67. Что такое максимальное давление взрыва, для каких веществ определяется, его практическое применение?

Максимальное давление взрыва - наибольшее избыточное давление, возникающее при дефлаграционном сгорании газо-, паро- или пылевоздушной смеси в замкнутом сосуде при начальном давлении смеси 101,3 кПа.

Значение максимального давления взрыва следует применять при определении категории помещений по взрывопожарной и пожарной опасности в соответствии с требованиями норм технологического проектирования, при разработке мероприятий по обеспечению пожаровзрывобезопасности технологических процессов в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.004 и ГОСТ 12.1.010.

Сущность метода определения максимального давления взрыва заключается в зажигании газо-, паро- и пылевоздушной смеси заданного состава в объеме реакционного сосуда и регистрации избыточного развивающегося при воспламенении горючей смеси давления. Изменяя концентрацию горючего в смеси, выявляют максимальное значение давления взрыва.

Рис. 1. - Установка для определения показателей взрыва пылевоздушных смесей: 1 - реакционный сосуд; 2 - конус распылителя; 3 - форкамера; 4 - обратный клапан; 5 - клапан с электроприводом; 6 - манометр; 7 - ресивер; 8 - газоанализатор: 9 - пульт управления; 10 - источник зажигания; 11 - регистрирующая аппаратура; 12 - датчик давления

68. Что такое скорость нарастания давления при взрыве, для каких веществ определяется, ее практическое применение?

Скорость нарастания давления взрыва - производная давления взрыва по времени на восходящем участке зависимости давления взрыва горючей смеси в замкнутом сосуде от времени.

Значение скорости нарастания давления взрыва следует применять при разработке мероприятий по обеспечению пожаровзрывобезопасности технологических процессов в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.004 и ГОСТ 12.1.010. Сущность метода определения скорости нарастания давления заключается в экспериментальном определении максимального давления взрыва горючей смеси в замкнутом сосуде, построении графика изменения давления взрыва во времени и расчете средней и максимальной скорости по известным формулам. Концентрационный предел диффузионного горения газовых смесей в воздухе (ПДГ) - предельная концентрация горючего газа в смеси с разбавителем, при которой данная газовая смесь при истечении в атмосферу не способна к диффузионному горению.

Концентрационный предел диффузионного горения газовых смесей в воздухе следует учитывать при разработке мероприятий по обеспечению пожаровзрывобезопасности технологических процессов в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.004-91 и ГОСТ 12.1.010-76.

Сущность метода определения концентрационного предела диффузионного горения газовых смесей в воздухе заключается в определении предельной концентрации горючего газа в смеси с разбавителем, при которой данная газовая смесь не способна к диффузионному горению. При этом фиксируется предельная скорость подачи газовой смеси. Метод определения концентрационного предела диффузионного горения газовых смесей в воздухе применим для смесей с температурой 20-300 °С.

69. Тепловая теория гашения пламени

Как известно, боевая работа на пожаре ведется, в общем случае, сразу по нескольким направлениям: спасание людей, сохранение материальных ценностей, прекращение горения. В рамках данной дисциплины рассматривается только одна составляющая тушения пожара - прекращение горения, общие принципы, пути и способы достижения этой цели. Важность понимания этих вопросов обусловлена тем, что на пожаре основным процессом является процесс горения. Поэтому, с физической точки зрения, прекращение горения во всех его видах означает ликвидацию пожара.

Обычно, при рассмотрении вопросов, связанных с возникновением и прекращением горения используют понятие «классического треугольника горения». Суть его сводится к тому, что процесс горения возникает и развивается когда во времени и пространстве сходятся: горючее вещество, источник зажигания и окислитель (рис. 1). Если разорвать любую связь или исключить один из элементов данной схемы горение станет невозможным.

Рис. 1. - Схема «классического треугольника горения»

Пламенное горение на пожаре является диффузионным, т.е. газообразное горючее непрерывно поступает в зону горения, смешивается с газообразным окислителем и воспламеняется от источника зажигания. На пожаре таким непрерывно действующим источником зажигания является само пламя. Следовательно, ликвидация факела пламени означает исключение из треугольника пожара одного угла - источника зажигания и является условием необходимым для прекращения горения. Однако выполнение только этого условия не всегда достаточно для тушения пожара. Так, при горении многих твердых материалов (древесностружечных плит, древесины и т.д.) температура поверхности составляет 60 (Н700°С, что вполне достаточно для зажигания выделяющихся газообразных продуктов пиролиза и в отсутствие пламени. В таких случаях достаточным условием для тушения пожара является прекращение поступления горючих газов в зону горения, т.е. ликвидация еще одного угла треугольника пожара - горючего вещества.

Наиболее распространенной и наиболее научно обоснованной теорией прекращения процессов горения является тепловая теория потухания пламени. Суть ее сводится к тому, что в результате нарушения теплового равновесия в зоне химических реакций горения при определенных условиях самопроизвольное и непрерывное протекание этих реакций становится невозможным и процесс горения прекращается. Это происходит тогда, когда температура в зоне горения снижается до некоторого критического значения. В результате анализа параметров горения предварительно неперемешанных газов в зависимости от интенсивности подачи горючих компонентов в зону реакции Я.Б. Зельдович получил максимально возможную величину снижения температуры пламени:

(1)

Согласно тепловой теории потухания задача прекращения пламенного горения сводится к снижению температуры в зоне химических реакций до температуры потухания. Это достигается путем нарушения теплового равновесия в зоне протекания химических реакций горения, т.е. нарушения баланса процессов тепловыделения и теплоотвода.

Согласно тепловой теории потухания прекращение горения наступает в результате понижения температуры пламени до некоторой критической величины, называемой температурой потухания Тпот. Это достигается путем увеличения интенсивности теплоотвода из зоны горения и (или) уменьшением интенсивности тепловыделения за счет снижения скорости реакции горения.

Рис. 2. - Зависимость скорости тепловыделения q1 и теплоотвода q2 от температуры Т

Графики зависимостей q1и q2 от температуры показаны на рис. 2.

Проекция точки пересечения графиков на ось абсцисс соответствует температуре диффузионного пламени Тв. Очевидно, что в этой точке q1= q2 процесс горения является устойчивым.

Рассмотрим причину устойчивости. Допустим, что в силу каких-либо причин температура понизилась до Та, а законы тепловыделения и теплоотвода не изменились (т.е. взаимное расположение графиков q1и q2 осталось прежним). Видно, что в этом случае интенсивность тепловыделения станет больше интенсивности теплоотвода. Следовательно, система будет нагреваться более интенсивно, чем охлаждаться, и температура ее вернется к значению. Если, например, по инерции, температура повысится до То , интенсивность охлаждения (q1) станет больше интенсивности тепловыделения (q2). Соответственно температура начнет понижаться. Из всего сказанного следует, что для прекращения процесса горения недостаточно изменить только температуру, необходимо изменить параметры процессов тепловыделения и (или) теплоотвода.