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 = m Q, 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» 3 jнкпр, (2.22)
где jнкпр – нижний концентрационный предел распространения пламени – это минимальное содержание пыли в смеси с воздухом, при котором возможно возгорание.
Значение jнкпр для различных веществ находится в пределах:
неорганических веществ (сера, фосфор) jнкпр=2 - 30 г/м3;
пластмасс jнкпр=20 - 100 г/м3;
пестицидов и красителей jнкпр=30 - 300 г/м3;
шерсти jнкпр=100 - 200 г/м3.
Значения характеристик некоторых аэрозолей приведены в табл. 7.
Таблица 7
Показатели взрывных явлений пыли
Вещество | jнкпр, г/м3 | Q, МДж/кг |
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; jнкпр=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:
3. Е=m·Q=518.4·47.1·103=24.4·106 кДж
|
|
по табл. 6. DPф=65 кПа (0,65 кгс/см2).