Основной причиной образования термических опасных и вредных производственных факторов является повреждение теплотехнического оборудования в результате нарушения его механической прочности.
Механическая прочность - способность материала воспринимать усилия рабочих нагрузок, не разрушаясь и не образуя пластических деформаций сверх предела установленных величин.
Причины повреждения технологического оборудования делится на три группы:
- повреждения механическими воздействиями;
- повреждения температурными воздействиями;
- повреждения химическими воздействиями.
Механические воздействия могут быть трех видов:
- образованием повышенного или пониженного давления (вызвано нарушениями материального или теплового баланса, процессов конденсации, попадания легкокипящих жидкостей в объем высоко нагревательных аппаратов, нарушением протекания экзотермических химических процессов и т.д.);
- воздействием динамических нагрузок (за счет их возникают напряжения превышающие до 10 - 15 раз те, которые образуются при тех же стандартных нагрузках, например: при резком изменении давления, гидравлическом ударе, вибрации, внешних механических ударах);
- эрозионный износ (под действием движущейся среды возможен механический износ стенок аппаратов, то есть - эрозия). Эрозия происходит при обтекании стенок потоком твердых, жидких или газообразных веществ, а так же при воздействии электрических разрядов.
Исходя из славного разрушающего фактора, различают пять видов эрозии: газовую, абразивную, навигационную, электрическую и ультразвуковую.
Температурные воздействия возникают, когда на материал стенок аппаратов и трубопроводов воздействует температура, которая вызывает:
- температурные напряжения (конструкция препятствует свободному изменению линейных размеров - рвется и разрушается металл);
- изменением механических свойств металлов (воздействует высокая или низкая температура).
Химические воздействия (в результате химического воздействия агрессивных веществ и материалов, обращающихся в технологическом процессе, происходит постепенное уменьшение толщины стенок аппарата и снижение механических свойств металла за счет коррозии).
Различают три вида коррозии:
- прямое химическое воздействие (химическая реакция);
- воздействие электрохимической реакции (электрохимическая коррозия);
- воздействие на металл микроорганизмов (биохимическая коррозия).
Термически опасные и вредные производственные факторы возникают при образовании пыле-воздушных, газо-воздушных и паро-воздушных смесей, горючих твердых и жидких веществ с окислителем (воздухом) и наличии источника зажигания.
Горение - это химическая реакция окисления горючего вещества окислителем.
Термически опасные и вредные производственные факторы характеризуют следующие показатели:
- температурой нагрева (нагрев горючего вещества до температуры плавления);
- температура плавления (разложение и начало испарения горючего вещества);
- температура вспышки (образование неустойчивого испарения горючего вещества, приводящее к вспышке);
- температура воспламенения (образование устойчивого испарения горючего вещества, приводящее к горению);
- температура горения (устойчивое горение, сопровождающееся выделением большого количества тепла и свечения).
Пожар - это неуправляемое горение вне специального очага, наносящее материальный ущерб.
Излучаемая теплота от очага горения вызывает боль и ожоги.
Боль ощущается при интенсивности теплового излучения 625 кДж·мин/м2 через 3 сек., а при интенсивности теплового излучения 250 кДж·мин/м2 через 14 сек.
Минимально безопасное расстояние (L, м) между пламенем и человеком ориентировано определяться по формуле:
, ()
где: Н - высота пламени горящего вещества, м.
Продолжительность пожара (Тп, ч) определяется по формуле:
, ()
где: N - количество горящего вещества, кг/м2; υ - скорость выгорания вещества, кг/(м2·ч).
При наличии в помещении различных видов твердых и жидких веществ и отношении площади помещения (Sп) к площади окон (Sо) находящееся в пределах от 4 до 10, время пожара определяется по формуле:
, ()
где: qi - количество горящего вещества, кг/м2; ni - коэффициент, учитывающий скорость горения вещества, кг/(м2·ч).