взрывоопасность

ВЗРЫВООПАСНОСТЬ

совокупность факторов, обусловливающих возможность образования взрывоопасной среды (ВС) в объеме, превышающем 5% своб. объема помещения, и ее воспламенения. Такими факторами служат горючее вещество, окислитель и источник воспламенения. Понятие В. относится к объектам, в которых возможны образование газо-, паро- или пылевоздушной ВС и взрыв, приводящие к их разрушению.

Расчетные характеристики. Максимальный объем ВС (в м³) для помещений, в которых в результате аварии возможно накопление горючих газов, находят по формуле:

где с — нижний концентрационный предел воспламенения, г/м³; G_г — масса горючих газов, которые могут попасть в помещение при продолжительности истечения газов до 15 мин, г; k — кратность воздухообмена аварийной вентиляции; -время действия вентиляции, ч; z-коэф., учитывающий объемную долю газа в образовании ВС (принимается равным 0,5–0,7).

Для оценки В. помещений, в которых ВС создается при испарении аварийно излившихся горючих жидкостей, определяют время достижения объема ВС, равного 5% объема помещения:

где V_п-своб. объем помещения, м³; И — коэф., учитывающий влияние на испарение скорости и температуры воздушного потока; р — давление насыщ. паров жидкости при заданной температуре, мм рт. ст.; М — молекулярная масса жидкости; F — поверхность разлившейся жидкости, м². Если< 1 ч, помещение взрывоопасно.

Для помещений, в которых возможно образование пылевоздушной смеси, объем ВС вычисляют по формуле для V^г_вс. Массу пыли, образующей газовзвесь, определяют по формуле:

где G — масса пыли, оседающей в помещении за межуборочный период, г; , -коэф., характеризующие соотв. интенсивность пылеосаждения и поверхность труднодоступных мест; n — число циклов поступления пыли; K_у — коэф. эффективности пылеуборки, составляющий 0,6–0,9; K_г — коэф., характеризующий содержание горючей пыли в отложениях; G_макс — макс. масса пыли, выбрасываемой из аппарата при аварии, г; G' — масса пыли, поступающей до отключения аппарата, г; -время, прошедшее до момента отключения аппарата (до 15 мин); K_п-коэф., характеризующий содержание пыли в газовзвеси (в зависимости от плотности пыли от 0,1 до 0,5).

Наиб. объективно и универсально оценка допустимого объема ВС, основанная на расчете фактич. взрывной нагрузки при сгорании ВС, м. б. произведена по формуле:

где G — миним. масса горючего вещества, образующего ВС, кг; Т_o-начальная температура, °C; Q_cг-теплота сгорания, кДж/кг; Р_o-начальное давление, кПа; — допустимый прирост давления (принимаемый равным 25 кПа); K_н — уд. негерметичность помещения, м²/м³; U_н- нормальная скорость распространения пламени при горении вещества, м/с; -степень расширения вещества при сгорании.

В соответствии с требованиями спец. стандарта к взрывоопасным относят объекты, в которых вероятность воздействия опасных факторов В. (давление ударной волны, обрушение конструкций) на людей превышает 10⁻⁶ в год.

Устройства взрывозащиты. Взрывобезопасность обеспечивается предупреждением образования ВС, исключением источников зажигания и ослаблением действия взрыва. Предупредить образование ВС можно посредством устройств вентиляции или флегматизации. Последняя заключается в добавлении к окислит. среде веществ, благодаря которым она не способна поддерживать горение. Наиб. эффективны для флегматизации сильные ингибиторы горения — трифторбромметан, дифторхлорбромметан, дибромтетрафторэтан (соотв. хладоны 13В1, 12В1, 114В2). Контроль за созданием ВС осуществляется автоматич. газосигнализаторами. Для устранения источников зажигания во взрывоопасных объектах используют спец. взрывозащищенное электрооборудование.

Действие взрыва ослабляется с помощью предохранительных мембран, взрывных клапанов, легкосбрасываемых ("вышибных") конструкций. Толщину мембран (в м) находят по формуле:

где р_д — допустимое давление, Па; d — диаметр мембраны, м; k — коэф., принимаемый равным 0,33–0,38 и 0,15–0,18 соотв. для алюминиевых и медных мембран. Необходимую пропускную способность клапанов (в кг/с) рассчитывают по формуле:

где р_в — давление взрыва (принимаемое в зависимости от физ.-хим. свойств горючих веществ в 7–10 раз больше начального), МПа; F-рабочее сечение клапана, м²; Т — температура, К. Рабочее сечение клапана определяют по формуле:

где d_c — диаметр седла клапана, м; h — высота подъема клапана, м.

Легкосбрасываемые конструкции устанавливают при недостаточной поверхности остекления зданий. Эффективное средство защиты от взрыва — огнепреградители, представляющие собой закрытые цилиндрич. сосуды, устанавливаемые на газопроводах. Они м. б. сухими, орошаемыми и с гидрозатвором. Наиб. применение нашли первые. Принцип их действия основан на разделении потока горючих газов или паров на отдельные струйки, движущиеся по узким каналам. Это достигается тем, что в корпус огнепреградителя перпендикулярно оси движения газа засыпают слой насадки из гранулированных или металлокерамич. материалов (стеклянные и фарфоровые шарики, гравий, кольца Рашига и т. п.) либо вставляют стальные пластины или сетки с большим числом отверстий. Охлаждение и гашение пламени в каналах обусловлено теплоотдачей от него к стенкам каналов и определяется гл. обр. их диаметром. Длина и материал стенок каналов существенно не влияют на пламягасящие свойства огнепреградителей. Расчет их основан на взаимосвязи между нормальной скоростью распространения пламени, давлением и диаметром канала, определяемой уравнением:

где Ре — критерий Пекле; C_р — теплоемкость продуктов сгорания, Дж/(моль∙К); Р — давление, Па; d-диаметр канала, м; R — газовая постоянная, Дж/(моль∙К); Т_o — температура, К; — теплопроводность горючей смеси, Дж/(м∙с∙К). При Ре < 65 распространение пламени исключается.

Система подавления взрыва газовых смесей в технол. аппаратах состоит из быстродействующего датчика обнаружения возникновения взрыва, сосуда с взрывоподавительным веществом (ингибитором горения), напр. хладоном, и быстродействующего устройства для подачи его в очаг взрыва. Последний подавляется в результате быстрого ингибирования хим. реакций в пламени (см. огнетушащие составы). При взрыве некоторых орг. газовзвесей эффективным средством подавления служит распыленная вода. В первые 40–60 мс развития взрыва давление еще не успевает опасно возрасти, и если за это время удается ингибировать процесс, разрушительных последствий его можно избежать.

^{Лит.: Розловский А. И., Научные основы техники взрывобезопасности при работе с горючими газами и парами, М., 1972; Монахов В. Т., Методы исследования пожарной опасности веществ, 2 изд., М., 1979, с. 422–23; Баратов А. Н., "Ж. Всес. хим. о-ва им. Д.И.Менделеева", 1982, т. 27, № 1, с. 22–29.}

_{А. Н. Баритов}