51. سرعة التدفق الخارج في قناة ضيقة ، سرعة تدفق الكتلة سرعة التدفق الخارج في قناة تضييق دعونا ننظر في عملية تدفق ثابت ثابت للمادة. لنفترض أن مائع عامل بحجم معين معين (v1) موجود في خزان أسفل

المزلقات

الهدف الرئيسي في تطوير مواد التشحيم الصديقة للبيئة هو إنشاء منتج يتميز بقابلية عالية للتحلل البيولوجي وانخفاض السمية البيئية. في دول الغرب المتقدمة ،

حاليًا ، بدأت الشركات العامة والخاصة في إنشاء سوق لمواد التشحيم الصديقة للبيئة. تركز معظم الدراسات على التركيب الكيميائي للمنتج وتقييم قابليته للتحلل البيولوجي. عند إنشاء مواد تشحيم صديقة للبيئة ، يتم أخذ مجالين رئيسيين في الاعتبار: إنتاج زيوت أساسية ، تحدد طبيعتها الكيميائية طبيعة التأثير على البيئة ، وتوليف مواد مضافة جديدة صديقة للبيئة وقابلة للتحلل الحيوي وفعالة.

في الوقت الحاضر ، ومن المحتمل في المستقبل ، هناك ثلاث مجموعات من الزيوت الأساسية المشتقة من مصادر مواد أولية مختلفة لها أهمية خاصة: زيوت البترول المكسورة بالهيدروجين (HAs) ، والبوليفوليفينات المتعددة (PAOs) والإسترات ، التي تتحلل بيولوجيًا بسرعة في البيئة. من الأهمية بمكان لفترة طويلة إلى أجل غير مسمى ، أن زيوت البترول الأساسية الخاصة بمخططات التدفق التقليدية ستبقى بلا شك ، خاصة مع الأخذ في الاعتبار العامل الذي حصلت عليه مواد التشحيم على أساس PAO. استرات البولي كحول ، بولي ألكلين جلايكول وديستر لها تكلفة 2-10 مرات أكثر من المنتجات البترولية. زيادة التحلل البيولوجي ليست حافزا للتغلب على فروق الأسعار.

يتم توفير خصائص الأداء العالي والملاءمة البيئية للزيوت المعدنية من خلال مجموعة من الصفات المحددة. بادئ ذي بدء ، هذا هو تركيبها الكيميائي الضيق الجزئي والمفضل مع الحد الأدنى من مركبات الكبريت والنيتروجين في الزيوت الأساسية. يعد اختيار المواد الخام وفرز الزيوت المستخدمة في إنتاج الزيوت عالية المؤشر ومعالجتها المنفصلة ذات أهمية قصوى. في الحصول على الزيوت المعدنية الأساسية التي تلبي المتطلبات البيئية ، يلعب التنقية الانتقائية دورًا مهمًا ،

مادة مسرطنة بشكل كبير من المنتج. حاليًا ، في الولايات المتحدة وكندا ، يتم الحصول على أكثر من 70٪ من الزيوت الأساسية عن طريق التكرير الانتقائي. إن استخدام مثل هذه العمليات الحديثة مثل التكسير بالهيدروجين ، وإزالة الشمع المائي ، والأزمرة المائية يفتح إمكانيات واسعة. تم وصف هذه التقنيات بالتفصيل في العمل. يؤدي استخدام عمليات التحفيز الهيدروليكي جنبًا إلى جنب مع الطرق التقليدية لتكرير المواد الخام الزيتية بمذيبات انتقائية إلى تحسين الأداء والخصائص البيئية للزيوت الأساسية.

في الجدول. يوضح الجدول 1.4 بيانات مقارنة عن التركيب الكيميائي للزيوت الأساسية التي تم الحصول عليها باستخدام التكرير الانتقائي والمعالجة المائية. هذا الأخير يقلل بشكل كبير من محتوى الأرينيس والكبريت والنيتروجين في الزيوت.

الجدول 14

تأثير المعالجة المائية على التركيب الكيميائي

زيوت أساسية

إن إدخال عمليات التكسير بالهيدروجين والأزمرة المائية في إنتاج الزيوت المعدنية الأساسية يجعل من الممكن الحصول على منتجات ذات قابلية تحلل بيولوجي متزايدة وخالية من الأريني. زيوت التكسير الهيدروجيني ، وفقًا للنتائج التي تم الحصول عليها باستخدام طرق الاختبار الحديثة ، غير سامة ، ويشير الغياب العملي لأرينات فيها إلى انخفاض معدلات الإصابة بالسرطان واحتمال ضئيل لنموها من خلال تكوين وتراكم أرينات متعددة الحلقات أثناء التشغيل ؛ غياب الأرينيس والهيمنة

يوفر إعطاء الأيزوبرافين قابلية عالية للتحلل البيولوجي.

تم إنتاج زيوت الأساس المكسرة بالهيدروجين في الولايات المتحدة الأمريكية منذ نهاية عام 1996. . تم تجهيز منشأة في فنلندا لبدء التشغيل.

في روسيا ، تقوم VNIINP ، جنبًا إلى جنب مع المركز العلمي والهندسي لـ OAO LUKOIL و AO LUKOIL - Volgogradneftepererabotka ، بإجراء بحث حول تنظيم إنتاج عدد من الزيوت والقواعد النادرة باستخدام تقنيات الهدرجة ، على وجه الخصوص ، زيت الطيران MS-8 و AMG السائل الهيدروليكي للطيران - في كثير من الأحيان.

مقارنة بالزيوت المعدنية ، تتمتع الزيوت الاصطناعية في بعض الحالات بخصائص بيئية أفضل. أهم فئات الزيوت الاصطناعية من حيث السلامة البيئية تشمل الزيوت المصنوعة على أساس الاسترات الاصطناعية ، و polyalphao-lefins ، و polybutenes. وهي غير سامة وغير مسرطنة وتتميز بانبعاثات منخفضة من المواد الضارة.

تستخدم الزيوت الاصطناعية القائمة على الاسترات مع الإضافات على نطاق واسع في محركات التوربينات الغازية للطائرات المدنية والعسكرية منذ الستينيات. في CIAM ، جنبًا إلى جنب مع VNIINP ومعهد الأبحاث الحكومي الخامس والعشرين التابع لوزارة الدفاع في الاتحاد الروسي ، يجري العمل لإنشاء زيت إستر عالي الاستقرار حرارياً (حتى 240 درجة مئوية) باستخدام تركيبات مضافة فعالة ليست أقل جودة. لأفضل الزيوت الأجنبية. يُظهر تحليل المعلومات العلمية والتقنية والمتعلقة ببراءات الاختراع بشأن زيوت محركات توربينات الغاز للطيران أن استرات البوليول تظل الفئة الرئيسية للمركبات لاستخدامها كمخزون أساسي [PO]. ومع ذلك ، فإن الوضع يتغير مع الجيل التالي من محركات الطائرات ، حيث تؤدي تحسينات التصميم والحاجة إلى تقليل استهلاك الوقود إلى زيادة الضغط ودرجة الحرارة والضغط على الزيت.

هذا الأخير يساهم في خطر تكوينات الكربون المحلية. لذلك ، بالنسبة للطيران العسكري في المستقبل ، من الضروري التخلي عن استخدام الزيوت القائمة على الاسترات. لهذا الغرض ، تعتبر الزيوت من النوع الجديد واعدة للغاية - بناءً على مركبات بيرفلورو ألكيل بولي إيثر البسيطة. وفقًا للبيانات الحديثة ، فإن هذه المركبات غير سامة وتستخدم حتى في الخارج في صناعة العطور والحفاظ على الآثار الرخامية للفن والعمارة.

المواد المضافة لها تأثير كبير على الخصائص البيئية لزيوت التشحيم. في زيوت الطيران ، تستخدم مضادات الأكسدة التقليدية ومثبطات التآكل مثل ثنائي أوكتيل ديفينيلامين ، وفينيل- ب- نافثيلامين ، وبنزوتريازول ، ومضافات سكسينيميد من نوع K-51 ، وغيرها التي أثبتت وجودها على نطاق واسع كمواد مضافة.

في جميع أنحاء العالم ، كان العمل جاريًا منذ فترة طويلة لإنشاء منتجات جديدة غير سامة وقابلة للتحلل. على وجه الخصوص ، منذ التسعينيات ، تم تطوير بدائل للإضافات المحتوية على الكلور. قضية مهمة هي استبدال مركبات الرصاص. بدائل الرصاص هي مركبات البزموت. بدأ تطوير مادة مضافة bismuthdithiocarbamate.

المواد المضافة مثل Mif-1 (مادة مضافة من نوع البنزين ذات تركيبة معقدة) ، Irganox L-57 (مادة مضافة مضادة للأكسدة من Siba ، أوكتيلاتيد وثنائي فينيل أمين البوتيل) ، مادة مضافة X (مركب يحتوي على الفلور مع مجموعات وظيفية أوكسي سلفيت وهيدروكسي كاربامات) وغيرها تم تطويره.

تم تحسين خصائص المضافات المعروفة. وهكذا ، في فوسفات تريسيل ، يتم تقليل محتوى المقوم السام للنيوتروتوكسومير إلى 3 ٪ (روسيا) ، وفي الولايات المتحدة ، يتم إنتاج فوسفات تريزيل لا يحتوي على مقوم.

خطر الحريق والانفجار للوقود وزيوت التشحيم

يعتبر وقود الطائرات ومواد التشحيم المستخدمة حاليًا من المنتجات القابلة للاشتعال. فيما يتعلق بالنار ، فإن الوقود الغازي خطير بشكل خاص. الوقود الهيدروكربوني (وقود الطائرات ، البنزين ، إلخ) سوائل قابلة للاشتعال (سوائل قابلة للاشتعال). تتميز بإنتاج حرارة عالية (-2000 درجة مئوية) وتقلبات ، فهي تخلق بسهولة مخاليط قابلة للاحتراق مع الهواء ، والتي ، عند الاحتراق ، تشكل كمية كبيرة من منتجات الاحتراق (معامل متكافئ كبير) ، وهي عوازل كهربائية جيدة ، وبالتالي ، يمكن أن تتراكم رسوم الكهرباء الساكنة.

وفقًا لخطر الحريق ، يتم تقسيم السوائل القابلة للاشتعال إلى ثلاث فئات. تُستخدم نقطة الوميض كمؤشر محدد (يتم تحديدها وفقًا لـ GOST 12.1.044-89):

اعتمادًا على درجة حرارة الاشتعال الذاتي (المحددة وفقًا لـ GOST 12.1.044-89) ، ينتمي الوقود الهيدروكربوني إلى مجموعة أو أخرى من خليط أبخرة متفجر مع الهواء:

نحن نتجرأ على أبخرة الوقود الهيدروكربوني مع الهواء تنتمي إلى فئة المتفجرات TTA: يتم تحديدها وفقًا لـ GOST 12.1.011-78. يستخدم هذا المؤشر عند اختيار نوع المعدات الكهربائية المقاومة للانفجار وعند تصميم طفايات الحريق.

يتم تحديد الخصائص القابلة للاشتعال للوقود أيضًا من خلال حدود تركيز الإشعال (CIL) - الحد الأدنى والأقصى لمحتوى أبخرة الوقود في خليط مع الهواء (مؤكسد) ، حيث يمكن انتشار اللهب عبر الخليط على أي مسافة من الاشتعال المصدر (GOST 12.1.044-89). من الخصائص المهمة للوقود حدود درجة حرارة الاشتعال - درجات الحرارة التي تكون فيها أبخرة الوقود المشبعة في الهواء بتركيزات مساوية لـ CPV الأدنى أو الأعلى ، على التوالي. من الأهمية بمكان الحد الأدنى من طاقة التفريغ الكهربائي المطلوبة لإشعال خليط بخار الهواء.

عند تقييم مخاطر الحريق عند التعامل مع الوقود ، يتم أيضًا تحديد معدل الاحتراق - كمية الوقود التي تحترق لكل وحدة زمنية من سطح الوحدة ؛ الحد الأدنى من طاقة الإشعال - لضمان سلامة الشرارة الكهروستاتيكية. يتم تقييم تفاعل احتراق الوقود مع عوامل إطفاء رغوة الماء (وفقًا لـ GOST 12.1.044-89).

غالبًا ما يسبق الحريق انفجار خليط من الهواء والغاز. مع انفجار مخاليط الهواء في الأنابيب ذات القطر والطول الكبيرين ، يمكن أن يحدث احتراق تفجير ، ينتشر بسرعة 1100-1400 م / ث. في هذه الحالة ، يمكن أن يرتفع الضغط إلى 0.8 ميجا باسكال أو أكثر. تسبب موجة الصدمة عالية السرعة زيادة حادة في الضغط ودرجة الحرارة وكثافة الخليط القابل للاحتراق ، والذي بدوره يسرع التفاعلات الكيميائية للاحتراق ويعزز التأثير المدمر.

يمكن أن تتشكل التركيزات المتفجرة لأبخرة الوقود مع الهواء في نطاق واسع من درجات الحرارة وخاصة في الأماكن المغلقة والحاويات. تنظم طبيعة ومحتوى التدابير الاحترازية تعليمات خاصة بالإدارة. يتمثل جوهر الاحتياطات في منع حدوث مصدر تسخين في الأماكن التي تتشكل فيها مخاليط متفجرة ، وخاصة مصدر النار المفتوحة. أحد أخطر مصادر النار المكشوفة هو تفريغ الجهود الكهروستاتيكية من خلال وسط بخار هواء وتشكيل شرارة عند اصطدام الأجسام الصلبة. يتم تفسير حدوث الإمكانات الكهربائية العالية في الوقود من خلال خصائصه الكهربية. يمكن أن تتميز بالقدرة على تراكم الشحنات في الحجم (التحلل الكهربائي)وشحن خصائص الاسترخاء (سلك كهربائي لهم).

في الجدول. 1.5 تم إعطاء المؤشرات التي تميز الخصائص الخطرة لوقود الطائرات.

الجدول 1.5

خصائص وقود الطائرات القابلة للاشتعال

1 محسوب عن طريق الجمع.

^ محسوبة وفقًا للمعادلتين (47) و (48) GOST 12.1.044-89 بناءً على نقطة الغليان الأولية البالغة -10 / -4 درجة مئوية.

° في البسط - في بوتقة مغلقة ، في المقام - في بوتقة مفتوحة. أ "حدود انتشار اللهب وفقًا لـ GOST 10277-89.

سرعة اللهب العادية

تعتمد سرعة انتشار اللهب في خليط قابل للاحتراق على شروط تحديده وحسابه. لإجراء تقييم مقارن للوقود وفقًا لهذه الخاصية ، تم اعتماد السرعة العادية لانتشار اللهب - هذه هي السرعة الخطية لحركة منطقة الاحتراق فيما يتعلق بمزيج متجانس طازج قابل للاحتراق في الاتجاه الطبيعي لجبهة اللهب. يمكن اعتبار معدل انتشار اللهب في ظل هذه الظروف لتركيبة معينة من الخليط القابل للاحتراق خاصية فيزيائية كيميائية تعتمد فقط على الضغط ودرجة الحرارة.

من الناحية التجريبية ، يتم تحديد السرعة العادية لانتشار اللهب وفقًا لـ GOST 12.1.044-89.

عند درجة حرارة 20 درجة مئوية وضغط 0.101 ميجا باسكال في خلائط الهيدروكربون والهيدروجين والهواء ، يتم تحقيق السرعة القصوى u عند تركيز الوقود في خليط C ^ ~ 1.15 C st x (الشكل 1.24) ، أي

مع - 0.87 ومع عدد ذرات الكربون في الهيدروكربون n \ u003e 7 ، يكون -39-40 سم / ث (الشكل 1.25). الحد الأدنى لسرعة انتشار اللهب العادية وسرعة الاحتراق الشامل المحققة عند حدود تركيز انتشار اللهب في الظروف العادية هي 4-6 سم / ثانية و (5-7) 10 درجات جم / (سم 2 ثانية) على التوالي.

في حالة عدم وجود بيانات تجريبية ، يجب اختيار سرعة انتشار اللهب العادية عن طريق الاستيفاء من قيم u للمخاليط ذات الخصائص الفيزيائية والكيميائية المماثلة ، أو يجب استخدام المعادلات التجريبية. تم اقتراح معادلات بسيطة ومريحة من قبل A.S. ما قبل القيادة:

• (1.3)

t \ u003d t p + B (St-C ^ (C in -C t) ،

أين ش هي سرعة الانتشار بالسنتيمتر / الثانية ؛ م هو معدل الاحتراق الشامل للخليط ، جم / (سم 2 ثانية) ؛ و 11 P، tn - القيم المحددة (الدنيا) لسرعة انتشار اللهب ؛ С „و С n هما تركيز الوقود في الخليط عند حدود التركيز الدنيا والعليا لانتشار اللهب ؛ A و B معاملات محددة من نقطة تجريبية واحدة.

أرز. 1.24

انتشار اللهب اعتمادًا على المعامل المتكافئ المولي للهواء الزائد bm:

• - البارافين * - أوليفيني. ° - الأسيتيلين. د - زيت © - ثنائي القطب ؛ ° الهيدروكربونات مع دورات C ص 11 2 "
• 1 2 3 4 5 ب 7 ص

أرز. 1.25 الحد الأقصى للسرعة العادية لانتشار اللهب في خليط الوقود والهواء اعتمادًا على عدد ذرات الكربون في جزيء الهيدروكربون (P = 0.101 ميجا باسكال ، 1 = 20 درجة مئوية ، أنبوب زجاجي مفتوح: الطول 57 سم ، القطر 2.5 سم): - البارافين؛ * - أوليفيني.

° - الأسيتيلين. د - نافثينيك. في - dnolsfipovye ؛ o دوري (C P P2 ") ؛

1 - البنزين [116] ؛ 2 - البنزين

يمكن تمثيل العلاقة الوظيفية بين سرعة انتشار اللهب وتركيز الوقود C t عند C t C * t (ولكن معطى بواسطة EMIN) بالمعادلة:

• - = 11 ص

/ ق ص ل

"s t -s" t "

أين م و و ن- سرعة انتشار اللهب العادية

بتركيزات الوقود في الخليط C t و ج * ر، سم / ث ؛ و ص- جدا،

عند أدنى تركيز لانتشار اللهب ، سم / ثانية.

المسار التقريبي للمنحنى ون - /(ج ر)في خليط من المعقد

يمكن بناء التركيب على ثلاث نقاط مرجعية تقابل حدود التركيز الأدنى والعليا والسرعة القصوى لانتشار اللهب. بالنسبة لهذه النقاط ، يجب معرفة تركيزات الوقود وسرعات انتشار اللهب.

القيم C t و و وللنقاط المحددة تحسب

بالطريقة التالية. يتم تمثيل كل خليط معقد من الغازات القابلة للاحتراق على أنه يتكون من عدد مماثل من المخاليط البسيطة. يتم حساب التركيب عند حدود التركيز وعند نقطة السرعات القصوى وفقًا لقاعدة الخلط ، بناءً على حدود التركيز وتكوين "المخاليط القصوى". معادلة الحساب المقابلة لها الشكل:

C] + C * 2 + سوأوه...

• أنا - ز ...
• (1.5)

أين ب- تركيز الوقود على CPRP أو في خليط بسرعة قصوى لانتشار اللهب ،٪ (حجم) ؛ C ، C 2 ، C 3 ، ... - تركيز الغازات البسيطة في خليط معقد ،

(ق ، + ج 2 + ج 3 + ... = 100٪) ؛ ب | ، ب 2 ، ب 3> ... - تركيز الغازات في مخاليط بسيطة في KPRP أو في مخاليط مع وو٪ (المجلد).

تحسب المعادلة قيمة السرعة القصوى العادية لانتشار اللهب في الخليط ؛

ج ، ص / ، + C2u2 + C3u3 +

ج ، + ج 2 + ج 3 4 -...

• (1.6)

حيث C * ، C 2 ، C 3 - محتوى المخاليط البسيطة في خليط معقد مع سرعة انتشار اللهب القصوى ،٪ (المجلد) ؛ و*، و 2 ،و 3 هي سرعات انتشار اللهب القصوى في الخلائط البسيطة ، سم / ث.

لحساب نقاط المنحنى الأخرى و و= / (C ؛.) يجب على المرء تعيين عدة قيم عشوائية لسرعة اللهب ، وإيجاد التركيز ب في خليط معقد وفقًا للمعادلة (1.5) ، حيث يتم إعطاء C ، C 2 ، C 3 بواسطة تكوين الخليط.

طريقة الحساب هذه قابلة للتطبيق على مخاليط الغاز ذات الطبيعة ذات الصلة (مثل الميثان - البروبان). لا تنطبق هذه التقنية على خليط من S P N W مع H3 و CO.

يتناسب معدل الاحتراق الكتلي طرديًا مع درجة حرارة التسخين المطلق للخليط ويمكن حسابه من المعادلة:

أين ث ، ثم ر „R eo- معدل الاحتراق الكتلي للخليط عند درجة حرارة T و To و T. ف ص ه د، على التوالي ، جم / (سم-ث).

إذا كان T »T pr e D ، إذن

يتم وصف اعتماد السرعة القصوى العادية لانتشار اللهب على درجة الحرارة والضغط تقريبًا بواسطة المعادلة:

و' = u1 (T./273) 2 ?(/’/10 5)", (19)

حيث u هي السرعة القصوى لانتشار اللهب العادية عند درجة حرارة 293 كلفن وضغط 0.101 ميجا باسكال ، سم / ث ؛ T هي درجة حرارة اللهب ، في K ؛ P - الضغط ، في Pa ؛ p - الأس ، ns اعتمادًا على الضغط في النطاق MO 4 + 5-10 5 Pa ؛ لخليط الهواء والوقود ن = -0.3 - *؟ -0.4 ؛ لمخاليط الهيدروكربون والأكسجين P = -0.1 -5-0.

الحد الأقصى لسرعة انتشار اللهب العادية كدالة لتركيز الأكسجين في المؤكسد P R P وو ب

giil = \٪ ig "0 + B-

حيث G „I! لكن - في ص ، ص ص ^ 0 ،سم 2 / ثانية ؛ ب - المعامل المحدد من البيانات التجريبية (للبروبان B ~ 0.22) ؛ ش / ر- تركيز منخفض للغاية من الأكسجين في المؤكسد.

قيمة u * n بتركيزات أكسجين مختلفة في المؤكسد 1 // "صعندما تتغير درجة حرارة التسخين المسبق للخليط من 310 إلى 422 كلفن ، يمكن تحديدها من خلال المعادلة:

": = في ؛ (u ، -s) ، (MO

حيث ش * ن - سم / ث ؛ T - في K ؛ تم العثور على А ، С ip - وفقًا للبيانات التجريبية ، وترد أدناه قيم البروبان والإيزوكتان والإيثيلين:

حدود تركيز ودرجة حرارة انتشار اللهب

حدود تركيز انتشار اللهب (KPRP) في خليط قابل للاحتراق هي الحد الأدنى والحد الأقصى لتركيزات الوقود في الخليط حيث لا يزال انتشار اللهب ممكنًا (الحد الأدنى والأعلى ، على التوالي). إنها تعتمد على النشاط الكيميائي للوقود ، وتركيز المؤكسد والشوائب الخاملة ، والتوصيل الحراري والسعة الحرارية للخليط ، ودرجة الحرارة والضغط. يتم تحديد KPPR لأنواع الوقود المعلق ، بناءً على خواصها الفيزيائية والكيميائية ، بواسطة وسيط التشتت. يتم تحديد KPRP للمخاليط المتجانسة القابلة للاحتراق وفقًا لـ GOST 12.1.044-89: وفقًا للفقرة 4.11 تجريبيًا ووفقًا للفقرة 4.12 - عن طريق الحساب.

وفقًا لـ GOST 12.1.044-84 ، يتم تعريف حدود تركيز انتشار اللهب على أنها

حيث Cn (i) - السفلي (العلوي) CPRP ،٪ (المجلد) ؛ ص- معامل القياس المتكافئ (عدد مولات الأكسجين لكل مول من الوقود) ؛ أو ب- الثوابت العالمية وقيمها موضحة أدناه:

للوقود C P N W

ف \ u003d ن + ر / 4.

خطأ في الحساب: للحد الأدنى 0.12 ؛ لأعلى 0.40 عند (3 ص> 7.5. تعتمد البيانات على KIRP على ص(٪ المجلد) معطاة في الجدول. 1.6 (GOST 12.1.044-84).

الجدول 1.6

حدود تركيز انتشار اللهب (السفلي والعلوي) للأبخرة والغازات في الهواء

هناك معادلات أخرى لحساب CPRP وهي:

• 4.76- (N-1) +! "
• (1.14)

• 4.76 / سنة +4 '
• (1.15)

حيث С „و من الى -في حوالي.)؛ N هو عدد ذرات الأكسجين المطلوبة للأكسدة الكاملة للوقود.

للوقود С „t

• (1.17)
• 3,74 10 5

حيث Cn - في٪ (المجلد) ؛ () نهي أدنى قيمة مولارية للسعرات الحرارية ، كيلوجول / كمول.

بالنسبة للوقود الهيدروكربوني SpN t عند 3 ص 10 ، يكون خطأ الحساب ± 15٪.

إذا كان KRI لمكونات الوقود الفردية معروفًا ، فمن المستحسن حساب KRI المنخفض باستخدام المعادلة:

حيث C و Cn هي تركيزات المكون الأول في الخليط وعند الحد الأدنى ،٪ (المجلد).

بالنسبة لوقود C p N t في التقريب الأول أ k ~ a p - 1.42. إعادة الحساب ومن في إلى أو أأنتجت:

حيث Cn (d) هو تركيز الوقود في الأسفل (العلوي)

KPRP ،٪ (المجلد) ؛ Mt و Mo هما الوزن الجزيئي للوقود والمؤكسد ؛ Bo - بالكيلو جرام من المؤكسد / كجم من الوقود ؛ bm هو معامل المقاييس المتكافئة المولي ، مول الوقود / مول الوقود.

يمكن إعادة حساب KPPR السفلي لدرجات حرارة مختلفة وفقًا للمعادلة:

L II ل

تي - 293

حيث Tn هي درجة الحرارة (في K) لنواتج الاحتراق للخليط ، حيث يتوافق تركيز الوقود عند 293 K مع KPP الأدنى (في التقريب الأول ، Tn لخليط الهيدروكربون والهواء هو 1600-1650 K) ؛ C "و C" - تركيزات الوقود المقابلة للحد الأدنى للتركيز عند درجات حرارة T و 293 كلفن ، % (حول.).

المعادلة (1.20) صالحة على نطاق واسع من درجات الحرارة ، ولكن لا يمكن استخدامها في درجات حرارة قريبة من درجة حرارة الاشتعال الذاتي.

يمكن أيضًا حساب درجة حرارة منتجات الاحتراق عند أدنى مستوى لـ KPRP باستخدام المعادلة

• (أ + 1) -s_s
• (1.21)

ستيه

حيث Tn في K ؛ T مع درجة حرارة الخليط قبل الاحتراق ، K ؛ Сstsh - تركيز الوقود في خليط من التركيب المتكافئ ، ٪ (المجلد) ؛

Срш هو متوسط ​​السعة الحرارية متساوية الضغط لمنتجات الاحتراق عند درجة حرارة T، kJ / (كجم درجة مئوية).

يعتبر CRP مستقلاً عمليًا عن أبعاد وعاء التفاعل الأسطواني إذا كان قطره أكبر من 50 مم ، وبالنسبة للوعاء الكروي ، إذا تجاوز الحجم 2000 سم 3.

لتحديد KPPR والتركيب الأمثل لخليط الهيدروكربون والهواء ، الرسوم البيانية الموضحة في الشكل. 1.26

С „، s،٪ (ov.)

أرز. 1.26 حدود تركيز انتشار اللهب في الخلائط الهيدروكربونية والهواء (Cb و C ") وتركيز الهيدروكربون في مخاليط من التركيب المتكافئ (Cc ،") اعتمادًا على المعامل المتكافئ المولي 1 ^ m عند H20 ° C P = 0.101 MPa:

• - البارافين أ - أوليفيني
• ؟ - نافثينيك ؟ - عطري

لا يمكن تشكيل مخاليط أبخرة الوقود القابلة للاحتراق مع الهواء الموجود فوق الوقود إلا في نطاق درجة حرارة معينة. الحد الأدنى لدرجة الحرارة التي يمكن أن يتشكل عندها خليط قابل للاحتراق قادر على الاحتراق الثابت عند اشتعاله من مصدر خارجي في حجم مغلق من مساحة الوقود الزائد يسمى الحد الأدنى لدرجة الحرارة ؛ يتوافق مع KPP السفلي. أعلى درجة حرارة لا يزال عندها خليط الأبخرة مع الهواء في الفضاء فوق الوقود يحتفظ بالقدرة على الاحتراق الثابت يسمى الحد الأعلى لدرجة الحرارة ؛ يتوافق مع KPRP العلوي. يتم إجراء التحديد التجريبي لحدود درجة الحرارة لتشكيل المخاليط المتفجرة وفقًا لـ GOST 12.1.044-89 (ص. 4.12) ، المحسوبة - وفقًا لتطبيق نفس المعيار.

عادة ما يتم تحديد درجة الحرارة التي يتم عندها الوصول إلى الحد الأدنى لدرجة الحرارة لتكوين خليط متفجر عند الضغط الجوي من خلال نقطة الوميض. عند نقطة الوميض ، يحترق فقط خليط بخار الهواء الناتج ، لكن عملية الاحتراق لا تستقر.

يتم تقليل حساب حدود درجة الحرارة لتكوين المخاليط القابلة للاحتراق إلى العمليات التالية. في البداية ، عند ضغط إجمالي معين P والقيم المعروفة لمعامل المؤكسد الزائد (الهواء) المقابل لـ KPRP السفلي والعلوي (أن و أ ج) ،حسب المعادلة (1.22) نحدد

الضغوط الجزئية لأبخرة الوقود Р t:

X | 0.232 تقريبا؟ 0 م ر " ?« -

حيث P هو الضغط الكلي ، Pa ؛ ج - معامل القياس المتكافئ ، كجم من المؤكسد / كجم من الوقود ؛ أ -عامل الأكسدة الزائد Mt كتلة مول من الوقود ، كجم / كمول ؛ Mo هو كتلة مول من عامل مؤكسد ، للهواء Mo = 28.966 kg / kmol ؛ في/ 0 - تركيز الأكسجين في المادة المؤكسدة بالكتلة.

أرز. 1.27

بعد ذلك ، وفقًا للجداول أو الرسوم البيانية ، Pc.p. = ^ (0 (حيث P ، ضغط أبخرة الوقود المشبعة) ابحث عن درجات الحرارة المقابلة للقيم المحسوبة لـ Pt-

إذا كانت حدود التركيز لتكوين المخاليط القابلة للاحتراق غير معروفة ، فيمكن عندئذٍ حساب حدود درجة الحرارة تقريبًا باستخدام المعادلة:

1,15 1*(7,5 صد) - 0.239 3.31

حيث أنا - عند 0 درجة مئوية ؛ 15٪ - نقطة الغليان 5٪ كسر ، 0 درجة مئوية ؛ Рт - ضغط أبخرة الوقود عند KPP (Р „أو Р) ، كيلو باسكال ؛ 8 "مع" - إنتروبيا التبخر عند درجة حرارة 15٪ والضغط الجوي (مأخوذ وفقًا للرسم البياني في الشكل 1.28).

أرز. 1.28

60 80100120140160180 1 ، درجة مئوية

حدود الطاقة القابلة للاشتعال والتركيز القابل للاشتعال

تتميز قابلية الاشتعال لمزيج متجانس قابل للاشتعال بواسطة مصدر حرارة خارجي بحدود التركيز والطاقة اللازمة لإشعاله.

حدود الاشتعال بالتركيز (CFL) هي تركيزات محدودة للوقود في الخليط حيث يكون مصدر الاشتعال المحلي (التفريغ الكهربائي ، الجسم الساخن ، اللهب) قادرًا على ضمان انتشار عملية الاحتراق إلى الحجم الكامل للخليط. بالقياس مع KG1RP ، يتم تمييز CPV العلوي والسفلي. إنها تعتمد على الخصائص الفيزيائية والكيميائية للوقود والمؤكسد والطاقة ونوع مصدر الإشعال وموقعه وما إلى ذلك.

وفقًا لـ Ya.B. Zeldovich ، يتم تحديد الطاقة اللازمة لإشعال خليط متجانس قابل للاحتراق من خلال:

R1-T مع r (T. 2 -T ج)

حيث PC و T c هي كثافة ودرجة حرارة الخليط ؛ T g هي درجة حرارة منتجات الاحتراق في غرفة الاحتراق الأولية ؛ إل 7 - معامل التوصيل الحراري لمنتجات الاحتراق عند Tg ؛ ش - السرعة العادية لانتشار اللهب ؛ C RT - متوسط

سعة حرارية متساوية الضغط للكتلة للغاز في طبقة كروية 8 تسنين تحيط بغرفة الاحتراق الأولي الكروية ؛ 5 ، - العرض الحراري لواجهة اللهب.

تنطبق المعادلة (1.24) أيضًا على حالة اشتعال خليط متحرك ، إذا كان معامل التوصيل الحراري إل 7 أن يحل محله معامل التبادل المضطرب رابعا / "(/ - مقياس

اضطراب الخامس/*- سرعة النبض) وقيمة n - سرعة انتشار اللهب في تدفق مضطرب.

يتطابق تكوين الخليط مع الحد الأدنى للمنحنى O = كانساس ،) ،يسمى الأمثل. بالنسبة للهيدروكربونات البرافينية العادية ، يمكن تحديد تركيز الوقود في خليط من التركيب الأمثل عند 25 درجة مئوية من النسبة:

• 1 - الميثان 2 - الإيثان 3 - البروبان
• 4 - ن- البيوتان ؛ 5 - ن الهكسان. 6 - ن هيبتان ؛
• 7 - البروبان الحلقي: 8 - ثنائي إيثيل إيثر ؛
• 9- البنزين

مع زيادة تركيز الأكسجين في المؤكسد ، ينتقل التركيب الأمثل للخليط القابل للاحتراق إلى منطقة تركيز الوقود المنخفض.

توصف المعادلة [114] اعتماد طاقة الإشعال المثلى (الدنيا) على ضغط ودرجة حرارة الخليط القابل للاحتراق:

O- اختيار

حيث Oopt هي طاقة الاشتعال عند P و T ، J ؛ Cb - طاقة الاشتعال عند T = 273 K و P = 10 5 Pa.

المعادلة (1.26) لها علاقة جيدة بالبيانات التجريبية.

يتم وصف العلاقة بين طاقة الإشعال المثلى وتركيز الأكسجين في المؤكسد بواسطة المعادلة

حيث (С؟ 0 „،) y / = / - القيمة المثلى لطاقة الإشعال لخليط الوقود والأكسجين ؛ ~ تركيز الحجم

الأكسجين في المؤكسد. ن هو الأس ، وهو قريب من الوحدة (ن ~ 0.8).

البيانات التجريبية للميثان والإيثان والبروبان عند التغيير ج / س ،من 0.1 إلى 0.21 والضغوط من 0.98 إلى 19.6 كيلو باسكال تؤكد المعادلة (1.27). على ما يبدو ، لا يزال صالحًا لمخاليط الهيدروكربونات.

يمكن حساب تركيزات الوقود عند حدود الإشعال إذا كانت KPRP وقيم () ref و C opt معروفة وفقًا للمعادلات

o.5 (s ؛ + s ؛) \ u003d C_ + 0.15 (C. (1.29)

المعادلتان (1.28) و (1.29) صالحة لـ -

للدلالة على الأجزاء الصحيحة من هذه المعادلات ، على التوالي ، B و 0.5A ، نحصل عليها

مع" - مع" = باء وجيم "+ C "= لكن . (1.30)

ج "= 0.5 (L-B)و ج ؛ = 0.5 (أ + ب). (1.31)

في المعادلات أعلاه: C in و C n - تركيزات الوقود في الخليط عند KPRP العلوي والسفلي ؛ C in و C "- تركيز الوقود في الخليط عند CPV العلوي والسفلي مع طاقة الإشعال للشحنة الكهربائية السعوية ؛ C opt - تركيز الوقود في الخليط المقابل لـ O المرجع.

المعادلتان (1.28) و (1.29) تعتمدان على نتائج الدراسات التجريبية الموضحة في الشكل. 1.30

• (ق ؛ -s> ؛) - اختيار 2 ثانية

أرز. 1.30 منطقة اشتعال المخاليط Cp N P1 + 02 + ^ تعتمد على طاقة الاشتعال

تعتمد حدود تركيز الاشتعال على معدل التدفق ، وتقترب من بعضها البعض مع زيادتها (الشكل 1.31 و 1.32).

يتم وصف تأثير سرعة التدفق على طاقة الإشعال بشكل صحيح بواسطة المعادلة:

(2 = (؟ o + Au "إلى (1.32)

حيث (Zo - طاقة الاشتعال لمزيج ثابت ، 10 "3 J ؛ XV - سرعة التدفق ، م / ث ؛ A - المعامل المحدد تجريبياً.

أرز. 1.31.

أرز. 1.32. معامل الهواء الزائد أ عند CPV لخليط البنزين والهواء حسب معدل التدفق؟ والضغط Р [114]:

نقطة الوميض ودرجة حرارة الاشتعال الذاتي

نقطة الوميض هي درجة الحرارة الدنيا التي يمكن عندها اشتعال خليط بخار الهواء الناتج عن طريق مصدر حرارة خارجي ، لكن عملية الاحتراق غير مستقرة. من الناحية التجريبية ، يتم تحديد نقطة الوميض في بوتقة مفتوحة أو مغلقة وفقًا لـ GOST 12.1.044-84 (البنود 4.3 و 4.4). يتم إجراء التحديد المحسوب لنقطة الوميض وفقًا لـ GOST 12.1.044.84 (الفقرة 4.5).

تكون نقطة الوميض 10-15 درجة مئوية أقل من حد درجة الحرارة لتكوين خليط قابل للاحتراق قادر على انتشار اللهب.

من أجل تحديد تقريبي لنقطة الوميض ، يمكن استخدام التبعية المبينة في الشكل 1. 1.33

أرز. 1.33 نقطة الوميض 1 V cp لوقود الطائرات والبنزين B-70 اعتمادًا على ضغط البخار المشبع Pn p عند 1 = 40 درجة مئوية في بوتقة مغلقة (62]: o - أنواع وقود مختلفة التركيب ؛ - منحنى معمم

الاشتعال الذاتي هو عملية اشتعال خليط قابل للاشتعال دون ملامسة لهب أو جسم ساخن. تسمى درجة الحرارة الأولية الدنيا الكافية للاشتعال الذاتي لخليط قابل للاحتراق بدرجة حرارة الاشتعال الذاتي. يعتمد ذلك على الطبيعة الكيميائية للوقود ، وتكوين خليط الهواء والوقود ، والضغط ، والطبيعة الثابتة للحرارة لعملية الاشتعال الذاتي ، ووجود المحفزات ومثبطات الأكسدة ، وعوامل أخرى.

الفترة الزمنية بين اللحظة التي يصل فيها الخليط القابل للاحتراق إلى درجة حرارة الاشتعال الذاتي ويطلق على ظهور اللهب فترة تأخير الاشتعال الذاتي. عند توفير الوقود السائل ، فإنه يغطي عملية الانحلال والتسخين والتبخر لقطرات الوقود ، وانتشار الوقود وأبخرة الأكسجين ، وأخيراً التفاعلات الكيميائية.

ترتبط درجة الحرارة وفترة تأخير الاشتعال الذاتي بالعلاقة:

أين ه- طاقة التنشيط الفعالة ، كيلوجول / كمول ؛ ه= 8.31419 kJ / (kmol K) - ثابت غاز عالمي ؛ ر- فترة تأخير الاشتعال الذاتي عند درجة الحرارة T.

يتميز ميل الهيدروكربونات ومخاليطها إلى الاشتعال الذاتي بأدنى درجة حرارة للاشتعال الذاتي يتم الحصول عليها في ظل ظروف ثابتة الحرارة ، عندما لا يحد وقت التعرض للمزيج القابل للاحتراق في ظل ظروف أولية معينة من عملية الاشتعال الذاتي.

يتم تحديد الحد الأدنى لدرجة حرارة الاشتعال الذاتي بشكل فريد من خلال بنية الجزيء. لذلك ، على سبيل المثال ، بالنسبة للهيدروكربونات البرافينية ، يرتبط 1 st ارتباطًا مباشرًا بالطول الفعال لسلسلة الكربون Lc ، والذي يتم حسابه بواسطة المعادلة:

• 21> GLG ،
• (1.34)

حيث r هو عدد مجموعات الميثان في الجزيء ؛ k هو عدد سلاسل الكربون التي تبدأ وتنتهي بمجموعة CH 3 ، و m * هو عدد السلاسل المحتملة التي تحتوي على ذرات b ^ -carbon. يظهر الاعتماد 1 sv = A (bc) في الشكل. 1.34

أرز. 1.34

• 1 - CH 4 ؛ 2 - ج 2 ح 6 ؛ 3 - ج 3 ح "؛ 10 - ن - ج 4 ح 10 ؛ 11 - ن - ج 5 ح 12 ؛
• 14 - ن - S L N M ؛ 15 - ن - C7H16 ؛ 16 - ن - SkNsch ؛ 17 - ن - SdN 2 o ؛
• 18 - ن - ج | 0 ح 22 19 - ن - ج ، 2 H 2I ؛ 21 - ن - C14H30 ؛ 22 - ن - ج | ^ ح 3 4

درجة حرارة الاشتعال الذاتي لمخاليط الهيدروكربونات لا تخضع لقاعدة الجمع ، وعادة ما تكون أقل من المحسوبة على أساس القاعدة المحددة.

يتم عرض البيانات الخاصة بدرجة حرارة الاشتعال الذاتي لمخاليط وقود الهواء للتركيب الأمثل اعتمادًا على عدد ذرات الكربون في جزيء الهيدروكربون (بالنسبة للوقود النفاث في الصيغة أعلاه) في الشكل 2. 1.35 تم توضيح تأثير الضغط وتركيز الأكسجين في المؤكسد من خلال البيانات الموضحة في التين. 1.36

أرز. 1.35 اعتماد درجة حرارة الاشتعال الذاتي لمخاليط الهواء والوقود ذات التكوين الأمثل على عدد ذرات الهيدروكربون n في الجزيء عند Р = 0.101 ميجا باسكال [124] ؛ ر هي فترة تأخير الاشتعال الذاتي ؛ ر L - "حول ؛ ر. - وقود الطائرات (ف في الصيغة أعلاه) - البارافين ؛ أ- أوليفيني. ؟ - الهيدروكربونات النفثينية

أرز. 1.36 اعتماد درجة حرارة الاشتعال الذاتي للوقود T-6 على الضغط P وتركيز الأكسجين في المؤكسد f 0 2 (وفقًا لـ V.V. Malyshev):

2 = 0 2 / (° 2+ L ، د)

يتم تحديد درجة حرارة الاشتعال الذاتي من خلال قدرة الوقود على تكوين مخاليط قابلة للاحتراق في مرحلة البخار. ويترتب على ذلك أن درجة حرارة الاشتعال الذاتي للتعليق

يتم تحديد الوقود بواسطة وسيط التشتت والمكثف. تشارك المرحلة المشتتة في عملية الاشتعال الذاتي فقط من حيث امتصاص الحرارة عند تسخين المعلق إلى درجة حرارة الاشتعال الذاتي للمرحلة السائلة.

ضغط الانفجار في حجم مغلق

ضغط الانفجار - أعلى ضغط يحدث أثناء انفجار الاحتراق لمزيج بخار هواء في حجم مغلق عند ضغط أولي يبلغ 0.101 ميجا باسكال. معدل زيادة الضغط أثناء الانفجار هو مشتق من ضغط الانفجار فيما يتعلق بالوقت (s1R / (1 طن)في القسم التصاعدي من الاعتماد P = Y. ر).

من الناحية التجريبية ، يتم تحديد الحد الأقصى لضغط الانفجار ومعدل زيادة الضغط أثناء انفجار مخاليط الهواء البخاري وفقًا لـ GOST 12.1.044-89 (الملحق 8). يتم إجراء التحديد المحسوب لمعدل زيادة الضغط أثناء الانفجار وفقًا لـ GOST 12.1.044-89 (الملحق 12).

يتم تحديد ضغط الانفجار من خلال:

حيث Pvzr - ضغط الانفجار ، Pa ؛ Pn - الضغط الأولي ، Pa ؛ T „، و T p.s. - درجة الحرارة الأولية ودرجة حرارة منتجات الاحتراق. ل؛ سبايك - عدد مولات منتجات الاحتراق والمزيج الأولي.

يتم حساب الحد الأقصى لمعدل ارتفاع الضغط (باسكال / ث) من المعادلة

حيث Ro هو الضغط الأولي. باسكال ؛ ش - السرعة العادية لانتشار اللهب عند Po و إلى m / s ؛ إلى درجة الحرارة الأولية للخليط ، ك ؛ ص هو نصف قطر القنبلة ، م ؛ ف - R m / P 0 - خفض أقصى ضغط للانفجار ؛ k هو مؤشر ثابت الحرارة للخليط قيد الاختبار ؛ ه- مؤشر الحركة الحرارية ، حسب الضغط ودرجة الحرارة و n ؛ إذا كانت القيمة هغير معروف ، يؤخذ يساوي 0.4.

يتم حساب متوسط ​​معدل ارتفاع الضغط (باسكال / ث) من المعادلة:

"s1R _ ZR 0 و "(i -) - i k * e ^ m) مع g / (l، k، e)

أين ^ م ، ك 7 ه)-الوظيفة ، يتم العثور على قيمتها وفقًا لشكل الرسم البياني. 1.37

أرز. 1.37 الاعتماد على الوظيفة / (ن ، ج)من الضغط المنخفض n = P / P K، „الأس ثابت الحرارة لومؤشر الحركة الحرارية معخليط الاختبار (الملحق بـ GOST 12.1.044-84)

قيم tgو k تم العثور عليها عن طريق الحساب الديناميكي الحراري أو. في حالة استحالة الحساب ، اقبل ل= 9.0 و k = 1.4.

حالات الطوارئ والطوارئ

الحادث هو حادث خطير من صنع الإنسان يهدد حياة وصحة الأشخاص في كائن أو منطقة معينة أو منطقة مائية ويؤدي إلى تدمير المباني والهياكل والمعدات والمركبات ، وتعطيل عملية الإنتاج أو النقل ، فضلاً عن الأضرار التي تلحق بالبيئة الطبيعية (GOST R 22.0 .05-94).

الحادث هو إطلاق مدمر غير متحكم فيه للطاقة أو مكونات نشطة كيميائيًا (بيولوجيًا ، إشعاعيًا). اعتمادًا على مصدر الحدوث ، يتم تمييز حالات الطوارئ (ES) ذات الطبيعة الطبيعية والتي من صنع الإنسان والتي من صنع الإنسان. على التين. يوضح الشكل 1.38 النمو النسبي في عدد الحوادث والكوارث الطبيعية والتي من صنع الإنسان والتي من صنع الإنسان في روسيا. على التين. يوضح الشكل 1.39 ديناميات عدد جميع الحوادث التي من صنع الإنسان في روسيا للفترة 1990-1994. يمكن أن نرى من الرقم أن الزيادة في عدد حالات الطوارئ لا تحدث بسلاسة ، ولكن بشكل مفاجئ ، مع اندفاعات تحدث في فترات مباشرة بعد الاضطرابات الاجتماعية (أغسطس 1991 ، أكتوبر 1993).

زاد عدد حالات الطوارئ التي من صنع الإنسان زيادة حادة بشكل خاص في السنوات الأخيرة ، بما في ذلك في مجال الطيران.

الأشياء المحتملة للحوادث هي الطائرات ، فضلاً عن مرافق التخزين والمستودعات للمنتجات النفطية القابلة للاشتعال والمتفجرة الموجودة في أراضي المطار ، ونقاط التزود بالوقود والصيانة ، ونقاط الإصلاح. قد يكون سبب حالات الطوارئ تسرب النفط.

المنتجات من خلال وحدات الختم الخاصة بصمامات الإغلاق ومضخات النقل وخطوط الأنابيب وأجهزة التعبئة ؛ من خلال تهوية مساحة الغاز في الخزانات ؛ الفائض من الخزانات والصهاريج والخزانات ؛ تنظيف الخزان تآكل تدمير الدبابات والاتصالات.

تستخدم حاويات مختلفة لتخزين ونقل المنتجات البترولية. يتم تحديد التشغيل الآمن للحاويات من خلال قوتها. ومع ذلك ، قد تحدث الحوادث في مثل هذه المرافق بسبب أوجه القصور في النظام الحالي لرصد حالة الهياكل ومراقبتها ، فضلاً عن نقص التوثيق التنظيمي والفني.

يجب ضمان سلامة تشغيل مرافق التخزين للمنتجات البترولية أثناء التصميم والبناء والتشغيل. تملي هذا النهج من خلال تحليل القبول والتوثيق التشغيلي ، وكذلك أسباب حالات الطوارئ. تتمثل إحدى المهام المهمة ، التي سيؤدي حلها إلى تحسين موثوقية مرافق التخزين المشغلة ، في إجراء فحوصات تقنية شاملة قائمة على أسس علمية وتزويدها بنظام لتشخيص ومراقبة التشغيل لحالة المعادن والأساسات والهياكل العازلة للحرارة و معدات العملية.

من أجل الإدارة الآمنة لتدفقات المنتجات النفطية ، فإن صلاحية التجهيزات التكنولوجية لخطوط الأنابيب للخدمة لها أهمية كبيرة: أجهزة الإغلاق ، والخنق ، والسلامة ؛ صمامات التحكم؛ صمامات العمل العكسي (لمنع إمكانية حركة المنتج ، عكس العامل) ؛ تجهيزات الطوارئ والقطع (للإغلاق التلقائي للتدفق إلى قسم الطوارئ أو إيقاف تشغيله) ، ومصارف المكثفات ، إلخ.

عدد الحوادث

أرز. 1.38

• 1 - ص "أقارب ؛
• 2 - طبيعي-تكنوجينيك ؛
• 3 - تكنوجينيك

أرز. 1.39

عند إزالة ضغط الجهاز ، يتدفق المنتج إلى الخارج ويتبخر بسرعة مع تكوين تركيز

مخاليط غاز - بخار - هواء متفجرة وقابلة للاشتعال. تؤدي الانبعاثات العرضية أو تسرب مخاليط البخار والغاز إلى تكوين غيوم يمكن أن تنفجر. تفجير بخار الغاز وأنظمة تشتيت الهواء يؤخذ في الاعتبار في العمل. يتم تفسير حدوث التفجير في السحب الكبيرة من خلال الآليات التالية. يأخذ أولهما في الحسبان التأثير المحتمل للإشعاع الحراري المكثف من لهب طويل في السحب مختلطة مبدئيًا بتدفقات الغاز المضطربة.

تتضمن الآلية الثانية لحدوث الانفجار تسارع اللهب في السحب الكبيرة بسبب الاختلاف في تسارع الأحجام الأولية للغاز المحترق والمزيج الطازج في اللهب المضطرب. ينشأ هذا الاختلاف تحت تأثير متوسط ​​تدرجات الضغط في اللهب بسبب الطفو المختلف لأحجام الغاز الأولية بكثافات مختلفة ، مما يؤدي إلى اضطراب تدفق إضافي وردود الفعل. يمكن لآلية ردود الفعل الإيجابية هذه ، التي تحددها الاختلاف في الكثافات في مناطق مختلفة من السحابة ، أن تزيد بشكل كبير من تسارع اللهب.

يكون الاشتعال مصحوبًا بفلاش ساطع بدرجة حرارة عالية. الشكل الهندسي الأكثر قبولًا لخليط الغازات البخارية الوامضة هو شكل كرة غير منتظمة أو قطع ناقص (كرة نارية). يُفهم كرة النار (OS) على أنها نتاج التبخر المفاجئ أو التسرب للوقود المتغويز (أو الغاز) ، مصحوبًا بوميضها وما تلاه من احتراق عادي أو احتراق. بالنسبة للعديد من التصريفات الخطية والدائرية للهيدروكربونات القابلة للاحتراق في نطاق الكثافة من 700 إلى 1000 كجم / م 3 ، يتم إعطاء النسب لقطر كرة النار:

حيث M هي كتلة الوقود في OH ، كجم ؛

Тf - درجة الحرارة الفعلية في OR (في السحابة) ، 0 درجة مئوية ؛

تريب - درجة الحرارة المرجعية (المرجعية) ، درجة مئوية.

يعتمد مدى المعامل 4.2n-5.3 على نوع الوقود وظروف تكوين السحب.

طوال عمر السحابة أثناء احتراقها الطبيعي ، يكون للتعبير الشكل:

م = 0 م- * 1 م -1 ±.

تظهر هذه التبعيات في الشكل. 1.40 و 1.41.

أرز. 1.40.

أرز. 1.41.

هناك خطر كبير من انفجار مخاليط بخار - غاز - هواء في حجم مغلق. في الجدول. يوضح الشكل 1.7 حدود تفجير الهيدروكربونات في الهواء في حجم مغلق ومساحة مفتوحة ، مما يشير إلى وجود خطر أكبر من انفجار مخاليط الغاز أو بخار الغاز في حجم مغلق. يفسر ذلك من خلال عمليات تسريع التفاعل بسبب زيادة التحفيز الذاتي ، وبسبب تضخيم الموجات المنعكسة أثناء بداية العملية الآرية وبسبب عدد من الأسباب الحركية الموجودة دائمًا. ترجع سهولة إثارة التفجير في الأوعية إلى قدرة الجدران على إحداث اضطراب في التدفق أمام اللهب ، مما يسرع الانتقال من الاحتراق إلى التفجير.

حدود تفجير الهيدروكربونات في الهواء

يمكن أن يحدث انفجار خليط الغاز المتراكم تحت تأثير شرارة عرضية. مع التحميل المفتوح لمنتج نفطي ، يمكن حدوث انفجار أيضًا بسبب تفريغ ثابت ، على وجه الخصوص ، في حالة عدم وجود جهاز تأريض. السبب الأكثر شيوعًا للانفجار هو الشرارة ، بما في ذلك نتيجة تراكم الكهرباء الساكنة. يمكن أن تحدث شرارة كهربائية بدون أي موصلات أو شبكات على الإطلاق. إنه أمر خطير لأنه يحدث في أكثر الأماكن غير المتوقعة: على جدران الخزانات ، وعلى إطارات السيارات ، وعلى الملابس ، وعند الصدمات ، وعند الاحتكاك ، وما إلى ذلك. سبب آخر للانفجار هو إهمال العمال وعدم انضباطهم.

عندما يكون تكوين مخاليط بخار - غاز - هواء ممكنًا ، من الضروري توفير حماية موثوقة من الصواعق ، وحماية ضد الكهرباء الساكنة ، وتوفير تدابير ضد شرارة الأجهزة الكهربائية وغيرها من المعدات.

في حالة وقوع حوادث مصاحبة للانفجارات ، يحدث تدمير للأشياء المحيطة ويصاب الأشخاص. التدمير هو نتيجة عمل الأشباح لنواتج الانفجار وموجة الصدمة الهوائية. في هذه الحالة ، فإن العوامل المؤذية الرئيسية هي موجة الصدمة والإشعاع الحراري الخفيف والأحمال السامة (أول أكسيد الكربون). الأشخاص الذين يقعون على مسافة 5 أمتار يتعرضون لحروق من الدرجة الأولى وإصابات أخرى.

غالبًا ما تكون الحوادث المتفجرة مصحوبة بحرائق يمكن أن تسبب عواقب وخيمة وما يتبعها من انفجارات أقوى ومزيد من الدمار. عادة ما تكون أسباب الحرائق مماثلة للانفجارات. في هذه الحالة ، يمكن أن يكون الانفجار سببًا أو نتيجة للحريق ، والعكس صحيح ، يمكن أن يكون الحريق سببًا أو نتيجة للانفجار.

الحرائق هي مدينة تتطور تلقائيًا من الرينيوم ، ولا توفرها العمليات التكنولوجية. يمكن أن يحدث احتراق المنتجات البترولية في الخزانات ومعدات الإنتاج وانسكاب السوائل في المناطق المفتوحة. في حالة نشوب حريق في المنتجات البترولية في الخزانات ، يمكن أن تحدث انفجارات وغليان وانطلاق ، ونتيجة لذلك ، انسكاب سائل ساخن. تشكل انبعاثات وغليان المنتجات النفطية خطرًا كبيرًا ، والذي يرتبط بوجود الماء فيها ، ويتميز بالاشتعال السريع للكتلة الرغوية للمنتجات. عند الغليان ، ترتفع درجة الحرارة بشكل حاد (حتى 1500 درجة مئوية) وارتفاع اللهب.

لتقييم درجة الضرر الذي يلحق بجسم ما ، عادةً ما يتم استخدام ما يسمى بمنحنى العتبة ، والذي يربط تدفق الطاقة الضوئية الحرارية u (تدفق الحرارة) وإجمالي الطاقة O ، التي تنخفض لكل وحدة سطح (الشكل 1.42).

أرز. 1.42.

لفترات طويلة من التعرض الحراري ، تتجاوز وقت الوجود غير التالف المحتمل للجسم ، سيتم تحديد عتبة الضرر حصريًا عن طريق التدفق الحراري (الضوء الحراري) n. في ظل نبضات التعرض القصير ، سيتم تحديد العتبة بشكل أساسي بواسطة الطاقة O. ستتسبب قيم R و O التي تتجاوز الحد في حدوث ضرر غير مشروط للجسم.

إذا كان أي من I أو O أقل من قيم العتبة ، فلا توجد آفة نموذجية ولا يكون هناك سوى إزعاج خفيف. على سبيل المثال ، مع زيادة مدة الإشعاع من 0.5 إلى 2 ثانية ، ينخفض ​​أنا من 120 إلى 30 وحدة ، أي مع زيادة طفيفة في O حتى مع زيادة وقت التعرض بمقدار 4 مرات ، مما يؤثر على الإصابات

غائبون ، ويمكن للشخص أن يشعر فقط بانزعاج طفيف.

ومع ذلك ، فإن قيمة إجمالي الطاقة O التي تقع على الجسم المدمر في نفس الفترة الزمنية تنمو من حوالي 10 إلى 25 وحدة. (^.

وهكذا ، فإن الخط K ، الذي يستجيب للتغيرات المترابطة في I و O ، يشكل منطقة (منطقة) من الآفة ، المشار إليها في الشكل على يمين الخط K.

من أكثر النتائج غير السارة للضرر الناتج عن الطاقة المشعة حرق "العصي" و "المخاريط" في العين.

على التين. يوضح الشكل 1.43 اعتماد i على m ، وكذلك T على m ، والذي يحدد مناطق الألم المحتمل وغير المحتمل أثناء تكوين حروق الضوء الحراري بدرجات متفاوتة. يعتمد المعيار المطبق في الشكل على حقيقة أنه مع الإشعاع الحراري ، يحدث الألم الذي لا يطاق عندما تصل درجة حرارة طبقة الجلد بسمك حوالي 0.14-0.15 مم (تحت سطح الطبقة الظهارية العلوية) إلى درجة حرارة 45 درجة أو تتجاوزها ج.

بعد القضاء على الإشعاع (ولكن ليس أكثر من 20-30 ثانية) ، يهدأ الألم الحاد ، وبعد ذلك ، كقاعدة عامة ، يختفي تمامًا. تؤدي زيادة درجة حرارة الطبقة المحددة بمقدار 4-10 درجات أو أكثر إلى حدوث صدمة مؤلمة وحروق جلدية واضحة.

يتم تحديد منطقة الألم الذي يمكن تحمله الموضحة في الرسم البياني من خلال حقيقة أنه في لحظة التعرض للإشعاع ، يحدث رد فعل وقائي بيولوجي ، مما يتسبب في زيادة تدفق الدم من الأجزاء الطرفية من الجسم ، مما يمنع الزيادة الموضعية في درجة الحرارة إلى مستوى عتبة. عند التعرض لجرعة عالية من الضغط الحراري ، لا تستطيع هذه الآلية الفسيولوجية توفير إزالة الحرارة اللازمة ، ويتعرض الجسم لأحمال حرارية مرضية وأحيانًا باهظة. من طبيعة الخطوط في الشكل. يوضح 1.42 أن هناك كمية معينة

جرعة الإشعاع q ودرجة الحرارة T ، والتي تسبب ضررًا حراريًا وحدوث ألم لا يطاق عندما يتم تزويد هذه الجرعة بوقت التعرض اللازم.

مدة التعرض ، الصورة 1.43. حدود الاصابة الحرارية والضوء

تحدث حوادث الطائرات (LA) بشكل رئيسي بسبب خلل في الوحدات ، في المقام الأول - عطل في المحرك ، وهجمات إرهابية ، وحريق ، ورافقها انفجارات. يمكن أن يحدث انفجار في الهواء أو عند الاصطدام بالأرض. عندما تسقط طائرة على مناطق سكنية ، يمكن أن تتضرر الأشخاص والهياكل وما إلى ذلك. أمثلة لحالات الطوارئ الجوية ، يتم تقديم تحليلها في الأعمال.

أحد المخاطر الرئيسية في الطيران هو احتمال نشوب حريق أثناء الهبوط الاضطراري. يمكن اشتعال الوقود المتسرب من الخزانات التالفة عن طريق شرارات احتكاكية من الحرارة

الأسطح أو اللهب المكشوف. في هذه الحالة ، ينتشر مركز الاحتراق الناتج بسرعة في جميع المناطق التي تكون فيها نسب هواء البخار / الوقود ضمن نطاق القابلية للاشتعال. تتمثل إحدى طرق تقليل مخاطر نشوب الحرائق في استخدام الوقود المبلل ، والذي ينتشر بشكل أبطأ وأقل تطايرًا من الوقود السائل التقليدي. عند تلف خزان بوقود كثيف ، يتم تقليل كل من معدل انتشار الوقود ومعدل تكوين الهباء الجوي القابل للاشتعال بشكل حاد. يتيح لك ذلك زيادة الفترة الزمنية التي يمكن خلالها إجلاء الركاب.

تتسبب حالات الطوارئ والطوارئ في أضرار مادية كبيرة وتؤدي إلى تفاقم المشكلات البيئية. في حالة وقوع حوادث مصحوبة بانفجارات وحرائق يكون هناك تأثير ميكانيكي وحراري وكيميائي قوي على البيئة. في الوقت نفسه ، تزداد انبعاثات الملوثات بشكل حاد ؛ يتناثر سطح الأرض بشظايا LL وبقايا الوقود ومنتجات الاحتراق ؛ ضرر كبير يلحق بالمناظر الطبيعية والنباتات والحيوانات ؛ فالمراعي والتربة الخصبة تحتضر.

يتميز التأثير الميكانيكي بانتهاك طبقة التربة العلوية (الخصبة) بسبب سطحها وتدميرها العميق ، وتأثير طاقة الانفجار (موجة الصدمة) ؛ انتهاك الغطاء العشبي أو تلف أو موت الشجيرات والأشجار والنباتات الأخرى. يتغير هيكل الطبقة الخصبة العليا ، وتبادل الغاز والماء ، وهيكل الشعيرات الدموية.

عادة ما يتم تقسيم التدابير التي تهدف إلى تحسين السلامة في حالات الطوارئ إلى فئتين. الأول يشمل الأنشطة التي نفذت بعد ظهور

حالة طارئه. عادة ما تسمى أنشطة El1 عملياتية ، وهي تتلخص أساسًا في حماية السكان والقضاء على عواقب حالات الطوارئ. تشمل المجموعة الثانية من الإجراءات الأنشطة التي تم تنفيذها مسبقًا. وتشمل هذه زيادة موثوقية معدات العملية ، وتقليل مخزون المواد الخطرة في المرافق ، وإزالة منشأة خطرة ، واتخاذ تدابير مبكرة لحماية الناس.

من الأهمية بمكان نظام سلامة الطيران النشط (ASOSPS) ، وهو عنصر من عناصر نظام دعم الطيار "الذكي" على متن الطائرة ، والمعروف في ممارسة الطيران باسم "مساعد الطيار" ، وهو مصمم للعمل في كل من الرحلات العادية وغير العادية مواقف. تصدر ASOBP إشارات تحذير حول وجود تهديد لسلامة الطيران ، بالإضافة إلى تقديم المشورة على الفور في شكل "نصائح" للتحكم في الطائرة والمجمع الموجود على متنها من أجل منع الطائرة من الدخول في أوضاع الطيران الحرجة. لمنع الاصطدامات مع سطح الأرض وبين الطائرات ، يولد ASOBP مسارات مكانية من "الفصل".

من مجالات العمل الفعالة في مجال الوقاية من حوادث الطيران إجراء تحقيق كامل وعميق وموضوعي في الأحداث التي وقعت بالفعل ووضع توصيات على هذا الأساس لمنع تكرارها.

لا تعتمد فعالية هذا العمل على مستوى كافٍ من الموارد فحسب ، بل تعتمد أيضًا على الصلاحيات الشاملة للهيئة التي تجري تحقيقًا مستقلًا ، مما يسمح لها بالتأثير على أي مجال من مجالات نظام النقل الجوي (التصنيع ، والتصميم ، والاختبار ، وإصدار الشهادات) ، التشغيل ، الإصلاح ، الإطار التنظيمي ، إلخ).

المعيار 5.4. وينص الملحق 13 لاتفاقية الطيران المدني الدولي على ما يلي: "تُمنح سلطة التحقيق في الحوادث الاستقلال في إجراء التحقيق وصلاحيات غير مقيدة في إجرائه". يتم تطبيق هذا الشرط أيضًا في قواعد التحقيق الروسية التي وافقت عليها حكومة الاتحاد الروسي. تلقت لجنة الطيران المشتركة بين الولايات (IAC) التي تشكلت بموجب الاتفاقية من رؤساء دول وحكومات رابطة الدول المستقلة الحق في التحقيق بشكل مستقل في حوادث الطيران. منذ عام 1992 ، حقق المتخصصون في IAC في أكثر من 270 حادث طيران ، بما في ذلك أكثر من 50 حادثة دولية ، بما في ذلك التحقيقات في الأحداث مع الطائرات الغربية الصنع.

يوجد حاليًا سبعة مراكز متخصصة في التحقيق في الحوادث في العالم (الولايات المتحدة الأمريكية وفرنسا وبريطانيا العظمى وكندا وألمانيا وأستراليا و IAC).

ليس من الأهمية بمكان توفير المعلومات للدول مع بيانات عن أعطال وأعطال معدات الطيران والأفعال الخاطئة لأطقم الطائرات. باستخدام هذه البيانات ، يمكن لسلطات الطيران في كل دولة اتخاذ تدابير وقائية.

3. انتشار اللهب في مخاليط الغاز

سرعة انتشار اللهب أثناء احتراق المواد الصلبة والسائلة والغازية ذات أهمية عملية من حيث منع الحرائق والانفجارات. ضع في اعتبارك سرعة انتشار اللهب في خليط الغازات والأبخرة القابلة للاحتراق مع الهواء. بمعرفة هذه السرعة ، من الممكن تحديد السرعة الآمنة لتدفق الهواء والغاز في خط الأنابيب والمنجم وتركيب التهوية وأنظمة التفجير الأخرى.

3.1 سرعة اللهب

كمثال ، في الشكل. يوضح الشكل 3.1 مخططًا لتهوية العادم في منجم فحم. من انجرافات المنجم 1 ، يزيل خط الأنابيب 2 خليطًا متربًا من الهواء وغبار الفحم ، وفي بعض الحالات ، الميثان المنبعث في طبقات الفحم. عند حدوث حريق ، تنتشر واجهة اللهب 3 باتجاه الانجرافات 1. إذا كانت سرعة الخليط القابل للاحتراقث ستكون أقل من سرعة انتشار مقدمة اللهبو بالنسبة لجدران الأنبوب ، سوف ينتشر اللهب في المنجم ويؤدي إلى انفجار. لذلك ، للتشغيل العادي لنظام التهوية ، من الضروري الامتثال للحالة

ث> ش.

يجب أن يكون معدل إزالة الخليط المتفجر أكبر من معدل انتشار مقدمة اللهب. هذا سوف يمنع اللهب من دخول انجرافات العمود.

أرز. 3.1 مخطط انتشار اللهب في المنجم:

1 - لي ؛ 2 - خط الأنابيب 3 - اللهب الأمامي

تطورت نظرية انتشار اللهب في أعمال Ya.B. زيلدوفيتش ودي. يعتمد Frank-Kamenetsky على معادلات التوصيل الحراري والانتشار والحركية الكيميائية. يبدأ اشتعال الخليط القابل للاحتراق دائمًا عند نقطة واحدة وينتشر على كامل الحجم الذي يشغله الخليط القابل للاحتراق. النظر في حالة أحادية البعد - أنبوب مملوء بخليط قابل للاحتراق (الشكل 3.2).

إذا اشتعل الخليط من أحد طرفي الأنبوب ، فسوف تنتشر جبهة اللهب الضيقة على طول الأنبوب ، وتفصل منتجات الاحتراق (خلف مقدمة اللهب) عن الخليط الطازج القابل للاحتراق. واجهة اللهب على شكل غطاء أو مخروط مع الجزء المحدب منه باتجاه حركة اللهب. واجهة اللهب عبارة عن طبقة غازية رقيقة (10-4 × 10 -6) م ، وتحدث تفاعلات احتراق كيميائي في هذه الطبقة التي تسمى منطقة الاحتراق. درجة حرارة مقدمة اللهب ، اعتمادًا على تركيبة الخليط ، هي تي= (1500 3000) ك. تنفق حرارة الاحتراق المنبعثة على تسخين منتجات الاحتراق للخليط الطازج القابل للاحتراق وجدران الأنبوب بسبب عمليات التوصيل الحراري والإشعاع.

أرز. 3.2 مخطط انتشار جبهة اللهب في الأنبوب

عندما تتحرك مقدمة اللهب في الأنبوب ، تنشأ موجات ضغط في الخليط القابل للاحتراق ، مما يؤدي إلى حركات دوامة. تعمل الدوامات الغازية على ثني مقدمة اللهب دون تغيير سمكها وطبيعة العمليات التي تحدث فيها. على سطح وحدة لواجهة اللهب ، تحترق دائمًا نفس كمية المادة لكل وحدة زمنية. . القيمة ثابتة لكل خليط قابل للاحتراق وتسمى معدل الاحتراق الشامل . معرفة مساحة جبهة اللهبس، يمكنك حساب كتلة المادة م، قابل للاحتراق في جبهة الاحتراق بالكامل لكل وحدة زمنية:

كل عنصر من عناصر جبهة اللهب دي اسيتحرك بالنسبة للخليط الطازج دائمًا في الاتجاه الطبيعي إلى مقدمة اللهب عند نقطة معينة (الشكل 3.2) ، وسرعة هذه الحركة:

أين كثافة الخليط الطازج القابل للاحتراق.

قيمة تسمى السرعة العادية لانتشار اللهب ولها أبعاد م / ث. إنها قيمة ثابتة لعملية الاحتراق لمزيج معين ولا تعتمد على الظروف الهيدروديناميكية المصاحبة لعملية الاحتراق. تكون السرعة العادية لانتشار اللهب دائمًا أقل من السرعة المرصودة و، أي سرعة واجهة الاحتراق بالنسبة لجدران الأنبوب:

ش ن< u .

إذا كانت مقدمة اللهب مسطحة وموجهة بشكل عمودي على محور الأنبوب ، ففي هذه الحالة ستكون السرعة الملاحظة والعادية لانتشار اللهب هي نفسها

ش ن = ش.

منطقة جبهة اللهب المحدبةقضية S.دائما أكبر من مساحة الجبهة المسطحةS رر، لهذا

> 1.

سرعة اللهب العاديةش نلكل مخلوط قابل للاحتراق يعتمد على خليط الغازات الخاملة ودرجة حرارة الخليط والرطوبة وعوامل أخرى. على وجه الخصوص ، يزيد التسخين المسبق للغاز القابل للاحتراق من معدل انتشار اللهب. يمكن إثبات سرعة انتشار اللهبش نيتناسب مع مربع درجة الحرارة المطلقة للخليط:

u n. = const T 2.

على التين. يوضح الشكل 3.3 اعتماد سرعة انتشار اللهب في الخليط القابل للاحتراق "الهواء - أول أكسيد الكربون" ، اعتمادًا على تركيز ثاني أكسيد الكربون. على النحو التالي من الرسوم البيانية أعلاه ، تزداد سرعة انتشار اللهب مع زيادة درجة حرارة الخليط. لكل قيمة درجة حرارة ، يكون لسرعة انتشار اللهب حدًا أقصى في منطقة تركيز أول أكسيد الكربون CO يساوي ~ 40٪.

تؤثر السعة الحرارية للغاز الخامل على معدل انتشار اللهب. كلما زادت السعة الحرارية للغاز الخامل ، كلما قلل من درجة حرارة الاحتراق ، وكلما قلل من سرعة انتشار اللهب. لذلك ، إذا تم تخفيف خليط من الميثان مع الهواء باستخدام ثاني أكسيد الكربون ، فإن سرعة انتشار اللهب يمكن أن تنخفض بمقدار 2-3 مرات. يتأثر معدل انتشار اللهب في مخاليط أول أكسيد الكربون مع الهواء بشكل كبير بالرطوبة الموجودة في الخليط ووجود جزيئات السخام وشوائب الغازات الخاملة.

أرز. 3.3 الاعتماد على سرعة انتشار اللهب

على تركيز أول أكسيد الكربون في الخليط