заряда. Резко расширяясь, они являются основным первичным фактором разрушительного действия взрыва.
Различают 2 основных вида действия ВВ:
Существенное значение при обращении и хранении ВВ имеет их стабильность.
ВВ широко используются и в промышленности для производства различных взрывных работ. Ежегодный расход ВВ в странах с развитым промышленным производством даже в мирное время составляет сотни тысяч тонн. В военное время расход ВВ резко возрастает. Так, в период 1-й мировой войны в воюющих странах он составил около 5 миллионов тонн, а во 2-й мировой войне превысил 10 миллионов тонн.
В Российской Федерации запрещена свободная реализация взрывчатых веществ, средств взрывания, порохов, всех видов ракетного топлива, а также специальных материалов и специального оборудования для их производства, нормативной документации на их производство и эксплуатацию.
1.2. Классификация взрывчатых веществ (ВВ)
Взрывчатые вещества имеют весьма разнообразную классификацию [1].
При использовании взрывчатых смесей применяют:
Бризантные взрывчатые смеси часто называют по виду окислителя:
Бризантные ВВ применяют для снаряжения боевых частей ракет различных классов, снарядов реактивной и ствольной артиллерии, артиллерийских и инженерных мин, авиационных бомб, торпед, глубинных бомб, ручных гранат и т. д.
В ядерных боеприпасах бризантные ВВ используются в зарядах, предназначенных для перевода ядерного горючего в надкритическое состояние.
В различных вспомогательных системах ракетно-космической техники бризантные ВВ применяют в качестве основных зарядов для разделения конструкционных элементов ракет и космических аппаратов, отсечки тяги, аварийного выключения и подрыва двигателей, выброса и отсечки парашютов, аварийного вскрытия люков и др.
В авиационных системах пироавтоматики бризантные ВВ используются для аварийного отделения кабин, взрывного отброса винтов вертолётов и т. д.
Значительное количество бризантных ВВ расходуется в горном деле (вскрышные работы, добыча полезных ископаемых), в строительстве (подготовка котлованов, разрушение скальных пород, разрушение ликвидируемых строительных конструкций), в промышленности (сварка взрывом, импульсная обработка металлов и др.).
1.3. Виды взрывов на взрывоопасных объектах (ВОО).
На ВОО возможны следующие виды взрывов [4]:
Основными поражающими факторами взрыва являются:
Основными параметрами поражающих факторов взрыва являются:
для воздушной ударной волны :
для осколочного поля:
Однако на практике в качестве определяющего параметра воздушной УВ принимают избыточное давление во фронте волны.
За единицу измерения ΔРф в системе СИ принят Паскаль (Па), внесистемная единица – кгс/см2: 1 Па = 1 Н/м2 = 10 дин/см2 = 0,102 кгс/м2 =10-5 бар = 7,50.10-3 мм ртутного столба = 0,102 мм водяного столба.
1 кгс/см2 = = 98,1 кПа ≈ 100 кПа.
Опыт ликвидации последствий аварий со взрывом газо- и паровоздушных смесей углеводородных веществ [4, 9, 10] в нашей стране и за рубежом показывает, что наиболее сложная обстановка складывается в зонах взрыва газо- и пылевоздушных смесей (ПВС), паровых облаков и сгорания нефтепродуктов, масел и др. опасных веществ. При возникновении таких аварий возможны два варианта развития ситуации: детонационный взрыв и дефлаграционное (или взрывное) горение [9].
Глава 2. ВЗРЫВЫ ПАРОВОЗДУШНЫХ И ГАЗОВОЗДУШНЫХ СМЕСЕЙ
2.1. Параметры взрыва парогазовых смесей
К показателям взрывоопасности веществ относятся такие параметры
взрыва, как:
Тротиловый эквивалент - энергетическая характеристика взрыва боеприпаса. Равен массе тротилового заряда (тринитротолуол), энергия взрыва которого равна энергии взрыва данного боеприпаса.
Ядерный взрыв 1 кг 235U или 239Pu при полном делении всех ядер эквивалентен по количеству выделившейся энергии химическому взрыву 20 000 т тротила.
Удельная энергия взрывчатого разложения тринитротолуола в зависимости от условий проведения взрыва варьируется в диапазоне 980-1100 кал/г. Для сравнения различных видов взрывчатых веществ условно приняты значения 1000 кал/г и 4184 Дж/г.
1 грамм тринитротолуола выделяет 1000 термохимических калорий, или 4184 джоулей;
1 килограмм ТНТ = 4,184×106 Дж;
1 тонна ТНТ = 4,184×109 Дж;
1 килотонна (кт) ТНТ = 4,184×1012 Дж;
1 мегатонна (Мт) ТНТ = 4,184×1015 Дж;
1 гигатонна (Гт) ТНТ = 4,184×1018 Дж.
Эти единицы используются для оценки энергии, выделенной при ядерных взрывах, подрывах химических взрывчатых устройств, падениях астероидов и комет, взрывах вулканов.
Самым мощным взрывным устройством за всю историю человечества стало изделие АН602 (т.н. Царь-бомба), мощность которой в тротиловом эквиваленте составила по разным данным от 57 до 58,6 Мт.
Фугасность - характеристика взрывчатого вещества, которая служит мерой его общей работоспособности, разрушительного, метательного и иного действия взрыва. Основное влияние на фугасность оказывает объем газообразных продуктов взрыва.
Точное определение истинной работоспособности связано с техническими трудностями, поэтому обычно фугасность определяют и выражают в относительных единицах по сравнению со стандартными взрывчатыми веществами (как правило, кристаллическим тротилом).
Для измеренной таким образом фугасности часто применяют термин тротиловый эквивалент. Существует несколько способов определения фугасности. Наиболее простым и распространенным является проба Трауцля.
Рис. 1 Схема пробы Трауцля
Этот способ в Российской Федерации используется для промышленных взрывчатых веществ как стандартный по ГОСТ 4546. Испытание проводят путем подрыва заряда массой 10 граммов, установленного внутри свинцового цилиндра (часто называемого бомбой Трауцля). До и после подрыва заряда измеряется объём полости внутри цилиндра. Разность между ними с учетом влияния температуры и капсюля-детонатора сравнивается с результатами испытания кристаллического тротила.
Также фугасность определяют измерением работы взрыва на баллистическом маятнике. Баллистический маятник - это маятник, употребляющийся для определения скорости снаряда, но также можно определять мощность взрывчатых средств. Действие его основано на ударном действии газов при взрыве. Амплитуда колебаний баллистического маятника пропорциональна скорости налетающего тела. Одновременно с выбрасыванием снаряда происходит отдача тяжелого маятника, которая измеряется по шкале в градусах при помощи подвижного указателя.
Бризантность (фр. brisance) - характеристика взрывчатого вещества (ВВ). Служит мерой его способности к локальному дробящему воздействию на среду, в которой происходит взрыв. Термин имеет происхождение от французского «brise» (разрушение), т.е. бризантное действие - это дробление среды, окружающей заряд.
Бризантное и фугасное действие легко показать на примере: если взять кирпич и ударить по нему кувалдой, то этот кирпич сначала расколется (бризантное действие), а обломки отлетят на некоторое расстояние (фугасное действие).
Бризантность зависит от состава взрывчатого вещества, его плотности, физического состояния, степени измельчения. Как правило, бризантность возрастает с увеличением плотности и скорости детонации ВВ. Среди способов определения бризантности наиболее простым и распространенным является проба Гесса
Рис. 2. Проба Гесса
Этот способ в Российской Федерации используется для промышленных ВВ как стандартный по ГОСТ 5984-99. Испытание проводят путем подрыва заряда массой 50 граммов, установленного на свинцовом цилиндре диаметром 40 мм и высотой 60 мм. После подрыва заряда измеряется уменьшение высоты свинцового цилиндра. Разность между средними высотами цилиндра до и после взрыва является мерой бризантности ВВ. Традиционно измеряется в миллиметрах.
2.2. Расчет максимального давления взрыва парогазовых смесей [2]
Паровоздушные горючие смеси взрывоопасны. В закрытой емкости при наличии теплового источника воспламенение паровоздушной смеси сопровождается взрывом, как и газовоздушной смеси с присущими ей аналогичными закономерностями
Максимальное давление взрыва – это давление, которое возникает в
результате сгорания или детонации парогазовых смесей при условии реализации изобаро-изохорического процесса.
Максимальное давление взрыва для парогазовых смесей углеводородных топлив рассчитывается по формуле:
= (2.1)
где – максимальное давление взрыва, Па; , , – давление, температура, количество смеси до взрыва, соответственно в Па, К, молях; – температура взрыва, количество продуктов горения, соответственно в К, молях.
П р и м е р 1. Рассчитать максимальное давление взрыва бутано-
воздушной смеси стехиометрического состава. На момент взрыва давление
и температура были близки к нормальным условиям (Ро=105 Па, Т=273 К).
Температура взрыва 2905 К.
Р е ш е н и е.
1. Определяем состав и объем исходной смеси и продуктов горения.
Запишем уравнение химической реакции:
С4Н10 + 6,5О2 + (6,5·3,76)N2 = 4СО2 +5Н2О + (6,5∙3,76)N2.
Из уравнения реакции следует: количество исходной смеси стехио-
метрического состава равно 31,9 моля, количество продуктов сгорания 33,4 моля.
2. Рассчитываем максимальное давление взрыва бутано-воздушной
смеси (формула 1.1).
===11,14∙105Па
4. Избыточное давления взрыва ΔР будет равно:
P= - 1·105 Па = 11,14·105 - 1×105 = 10,14·105 Па.
Тротиловый эквивалент вещества рассчитывается по формуле:
ηтнт= (2.2)
где η - тротиловый эквивалент парогазовой смеси; Qвзр = Qн – теплота взрыва вещества, кДж/кг;QТНТ = 4,184∙103 кДж/кг – теплота взрыва тротила (тринитротолуола).
Тротиловый эквивалент взрыва (мощность взрыва) – это мощность взрыва. Из определения тротилового эквивалента взрыва следует, что тротиловый эквивалент взрыва есть условное количество взорвавшегося тротила.
Тротиловый эквивалент взрыва (мощность взрыва) парогазовых сме-
сей рассчитывается по формуле:
Мтнт= (2.3, а)
или с учетом (2.2):
МТНТ = h∙m∙η (2.3, б)
где МТНТ – масса условно взорвавшегося тротила;
m – масса горючего вещества пожаровзрвывоопасной смеси;
g – доля потенциальной энергии, перешедшей в кинетическую энергию взрыва.
При взрыве парогазовой смеси углеводородных топлив в ограничен-
ном объеме (помещении, оборудовании) коэффициент g принимается рав-
ным 1, при взрыве в неограниченном объеме (взрыв облака парогазовой
смеси) коэффициент g, как правило, принимают равным 0,4.
Размер безопасной зоны по действию давления воздушной ударной
волны взрыва рассчитывают по формуле:
R без=15 (2.4)
где Rбез – безопасное расстояние по действию ударной волны взрыва, м;
МТНТ – тротиловый эквивалент взрыва, кг.
П р и м е р 1. Рассчитать тротиловый эквивалент взрыва бутана.
Р е ш е н и е:
1. Теплота взрыва бутана принимается равной его низшей теплоте
сгорания. Значение Qн для бутана составляет 2,67·103 кДж/моль. При пере-
счете на 1 кг бутана теплота взрыва составит:
Qвзр = == 46∙103 кДж/кг.
2. Согласно соотношению (2.2) тротиловый эквивалент взрыва бутана
в смеси стехиометрического состава будет: С4Н10
ηС4Н10 ===10.9≈11
П р и м е р 2. Рассчитать тротиловый эквивалент возможного аварийного взрыва 20 кг бутана с воздухом:
а) в технологическом оборудовании;
б) в облаке.
Р е ш е н и е.
1. Тротиловый эквивалент взрыва бутана в смеси стехиометрического
состава равен 10,9 (см. пример 1).
2. Тротиловый эквивалент возможного аварийного взрыва при взрыве
в технологическом оборудовании рассчитывается по формуле (2.3б), при
условии g=1.
МТНТ = η ∙m∙g = 10,9∙20∙1 = 220 кг (тротила).
3. Тротиловый эквивалент возможного аварийного взрыва при взрыве
облака рассчитывается по формуле (2.3, б) при условии g=0,4.
МТНТ = η ∙m∙g = 10,9∙20∙0,4 = 90 кг (тротила).
П р и м е р 3. Для случаев взрывов, рассмотренных в примере 2, рас-
считать безопасное расстояние по действию ударной воздушной волны.
Р е ш е н и е.
1. Безопасное расстояние по действию ударной воздушной волны при
взрыве в технологическом оборудовании (согласно 2.4) будет равно:
Rбез=15=15 91 м.
2. Безопасное расстояние по действию ударной воздушной волны при
взрыве облака (согласно 2.4) будет равно:
Rбез=15=15 67 м.
Контрольные задачи
1. Определить тротиловый эквивалент аварийного взрыва облака из
смеси паров ацетона с воздухом и безопасное расстояние по действию
ударной волны взрыва. Концентрация паров горючего в смеси 0,2 кг/м3.
Объем облака 2500 м3.
2. Определить количество взорвавшихся паров бензола, если после
аварии отмечены разрушения на расстоянии 100 м от эпицентра взрыва.
Взрыв произошел в помещении.
3. Определить возможность разрушения металлического резервуара,
рассчитанного на давление 5·105 Па, при взрыве паров толуола.
Задание для самостоятельной работы
Рассчитать максимальное давление взрыва и безопасное расстояние
по действию ударной волны взрыва для парогазовоздушной смеси i-го ве-
щества. При расчете максимального давления взрыва принять давление и
температуру до взрыва равными: Ро = 105 Па, То = 273 К.
Расчет безопасного расстояния выполнить как для условия взрыва в
ограниченном объеме, так и для взрыва в открытом пространстве. Расчет
выполнить для горючего вещества массой mi.
Т а б л и ц а 1
|
№ варианта |
Горючее вещество |
Брутто-формула |
Масса горючего, кг |
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 |
диметиловый эфир диэтиловый эфир н-бутиловый спирт нитроэтан окись углерода н-пентан пропан сероводород этилбензол ацетилен толуол этиленгликоль этан уксуснобутиловый эфир н-гексиловый спирт уксусноэтиловый эфир метиловый спирт пропиловый спирт метан |
С2Н6О С4Н10О С4Н10О C2H5NO2 CO C5H12 C3H8 H2S C8H10 C2H2 C7H8 C2H6O C2H6 C6H12O2 C6H14O C4H8O2 CH4O C3H8O СН4 |
10 150 15 2 3 50 100 20 15 120 80 5 60 20 70 30 130 30 54 |
Рассмотрим упрощенные методики решения типовых задач при взрывах на взрывоопасных объектах (ВОО) [10, 12,13]. В работах [6, 9,10] рассмотрены методики:
Так как для взрывоопасных объектов экономики (ОЭ) наиболее характерны аварии с выбросом газо- и паровоздушных смесей углеводородных веществ с образованием детонационных взрывов, то ниже даются методики оценки зон разрушений именно для этих случаев.
Такие взрывы могут происходить в неограниченном (открытая атмосфера) и ограниченном (в замкнутом объеме) пространстве в результате разрушений газопроводов, разлива сжиженного горючего газа, его испарения, неисправностей технологической аппаратуры, трубопроводов, утечек газа в помещениях и т.д. При этом имеют место детонационные взрывы [7, 10, 9, 14].
К ГВС относят: метан, пропан, бутан, этилен, пропилен, бутилен и др.
Взрывы ГВС в открытой атмосфере [9,10]
Существуют различные методики расчета, но все они основаны на принципе подобия Хопкинсона и подчинены закону «кубического корня». В практике широко используют две методики, которые дают достоверные результаты.
Первая методика определения параметров зон разрушения.
Это упрощенная и достаточно объективная методика, рассмотренная в работах [9, 10]. На основе анализа и обобщения материалов аварий со взрывом ГВС в очаге поражения (взрыва) на открытой местности (атмосфере) выделяют две зоны: детонации (детонационной волны); распространения (действия) ударной волны (УВ).
Условный (расчетный) радиус зоны детонации (детонационной волны) r0 определяют по эмпирической формуле:
r0=18.5· (2.5),
где k – коэффициент, характеризующий объем газов или паров веществ, переходящих во взрывоопасную смесь. Его значения в расчетах принимаются k=0.4-0.6 [15, 16]. В некоторых методиках значение коэффициента k принимают в зависимости от способа хранения продукта: k = 1 - для резервуаров с газообразным веществом;
k = 0,6 - для газов, сжиженных под давлением;
k = 0,1 - для газов, сжиженных охлаждением (хранящихся в изотермических емкостях);
k = 0,05 - при аварийном разливе легковоспламеняющихся жидкостей;
– количество вещества, разлившегося из разгерметизированной емкости (хранилища);
8,5 – эмпирический коэффициент, который позволяет учесть различные условия возникновения взрыва (характеристики ГВС, состояние атмосферы, форму облака, мощность источника воспламенения, место его инициирования и др.).
За пределами зоны детонации избыточное давление ударной волны (ΔРф) резко снижается до атмосферного. В литературных источниках [7, 9,10, 14] предлагаются те или иные зависимости для расчета максимальных значений ΔРф в зоне детонации с учетом расстояния до места взрыва, например во второй методике, приведенной ниже.
В этой же методике для расчетов используются обобщенные данные изменения избыточного давления (ΔРф) исходя из расстояния, выраженного в долях от радиуса зоны детонации (r1/r0) и максимального давления (Pmax) в зоне детонации (табл. 2) [9]. При этом Pmax для различных ГВС находится по табл.2 из справочников [10, 14].
Зону распространения (действия) УВ обычно разбивают на несколько (n) зон [10] с радиусами:
Затем, определив Pmax (табл. 2) для данной ГВС, вытекшей при аварии из емкости (хранилища), по табл. 3 [7] при принятых зонах с ΔРф1=100 кПа, ΔРф2=50 кПа, ΔРф3=20 кПа, R6,7=7кПа находим отношения r1/r0 и, следовательно, радиусы (Rn) принятых зон, зная r0 из (2.5)
(2.6)
и Rn=cn ·r0 (2.7),
где n – показатель той или иной принятой зоны; cx=определяется по табл.3.
По аналогии с характеристиками зон разрушений при воздействии воздушной УВ ядерных взрывов [6-8] определяют размеры опасных зон, в которых возникнут сильные, возможные (слабые) разрушения жилых и промышленных зданий в районах взрыва газо- и паровоздушных смесей углеводородных газов и жидкостей [9]. Следует сказать, что учитывая импульсный характер воздействия нагрузок от УВ, избыточное давление при взрыве ГВС, вызывающее сильные разрушения, будет примерно в 1,5-1,7 раза больше, чем при ядерном взрыве, т.е примерно ΔРф ГВСср~50 кПа, а возможные слабые разрушения – ΔРф ГВСсл=20 кПа [9,14].
Тогда радиусы зоны сильных (Rc) и слабых (Rсл) разрушений:
Rсл = R20 = r0 ·с20 ,
Rc = R50 = r0 · с50
Отношения R50/r0 и R20/r0 могут быть определены как по табл.3, так и по табл.4 [9]. В табл. 4 приведены значения радиусов зон сильных (Rc = R50) и слабых (Rcл = R20) разрушений для массы разлившейся ГВС из разгерметизированной емкости (Q) – Q=1-10000 т и максимальных значений давлений Pmax=500-2000 кПа [9].
Таблица 2
Физико-химические и взрывоопасные свойства некоторых веществ и их ГВС
|
Вещество |
ρ, кг/м3 |
Рmax, МПа |
Q, МДж/кг |
КПВ с воздухом, % (об) |
ρ с, кг/м3 |
Q с, МДж/кг |
γс |
D, м/с |
WTc |
|
Метан |
0,716 |
0,72 |
50,0 |
5,0-16,0 |
1,232 |
2,76 |
1,256 |
1750 |
0,527 |
|
Пропан |
2,01 |
0,86 |
46,4 |
2,1-9,5 |
1,315 |
2,80 |
1,257 |
1850 |
0,535 |
|
Бутан |
2,67 |
0,86 |
45,8 |
1,8-9,1 |
1,328 |
2,78 |
1,270 |
1840 |
0,486 |
|
Ацетилен |
1,18 |
1,03 |
48,2 |
2,5-81 |
1,278 |
3,39 |
1,259 |
1990 |
0,651 |
|
СО |
1,25 |
0,73 |
10,1 |
12,5-74,0 |
1,280 |
2,93 |
1,256 |
1840 |
0,580 |
|
Аммиак |
0,77 |
0,60 |
18,6 |
15,0-28,0 |
1,180 |
2,37 |
1,248 |
1630 |
0,512 |
|
Водород |
0,09 |
0,74 |
120,0 |
4,0-75,0 |
0,933 |
3,42 |
1,248 |
1770 |
0,648 |
|
Этилен |
1,26 |
0,886 |
47,2 |
3,0-32,0 |
1,285 |
3,01 |
1,259 |
1880 |
0,576 |
Таблица 3
Изменение ΔРф в зависимости от r1/r0 и ΔРmax в зоне детонации
|
Максимальное давление в зоне детонации (Рmax), кПа |
Значения ΔРф, кПа на расстояниях от центра взрыва в долях от r0 (r1/r0 ) |
|||||||||||||||
|
1,0 |
1,05 |
1,1 |
1,2 |
1,4 |
1,8 |
2,0 |
3,0 |
4,0 |
6,0 |
8,0 |
10 |
12 |
15 |
20 |
30 |
|
|
500 |
500 |
270 |
155 |
115 |
90 |
55 |
48 |
25 |
15 |
8 |
5 |
4 |
3 |
2,5 |
1,5 |
1,0 |
|
900 |
900 |
486 |
79 |
207 |
162 |
99 |
86 |
45 |
26 |
14 |
9 |
7 |
5 |
4,5 |
2,7 |
1,8 |
|
1000 |
1000 |
540 |
310 |
230 |
180 |
110 |
96 |
50 |
29 |
16 |
10 |
8 |
6 |
5 |
3 |
2 |
|
1700 |
1700 |
918 |
527 |
391 |
306 |
195 |
163 |
82 |
50 |
28 |
18 |
13 |
10 |
8 |
5 |
3,7 |
|
2000 |
2000 |
1080 |
620 |
460 |
360 |
220 |
192 |
100 |
58 |
32 |
20 |
16 |
12 |
10 |
6 |
4 |
Таблица 4
Радиусы зон сильных и слабых разрушений
|
Рmax, кПа |
Рmax, кПа |
r20/r0 |
Радиусы зон r0 , сильных (Rc) и слабых (Rсл) разрушений, [м], вокруг емкостей с ГВС (ПВС), Q - 1т |
Радиусы зон r0 , сильных (Rc) и слабых (Rсл) разрушений, [м], вокруг емкостей с ГВС (ПВС), Q -10 т |
Радиусы зон r0 , сильных (Rc) и слабых (Rсл) разрушений, [м], вокруг емкостей с ГВС (ПВС), Q - 100 т |
Радиусы зон r0 , сильных (Rc) и слабых (Rсл) разрушений, [м], вокруг емкостей с ГВС (ПВС), Q -1000 т |
Радиусы зон r0 , сильных (Rc) и слабых (Rсл) разрушений, [м], вокруг емкостей с ГВС (ПВС), Q - 10 000 т |
|
500 |
1,9 |
3,5 |
15.6 30 55 |
33 63 115 |
72 137 252 |
150 285 525 |
330 627 1155 |
|
900 |
2,9 |
5,0 |
15.6 45 78 |
33 95 165 |
72 208 360 |
150 435 750 |
330 957 1650 |
|
1000 |
3 |
5.3 |
15.6 47 83 |
33 99 175 |
72 216 382 |
150 450 795 |
330 990 1750 |
|
1700 |
4 |
7.6 |
15.6 62 119 |
33 132 250 |
72 288 547 |
150 600 140 |
330 1320 2510 |
|
2000 |
4.8 |
8.0 |
15.6 75 125 |
33 158 264 |
72 345 576 |
150 720 1200 |
330 1584 2640 |
Скорость распространения детонационной волны [10,14] рассчитывается по зависимости
(2.8),
где - показатель адиабаты продуктов детонации, определяемый по табл.2, Q - теплота взрыва единицы массы ГВС или удельная теплота сгорания ГВС с воздухом, Дж/кг (табл.2).
Время полной детонации [10] облака ГВС находится по формуле:
tд= (2.9)
При аварийном вскрытии газопроводов и емкостей, разлитиях ГВС и их испарении облако, переобогащенное топливом, не детонирует, а интенсивно горит с внешней поверхности, вытягивается и образует огненный шар, который, поднимаясь, принимает грибовидную форму.
Поражающее действие огненного шара характеризуется его размерами и временем теплового воздействия на объекты и людей, которое определяется временем горения (временем существования) огненного шара.
Их величина зависит от общей массы жидкости в емкости в момент взрыва. В работах [9,10] приводятся расчетные зависимости для определения радиуса и времени существования огненного шара.
Таким образом, алгоритм определения размеров опасных зон в районах взрыва газо- и паровоздушных смесей в открытой атмосфере можно представить в следующем виде:
Пример 1. В результате разгерметизации емкости с сжиженным пропаном в количестве Q=10т, произошел взрыв пропано-воздушной смеси. Определить радиусы зон разрушений при ΔРф1=100 кПа, ΔРф2=50 кПа, ΔРф3=20 кПа, ΔРф 4=7 кПа, приняв к=6.
Решение:
r0=18.5· = r0=18.5· =18,5·1.8=33
Из табл.2 для пропана Pmax=860кПа ≈ 900кПа.
Из табл. 3 при Pmax и Δ Рф1=100 кПа: r1/r0=1,8, R100/r0=1,8; при ΔРф2=50 кПа: r1/r0=2,9, R50/r0=2,9; при ΔРф3=20 кПа: r1/r0=5, R20/r0=5; при Δ Рф4=7 кПа: r1/r0=10, R7/r0=10.
Примечание. Аналогично по табл.4 при Pmax=900кПа и Q=10 т: r50/r0=2,9 или R50/r0=2,9; r20/r0=5 или R20/r0=5
Радиусы зон разрушений согласно (2.7):
R100=1,8
r0=1,8 · 33=60(м);
R50=2,9 ·r0=2,9 · 33=95(м);
R20=5·r0=5 · 33=165(м);
R7=10·r0=10 · 33=330(м).
Примечание. Радиусы зоны сильных (Rc) и слабых разрушений (Rсл) и r0 определим по табл. 4 (дополнительно) при Q=10т и Pmax=900кПа: Rc=R50=95м, Rсл=R20=165м и r0=33м.
==1802
где =1,257 и =2,8 · 106 Дж/кг определены для пропано-воздушной смеси по табл.2.
В общем случае по табл.2 можно было определить и D=1850 м/с [10].
tд=r0/D, tд1=33/1802=0,018
Контрольный пример. В населенном пункте расположена емкость с ацетиленовоздушной смесью в количестве 100т. Определить радиусы зон сильных и слабых разрушений при полной разгерметизации емкости и к=0,6.
Ответ: r0 =72 м, Rc = 216 м, Rcл=382 м, Pmax=1003 кПа.
Задания для самостоятельной работы:
В результате разгерметизации емкости с сжиженным газом произошел взрыв газовоздушной смеси. Определить радиусы зон разрушений при заданных условиях, приняв к=6.
|
Вариант |
Вещество |
, т |
ΔРф1 кПа |
ΔРф2 кПа, |
ΔРф3 кПа, |
R4 кПа, |
|
1 |
пропан |
20 |
100 |
50 |
25 |
10 |
|
2 |
бутан |
40 |
100 |
45 |
30 |
10 |
|
3 |
этан |
10 |
80 |
40 |
20 |
9 |
|
4 |
пропан |
70 |
90 |
30 |
25 |
6 |
|
5 |
этан |
30 |
100 |
40 |
20 |
7 |
|
6 |
ацетилен |
50 |
120 |
45 |
25 |
11 |
|
7 |
этилен |
10 |
70 |
30 |
25 |
8 |
|
8 |
водород |
10 |
75 |
35 |
30 |
10 |
|
9 |
аммиак |
30 |
85 |
45 |
20 |
10 |
|
10 |
этан |
25 |
100 |
40 |
20 |
6 |
|
11 |
метан |
24 |
90 |
45 |
30 |
6 |
|
12 |
глицерин |
35 |
80 |
35 |
20 |
10 |
|
13 |
этанол |
30 |
100 |
30 |
20 |
8 |
|
14 |
изобутан |
40 |
100 |
40 |
20 |
10 |
|
15 |
аммиак |
45 |
90 |
50 |
20 |
8 |
|
16 |
анилин |
60 |
70 |
40 |
30 |
6 |
|
17 |
ацетилен |
50 |
60 |
30 |
20 |
5 |
|
18 |
н-гептан |
40 |
100 |
40 |
30 |
7 |
|
19 |
н-гексан |
45 |
100 |
50 |
40 |
10 |
|
20 |
октан |
50 |
100 |
60 |
20 |
10 |
Вторая методика расчета параметров зоны ЧС (разрушений)
При взрыве ГВС образуется зона ЧС с ударной волной, вызывающей разрушения зданий, оборудования и т. п. аналогично тому, как это происходит от УВ ядерного взрыва.
В данной же методике зону ЧС при взрыве ГВС делят на 3 зоны:
Зона детонационной волны (зона I) находится в пределах облака взрыва.
Радиус этой зоны r1,м приближенно может быть определен по формуле:
r1=17.5· (2.10),
где Q – масса взрывоопасной смеси ГВС, хранящейся в емкости, т.
В пределах зоны I действует избыточное давление (ΔРф), которое принимается постоянным ΔРф1 = 1700 кПа [17]
Зона действия УВ взрыва (зона II) – охватывает всю площадь разлета ГВС в результате ее детонации.
Радиус этой зоны:
r2=1.7·r1 (2.11)
Избыточное давление в пределах зоны II изменяется от 1350 кПа до 300 кПа и находится по формуле:
ΔРф2=1300· (2.12),
где r – расстояние от центра взрыва до рассматриваемой точки, м.
В зоне действия воздушной УВ (зона III) – формируется фронт УВ, распространяющийся по поверхности земли.
Радиус зоны r3>r2, и r3 - это расстояние от центра взрыва до точки, в которой требуется определить избыточное давление воздушной УВ (ΔРф3): r3=r.
Избыточное давление в зоне III в зависимости от расстояния до центра взрыва может быть определено по графику [17] или рассчитываться по формуле при ψ
2 (единый параметр Ψ):
ΔРф= (2.13)
при ψ2 – по формуле (2.14):
ΔРф= (2.14)
ψ=0,24r3/r1= (0,24r)/(17,5
относительная величина).
Пример 2. Определить избыточное давление в районе механического цеха при взрыве емкости со сжиженным пропаном в количестве Q=100т, если расстояние от емкости до цеха равно r=300м.
Решение:
r1=17.5·=17.5· ≈ 80
Вычислим радиус зоны действия продуктов взрыва (зона II):
r2 = 1,7r1 = 1,7·80 = 136 (м)
Находим радиус зоны действия воздушной УВ (зона III)
r3 = r = 300 (м).
Сравнивая расстояния от механического цеха до центра взрыва (r = 300 м) с найденными радиусами зоны I (r1 = 80 м ) и зоны II (r2 = 136 м), можно сказать, что цех находится в пределах этих зон и следовательно может оказаться в зоне воздушной УВ (зона III).
Определим относительную величину:
ψ= 0,24 r3/r1= 0,24·300/80=0,9.
Таким образом, избыточное давление воздушной УВ на механический цех:
Контрольный пример. Определить избыточное давление УВ в районе механического цеха объекта экономики при взрыве емкости со сжиженным пропаном массой Q=100 т, если расстояния от емкости до цеха r = 600 м.
Ответ: ψ=1,8 и ΔРф = 20 кПа.
Задания для самостоятельной работы
Определить избыточное давление в районе объекта при взрыве емкости со сжиженным газом при заданном расстоянии от емкости до объекта.
|
Вариант |
Вещество |
Количество, т |
R, м |
|
1 |
пропан |
120 |
100 |
|
2 |
бутан |
140 |
1000 |
|
3 |
этан |
110 |
80 |
|
4 |
пропан |
300 |
900 |
|
5 |
этан |
130 |
100 |
|
6 |
ацетилен |
150 |
120 |
|
7 |
этилен |
110 |
700 |
|
8 |
водород |
110 |
75 |
|
9 |
аммиак |
130 |
185 |
|
10 |
этан |
125 |
100 |
|
11 |
метан |
250 |
50 |
|
12 |
гексан |
200 |
180 |
|
13 |
гептан |
200 |
150 |
|
14 |
этилен |
240 |
200 |
|
16 |
ацетилен |
230 |
170 |
|
17 |
аммиак |
180 |
130 |
|
18 |
водород |
100 |
80 |
|
19 |
пропан |
140 |
120 |
|
20 |
гексан |
150 |
160 |
Взрывы ГВС в замкнутых объемах
Горючие смеси газов (паров) с воздухом (окислителем) образуются в ограниченных объемах технологической аппаратуры в помещениях промышленных и жилых зданий вследствие утечки газа по различным причинам и воспламеняются от внешних источников зажигания [7, 22]. Горение ГВС в замкнутых объемах от точечного источника зажигания происходит послойно с дозвуковой скоростью распространения пламени (дефлаграционное горение) при повышении давления и температуры во всем объеме. К концу полного выгорания смеси среднее значение температуры в помещении достигает значений в 1,5-2 раза больших, чем при аналогичных взрывах в открытом пространстве [10, 14].
Согласно рекомендациям ГОСТ 12.1.004-85, избыточное давление взрыва ГВС в помещениях можно определить по формуле [10,14]
ΔРф = (2.15),
где Мг = Vсв ·г – масса горючего газа, поступившего в помещение в результате аварии, кг;
Qг - удельная теплота сгорания ГВС, Дж/кг;
P0 – начальное давление в помещении, кПа; его принимают в расчетах P0 = 101 кПа;
Z – доля участия продуктов во взрыве, принимается в расчетах Z = 0,5 ;
Vсв – свободный объем помещения, м3; допускается принимать 80% от полного объема помещения, т. е. Vсв = 0,8 Vп;
Vп – полный объем помещения, м3;
ρВ – плотность воздуха до взрыва, кг/м3 при начальной температуре Т0, 0К. Рекомендуется принимать в расчетах ρВ = 1,225 кг/м3;
СВ - удельная теплоемкость воздуха, Дж/(кг·0К); принимают СВ = = 1,01·103 Дж/(кг·0К);
k1 – коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неадиабатичность процесса горения, допускается принимать k 1 = 2 или k 1 = 3;
Т0 - начальная температура воздуха в помещении, 0С
Пример 1. В результате утечки бытового газа пропана в кухне квартиры площадью 10 м2 и высотой 2,5 м при температуре 2000С образовалась равновесная пропано-воздушная смесь. Рассчитать избыточное давление взрыва такой смеси при К1 = 2 и К1 = 3.
Решение:
Согласно (2.15) ΔРф =
МВ = Мг = ρВVсв , Vсв = 0,8Vп = 0,8·10·2,5 = 20 (м);
МВ = Мг = Vсв· ρВ/К1 = (20 ·1,225)/2 = 12,2 (кг).
Qг = 2,8 ·106 Дж/кг при Т0 = 2930К определим по табл. 1.3 для пропано-воздушной смеси [10].
Р0 = 101 кПа; Z = 0,5 ; ρВ = 1,225 кг/м3; СВ = 1,01·103 Дж/(кг·0К) – значения принимаются в расчетах.
Подставив эти значения параметров в формулу (2.15), получим
ΔРф1 = 119 кПа при k1 = 2; ΔРф2 = 80 кПа при k 1 = 3.
Контрольный пример. Условие задачи то же, но принять выброс в помещение метана и образование в нем метано-воздушной смеси.
Задания для самостоятельной работы
В результате утечки газа в помещении площадью образовалась равновесная ГВС. Рассчитать избыточное давление взрыва такой смеси при К1 = 2 и К1 = 3.
|
Вариант |
Вещество |
S, м2 |
H, м |
T 0 С |
|
1 |
пропан |
20 |
2.5 |
100 |
|
2 |
бутан |
100 |
2.5 |
200 |
|
3 |
этан |
10 |
3.2 |
250 |
|
4 |
пропан |
10 |
3.0 |
60 |
|
5 |
этан |
30 |
3.0 |
60 |
|
6 |
ацетилен |
20 |
2.5 |
40 |
|
7 |
этилен |
10 |
2.5 |
100 |
|
8 |
водород |
100 |
4.0 |
200 |
|
9 |
аммиак |
20 |
2.5 |
200 |
|
10 |
этан |
20 |
2.5 |
150 |
|
11 |
пропан |
30 |
2.5 |
200 |
|
12 |
метан |
40 |
3.0 |
150 |
|
13 |
этилен |
25 |
2.5 |
200 |
|
14 |
ацетилен |
50 |
2.5 |
200 |
|
15 |
бутан |
60 |
2.5 |
130 |
|
16 |
октан |
120 |
2.5 |
120 |
|
17 |
гексан |
150 |
2.5 |
150 |
|
18 |
декан |
100 |
2.5 |
220 |
|
19 |
пентан |
200 |
3.0 |
200 |
|
20 |
пропан |
140 |
3.0 |
170 |
2.5 Прогнозирование последствий взрывов газопаровоздушных смесей (ГПВС) в производственных помещениях (третья методика) [16]
Кратко рассмотрим модели воздействия, позволяющие определить поля давлений при прогнозировании последствий взрывов в производственных помещениях.
Наиболее типичными аварийными ситуациями в этом случае считаются:
В этом случае газо-, паро-, пылевоздушная смесь займет частично или полностью весь объем помещения. Затем этот объем заменяется расчетной сферой (в отличии от полусферы в открытом пространстве), радиус которой определяется с учетом объема помещения, типа и массы опасной смеси. При прогнозировании последствий считают, что процесс в помещении развивается в режиме детонации.
2.6 Взрывы газопаровоздушных смесей
При взрыве газопаровоздушных смесей (ГПВС) зону детонационной волны, ограниченную радиусом r0, можно определить по формуле
r0 = , м, (2.16)
где 1/ 24 - коэффициент, м/кДж1/3;
Е - энергия взрыва смеси, определяемая из выражения
Е=VГПВС·ρСТХ·Qстх , кДж (2.17)
где VГПВС - объем смеси, равный:
VГПВС = (2.18)
где Vг - объем газа в помещении;
С - стехиометрическая концентрация горючего по объему
в % (табл. 5);
стх - плотность смеси стехиометрического состава, кг/м3
(табл. 5);
Qстх - энергия взрывчатого превращения единицы массы смеси стехиометрического состава, кДж/кг;
V0 - свободный объем помещения, равный V0=0,8Vп, м3;
Vп - объем помещения;
при VГПВС > V0 объем смеси VГПВС принимают равным V0 .
Таблица 5
Характеристики газопаровоздушных смесей
|
Вещество, характеризующее смесь |
Формула вещества, образующего смесь |
Характеристики смеси |
|||
|
mk молярная масса газа, кг/кмоль |
стх, кг/м3 |
Qстх, МДж/кг |
С, об. % |
||
|
Газовоздушные смеси |
|||||
|
Аммиак |
NH3 |
15 |
1,180 |
2,370 |
19,72 |
|
Ацетилен |
C2H2 |
26 |
1,278 |
3,387 |
7,75 |
|
Бутан |
C4H10 |
58 |
1,328 |
2,776 |
3,13 |
|
Бутилен |
C4H8 |
56 |
1,329 |
2,892 |
3,38 |
|
Винилхлорид |
C2H3Cl |
63 |
1,400 |
2,483 |
7,75 |
|
Водород |
H2 |
2 |
0,933 |
3,425 |
29,59 |
|
Дивинил |
C4H6 |
54 |
1,330 |
2,962 |
3,68 |
|
Метан |
CH4 |
16 |
1,232 |
2,763 |
9,45 |
|
Окись углерода |
CO |
28 |
1,280 |
2,930 |
29,59 |
|
Пропан |
C3H8 |
44 |
1,315 |
2,801 |
4,03 |
|
Пропилен |
C3H6 |
42 |
3,314 |
2,922 |
4,46 |
|
Этан |
C2H6 |
30 |
1,250 |
2,797 |
5,66 |
|
Этилен |
C2H4 |
28 |
1,285 |
3,010 |
6,54 |
|
Паровоздушные смеси |
|||||
|
Ацетон |
C3H6O |
58 |
1,210 |
3,112 |
4,99 |
|
Бензин авиационный |
94 |
1,350 |
2,973 |
2,10 |
|
|
Бензол |
C6H6 |
78 |
1,350 |
2,937 |
2,84 |
|
Гексан |
C6H14 |
86 |
1,340 |
2,797 |
2,16 |
|
Дихлорэтан |
C2H4Cl2 |
99 |
1,49 |
2,164 |
6,54 |
|
Диэтиловый эфир |
C4H10O |
74 |
1,360 |
2,840 |
3,38 |
|
Ксилол |
C8H10 |
106 |
1,355 |
2,830 |
1,96 |
|
Метанол |
CH4O |
32 |
1,300 |
2,843 |
12,30 |
|
Пентан |
C5H12 |
72 |
1,340 |
2,797 |
2,56 |
|
Толуол |
C7H8 |
92 |
1,350 |
2,843 |
2,23 |
|
Циклогексан |
C6H12 |
84 |
1,340 |
2,797 |
2,28 |
|
Этанол |
C2H6O |
46 |
1,340 |
2,804 |
6,54 |
В нормативной литературе [15] по взрывозащите зданий и взрывобезопасности производств существуют специальные методики по определению массы и объема газа, распространяющегося в помещении при аварийной ситуации. Эти методики предусматривают тщательное изучение технологического процесса.
Для оперативного прогнозирования последствий взрыва в производственных помещениях расчеты целесообразно проводить для случая, при котором будут максимальные разрушения, то есть когда свободный объем помещения, где расположены емкости с газом, будет полностью заполнен взрывоопасной смесью стехиометрического состава.
Тогда уравнение (2.17) по определению энергии взрыва можно записать в виде
E = , кДж , (2.19)
Далее принимается, что за зоной детонационной волны с давлением 17 кгс/см2, действует воздушная ударная волна. Давление во фронте воздушной ударной волны определяется с использованием данных табл. 6.
Таблица 6
Давление во фронте ударной волны Рф в зависимости зависит от расстояния до центра взрыва
|
r/r0 |
0 - 1 |
1,01 |
1,04 |
1,08 |
1,2 |
1,4 |
1,8 |
2,7 |
|
Рф,кПа |
1700 |
1232 |
814 |
568 |
400 |
300 |
200 |
100 |
|
r/r0 |
3 |
4 |
5 |
6 |
8 |
12 |
20 |
|
|
Рф,кПа |
80 |
50 |
40 |
30 |
20 |
10 |
5 |
При нарушении герметичности технологических аппаратов пыль выбрасывается в помещение, где вместе с накопившейся пылью смешивается с воздухом, образуя пылевоздушную смесь (ПВС), способную гореть. Искровой разряд приводит к взрывному горению смеси.
В отличие от газовых смесей образование взрывоопасного облака пыли в помещении может происходить в процессе самого горения. Взрыву в большинстве случаев предшествуют локальные микровзрывы (хлопки) в оборудовании, резервуарах и воспламенение в отдельных участках здания, что вызывает встряхивание пыли, осевшей на полу, стенах и других строительных конструкциях и оборудовании. Это приводит к образованию взрывоопасных концентраций пыли во всем объеме помещения, взрыв которой вызывает сильные разрушения.
При оперативном прогнозировании последствий принимают, что процесс развивается в детонационном режиме.
Энергия взрыва определяется из выражения
Е = mQ, кДж, (2.20)
где Q - удельная теплота сгорания вещества, образовавшего пыль, кДж/кг (табл.7); m - расчетная масса пыли, кг.
При оперативном прогнозировании расчетная масса пыли определяется из условия, что свободный объем помещения будет полностью заполнен взвешенным дисперсным продуктом, образуя при этом пылевоздушную смесь стехиометрической концентрации
m = , кг, (2.21)
где V0 - свободный объем помещения, (V0=0,8·Vп ), м3; С - стехиометрическая концентрация пыли, г / м3,
С 3нкпр, (2.22)
где нкпр – нижний концентрационный предел распространения пламени – это минимальное содержание пыли в смеси с воздухом, при котором возможно возгорание.
Значение нкпр для различных веществ находится в пределах:
неорганических веществ (сера, фосфор) нкпр=2 - 30 г/м3;
пластмасс нкпр=20 - 100 г/м3;
пестицидов и красителей нкпр=30 - 300 г/м3;
шерсти нкпр=100 - 200 г/м3.
Значения характеристик некоторых аэрозолей приведены в табл. 7.
Таблица 7
Показатели взрывных явлений пыли
|
Вещество |
нкпр, г/м3 |
Q , МДж/кг |
|
1 |
2 |
3 |
|
Полистирол |
27,5 |
39,8 |
|
Полиэтилен |
45,0 |
47,1 |
|
Метилцеллюлоза |
30,0 |
11,8 |
|
Полиоксадиазол |
18,0 |
18,0 |
|
Пигмент зеленый (краситель) |
45,0 |
42,9 |
|
Пигмент бордо на полиэтилене |
39,0 |
42,9 |
|
Нафталин |
2,5 |
39,9 |
|
Фталиевый ангидрид |
12,6 |
21,0 |
|
Уротропин |
15,0 |
28,1 |
|
Адипиновая кислота |
35,0 |
19,7 |
|
Сера |
2,3 |
8,2 |
|
Алюминий |
58,0 |
30,13 |
Пример 1. В цехе по переработке полиэтилена при разгерметизации технологического блока возможно поступление пыли в помещение.
Исходные данные: Vп=4800 м3; нкпр=45 г/м3; Q=47,1 МДж/кг. Определить давление ударной волны на расстоянии 30 м от контура помещения при разрушении его ограждающих конструкций.
Решение:
по табл. 6. Pф=65 кПа (0,65 кгс/см2).
Задание для самостоятельной работы
В цехе по переработке материалов при разгерметизации технологического блока возможно поступление пыли в помещение.
Определить давление ударной волны на расстоянии 20 м от контура помещения при разрушении его ограждающих конструкций.
|
Вариант |
Вещество |
Vп, м3; |
нкпр, г/м3 |
Q , МДж/кг |
|
1 |
Полистирол |
3000 |
27,5 |
39,8 |
|
2 |
Полиэтилен |
400 |
45,0 |
47,1 |
|
3 |
Метилцеллюлоза |
700 |
30,0 |
11,8 |
|
4 |
Полиоксадиазол |
4500 |
18,0 |
18,0 |
|
5 |
Пигмент зеленый (краситель) |
1200 |
45,0 |
42,9 |
|
6 |
Пигмент бордо на полиэтилене |
200 |
39,0 |
42,9 |
|
7 |
Нафталин |
450 |
2,5 |
39,9 |
|
8 |
Сера |
300 |
2,3 |
8,2 |
|
9 |
Алюминий |
250 |
58,0 |
30,13 |
|
10 |
Фталиевый ангидрид |
500 |
12,6 |
21,0 |
Рассмотрим модели, используемые для определения параметров взрыва при авариях на газопроводах.
Аварии при разгерметизации газопроводов сопровождаются следующими процессами и событиями: истечением газа до срабатывания отсекающей арматуры (импульсом на закрытие арматуры является снижение давления продукта); закрытие отсекающей арматуры; истечение газа из участка трубопровода, отсеченного арматурой.
В местах повреждения происходит истечение газа под высоким давлением в окружающую среду. На месте разрушения в грунте образуется воронка. Метан поднимается в атмосферу (легче воздуха), а другие газы или их смеси оседают в приземном слое. Смешиваясь с воздухом газы образуют облако взрывоопасной смеси.
Статистика показывает, что примерно 80 % аварий сопровождается пожаром. Искры возникают в результате взаимодействия частиц газа с металлом и твердыми частицами грунта. Обычное горение может трансформироваться во взрыв за счет самоускорения пламени при его распространении по рельефу и в лесу.
При оперативном прогнозировании принимают, что процесс развивается в детонационном режиме.
Дальность распространения облака (рис. 3) взрывоопасной смеси в направлении ветра определяется по эмпирической формуле
L = 25, м, (2.23)
где М - массовый секундный расход газа, кг/с;
25 - коэффициент пропорциональности, имеющий размерность м3/2 / кг1/2;
W – скорость ветра, м/с.
Тогда граница зоны детонации, ограниченная радиусом r0, в результате истечения газа за счет нарушения герметичности газопровода, может быть определена по формуле
r0 = 12,5, м. (2.24)
Массовый секундный расход газа М из газопровода для критического режима истечения, когда основные его параметры (расход и скорость истечения) зависят только от параметров разгерметизированного трубопровода, может быть определен по формуле:
М = , кг/с, (2.25)
где - коэффициент, учитывающий расход газа от состояния потока (для звуковой скорости истечения =0,7);
F - площадь отверстия истечения, принимаемая равной площади сечения трубопровода, м2; - коэффициент расхода, учитывает форму отверстия ( = 0,7 . . . 0,9), в расчетах принимается = 0,8;
Рг - давление газа в газопроводе, Па;
Vг - удельный объем транспортируемого газа при параметрах в газопроводе (определяется по формуле 2.26).
Vг = R0, м3 / кг, (2.26)
где Т - температура транспортируемого газа, К;
R0 - удельная газовая постоянная, определяемая по данным долевого состава газа qк и молярным массам компонентов смеси из соотношения
R0 = 8314, Дж / (кг·К), (2.27)
где 8314 - универсальная газовая постоянная, Дж / ( кмольК );
mк - молярная масса компонентов, кг/кмоль;
n - число компонентов.
В зоне действия детонационной волны давление принимается равным 1,7 МПа. Давление во фронте воздушной ударной волны на различном расстоянии от газопровода определяется с использованием данных табл. 6
При прогнозировании последствий случившейся аварии на газопроводе зону детонации и зону действия воздушной ударной волны принимают с учетом направления ветра. При этом считают, что граница зоны детонации распространяется от трубопровода по направлению ветра на расстояние 2r0 (рис. 3). В случае заблаговременного прогнозирования, зона детонации определяется в виде полос вдоль всего трубопровода шириной 2r0, расположенных с каждой из его сторон. Это связано с тем, что облако взрывоопасной смеси может распространяться в любую сторону от трубопровода, в зависимости от направления ветра. За пределами зоны детонации по обе стороны от трубопровода находятся зоны действия воздушной ударной волны. На плане местности эти зоны также имеют вид полосовых участков вдоль трубопровода.
При разработке разделов проекта ИТМ ГОЧС на планах местности вдоль магистральных нефте- и газопроводов наносятся зоны возможных сильных разрушений, границы которых определяются величиной избыточного давления 50 кПа.
2
1
2
1
Рис. 3. Расчетная схема к определению давлений при аварии на газопроводе
Р - давление в зоне детонации; Рф - давление во фронте воздушной ударной волны;
r0 - радиус зоны детонации; R - расстояние от расчетного центра взрыва;
1 - зона детонации; 2 - зона воздушной ударной волны (R>r0)
При проведении оперативных расчетов следует учитывать, что в зависимости от класса магистрального трубопровода, рабочее давление газа Рг может составлять: для газопроводов высокого давления - 2,5 МПа; среднего давления - от 1,2 до 2,5 МПа; низкого давления - до 1,2 МПа. Диаметр газопровода может быть от 150 до 1420 мм.
Температура транспортируемого газа может быть принята в расчетах t = 400С. Состав обычного газа, при отсутствии данных, может быть принят в соотношении: метан (СН4) - 90 %; этан (С2Н6) - 4 %; пропан (С3Н8) - 2 %; н-бутан (С4Н10) - 2 %; изопентан - (С5Н12) - 2 %.
Пример 1. Расчет радиуса зоны детонации r0
Исходные данные: d = 0,5 м; Рг = 1,9 МПа; t = 400С; W = 1 м/с; =0,8.
Решение:
Задание для самостоятельной работы.
Произошла утечка газа из магистрального газопровода при заданных условиях. Определить радиус зоны детонации при t = 400С;
|
Вариант |
Метан,% |
Этан,% |
Пропан, % |
н-бутан, % |
Изопен-тан, % |
d ,м |
Рг , МПа; |
W , м/с; |
|
|
1 |
90 |
4 |
2 |
2 |
2 |
0.5 |
2.5 |
1 |
0.9 |
|
2 |
92 |
4 |
2 |
1 |
1 |
0.5 |
1.9 |
1 |
0.8 |
|
3 |
90 |
2 |
5 |
1 |
2 |
1.0 |
2.0 |
2 |
0.7 |
|
4 |
90 |
2 |
1 |
5 |
2 |
1.5 |
2.0 |
3 |
0.8 |
|
5 |
93 |
3 |
1 |
1 |
2 |
0.7 |
2.2 |
5 |
0.8 |
|
6 |
91 |
3 |
2 |
2 |
2 |
0.9 |
1.95 |
4 |
0.7 |
|
7 |
90 |
2 |
2 |
2 |
4 |
1.0 |
2.0 |
2 |
0.9 |
|
8 |
90 |
4 |
2 |
2 |
2 |
0.5 |
2.5 |
4 |
0.7 |
|
9 |
90 |
2 |
2 |
4 |
2 |
0.7 |
2.5 |
5 |
0.9 |
|
10 |
90 |
2 |
2 |
3 |
1 |
1.0 |
1.9 |
1 |
0.7 |
ГЛАВА 3. ВЗРЫВЫ КОНДЕНСИРОВАННЫХ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ.
Параметры взрыва конденсированных взрывчатых веществ (ВВ) определяются в зависимости от вида ВВ, эффективной массы, характера подстилающей поверхности и расстояния до центра взрыва. Расчет проводят в два этапа.
Основные определяемые параметры:
Приведенный радиус зоны взрыва может быть определен по формуле:
, м/кг1/3 (3.1)
где: r - расстояние до центра взрыва ВВ, м;
- коэффициент, учитывающий характер подстилающей поверхности, принимаемый равным: для металла - 1; для бетона - 0,95; для грунта и дерева - 0,6 - 0,8;
Q - количество ВВ, кг.
kэфф - коэффициент приведения рассматриваемого вида ВВ к тротилу, принимаемый по приведенной ниже таблице 8.
Таблица 8
Значения коэффициента kэфф
|
Вид ВВ |
Тротил |
Тритонол |
Тетрил |
Гексоген |
ТЭН |
Аммонал |
Порох |
ТНРС |
Тетрил |
|
kээфф |
1 |
1,53 |
1.15 |
1,3 |
1,39 |
0,98 |
0,66 |
0,39 |
1,15 |
В зависимости от величины приведенного радиуса избыточное давление может быть определено по одной из следующих формул:
ΔРф= (2.13) при 6.2
или (2.14) при 6.2
Расчеты можно проводить также по графику (рис.3), построенному с использованием этих формул.
3.1 Прогнозирование обстановки при авариях со взрывом на пожароопасных объектах
Обстановку в зоне принято оценивать показателями, которые могут быть разделены на две группы:
Для прогнозирования обстановки на пожаровзрывоопасных объектах рекомендуется на план объекта нанести зоны с радиусами, соответственно равными Рф = 100; 50; 30; 20; 10 кПа.
При оперативном прогнозировании можно выделить четыре зоны разрушений:
Пример 1: Определить значение Рф на расстоянии r=20 м при взрыве тротила Q=100 кг. На пересечении вертикальной линии r=20 м с горизонтальной Q = 100 кг получим точку В, соответствующую Рф = 0,4 кгс/см2. Смотри нонограмму - рисунок 4
4
4
Показатели инженерной обстановки
К основным показателям инженерной обстановки относят:
Кроме основных показателей, при оценке инженерной обстановки могут определяться вспомогательные показатели, к которым относятся:
Рассмотрим порядок определения показателей, характеризующих инженерную обстановку.
Для чрезвычайных ситуаций, вызванных взрывами, при оперативном прогнозировании обстановки принято рассматривать четыре степени разрушения зданий - слабые, средние, сильные и полные (табл. 9).
Таблица 9
Характеристика степеней разрушения зданий
|
Степени разрушения |
Характеристика разрушения |
|
Слабые |
Частичное разрушение внутренних перегородок, кровли, дверных и оконных коробок, легких построек и др. Основные несущие конструкции сохраняются. |
|
Средние |
Разрушение меньшей части несущих конструкций. Большая часть несущих конструкций сохраняется и лишь частично деформируется.Здание выводится из строя, но может быть восстановлено. |
|
Сильные |
Разрушение большей части несущих конструкций. При этом могут сохраняться наиболее прочные элементы здания, каркасы, ядра жесткости, частично стены и перекрытия нижних этажей. При сильном разрушении образуется завал.В большинстве случаев восстановление нецелесообразно. |
|
Полные |
Полное обрушение здания, от которого могут сохраниться только поврежденные (или неповрежденные) подвалы и незначительная часть прочных элементов. При полном разрушении образуется завал. Здание восстановлению не подлежит. |
Количество зданий, получивших полные, сильные, средние и слабые разрушения определяют путем сопоставления давлений, характеризующих прочность зданий, и давлений, характеризующих воздействие взрыва.
В таблице 10 приведены интервалы давлений, вызывающих ту или иную степень разрушения жилых, общественных и производственных зданий при взрывах ВВ и горючих смесей. Данные, приведенные в таблице, представляют аппроксимацию законов определенных степеней разрушения зданий в виде ступенчатой функции.
Таблица 10
Степени разрушения зданий от избыточного давления при
взрывах горючих смесей
|
Типы зданий |
Степени разрушения и избыточные давления, кПа |
|||
|
слабые |
средние |
сильные |
полные |
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
Кирпичные и каменные: малоэтажные многоэтажные |
8 - 20 8 - 15 |
20 - 35 15 - 30 |
35 - 50 30 - 45 |
50 - 70 45 - 60 |
|
Железобетонные крупнопанельные: малоэтажные многоэтажные |
10 - 30 8 - 25 |
30 - 45 25 - 40 |
45 - 70 40 - 60 |
70 - 90 60 - 80 |
|
Железобетонные монолитные: многоэтажные повышенной этажности |
25 - 50 25 - 45 |
50 - 115 45 - 105 |
115 - 180 105 - 170 |
180 - 250 170 - 215 |
|
Железобетонные крупнопанельные с железобетонным и металлическим каркасом и крановым оборудованием грузоподъемностью, в тоннах: до 50 от 50 до 100 |
5 - 30 15 - 45 |
30 - 45 45 - 60 |
45 - 75 60 - 90 |
75 - 120 90 - 135 |
|
Здания со стенами типа " Сэндвич " и крановым оборудованием грузоподъемностью до 20 тонн |
10 - 30 |
30 - 50 |
50 - 65 |
65 - 105 |
|
Складские помещения с металлическим каркасом и стенами из листового металла |
5 - 10 |
10 - 20 |
20 - 35 |
35 - 45 |
Взрывы на объектах, содержащих менее 10 тонн горючих газов, воздействуют на ограниченной площади.
При этом, в большинстве случаев, здания полностью не разрушаются. К таким случаям относятся также взрывы в отдельных помещениях больших зданий.
Оценку характера разрушения зданий в этом случае можно провести в следующей последовательности:
Таблица 11
Предельные значения давлений |Рф|, вызывающих различные степени разрушении отдельных конструктивных элементов зданий
|
ΔРф 1 , кПа |
Разрушаемые элементы здания |
|
0,5 - 3.0 |
Частичное разрушение остекления |
|
3,0-7,0 |
Полное разрушение остекления |
|
12 |
Перегородки, оконные и дверные рамы |
|
15 |
Перекрытия |
|
30 |
Кирпичные и блочные стены |
|
70 |
Металлические колонны |
|
90 |
Железобетонные колонны |
О степени разрушения здания в целом судят по характеру разрушения отдельных его элементов, используя известные описания степеней разрушения здания или таблицы (приведенные в справочной литературе) по прочности зданий к воздействию воздушной ударной волны ядерного взрыва.
В этом случае значения, вызывающие различные степени разрушения зданий, увеличивают в 1,5 - 1,7 раза.
Объем завала полностью разрушенного здания определяют по формуле:
V= , м3 (3.2)
где: А, В, Н - длина, ширина и высота здания, м;
- объем завала на 100 м3 строительного объема здания, принимаемый:
для промышленных зданий - = 20 м3 ; для жилых зданий - = 40 м3.
Объем завала здания, получившего сильную степень разрушения, принимают равным половине от объема завала полностью разрушенного здания.
Количество участков, требующих укрепления (обрушения) поврежденных или разрушенных конструкций, принимают из расчета один участок на здание, получившее сильное разрушение.
Количество аварий на коммунально-энергетических сетях (КЭС) принимают равным числу разрушенных вводов коммуникаций в здание (электро-, газо-, тепло- и водоснабжения). Кроме того, проверяется возможность разрушения головных элементов коммуникаций и линий снабжения. Ввод коммуникации считается разрушенным, если здание получило полную или сильную степень разрушения. При отсутствии исходных данных можно принять, что каждое здание имеет четыре ввода коммуникации.
Протяженность заваленных проездов оценивается с учетом ширины улиц и дальности разлета обломков. При отсутствии данных ширина улиц принимается равной:
Дальность разлета обломков разрушенных зданий определяется для оценки заваливаемости подъездов. Дальность разлета обломков принимают равным половине высоты здания.
Высота завала вычисляется для выбора способа проведения спасательных работ. Расчеты высоты завала проводят по формуле:
h= (3.3)
где: Н - высота здания, м.
Максимальный вес и размер обломков, определяющих грузоподъемность и вылет стрелы кранов может быть принят в соответствии с табл. 12
Таблица 12
Максимальный вес и размеры обломков зданий
|
Тип здания |
Пролет здания, м |
Максимальный вес, т |
Максимальный размер, м |
|
Производственное одноэтажное легкого типа |
6 12 18 |
3 5 12 |
Колонны до 7,2 т |
|
среднего типа |
18 24 |
8 20 |
Колонны до 10,8 т |
|
тяжелого типа |
24 36 |
20 35 |
Колонны до 1 8 т |
|
Производственное многоэтажное |
6-9 |
10 |
Колонны до 14,8 т |
|
Жилое |
6 |
2,5 |
Колонны до 8 т Плиты - 6 |
К основным показателям, влияющим на объемы поисково-спасательных работ и жизнеобеспечение населения, относятся:
Кратко рассмотрим рекомендации по прогнозированию этих показателей.
При взрывах на объектах люди поражаются непосредственно воздушной ударной волной, осколками остекления и обломками зданий, получивших полные и сильные разрушения, значительная часть людей может оказаться в завалах.
На основании анализа случившихся аварий основным фактором, определяющим потери, является степень повреждения зданий. Принимается, что:
Тогда максимальное количество людей, получивших поражение в зданиях, составит:
Nоб.зд.=Nп.р.+0.6·Nс.р.+0.15·Nср.р. (3.4)
где: Nоб.зд, Nп.р., Nс.р, Nср.р - количество людей, находящихся в зданиях, получивших соответственно полные, сильные и средние разрушения.
Общее число пострадавших людей, размещенных на открытой местности, можно определить из выражения:
Nоб.о.м =d·φ (3.5)
где: d - доля людей, которые в момент взрыва могут оказаться в опасной зоне вне зданий (при отсутствии данных величина d может быть принята равной 0,05);
- плотность размещения людей, чел./км2;
Fi - площадь территории объекта, где воздействует воздушная ударная волна с давлением Рф;
Pi - вероятность поражения персонала, находящегося в i-ой зоне воздействия ударной волны взрыва (табл.13).
Таблица 13
Вероятность поражения персонала,
|
ΔРф , кПа |
< 13 |
13-35 |
35-65 |
65- 120 |
120-400 |
>400 |
|
Рi |
0 |
0,75 |
0,35 |
0,13 |
0,05 |
0 |
Площадь Fi вычисляется путем поочередного вычитания из площади зоны поражения с давлением Рф площади зоны поражения с давлением ΔРф i.
Общие потери людей на объекте будут суммироваться из чисел пострадавших в зданиях и вне зданий:
No6 = Nоб.зд + Nоб.о.м.. (3.6)
Безвозвратные потери людей на объекте составят:
Nбез = 0,6·Noб, (3.7)
Санитарные потери:
Nc = Noб - Nбез. (3.8)
Число пострадавших, оказавшихся в завалах, определяется из выражения:
Nзав = Nп.р. + 0,3Nс.р. (3.9)
Радиусы зон теплового поражения людей, в случае горения смеси по дефлаграционному режиму, могут быть определены с использованием зависимостей, приведенных В.Маршаллом:
получение ожогов III степени: Rп=80 , м (3.10)
получение ожогов II степени: Rп=150, м, (3.11)
где Q - количество газа в смеси в т.
Число людей, оказавшихся без крова, принимается равным численности людей, проживающих в зданиях, получивших средние, сильные и полные разрушения.
Потребность в жилой площади во временных зданиях, домиках и палаточных городках может быть определена из расчета размещения:
Радиационная и химическая обстановка в районе аварии оценивается по соответствующим методикам.
При этом учитывается, что незащищенные емкости с АХОВ могут разрушаться от воздушной ударной волны при давлениях Рф = 70 - 75 кПа.
При заблаговременной оценке обстановки вдоль трассы магистрального газопровода выделяют, как правило, четыре полосовых
участка параллельно газопроводу (с каждой стороны).
Эти полосовые участки соответствуют характерным зонам разрушений:
Список литературы
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Теплосодержание некоторых веществ
|
Темпе-ратура 0С |
Теплосодержание, кДж/моль |
|||||
|
О2 |
N2 |
Воздух |
СО2 |
Н 2О |
SO2 |
|
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
100 |
3.0 |
2.9 |
2.9 |
3.8 |
3.3 |
4.1 |
|
200 |
6.0 |
5.8 |
5.8 |
8.0 |
6.8 |
8.5 |
|
300 |
9.1 |
8.8 |
8.9 |
12.5 |
10.4 |
13.2 |
|
400 |
12.4 |
11.8 |
11.9 |
17.3 |
14.0 |
18.2 |
|
500 |
15.7 |
14.9 |
15.1 |
22.3 |
17.8 |
23.3 |
|
600 |
19.1 |
18.1 |
18.3 |
27.5 |
21.7 |
28.5 |
|
700 |
22.5 |
21.3 |
21.5 |
32.8 |
25.8 |
33.9 |
|
800 |
26.0 |
24.6 |
24.8 |
38.2 |
29.9 |
39.3 |
|
900 |
29.6 |
28.0 |
28.2 |
43.8 |
34.8 |
44.8 |
|
1000 |
33.1 |
31.3 |
31.6 |
49.4 |
38.6 |
50.3 |
|
1100 |
36.8 |
34.8 |
35.1 |
55.1 |
43.2 |
55.9 |
|
1200 |
40.4 |
38.2 |
38.6 |
60.9 |
47.8 |
61.5 |
|
1300 |
44.0 |
41.7 |
42.1 |
66.8 |
52.6 |
67.2 |
|
1400 |
47.7 |
45.0 |
45.6 |
72.7 |
57.4 |
72.8 |
|
1500 |
51.5 |
48.8 |
49.2 |
78.6 |
62.3 |
78.4 |
|
1600 |
55.2 |
52.4 |
52.8 |
84.6 |
67.3 |
84.1 |
|
1700 |
59.0 |
55.9 |
56.4 |
90.5 |
72.4 |
89.8 |
|
1800 |
62.8 |
69.5 |
60.0 |
96.6 |
77.6 |
95.6 |
|
1900 |
66.6 |
63.1 |
63.6 |
102.6 |
82.8 |
101.2 |
|
2000 |
70.4 |
66.8 |
67.3 |
108.6 |
88.1 |
107.1 |
|
2100 |
74.2 |
70.4 |
71.0 |
114.7 |
93.4 |
112.7 |
|
2200 |
78.1 |
74.1 |
74.7 |
120.8 |
98.8 |
120.3 |
|
2300 |
78.1 |
74.1 |
74.1 |
126.9 |
104.2 |
124.2 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Энтальпия (теплосодержание) газов при постоянном давлении
|
Температура, 0С |
Теплосодержание, кДж/м3*10-2 |
Температура, 0С |
|||||
|
O2 |
N2 |
Воздух |
CO2 |
H2O |
SO2 |
||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
7 |
8 |
|
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
100 |
1.3 |
1.3 |
1.3 |
1.7 |
1.5 |
1.8 |
100 |
|
200 |
2.7 |
2.6 |
2.6 |
3.6 |
3.0 |
3.8 |
200 |
|
300 |
4.1 |
3.9 |
3.9 |
5.6 |
4.7 |
5.9 |
300 |
|
400 |
5.5 |
5.3 |
5.3 |
7.7 |
5.9 |
8.2 |
400 |
|
500 |
6.7 |
6.7 |
6.7 |
9.3 |
6.3 |
10.3 |
500 |
|
600 |
8.5 |
8.1 |
8.1 |
12.3 |
9.7 |
12.7 |
600 |
|
700 |
10.0 |
9.5 |
9.6 |
14.6 |
11.5 |
15.1 |
700 |
|
800 |
11.6 |
11.0 |
11.1 |
17.1 |
13.4 |
17.5 |
800 |
|
900 |
13.2 |
12.5 |
12.6 |
19.5 |
15.3 |
19.9 |
900 |
|
1000 |
14.8 |
14.0 |
14.1 |
22.1 |
17.2 |
22.4 |
1000 |
|
1100 |
16.4 |
15.5 |
15.6 |
24.6 |
19.3 |
24.9 |
1100 |
|
1200 |
18.0 |
17.1 |
17.2 |
27.2 |
21.3 |
27.4 |
1200 |
|
1300 |
19.7 |
18.6 |
18.8 |
29.8 |
23.5 |
29.8 |
1300 |
|
1400 |
21.3 |
20.1 |
20.4 |
32.4 |
25.6 |
32.4 |
1400 |
|
1500 |
23.0 |
21.8 |
21.9 |
35.1 |
27.8 |
34.9 |
1500 |
|
1600 |
24.6 |
23.4 |
23.6 |
37.7 |
30.0 |
37.5 |
1600 |
|
1700 |
26.3 |
25.0 |
25.2 |
40.4 |
32.3 |
40.0 |
1700 |
|
1800 |
28.0 |
26.6 |
26.8 |
43.1 |
34.6 |
42.6 |
1800 |
|
1900 |
29.7 |
28.2 |
28.4 |
45.8 |
36.9 |
45.3 |
1900 |
|
2000 |
31.4 |
29.8 |
30.0 |
48.5 |
39.3 |
47.9 |
2000 |
|
2100 |
33.1 |
31.4 |
31.7 |
51.2 |
41.7 |
50.6 |
2100 |
|
2200 |
35.0 |
33.0 |
33.3 |
53.9 |
44.1 |
53.4 |
2200 |
|
2300 |
36.6 |
34.7 |
35.0 |
56.6 |
46.7 |
56.1 |
2300 |
|
2400 |
38.3 |
36.3 |
36.6 |
59.3 |
48.9 |
58.9 |
2400 |
|
2500 |
40.0 |
38.0 |
38.3 |
62.1 |
51.4 |
61.7 |
2500 |
|
2600 |
41.8 |
39.5 |
40.0 |
64.9 |
53.9 |
64.6 |
2600 |
|
2700 |
43.7 |
41.4 |
41.6 |
67.6 |
56.4 |
67.5 |
2700 |
|
2800 |
45.5 |
43.0 |
43.2 |
70.3 |
59.0 |
70.5 |
2800 |
|
2900 |
47.3 |
44.7 |
44.8 |
73.1 |
61.6 |
73.5 |
2900 |
|
3000 |
49.4 |
46.3 |
46.5 |
75.9 |
64.3 |
76.6 |
3000 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
|
Вещество |
Теплота образования, кДж/моль |
Теплота сгорания, кДж/моль |
|
1 |
2 |
3 |
|
Альдегид |
||
|
Муравьиный (ж) |
121,1 |
561,5 |
|
Уксусный (ж) |
166,3 |
1173,2 |
|
Аммиак (газ) |
46,1 |
384,2 |
|
Анилин (ж) |
29,7 |
3484,0 |
|
Антрацен (тв) |
-101,4 |
7102,0 |
|
Ацетилен (газ) |
-224,6 |
1307,3 |
|
Ацетон (ж) |
248,1 |
1789,1 |
|
Бензол (ж) |
-34,8 |
3282,4 |
|
Бутадиен-1,3 (ж) |
-104,3 |
2547,9 |
|
Н-Бутан (газ) |
132,4 |
2882,3 |
|
Н-Бутан (ж) |
153,8 |
2863,0 |
|
Бутен-1 (газ) |
6,3 |
2723,9 |
|
Винилхлорид (газ) |
-37,7 |
1259,9 |
|
Винилхлорид (ж) |
-17,2 |
123,4 |
|
Вода (ж) |
286,6 |
- |
|
Вода (газ) |
242,2 |
- |
|
Н-Гексан (ж) |
211,2 |
4150,6 |
|
Н-Гептан (ж) |
239,7 |
4814,3 |
|
Глицерин (ж) |
675,4 |
1658,8 |
|
Двуокись |
||
|
Серы |
297,5 |
- |
|
Углерода |
396,6 |
- |
|
Диоксон (ж) |
375,4 |
2354,8 |
|
Дифенил (тв) |
-80,4 |
6258,2 |
|
Изобутан (ж) |
159,2 |
2857,6 |
Теплота образования и сгорания некоторых веществ
ПРИЛОЖЕНИЕ 4
Показатели пожарной опасности некоторых газов
|
Газы |
Плотность по воздуху |
Температура самовоспламенения, К |
Пределы воспламенения, % |
|
|
нижний |
верхний |
|||
|
Аммиак |
0,59 |
903 |
15,0 |
28.0 |
|
Ацетилен |
0,9 |
608 |
2,0 |
81,0 |
|
Бутан |
2,0 |
678 |
1,9 |
9,1 |
|
Бутилен |
1,93 |
657 |
1,6 |
9,4 |
|
Водород |
0,069 |
783 |
4,0 |
75,0 |
|
Метан |
0,55 |
810 |
5,0 |
15,0 |
|
Окись углерода |
0,967 |
883 |
12,5 |
74,0 |
|
Окись этилена |
1,5 |
702 |
3,0 |
80,0 |
|
Окись пропилена |
2,0 |
673 |
2,0 |
22,0 |
|
Пропан |
1,56 |
739 |
2,1 |
95,0 |
|
Пропилен |
1,45 |
683 |
2,2 |
10,3 |
|
Сероводород |
1,19 |
519 |
4,3 |
46,0 |
|
Этан |
1,04 |
745 |
2,9 |
15,0 |
|
Этилен |
0,97 |
813 |
3,0 |
32,0 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 5
Показатели пожарной опасности некоторых жидкостей
|
Жидкость |
Плот-ность кг/м3 |
Темпера-тура самовос-пла-менения (К) |
Температурные пределы воспламенения, К |
Концентрационные пределы воспламенения, % |
||
|
Нижний предел |
Верхний предел |
Нижний предел |
Верхний предел |
|||
|
анилин |
1022 |
835 |
343 |
363 |
1.3 |
4.2 |
|
альдегид уксусный |
780 |
458 |
235 |
- |
4.0 |
55.0 |
|
ацетон |
790 |
738 |
253 |
279 |
2.2 |
13.0 |
|
бензол |
879 |
813 |
259 |
283 |
1.4 |
7.1 |
|
глицерин |
1260 |
673 |
431 |
513 |
- |
- |
|
уксусная кислота(ледяная) |
1049 |
727 |
308 |
349 |
3.3 |
22 |
|
сероуглерод |
1263 |
363 |
223 |
299 |
1.0 |
50.0 |
|
спирты |
||||||
|
изоамиловый |
816 |
628 |
310 |
335 |
1.07 |
5 |
|
бензиловый |
1050 |
673 |
360 |
418 |
1.0 |
15.5 |
|
Н-бутиловый |
814 |
683 |
304 |
333 |
1.52 |
7.9 |
|
изобутиловый |
820 |
828 |
299 |
323 |
1.89 |
7.3 |
|
метиловый |
795 |
737 |
280 |
312 |
6.0 |
34.7 |
|
Н-пропиловый |
803 |
643 |
293 |
326 |
2.02 |
13.55 |
|
изопропиловый |
785 |
693 |
281 |
310 |
2.25 |
11.65 |
|
этиловый |
789 |
677 |
284 |
314 |
3.6 |
19.0 |
|
стирол |
902 |
803 |
299 |
332 |
1.08 |
5.2 |
|
толуол |
866 |
809 |
273 |
303 |
1.3 |
6.7 |
|
этиленгликоль |
1114 |
653 |
385 |
397 |
3.8 |
6.35 |
|
эфир диэтиловый |
713 |
473 |
228 |
386 |
1.7 |
49 |
|
эфир уксусноизоамиловый |
870 |
703 |
276 |
330 |
0.2 |
4.35 |
|
эфир уксусноэтиловый |
881 |
673 |
----- |
----- |
------ |
------ |
ПРИЛОЖЕНИЕ 6
Величины параметров К и l для вычисления температурных пределов воспламенения некоторых жидкостей
|
Гомологический ряд |
Формула n=0.1.2.3.4… |
Параметры для |
|
|
К |
l |
||
|
нормальные алканы |
СН3-(СН2)n-СН3 |
||
|
2-метилалканы |
(СН3)2-(СН2)n-CH3 |
||
|
нормальные 1-алкены |
СH2=СН-(СН2)n-СН3 |
||
|
норм. жирные спирты |
СН3-(СН2)n-ОН |
||
|
2-метилкарбинолы |
(СН3)2СН-(СН2)n-ОН |
||
|
н-алкилформиаты |
НСОО-(СН2)n-СН3 |
||
|
н- алкилацетаты |
СН3СОО-(СН2)n-СН3 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 7
Давление насыщенных паров некоторых веществ, ГПа
|
Вещество |
1.3 |
13.3 |
26.7 |
53.3 |
80.0 |
133.3 |
266.6 |
533.3 |
1013.25 |
|
Температура .К |
|||||||||
|
Акриловая кислота |
276.5 |
312.0 |
325 |
339.2 |
348 |
359.2 |
376.3 |
395.0 |
414 |
|
Альдегид уксусной кислоты |
191.5 |
216.2 |
225.2 |
235.3 |
241.6 |
250.4 |
263.0 |
277.9 |
293.3 |
|
Ангидрид уксусной кислоты |
274.7 |
309 |
321.8 |
335.1 |
343.8 |
355.2 |
373. |
392.8 |
412.6 |
|
Ацетон |
312.6 |
241.9 |
252.2 |
263.6 |
271 |
280.7 |
295.7 |
312.5 |
329.5 |
|
Бензол |
236.3 |
261.5 |
270.4 |
280.6 |
288.4 |
299.1 |
315.6 |
333.6 |
353.1 |
|
Бромистый этил |
198.7 |
225.5 |
235.2 |
246.3 |
253.5 |
263 |
287.5 |
294 |
311.4 |
|
Бутилбензол |
295.7 |
335 |
249.4 |
375.6 |
389.2 |
409.9 |
432.2 |
456.1 |
467.1 |
|
Бутилформиат |
246.6 |
279.1 |
291 |
304.6 |
312.8 |
340 |
340.9 |
359.2 |
379.0 |
|
Метилэтилкетон |
224.2 |
255.3 |
266.5 |
276 |
287 |
298 |
314.6 |
333 |
352.6 |
|
метилциклогексан |
237.1 |
269.8 |
281.7 |
295 |
303.5 |
315.1 |
332.6 |
352.6 |
373.9 |
|
3-метил-2-бутанол |
253 |
281.3 |
291.3 |
302.6 |
309.2 |
318.5 |
332 |
346.8 |
361.9 |
|
2-метилбутан |
190.1 |
216 |
225.7 |
236.5 |
243.4 |
267.1 |
283.5 |
300.8 |
|
Lср |
Tc |
Lср |
Tc |
Lср |
Tc |
Lср |
Tc |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
3.0 |
743 |
6.0 |
507 |
9.0 |
482 |
12.0 |
477 |
|
3.1 |
738 |
6.1 |
505 |
9.1 |
481 |
12.1 |
477 |
|
3.2 |
733 |
6.2 |
504 |
9.2 |
481 |
12.2 |
477 |
|
3.3 |
728 |
6.3 |
503 |
9.3 |
481 |
12.3 |
477 |
|
3.4 |
723 |
6.4 |
502 |
9.4 |
480 |
12.4 |
477 |
|
3.5 |
717 |
6.5 |
501 |
9.5 |
480 |
12.5 |
477 |
|
3.6 |
712 |
6.6 |
500 |
9.6 |
480 |
12.6 |
477 |
|
3.7 |
706 |
6.7 |
499 |
9.7 |
480 |
12.7 |
477 |
|
3.8 |
699 |
6.8 |
498 |
9.8 |
479 |
12.8 |
477 |
|
3.9 |
693 |
6.9 |
497 |
9.9 |
479 |
12.9 |
477 |
|
4.0 |
686 |
7.0 |
496 |
10.0 |
479 |
13.0 |
477 |
|
4.1 |
686 |
7.1 |
495 |
10.1 |
479 |
13.1 |
477 |
|
4.2 |
680 |
7.2 |
494 |
10.2 |
479 |
13.2 |
477 |
|
4.3 |
673 |
7.3 |
494 |
10.3 |
479 |
13.3 |
477 |
|
4.4 |
665 |
7.4 |
493 |
10.4 |
478 |
13.4 |
477 |
|
4.5 |
654 |
7.5 |
492 |
10.5 |
478 |
13.5 |
476 |
|
4.6 |
643 |
7.6 |
491 |
10.6 |
478 |
13.6 |
476 |
|
4.7 |
631 |
7.7 |
490 |
10.7 |
478 |
13.7 |
476 |
|
4.8 |
617 |
7.8 |
489 |
10.8 |
478 |
13.8 |
476 |
|
4.9 |
601 |
7.9 |
489 |
10.9 |
478 |
13.9 |
476 |
|
5.0 |
581 |
8.0 |
488 |
11.0 |
478 |
14.0 |
476 |
|
5.1 |
560 |
8.1 |
487 |
11.1 |
478 |
14.1 |
476 |
|
5.2 |
547 |
8.2 |
486 |
11.2 |
478 |
14.2 |
476 |
|
5.3 |
535 |
8.3 |
486 |
11.3 |
478 |
14.3 |
476 |
|
5.4 |
528 |
8.4 |
485 |
11.4 |
478 |
14.4 |
476 |
|
5.5 |
522 |
8.5 |
484 |
11.5 |
478 |
14.5 |
476 |
|
5.6 |
517 |
8.6 |
484 |
11.6 |
477 |
14.6 |
476 |
|
5.7 |
513 |
8.7 |
483 |
11.7 |
477 |
14.7 |
476 |
|
5.8 |
511 |
8.8 |
483 |
11.8 |
477 |
14.8 |
476 |
|
5.9 |
509 |
8.9 |
482 |
11.9 |
477 |
14.9 |
475 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 8
Температура самовоспламенения, К некоторых предельных углеводов в зависимости от средней углеродной цепи.
ПРИЛОЖЕНИЕ 9
Температура самовоспламенения, К некоторых ароматических соединений
|
Lср |
Тс |
Lср |
Тс |
Lср |
Тс |
|
-2,0 |
843 |
- |
- |
- |
- |
|
-1,9 |
842 |
0,1 |
810 |
2,1 |
702 |
|
-1,8 |
841 |
0,2 |
794 |
2,2 |
701 |
|
-1,7 |
840 |
0,3 |
774 |
2,3 |
701 |
|
-1,6 |
840 |
0,4 |
753 |
2,4 |
700 |
|
-1,5 |
839 |
0,5 |
733 |
2,5 |
700 |
|
-1,4 |
838 |
0,6 |
723 |
2,6 |
699 |
|
-1,3 |
837 |
0,7 |
718 |
2,7 |
699 |
|
-1,2 |
837 |
0,8 |
715 |
2,8 |
698 |
|
-1,1 |
836 |
0,9 |
713 |
2,9 |
698 |
|
-1,0 |
835 |
1,0 |
712 |
3,0 |
697 |
|
-0,9 |
835 |
1,1 |
711 |
3,1 |
697 |
|
-0,8 |
834 |
1,2 |
710 |
3,2 |
697 |
|
-0,7 |
833 |
1,3 |
709 |
3,3 |
697 |
|
-0,6 |
832 |
1,4 |
708 |
3,4 |
696 |
|
-0,5 |
831 |
1,5 |
707 |
3,5 |
696 |
|
-0,4 |
830 |
1,6 |
706 |
3,6 |
696 |
|
-0,3 |
829 |
1,7 |
405 |
3,7 |
696 |
|
-0,2 |
827 |
1,8 |
704 |
3,8 |
696 |
|
-0,1 |
824 |
1,9 |
703 |
3,9 |
696 |
|
0,0 |
819 |
2,0 |
703 |
4,0 |
695 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 10
Температура самовоспламенения, К некоторых предельных одноатомных спиртов в зависимости от средней длины углеродной цепи
|
Lср |
Тс |
Lср |
Тс |
Lср |
Тс |
Lср |
Тс |
|
2,0 |
737 |
4,4 |
610 |
6,8 |
545 |
9,2 |
518 |
|
2,1 |
736 |
4,5 |
606 |
6,9 |
543 |
9,3 |
517 |
|
2,2 |
734 |
4,6 |
602 |
7,0 |
542 |
9,4 |
516 |
|
2,3 |
732 |
4,7 |
599 |
7,1 |
540 |
9,5 |
516 |
|
2,4 |
730 |
4,8 |
595 |
7,2 |
539 |
9,6 |
515 |
|
2,5 |
328 |
4,9 |
592 |
7,3 |
537 |
9,7 |
514 |
|
2,6 |
725 |
5,0 |
588 |
7,4 |
536 |
9,8 |
513 |
|
2,7 |
721 |
5,1 |
585 |
7,5 |
535 |
9,9 |
513 |
|
2,8 |
716 |
5,2 |
582 |
7,6 |
534 |
10,0 |
512 |
|
2,9 |
711 |
5,3 |
579 |
7,7 |
533 |
10,1 |
509 |
|
3,0 |
706 |
5,4 |
577 |
7,8 |
531 |
10,2 |
507 |
|
3,1 |
696 |
5,5 |
574 |
7,9 |
530 |
10,3 |
506 |
|
3,2 |
693 |
5,6 |
572 |
8,0 |
529 |
10,4 |
505 |
|
3,3 |
686 |
5,7 |
569 |
8,1 |
528 |
10,5 |
505 |
|
3,4 |
678 |
5,8 |
567 |
8,2 |
527 |
10,6 |
504 |
|
3,5 |
669 |
5,9 |
564 |
8,3 |
526 |
10,7 |
504 |
|
3,6 |
658 |
6,0 |
562 |
8,4 |
525 |
10,8 |
503 |
|
3,7 |
649 |
6,1 |
560 |
8,5 |
524 |
10,9 |
503 |
|
3,8 |
642 |
6,2 |
557 |
8,6 |
523 |
11,0 |
502 |
|
3,9 |
634 |
6,3 |
555 |
8,7 |
522 |
11,1 |
502 |
|
4,0 |
628 |
6,4 |
553 |
8,8 |
521 |
11,2 |
501 |
|
4,1 |
623 |
6,5 |
551 |
8,9 |
520 |
11,3 |
501 |
|
4,2 |
619 |
6,6 |
549 |
9,0 |
519 |
11,4 |
500 |
|
4,3 |
614 |
6,7 |
547 |
9,1 |
519 |
11,5 |
500 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 11
Значение параметров разбавленной смеси
|
Параметры |
Значения параметров при разбавлении смеси |
||
|
азотом |
водяным наром |
двуокисью углерода |
|
|
моль/Дж |
0,864*10-5 |
0,800*10-5 |
0,735*10-5 |
|
1,256 |
0,780 |
0,579 |
|
|
2,5277 |
1,651 |
1,251 |
|
|
0,7592 |
0,572 |
0,418 |
|
|
0,197 |
1,446 |
0,542 |
|
|
-0,151 |
-0,147 |
-0,135 |
|
|
1,500 |
1,500 |
1,500 |
|
|
2,800 |
2,236 |
2,020 |
|
|
5,946 |
5,000 |
4,642 |
|
|
1,486 |
1,250 |
1,160 |
|
|
-2,973 |
-2,500 |
-2,321 |
|
|
0 |
0 |
0 |
|
|
0 |
0 |
0 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 12
Потенциал горючести некоторых веществ
|
Наименование вещества |
Приведенный потенциал горючести, кДж/моль |
|
Азот |
4001 |
|
Аммиак |
-23,0 |
|
Аргон |
23,4 |
|
Ацетон |
-472,0 |
|
Бензол |
-838,0 |
|
Бромэтан |
33,4 |
|
Бутадиен - 1,3 |
-800,3 |
|
Бутан |
-683,0 |
|
Бутен – 1 |
-799,3 |
|
Винилхлорид |
-260,0 |
|
Вода |
55,3 |
|
Водород |
-628,5 |
|
н-Гексан |
-1022,0 |
|
Гелий |
37,7 |
|
Двуокись углерода |
70,0 |
|
Дифтордихлорметан |
266,3 |
|
Дифторхлорэтан |
-25,1 |
|
Дихлорметан |
57,4 |
|
Дихлорэтан |
-167,4 |
|
Диметиловый эфир |
-490,2 |
|
Диэтиловый эфир |
-896,7 |
|
1, 2 – дибромтетрафторэтан |
951,1 |
|
Дифторхлорметан |
117,3 |
|
Изобутан |
-670,4 |
|
Изобутилен |
-662,0 |
|
Изобутилформиат |
-540,5 |
|
Метан |
-239,7 |
|
Метиловый спирт |
-230,0 |
|
Метилацетат |
-402,2 |
|
Метилформиат |
-284,9 |
|
Метилэтилкетон |
-733,3 |
|
3-Метилбутен-1 |
-930,2 |
|
Сероводород |
-331,0 |
|
Сероуглерод |
-1466,5 |
|
Окись углерода |
-159,2 |
|
н-Пентан |
-879,9 |
|
Перфторпропан |
209,5 |
|
Пропан |
-586,6 |
|
Пропилен |
-603,4 |
|
Тетрафторметан |
104,8 |
|
Тетрахлорметан |
171,8 |
|
Трифторбромметан |
628,5 |
|
1,2,2-трифтортрихлорметан |
243,0 |
|
Фтортрихлор |
259,8 |
|
Хлорбромметан |
477,7 |
|
Циклопропан |
553,1 |
|
Шестифтористая сера |
167,6 |
|
Этан |
511,2 |
|
Этилен |
-641,1 |
|
Этилмеркаптан |
536,3 |
|
Этиловый спирт |
-385,5 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 13
ВОПРОСЫ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ЭКЗАМЕНУ
ПО Т Г В (ЗАОЧНОЕ ОТДЕЛЕНИЕ)