51. Brzina istjecanja u suženom kanalu, brzina protoka mase Brzina istjecanja u kanalu koji se sužava Razmotrimo proces adijabatskog oticanja materije. Pretpostavimo da se radni fluid određene specifične zapremine (v1) nalazi u rezervoaru ispod

Maziva

Glavni cilj u razvoju ekološki prihvatljivih maziva je stvaranje proizvoda visoke biorazgradljivosti i niske ekotoksičnosti. U razvijenim zemljama Zapada,

Trenutno, javne i privatne kompanije počinju stvarati tržište za ekološki prihvatljiva maziva. Većina studija je fokusirana na hemijski sastav proizvoda i procenu njegove biorazgradivosti. Prilikom stvaranja ekološki prihvatljivih maziva razmatraju se dvije glavne oblasti: proizvodnja baznih ulja čija kemijska priroda određuje prirodu utjecaja na okoliš i sinteza novih aditiva koji su ekološki prihvatljivi, biorazgradivi i efikasni.

Trenutno, a vjerovatno i u budućnosti, od posebne su važnosti tri grupe baznih ulja dobivenih iz različitih izvora sirovina: hidrokrekovana naftna ulja (HA), polialfaolefini (PAO) i estri, koji su brzo biorazgradivi u okolišu. Od velikog značaja za neograničeno dugo razdoblje, nesumnjivo će ostati bazna naftna ulja tradicionalnih šema toka, posebno s obzirom na činjenicu da su maziva dobivena na bazi PAO. estri polialkohola, polialkilen glikola i diestera koštaju 2-10 puta više od naftnih derivata. Povećana biorazgradivost nije poticaj za prevazilaženje razlika u cijenama.

Visoke performanse i ekološka prihvatljivost mineralnih ulja obezbeđuju se nizom određenih kvaliteta. Prije svega, to je njihov uski frakcijski i povoljan grupni kemijski sastav s minimalnom količinom sumpornih i dušičnih spojeva u baznim uljima. Izbor sirovina, sortiranje ulja koje se koriste u proizvodnji ulja visokog indeksa i njihova odvojena prerada su od najveće važnosti. U dobijanju baznih mineralnih ulja koja zadovoljavaju ekološke zahteve, selektivno prečišćavanje igra važnu ulogu,

značajnu kancerogenost proizvoda. Trenutno se u SAD-u i Kanadi više od 70% baznih ulja dobiva selektivnom rafinacijom. Upotreba modernih procesa kao što su hidrokreking, hidrodeparatizacija, hidroizomerizacija otvara široke mogućnosti. Ove tehnologije su detaljno opisane u radu. Upotreba hidrokatalitičkih procesa u kombinaciji s tradicionalnim metodama rafiniranja naftnih sirovina selektivnim otapalima poboljšava performanse i ekološka svojstva baznih ulja.

U tabeli. U tabeli 1.4 prikazani su uporedni podaci o kemijskom sastavu baznih ulja dobivenih selektivnim rafiniranjem i hidroobradom. Ovo posljednje značajno smanjuje sadržaj arena, sumpora i dušika u uljima.

Tabela 14

Utjecaj hidrotretiranja na hemijski sastav

bazna ulja

Uvođenje procesa hidrokrekinga i hidroizomerizacije u proizvodnju baznih mineralnih ulja omogućava dobijanje proizvoda povećane biorazgradljivosti i bez arena. Ulja za hidrokreking, prema rezultatima dobivenim korištenjem savremenih metoda ispitivanja, nisu toksična, praktično odsustvo arena u njima ukazuje na vrlo nisku kancerogenost i neznatnu vjerojatnost njegovog rasta kroz stvaranje i akumulaciju policikličkih arena tijekom rada; odsustvo arena i prevlast

Davanje izoparafina obezbeđuje prilično visoku biorazgradljivost.

Hidrokrekirana bazna ulja proizvode se u SAD od kraja 1996. godine. . Za puštanje u rad pripremljena je instalacija u Finskoj.

U Rusiji, VNIINP, zajedno sa naučnim i inženjerskim centrom OAO LUKOIL i AO LUKOIL - Volgogradneftepererabotka, provode istraživanja o organizaciji proizvodnje niza deficitarnih ulja i baza koristeći tehnologije hidrogenacije, posebno MS-8 avio ulja i AMG vazduhoplovna hidraulična tečnost -deset.

U poređenju sa mineralnim uljima, sintetička ulja u nekim slučajevima imaju bolje ekološke karakteristike. Najvažnije klase sintetičkih ulja u pogledu ekološke sigurnosti su ulja proizvedena na bazi sintetičkih estera, polialfao-lefina i polibutena. Netoksični su, nekancerogeni, karakteriziraju niska emisija štetnih tvari.

Sintetička ulja na bazi estera sa aditivima se široko koriste u gasnoturbinskim motorima civilnih i vojnih aviona od 1960-ih godina. U CIAM-u, zajedno sa VNIINP i 25. državnim istraživačkim institutom Ministarstva odbrane Ruske Federacije, u toku je rad na stvaranju visoko termički stabilnog (do 240 ° C) estarskog ulja koristeći efikasne kompozicije aditiva koji nisu inferiorni u kvaliteti. do najboljih stranih ulja. Analiza naučnih, tehničkih i patentnih informacija o uljima za vazduhoplovne gasnoturbinske motore pokazuje da poliol estri ostaju glavna klasa jedinjenja koja se koriste kao bazne materije [PO]. Međutim, situacija se mijenja sa sljedećom generacijom avionskih motora, jer poboljšanja dizajna i potreba za smanjenjem potrošnje goriva dovode do povećanja pritiska, temperature i opterećenja ulja.

Ovo posljednje doprinosi opasnosti od lokalnih ugljičnih formacija. Stoga je za vojno zrakoplovstvo u budućnosti potrebno odustati od upotrebe ulja na bazi estera. U tu svrhu najviše obećavaju ulja novog tipa - na bazi jednostavnih perfluoroalkilpolietera. Prema savremenim podacima, ova jedinjenja su netoksična i čak se koriste u inostranstvu u parfimeriji i za konzervaciju mermernih spomenika umetnosti i arhitekture.

Aditivi imaju veliki uticaj na ekološka svojstva maziva. U avio-uljima se kao aditivi široko koriste tradicionalni antioksidansi i inhibitori korozije kao što su dioktildifenilamin, fenil-p-naftilamin, benzotriazol, aditiv K-51 sukcinimidnog tipa i drugi koji su se dokazali.

U cijelom svijetu se već dugo radi na stvaranju novih netoksičnih i biorazgradivih proizvoda. Konkretno, od 90-ih godina razvijene su zamjene za aditive koji sadrže klor. Važno pitanje je zamjena jedinjenja olova. Zamjene za olovo su jedinjenja bizmuta. Počeo je razvoj bizmutditiokarbamatnog aditiva.

Aditivi kao što su Mif-1 (aditiv benzenskog tipa složenog sastava), Irganox L-57 (antioksidativni aditiv iz Sibe, oktilirani i butilirani difenilamin), aditiv X (jedinjenje koje sadrži fluor sa funkcionalnim grupama oksisulfita i hidroksikarbamata) i drugi imaju razvijeno.

Poboljšana su svojstva poznatih aditiva. Tako je u trikrezil fosfatu sadržaj neutrotoksičnog ortoizomera smanjen na 3% (Rusija), a u SAD se proizvodi trikrezil fosfat koji ne sadrži ortoizomer.

Opasnost od požara i eksplozije avna goriva i maziva

Trenutno korišćena avio goriva i maziva su zapaljivi proizvodi. U pogledu požara, gasovita goriva su posebno opasna. Ugljovodonična goriva (mlazna goriva, benzini, itd.) su zapaljive tečnosti (zapaljive tečnosti). Odlikuje ih visoka proizvodnja toplote (-2000°C) i isparljivost, lako stvaraju zapaljive smjese sa zrakom, koje pri sagorijevanju stvaraju veliku količinu produkata izgaranja (veliki stehiometrijski koeficijent), koji su dobri dielektrici i, stoga, mogu akumulirati naboje statičkog elektriciteta.

Prema opasnosti od požara, zapaljive tečnosti se dele u tri kategorije. Tačka paljenja se koristi kao određujući indikator (određuje se prema GOST 12.1.044-89):

Ovisno o temperaturi samozapaljenja (određenoj prema GOST 12.1.044-89), ugljikovodična goriva pripadaju jednoj ili drugoj grupi eksplozivne mješavine para sa zrakom:

Usuđujemo se da pare ugljovodoničnih goriva sa vazduhom spadaju u kategoriju eksploziva TTA: određuje se prema GOST 12.1.011-78. Ovaj indikator se koristi pri odabiru vrste električne opreme otporne na eksploziju i pri dizajniranju aparata za gašenje požara.

Zapaljiva svojstva goriva određuju se i graničnom koncentracijom paljenja (CIL) - minimalnim i maksimalnim sadržajem para goriva u mješavini sa zrakom (oksidator), pri kojem je širenje plamena kroz smjesu moguće na bilo kojoj udaljenosti od mjesta paljenja. izvor (GOST 12.1.044-89). Važna karakteristika goriva su granice temperature paljenja - temperature na kojima su zasićene pare goriva u zraku u koncentracijama jednakim donjem, odnosno gornjem CPV-u. Od velike je važnosti minimalna energija električnog pražnjenja potrebna za paljenje mješavine para i zraka.

Prilikom procjene opasnosti od požara pri rukovanju gorivima utvrđuje se i stopa sagorijevanja - količina goriva koja sagorijeva u jedinici vremena sa površine jedinice; minimalna energija paljenja - kako bi se osigurala elektrostatička sigurnost varnica. Procjenjuje se interakcija gorućeg goriva sa sredstvima za gašenje vodene pjene (prema GOST 12.1.044-89).

Požaru često prethodi eksplozija mešavine gasa i vazduha. Eksplozijom zračnih smjesa u cijevima velikog promjera i dužine može doći do detonacijskog sagorijevanja koje se širi brzinom od 1100-1400 m/s. U tom slučaju pritisak može porasti do 0,8 MPa ili više. Udarni val velike brzine uzrokuje nagli porast tlaka, temperature i gustoće zapaljive smjese, što zauzvrat ubrzava kemijske reakcije izgaranja i pojačava destruktivni učinak.

Eksplozivne koncentracije isparenja goriva sa vazduhom mogu se formirati u širokom rasponu temperatura, a posebno u zatvorenim prostorima i kontejnerima. Priroda i sadržaj mjera opreza uređuju se posebnim resornim uputstvima. Suština mjera opreza je spriječiti pojavu izvora grijanja na mjestima gdje se stvaraju eksplozivne smjese, posebno izvora otvorene vatre. Jedan od najopasnijih izvora otvorene vatre je pražnjenje elektrostatičkih potencijala kroz parno-vazdušni medij i stvaranje iskre pri udaru čvrstih tijela. Pojava visokih električnih potencijala u gorivu objašnjava se njegovim elektrofizičkim svojstvima. Mogu se okarakterizirati sposobnošću akumuliranja naboja u volumenu (elektrolitičnost) i svojstva opuštanja naboja (električna žica do njih).

U tabeli. 1.5. dati su indikatori koji karakterišu požarno opasna svojstva avio goriva.

Tabela 1.5

Zapaljiva svojstva avio goriva

1 Izračunato aditivnošću.

^ Izračunato prema jednadžbi (47) i (48) GOST 12.1.044-89 na osnovu početne tačke ključanja od -10/-4°C.

° U brojiocu - u zatvorenom lončiću, u nazivniku - u otvorenom. a „Granice širenja plamena prema GOST 10277-89.

Normalna brzina plamena

Brzina širenja plamena u zapaljivoj smeši zavisi od uslova za njeno određivanje i brojanje. Za uporednu procjenu goriva prema ovoj karakteristici usvojena je normalna brzina širenja plamena - to je linearna brzina kretanja zone sagorijevanja u odnosu na svježu homogenu zapaljivu smjesu u smjeru normalnom na front plamena. Brzina širenja plamena u takvim uslovima za dati sastav zapaljive smeše može se smatrati fizičko-hemijskom karakteristikom koja zavisi samo od pritiska i temperature.

Eksperimentalno, normalna brzina širenja plamena određena je prema GOST 12.1.044-89.

Pri temperaturi od 20°C i pritisku od 0,101 MPa u mješavinama ugljovodonik-vodonik-vazduh, maksimalna brzina u se postiže pri koncentraciji goriva u mješavini od C ^ ~ 1,15 C st x (slika 1.24), tj.

sa a - 0,87 i sa brojem atoma ugljika u ugljovodoniku n\u003e 7, to je -39-40 cm / s (slika 1.25). Minimalna normalna brzina širenja plamena i brzina masenog sagorevanja postignuta na granicama koncentracije širenja plamena u normalnim uslovima su 4–6 cm/s i (5–7) 10° g/(cm 2 s) respektivno.

U nedostatku eksperimentalnih podataka, normalnu brzinu širenja plamena treba odabrati interpolacijom iz vrijednosti u za mješavine sa sličnim fizičko-hemijskim svojstvima ili treba koristiti empirijske jednadžbe. Jednostavne i pogodne jednačine predložio je A.S. Prije vožnje:

• (1.3)

t \u003d t p + B (St-C ^ (C u -C t),

gdje je u brzina širenja u cm/s; m je masa izgaranja smjese, g/(cm 2 s); i 11P, tn - granične (minimalne) vrijednosti brzine širenja plamena; S„ i C n su koncentracija goriva u smjesi na donjoj i gornjoj koncentracijskoj granici širenja plamena; A i B su koeficijenti određeni iz jedne eksperimentalne točke.

Rice. 1.24.

širenje plamena ovisno o molarnom stehiometrijskom koeficijentu viška zraka bm:

• - parafin; * - olefinski; ° - acetilen; D - ulje; © - dipolarni; ° ugljovodonici sa C p 11 2 „ ciklusima
• 1 2 3 4 5 b 7 str

Rice. 1.25. Maksimalna normalna brzina širenja plamena u mješavini goriva i zraka u zavisnosti od broja atoma ugljika u molekuli ugljovodonika (P=0,101 MPa, 1=20°C, otvorena staklena cijev: dužina 57 cm, prečnik 2,5 cm): - parafin; * - olefinski;

° - acetilen; D - naftenski; in - dnolsfipovye; o ciklički (C P P2 ");

1 - benzin [ 116]; 2 - benzen

Funkcionalni odnos između brzine širenja plamena i koncentracije goriva C t na C t C * t (ali dat EMIN-om) može se predstaviti jednadžbom:

• - = 11 str

/ s r -s; l

"s t -s "t"

gdje je m i i n- normalna brzina širenja plamena

pri koncentracijama goriva u smjesi C t i C*t, cm/s; i pp- također,

na donjoj granici koncentracije širenja plamena, cm/s.

Približan tok krivulje i n - /(C t) u mešavini kompleksa

kompozicija se može graditi na tri referentne tačke koje odgovaraju donjoj i gornjoj granici koncentracije i maksimalnoj brzini širenja plamena. Za ove tačke moraju biti poznate koncentracije goriva i brzine širenja plamena.

Vrijednosti C t i i i za navedene bodove se računaju

sljedećom metodom. Svaka složena mješavina zapaljivih plinova je predstavljena kao sastavljena od odgovarajućeg broja jednostavnih mješavina. Proračun sastava na granicama koncentracije i na tački maksimalnih brzina vrši se prema pravilu miješanja, na osnovu granica koncentracije i sastava "maksimalnih smjesa". Odgovarajuća računska jednačina ima oblik:

C] + C* 2 + Su uh...

• -ja---g...
• (1.5)

gdje b- koncentracija goriva na CPRP ili u mješavini sa maksimalnom brzinom širenja plamena, % (vol.); C, C 2, C 3, ... - koncentracija jednostavnih gasova u složenoj smeši,

(s, + C 2 + C 3 + ... = 100%); b|, b 2 , b 3> ... - koncentracija gasova u jednostavnim smešama na KPRP ili u smešama sa i i, % (vol.).

Vrijednost maksimalne normalne brzine širenja plamena u smjesi izračunava se jednadžbom;

C, r/, + C2u2 + C3u3 +

C, + C 2 + c 3 4-...

• (1.6)

gdje je C*, C 2 , C 3 - sadržaj jednostavnih smjesa u složenoj smjesi sa maksimalnom brzinom širenja plamena, % (vol.); i*, i 2 , i 3 su maksimalne brzine širenja plamena u jednostavnim smjesama, cm/s.

Za izračunavanje drugih tačaka krivulje i i= /(C; .) treba postaviti nekoliko proizvoljnih vrijednosti brzine plamena, pronaći koncentraciju b u složenoj smjesi prema jednačini (1.5), u kojoj su C, C 2 , C 3 date sastavom smjesu.

Ova metoda proračuna je primjenjiva na mješavine plinova srodne prirode (npr. metan-propan). Ova tehnika nije primjenjiva na mješavinu S P N W sa H3 i CO.

Brzina izgaranja mase je direktno proporcionalna apsolutnoj temperaturi predgrijavanja smjese i može se izračunati iz jednadžbe:

gdje je w, zatim i t „ R eo- masena brzina sagorevanja smeše na temperaturi T, To i T P r e d, odnosno g/(cm -s).

Ako T»T pr e D, onda

Zavisnost maksimalne normalne brzine širenja plamena od temperature i pritiska približno je opisana jednadžbom:

i' =u1(T/273) 2 ?(/’/10 5)", (19)

gdje je u'o maksimalna normalna brzina širenja plamena na temperaturi od 293 K i pritisku od 0,101 MPa, cm/s; T je temperatura l plamena, u K; P - pritisak, u Pa; p - eksponent, ns u zavisnosti od pritiska u opsegu MO 4 + 5-10 5 Pa; za mješavinu zraka i goriva n = -0,3 -*? -0,4; za mješavine ugljovodonika i kiseonika P = -0,1 -5-0.

Maksimalna normalna brzina širenja plamena kao funkcija koncentracije kisika u oksidantu P R P Wu P

giil = \%ig" 0 + B-

gdje je G „Ja! Ali - na y, str y^ 0 , cm 2 /s; B - koeficijent određen iz eksperimentalnih podataka (za propan B ~ 0,22); u/ t- izuzetno niska koncentracija kiseonika u oksidantu.

Vrijednost u*n pri različitim koncentracijama kisika u oksidantu 1 //"P kada se temperatura predgrijavanja smjese promijeni sa 310 na 422 K, to se može odrediti jednadžbom:

":=at; (u,-s), (MO

gdje je u*n - u cm/s; T - u K; A, S ip - nalaze se prema eksperimentalnim podacima, njihove vrijednosti za propan, izooktan i etilen su date u nastavku:

Granice koncentracije i temperature širenja plamena

Granice koncentracije širenja plamena (KPRP) u zapaljivoj mješavini su granične minimalne i maksimalne koncentracije goriva u smjesi pri kojima je širenje plamena još uvijek moguće (donja i gornja granica). One zavise od hemijske aktivnosti goriva, koncentracije oksidatora i inertnih nečistoća, toplotne provodljivosti i toplotnog kapaciteta smeše, temperature i pritiska. KPPR za suspenzijska goriva, na osnovu njihovih fizičkih i hemijskih svojstava, određuju se disperzionim medijumom. Određivanje KPRP za homogene zapaljive mješavine vrši se prema GOST 12.1.044-89: prema tački 4.11 eksperimentalno i prema tački 4.12 - proračunom.

Prema GOST 12.1.044-84, granice koncentracije širenja plamena su definisane kao

gdje je Cn (i) - donji (gornji) CPRP,% (vol.); R- stehiometrijski koeficijent (broj molova kiseonika po molu goriva); a i b- univerzalne konstante, njihove vrijednosti su date u nastavku:

Za goriva C P N W

P \u003d n + t / 4.

Greška u proračunu: za donju granicu 0,12; za gornjih 0,40 at (3 p > 7.5. Podaci o KIRP-u u zavisnosti od R(% vol.) date su u tabeli. 1.6 (GOST 12.1.044-84).

Tabela 1.6

Koncentracione granice širenja plamena (donje i gornje) para i gasova u vazduhu

Postoje i druge jednadžbe za izračunavanje CPRP-a, i to:

• 4.76-(N-1) + ! '
• (1.14)

• 4.76/Y +4'
• (1.15)

gdje je S„ i Od do - u oko.); N je broj atoma kisika potrebnih za potpunu oksidaciju goriva.

Za gorivo S„N t

• (1.17)
• 3,74 10 5

gdje je Cn - u % (vol.); () n je najniža molarna kalorijska vrijednost, kJ/kmol.

Za ugljovodonična goriva SpN t na 3 p 10, greška proračuna je ±15%.

Ako je poznat KRI za pojedinačne komponente goriva, onda se preporučuje da se njegov niži KRI izračuna pomoću jednadžbe:

gdje su C i Cn koncentracije 1. komponente u smjesi i na donjoj granici, % (vol.).

Za C p N t goriva u prvoj aproksimaciji a k ~ a p - 1.42. Preračunavanje, i od u do a n i a n proizvedeno:

gdje je Cn (d) koncentracija goriva na donjem (gornjem)

KPRP, % (vol.); Mt i Mo su molekulska težina goriva i oksidatora; Bo - u kg oksidatora/kg goriva; bm je molarni stehiometrijski koeficijent, mol goriva/mol goriva.

Ponovno izračunavanje donjeg KPPR-a za različite temperature može se izvršiti prema jednačini:

L II l

T - 293

gde je Tn temperatura (u K) produkta sagorevanja smeše, u kojoj koncentracija goriva na 293 K odgovara nižoj KPP (u prvoj aproksimaciji, Tn za mešavinu ugljovodonika i vazduha je 1600-1650 K); C „ i C „ - koncentracije goriva koje odgovaraju donjoj granici koncentracije na temperaturama T i 293 K, % (oko.).

Jednačina (1.20) vrijedi za širok raspon temperatura, ali se ne može koristiti na temperaturama bliskim temperaturi samozapaljenja.

Temperatura produkata sagorevanja na nižoj KPRP se takođe može izračunati pomoću jednačine

• (A. + 1) -s_s
• (1.21)

steh

gdje je Tn u K; T sa temperaturom smjese prije sagorijevanja, K; Sstsh - koncentracija goriva u mješavini stehiometrijskog sastava, % (vol.);

Srš je srednji izobarični toplotni kapacitet produkata sagorevanja na temperaturi T, „ kJ / (kg ° C).

CRP je praktično nezavisan od dimenzija cilindrične reakcione posude ako je njen prečnik veći od 50 mm, a za sferni, ako je zapremina veća od 2000 cm 3 .

Za određivanje KPPR-a i optimalnog sastava mješavine ugljovodonika i zraka, grafici prikazani na sl. 1.26.

S„,s,%(ov.)

Rice. 1.26. Granice koncentracije širenja plamena u mješavinama ugljovodonika i zraka (Cb i C") i koncentracije ugljovodonika u mješavinama stehiometrijskog sastava (Cc, ") u zavisnosti od molarnog stehiometrijskog koeficijenta 1^ m pri H20 °C P = 0,101 MPa:

• - parafin; a - olefin;
• ? - naftenski; ? - aromatično

Zapaljive mješavine para goriva sa zrakom u prostoru iznad goriva mogu se formirati samo u određenom temperaturnom rasponu. Minimalna temperatura na kojoj se zapaljiva smjesa sposobna za stacionarno sagorijevanje kada se zapali iz vanjskog izvora još uvijek može formirati u zatvorenom volumenu prostora za prekomjerno gorivo naziva se donja granica temperature; odgovara donjem KPP. Najviša temperatura pri kojoj mješavina para sa zrakom u prostoru iznad goriva i dalje zadržava sposobnost stacionarnog sagorijevanja naziva se gornja temperaturna granica; odgovara gornjoj KPRP Eksperimentalno određivanje temperaturnih granica za formiranje eksplozivnih smeša vrši se u skladu sa GOST 12.1.044-89 (str. 4.12), izračunato - prema primeni istog standarda.

Temperatura na kojoj se postiže donja temperaturna granica za stvaranje eksplozivne smjese pri atmosferskom tlaku obično se poistovjećuje sa tačkom paljenja. Na tački paljenja gori samo nastala mješavina para i zraka, ali se proces sagorijevanja ne stabilizira.

Proračun temperaturnih granica za stvaranje zapaljivih smjesa svodi se na sljedeće operacije. U početku, pri datom ukupnom pritisku P i poznatim vrijednostima koeficijenta viška oksidatora (vazduha) koji odgovaraju donjem i gornjem KPRP-u (a n i a c), prema jednačini (1.22) odrediti

parcijalni pritisci para goriva R t :

X | 0,232 o? 0 M t " ?« -

gdje je P ukupni pritisak, Pa; C - stehiometrijski koeficijent, kg oksidatora/kg goriva; a - faktor viška oksidansa; Mt je masa mola goriva, kg/kmol; Mo je masa mola oksidacijskog sredstva, za zrak Mo = 28,966 kg/kmol; at/ 0 je koncentracija kisika u oksidansu po masi.

Rice. 1.27.

Zatim, prema tabelama ili grafikonima, Pc.p. = ^ (0 (gdje je P, pritisak zasićenih para goriva) pronađite temperature koje odgovaraju izračunatim vrijednostima Pt-

Ako su granice koncentracije za stvaranje zapaljivih smjesa nepoznate, tada se granice temperature mogu približno izračunati pomoću jednadžbe:

1,15 1*(7,5 R d) - 0,239 3,31

gde je I - na 0 C; 15% - tačka ključanja 5% frakcije, 0 C; Rt - pritisak para goriva na KPP (R„ ili R„), kPa; 8 „ sa „ - entropija isparavanja pri temperaturi od 15% i atmosferskom pritisku (preuzeto prema grafikonu na slici 1.28).

Rice. 1.28.

60 80 100 120 140 160 180 1,°S

Zapaljiva energija i granice koncentracije zapaljive

Zapaljivost homogene zapaljive mješavine vanjskim izvorom topline karakteriziraju granice koncentracije i energija potrebna za njeno paljenje.

Granice koncentracijskog paljenja (CIL) su takve granične koncentracije goriva u mješavini pri kojima lokalni izvor paljenja (električno pražnjenje, zagrijano tijelo, plamen) može osigurati širenje procesa izgaranja na cijelu zapreminu smjese. Po analogiji sa KG1RP, razlikuju se donji i gornji CPV. One zavise od fizičko-hemijskih svojstava goriva i oksidatora, energije i vrste izvora paljenja, njegove lokacije itd.

Prema Ya.B. Zeldovich, energija potrebna za paljenje homogene zapaljive smjese određena je:

R1-T sa r (T 2 -T c)

gdje su pc i T c gustina i temperatura smjese; T g je temperatura produkata sagorevanja u početnoj komori za sagorevanje; L 7 - koeficijent toplotne provodljivosti produkata sagorevanja na Tg; u - normalna brzina širenja plamena; C rt - srednji

maseni izobarični toplotni kapacitet gasa u sfernom sloju 8 T koji okružuje sfernu početnu komoru za sagorevanje; 5, - termička širina fronta plamena.

Jednačina (1.24) je primjenjiva i za slučaj paljenja pokretne smjese, ako je koeficijent toplotne provodljivosti L 7 biti zamijenjen koeficijentom turbulentne razmjene IV/"(/ - skala

turbulencija, V/*- pulsirajuća brzina), i vrijednost n - brzina širenja plamena u turbulentnom strujanju.

Sastav smjese odgovara minimumu krivulje O = KS,), naziva se optimalnim. Za normalne parafinske ugljikovodike, koncentracija goriva u mješavini optimalnog sastava na 25°C može se odrediti iz omjera:

• 1 - metan; 2 - etan; 3 - propan;
• 4 - n-butan; 5 - n-heksan; 6 - n-heptan;
• 7 - ciklopropan: 8 - dietil etar;
• 9 - benzen

Sa povećanjem koncentracije kisika u oksidantu, optimalni sastav zapaljive smjese se pomiče u područje niže koncentracije goriva.

Ovisnost optimalne (minimalne) energije paljenja od pritiska i temperature zapaljive smjese opisana je jednadžbom [114]:

O-opt

gdje je Oopt energija paljenja na P i T, J; Cb - energija paljenja pri T = 273 K i P = 10 5 Pa.

Jednačina (1.26) ima dobru korelaciju sa eksperimentalnim podacima.

Odnos između optimalne energije paljenja i koncentracije kisika u oksidantu opisan je jednadžbom

gdje je (S? 0 „„,) y / = / - optimalna vrijednost energije paljenja smjese goriva i kisika; ~ zapreminska koncentracija

kiseonik u oksidantu; n je eksponent, on je blizu jedinice (n ~ 0,8).

Eksperimentalni podaci za metan, etan i propan prilikom izmjene c/ x, od 0,1 do 0,21 i pritisci od 0,98 do 19,6 kPa potvrđuju jednačinu (1.27). Očigledno, ona ostaje važeća za mješavine ugljovodonika.

Koncentracije goriva na granicama paljenja mogu se izračunati ako su KPRP i vrijednosti () ref i C opt poznate prema jednadžbama

o.5 (s; + s;) \u003d C_ + 0,15 (C. (1,29)

Jednačine (1.28) i (1.29) vrijede za --

Označavajući prave dijelove ovih jednačina, respektivno, B i 0.5A, dobijamo

SA" - SA" = B i C"+ C" = ALI . (1.30)

C" = 0,5 (L-B) i C; =0,5 (A + B). (1.31)

U gornjim jednačinama: C in i C n - koncentracije goriva u smjesi na gornjem i donjem KPRP; C in i C" - koncentracija goriva u smjesi na gornjoj i donjoj CPV sa energijom paljenja kapacitivnog električnog naboja; C opt - koncentracija goriva u smjesi koja odgovara O ref.

Jednačine (1.28) i (1.29) su zasnovane na rezultatima eksperimentalnih studija prikazanih na sl. 1.30.

• (s;-s>;)-2s opt

Rice. 1.30. Područje paljenja smjese C p N P1 + 02 + ^ ovisno o energiji paljenja

Granice koncentracije paljenja zavise od brzine protoka, približavajući se jedna drugoj sa njenim povećanjem (sl. 1.31 i 1.32).

Utjecaj brzine strujanja na energiju paljenja ispravno je opisan jednadžbom:

(2 = (?o + Au "do (1,32))

gdje je (Zo - energija paljenja stacionarne smjese, 10 "3 J; XV - brzina protoka, m / s; A - koeficijent utvrđen eksperimentalno.

Rice. 1.31.

Rice. 1.32. Koeficijent viška zraka a na CPV mješavine benzina i zraka u zavisnosti od brzine protoka? i pritisak R [ 114]:

Tačka paljenja i temperatura samopaljenja

Tačka paljenja je minimalna temperatura na kojoj se nastala mješavina para i zraka može zapaliti vanjskim izvorom topline, ali proces sagorijevanja nije stabiliziran. Eksperimentalno, tačka paljenja se određuje u otvorenom ili zatvorenom lončiću prema GOST 12.1.044-84 (tačke 4.3 i 4.4). Izračunato određivanje tačke paljenja vrši se u skladu sa GOST 12.1.044.84 (tačka 4.5).

Tačka paljenja je 10-15°C ispod temperaturne granice za formiranje zapaljive mješavine sposobne za širenje plamena.

Za približno određivanje tačke paljenja može se koristiti zavisnost prikazana na slici 1. 1.33.

Rice. 1.33. Tačka paljenja 1 V cp mlaznog goriva i benzina B-70 u zavisnosti od pritiska zasićene pare Pn p na 1=40°C u zatvorenom lončiću (62]: o - goriva različitog sastava; - generalizujuća kriva

Samozapaljenje je proces paljenja zapaljive smjese bez kontakta s plamenom ili vrućim tijelom. Minimalna početna temperatura dovoljna za samozapaljenje zapaljive smjese naziva se temperatura samozapaljenja. Zavisi od hemijske prirode goriva, sastava mešavine vazduh-gorivo, pritiska, adijabatske prirode procesa samozapaljenja, prisustva katalizatora i inhibitora oksidacije i drugih faktora.

Vremenski interval između trenutka kada zapaljiva smjesa dostigne temperaturu samozapaljenja i pojave plamena naziva se period odgode samozapaljenja. Prilikom opskrbe tekućim gorivom, pokriva proces atomizacije, zagrijavanja i isparavanja kapljica goriva, difuziju isparenja goriva i kisika i, konačno, kemijske reakcije.

Temperatura i period odlaganja paljenja su međusobno povezani relacijom:

gdje E- efektivna energija aktivacije, kJ/kmol; E\u003d 8,31419 kJ / (kmol K) - univerzalna plinska konstanta; t- period kašnjenja samozapaljenja na temperaturi T.

Sklonost ugljovodonika i njihovih smeša ka samozapaljenju karakteriše minimalna temperatura samozapaljenja dobijena u adijabatskim uslovima, kada vreme izlaganja zapaljive smeše pod datim početnim uslovima ne ograničava proces samozapaljenja.

Minimalna temperatura samozapaljenja je jedinstveno određena strukturom molekula. Tako, na primjer, za parafinske ugljovodonike, 1 st je u direktnoj vezi sa efektivnom dužinom ugljikovog lanca Lc, koja se izračunava jednadžbom:

• 21>GLG,
• (1.34)

gdje je r broj CH 3 grupa u molekulu; k je broj ugljikovih lanaca koji počinju i završavaju grupom CH3, m* je broj mogućih lanaca koji sadrže b^-atome ugljika. Zavisnost 1 sv =A(bc) prikazana je na sl. 1.34.

Rice. 1.34.

• 1 - CH 4; 2 - C 2 H 6; 3 - C 3 H "; 10 - n - C 4 H 10; 11 - n - C 5 H 12;
• 14 - n - S L N M; 15 - n - C7H16; 16 - n - SkNsch; 17 - n - SdN 2 o;
• 18 - n - C| 0 H 22; 19 - n - C, 2 H 2I; 21 - n - C14H30; 22 - n - C|^H 3 4

Temperatura samozapaljenja mješavine ugljovodonika ne poštuje pravilo aditivnosti, obično je niža od izračunate na osnovu ovog pravila.

Podaci o temperaturi samozapaljenja mješavine zraka i goriva optimalnog sastava u zavisnosti od broja atoma ugljika u molekuli ugljovodonika (za mlazna goriva u gornjoj formuli) prikazani su na slici 2. 1.35. Utjecaj tlaka i koncentracije kisika u oksidantu ilustruju podaci prikazani na sl. 1.36.

Rice. 1.35. Zavisnost temperature samopaljenja mješavine zraka i goriva optimalnog sastava od broja atoma ugljikovodika n u molekulu na R=0,101 MPa [124]; t je period odgode samozapaljenja; t L - "oko; R.T. - mlazna goriva (p-u gornjoj formuli) - parafin; a- olefin; ? - naftenski ugljovodonici

Rice. 1.36. Ovisnost temperature samozapaljenja goriva T-6 o ​​tlaku P i koncentraciji kisika u oksidantu f 0 2 (prema V.V. Malyshevu):

2 = 0 2/(°2+L, d)

Temperatura samozapaljenja određena je sposobnošću goriva da formira zapaljive smjese u parnoj fazi. Iz ovoga slijedi da je temperatura samozapaljenja suspenzije

goriva određuje disperzioni medij i zgušnjivač. Disperzovana faza učestvuje u procesu samozapaljenja samo u smislu apsorpcije toplote kada se suspenzija zagreje do temperature samozapaljenja tečne faze.

Eksplozijski pritisak u zatvorenoj zapremini

Eksplozijski pritisak - najviši pritisak koji se javlja tokom deflagracione eksplozije mešavine pare i vazduha u zatvorenoj zapremini pri početnom pritisku od 0,101 MPa. Brzina povećanja pritiska tokom eksplozije je derivat pritiska eksplozije u odnosu na vreme (s1R/(1t) na uzlaznom dijelu zavisnosti P=Y t).

Eksperimentalno, maksimalni pritisak eksplozije i brzina povećanja pritiska tokom eksplozije mešavine pare i vazduha određuju se prema GOST 12.1.044-89 (Dodatak 8). Proračunato određivanje brzine povećanja pritiska tokom eksplozije vrši se u skladu sa GOST 12.1.044-89 (Dodatak 12).

Pritisak eksplozije određuje se:

gdje je Pvzr - tlak eksplozije, Pa; Pn - početni pritisak, Pa; T „, i T p.s. - početna temperatura i temperatura produkata sagorevanja. TO; šiljak - broj molova produkata izgaranja i početne smjese.

Maksimalna brzina porasta pritiska (u Pa/s) se izračunava iz jednačine

gdje je Ro početni pritisak. Pa; u - normalna brzina širenja plamena na Po i To m/s; To je početna temperatura smjese, K; r radijus bombe, m; P - R m /R 0 - smanjeni maksimalni pritisak eksplozije; k je adijabatski indeks za smjesu koja se ispituje; e- termokinetički indikator, u zavisnosti od i n, pritiska i temperature; ako vrijednost e nepoznato, uzima se jednakim 0,4.

Prosječna brzina porasta pritiska (u Pa/s) izračunava se iz jednačine:

"s1R _ ZR 0 i '(i-)-i k * e ^m) sa g / (l, k, e)

gdje ^m,k 7 e)-funkcija, njena vrijednost se nalazi prema nomogramu sl. 1.37.

Rice. 1.37. Funkcionalna zavisnost /(n, c.s) od sniženog pritiska n=P/P K,„ adijabatski eksponent to i termokinetički indeks sa ispitna smjesa (dodatak GOST 12.1.044-84)

Vrijednosti tg a k se nalazi termodinamičkim proračunom ili. u slučaju nemogućnosti obračuna, prihvatiti to= 9,0 i k=1,4.

Hitni i hitni slučajevi

Nesreća je opasan događaj uzrokovan čovjekom koji stvara prijetnju po život i zdravlje ljudi na objektu, određenoj teritoriji ili akvatoriju i dovodi do uništenja zgrada, objekata, opreme i vozila, ometanja procesa proizvodnje ili transporta, kao i oštećenja prirodnog okoliša (GOST R 22.0 .05-94).

Nesreća je destruktivno nekontrolisano oslobađanje energije ili hemijski (biološki, radijacioni) aktivnih komponenti. U zavisnosti od izvora nastanka, razlikuju se vanredne situacije (ES) prirodne, veštačke i prirodno izazvane čovekom. Na sl. 1.38 pokazuje relativni rast broja prirodnih nesreća i katastrofa uzrokovanih ljudskim djelovanjem i prirodnim djelovanjem u Rusiji. Na sl. 1.39 prikazuje dinamiku broja svih nesreća izazvanih ljudskim djelovanjem u Rusiji za period 1990-94. Iz slike se može vidjeti da se porast broja hitnih slučajeva ne odvija glatko, već naglo, pri čemu se rafali javljaju u periodima neposredno nakon društvenih previranja (avgust 1991., oktobar 1993.).

Broj vanrednih situacija koje je izazvao čovjek posebno je naglo porastao posljednjih godina, uključujući i zrakoplovstvo.

Potencijalni objekti udesa su avioni, kao i skladišta i skladišta za eksplozivne i zapaljive naftne derivate koja se nalaze na teritoriji aerodroma, punjenja i servisa, kao i mesta za popravku. Uzrok hitnih slučajeva može biti curenje ulja.

proizvodi kroz zaptivne jedinice zapornih ventila, prenosnih pumpi, cjevovoda i uređaja za punjenje; kroz ventilaciju gasnog prostora rezervoara; prelivanje rezervoara, cisterni i rezervoara; čišćenje rezervoara; korozijsko uništavanje rezervoara i komunikacija.

Za skladištenje i transport naftnih derivata koriste se različiti kontejneri. Bezbedan rad kontejnera određuje njihova čvrstoća. Međutim, do havarija na ovakvim objektima može doći zbog nedostataka u postojećem sistemu praćenja i praćenja stanja objekata, kao i nepostojanja regulatorne i tehničke dokumentacije.

Prilikom projektovanja, izgradnje i eksploatacije mora se osigurati sigurnost rada skladišta naftnih derivata. Ovakav pristup diktiran je analizom prijemne i operativne dokumentacije, kao i uzrocima vanrednih situacija. Važan zadatak čije će se rješavanje poboljšati pouzdanost eksploatiranih skladišnih objekata je izvođenje njihovih naučno utemeljenih sveobuhvatnih tehničkih pregleda i opremanje sistemom za dijagnostiku i operativno praćenje stanja metala, temelja, toplotnoizolacionih konstrukcija i procesna oprema.

Za sigurno upravljanje tokovima naftnih derivata od velike je važnosti ispravnost tehnološke armature cevovoda: zatvarača, prigušnice, sigurnosnih uređaja; Kontrolni ventili; ventili obrnutog djelovanja (kako bi se spriječila mogućnost pomicanja proizvoda, obrnuto od radnika); armature za hitne slučajeve i prekidne armature (za automatsko zatvaranje protoka u hitni dio ili njegovo gašenje), odvodi kondenzata itd.

Broj nesreća

Rice. 1.38.

• 1 - pg "rođaci;
• 2 - prirodno-tehnološki;
• 3 - tehnogeni

Rice. 1.39.

Kada je oprema bez tlaka, proizvod izlazi i brzo isparava uz stvaranje koncentracije

eksplozivnih i zapaljivih smeša gas-para-vazduh. Slučajne emisije ili curenje mješavine para i plina dovode do stvaranja oblaka koji mogu detonirati. U radu se razmatra detonacija parno-gasnih i aerodisperznih sistema. Pojava detonacije u velikim oblacima objašnjava se sljedećim mehanizmima. Prvi od njih uzima u obzir mogući efekat intenzivnog toplotnog zračenja dugog plamena u oblacima koji su prethodno pomešani turbulentnim tokovima gasa.

Drugi mehanizam za nastanak detonacije uključuje ubrzanje plamena u velikim oblacima zbog razlike u ubrzanjima elementarnih zapremina izgorjelog plina i svježe smjese u turbulentnom plamenu. Ova razlika nastaje pod djelovanjem prosječnih gradijenta tlaka u plamenu zbog različitog uzgona elementarnih volumena plina različite gustine, što dovodi do dodatne turbulencije strujanja i povratne sprege. Ovaj mehanizam pozitivne povratne sprege, određen razlikom gustoće u različitim područjima oblaka, može značajno intenzivirati ubrzanje plamena.

Paljenje je praćeno jakim bljeskom visoke temperature. Najprihvatljivija geometrijska figura bljesnute mješavine pare i plina je figura nepravilne lopte ili elipse (vatrena lopta). Vatrena kugla (OS) se podrazumijeva kao proizvod iznenadnog isparavanja ili curenja gasificiranog goriva (ili plina), praćenog njihovim bljeskom i naknadnim normalnim ili deflagracijskim sagorijevanjem. Za brojna zapaljiva linearna i ciklička pražnjenja ugljovodonika u rasponu gustine od 700 do 1000 kg / m 3, dati su omjeri za prečnik vatrene lopte:

gdje je M masa goriva u OH, kg;

Tf - stvarna temperatura u OR (u oblaku), 0 S;

Trep - referentna (referentna) temperatura, °S.

Raspon koeficijenta 4.2n-5.3 zavisi od vrste goriva i uslova formiranja oblaka.

Za životni vek oblaka tokom njegovog prirodnog sagorevanja, izraz ima oblik:

m = 0M-*1m-1±.

Ove zavisnosti su prikazane na sl. 1.40 i 1.41.

Rice. 1.40.

Rice. 1.41.

Postoji velika opasnost od eksplozije mješavine para-gas-vazduh u zatvorenoj zapremini. U tabeli. 1.7 prikazane su granice detonacije ugljovodonika u vazduhu u zatvorenoj zapremini i otvorenom prostoru, koje ukazuju na veću opasnost od eksplozije gasa ili mešavine gasa i pare u zatvorenoj zapremini. To se objašnjava kako procesima ubrzanja reakcije zbog pojačane autokatalize, tako i pojačavanjem reflektiranih valova tokom početka arijanskog procesa i nizom uvijek postojećih kinetičkih razloga. Povećana lakoća pobuđivanja detonacije u posudama je zbog sposobnosti zidova da stvaraju turbulenciju u strujanju ispred plamena, što ubrzava prijelaz iz sagorijevanja u detonaciju.

Granice detonacije za ugljikovodike u zraku

Eksplozija akumulirane mješavine plina može nastati pod djelovanjem slučajne iskre. Kod otvorenog punjenja naftnog proizvoda moguća je i eksplozija zbog statičkog pražnjenja, posebno u nedostatku uređaja za uzemljenje. Najčešći uzrok eksplozije je iskra, uključujući i rezultat nakupljanja statičkog elektriciteta. Električna iskra može nastati bez ikakvih vodiča i mreže. Opasno je jer se javlja na najneočekivanijim mestima: na zidovima rezervoara, na automobilskim gumama, na odeći, na udaru, na trenju itd. Drugi uzrok eksplozije je nemar i nedisciplina radnika.

Tamo gdje je moguće stvaranje mješavine para-gas-vazduh, potrebno je obezbijediti pouzdanu zaštitu od groma, zaštitu od statičkog elektriciteta, te predvidjeti mjere protiv varničenja električnih uređaja i druge opreme.

U slučaju nesreća povezanih s eksplozijama, dolazi do uništavanja okolnih objekata i ozljeda ljudi. Uništenje je posljedica duhovitog djelovanja produkata eksplozije i zračnog udarnog vala. U ovom slučaju, glavni štetni faktori su udarni val, svjetlosno-termalno zračenje i toksična opterećenja (ugljični monoksid). Osobe koje se nalaze na udaljenosti od 5 m dobijaju opekotine 1. stepena i druge povrede.

Eksplozivne nezgode često su praćene požarima, koji mogu uzrokovati katastrofalne posljedice i naknadne snažnije eksplozije i veća razaranja. Uzroci požara su obično isti kao i eksplozije. U ovom slučaju, eksplozija može biti uzrok ili posljedica požara, i obrnuto, požar može biti uzrok ili posljedica eksplozije.

Požar je spontano nastajajući grad renijuma, koji nije predviđen tehnološkim procesima. Do sagorijevanja naftnih derivata može doći u rezervoarima, proizvodnoj opremi i izlijevanja na otvorenim prostorima. U slučaju požara naftnih derivata u rezervoarima može doći do eksplozija, ključanja i njihovog oslobađanja, a kao posljedica toga i izlijevanja vruće tekućine. Emisije i ključanje naftnih derivata predstavljaju veliku opasnost, što je povezano s prisustvom vode u njima, a karakterizira brzo sagorijevanje pjenaste mase proizvoda. Prilikom ključanja, temperatura se naglo povećava (do 1500 ° C) i visina plamena.

Za procjenu stepena oštećenja objekta obično se koristi takozvana kriva praga, koja povezuje tok toplinske i svjetlosne energije q (toplotni tok) i ukupnu energiju O, koja pada po jedinici površine (slika 1.42).

Rice. 1.42.

Za duga vremena termičkog izlaganja, koja prelaze vrijeme mogućeg neoštećenog postojanja objekta, prag oštećenja će biti određen isključivo toplotnim (toplinskim svjetlosnim) fluksom n. Pod impulsima kratke ekspozicije, prag će biti određen uglavnom energijom O. Vrijednosti R i O koje prelaze prag uzrokovat će bezuvjetno oštećenje objekta.

Ako je I ili O manji od njihovih graničnih vrijednosti, tada nema tipične lezije i moguća je samo blaga nelagodnost. Na primjer, s povećanjem trajanja zračenja od 0,5 na 2 s, i smanjuje se sa 120 na 30 jedinica, tj. sa blagim povećanjem O čak i sa povećanjem vremena izlaganja za 4 puta, što utiče na povrede

su odsutni, a osoba može osjetiti samo blagu nelagodu.

Međutim, vrijednost ukupne energije O koja pada na objekt uništenja u istom vremenskom periodu raste sa oko 10 na 25 jedinica. (^.

Dakle, linija K, koja odgovara na međusobno povezane promjene u I i O, formira zonu (područje) lezije, naznačenu na slici desno od linije K.

Jedna od najneugodnijih posljedica oštećenja zračnom energijom je opekotine „šipića” i „čepića” oka.

Na sl. 1.43 pokazuje zavisnost i od m, kao i T od m, što određuje područja podnošljive i nepodnošljive boli tokom formiranja toplotnih svjetlosnih opekotina različitog stepena. Kriterijum prikazan na slici zasniva se na činjenici da se kod termičkog zračenja javlja nepodnošljiv bol kada temperatura sloja kože debljine oko 0,14-0,15 mm (ispod površine gornjeg epitelnog sloja) dostigne ili pređe temperaturu od 45° C.

Nakon eliminacije zračenja (ali ne više od 20-30 s), oštar bol se smanjuje, a zatim, u pravilu, potpuno nestaje. Povećanje temperature navedenog sloja za 4-10 stupnjeva ili više uzrokuje šok boli i očigledne opekotine kože.

Područje podnošljive boli prikazano na grafikonu određeno je činjenicom da se u trenutku izlaganja zračenju javlja biološki zaštitni refleks koji uzrokuje povećanje protoka krvi iz perifernih dijelova tijela, što sprječava lokalno povećanje temperature do graničnog nivoa. Kada je izložen visokoj dozi toplotnog pritiska, ovaj fiziološki mehanizam više ne može da obezbedi potrebno odvođenje toplote, a telo je podvrgnuto patološkim i ponekad previsokim toplotnim opterećenjima. Iz prirode linija na sl. 1.42 pokazuje da postoji određena kvantitativna

doza zračenja q i temperatura T, što uzrokuje termičko oštećenje i pojavu nepodnošljive boli kada se ovoj dozi obezbijedi potrebno vrijeme izlaganja.

Trajanje ekspozicije, s Slika 1.43. Granice termičkih i lakih ozljeda

Nesreće sa avionima (LA) nastaju uglavnom zbog kvara jedinica, na prvom mestu - kvara motora, terorističkih napada, požara, a praćene su eksplozijama. Eksplozija se može dogoditi u zraku ili pri udaru o tlo. Prilikom pada aviona na stambene prostore mogu doći do oštećenja ljudi, objekata i sl. U radu se daju primjeri vanrednih situacija u vazduhoplovstvu, njihova analiza.

Jedna od glavnih opasnosti u vazduhoplovstvu je mogućnost požara prilikom prinudnog sletanja. Gorivo koje izlazi iz oštećenih rezervoara može se zapaliti varnicama koje izazivaju trenje

površinama ili otvorenim plamenom. U ovom slučaju, rezultirajući centar sagorijevanja brzo se širi po svim zonama u kojima su omjeri para/gorivo i zrak unutar raspona zapaljivosti. Jedna od metoda za smanjenje rizika od požara je korištenje geliranih goriva, koja se sporije šire i manje su hlapljiva od konvencionalnih tekućih goriva. Kada je rezervoar sa zgusnutim gorivom oštećen, i brzina širenja goriva i brzina stvaranja zapaljivih aerosola se naglo smanjuju. Ovo vam omogućava da produžite vremenski period tokom kojeg putnici mogu biti evakuisani.

Vanredne situacije i vanredne situacije uzrokuju veliku materijalnu štetu i pogoršavaju ekološke probleme. U slučaju udesa praćenih eksplozijama i požarima, dolazi do snažnog mehaničkog, termičkog i hemijskog uticaja na životnu sredinu. Istovremeno, emisije zagađujućih materija naglo rastu; površina zemlje je posuta fragmentima LL, ostacima goriva, produktima sagorevanja; pričinjena je značajna šteta prirodnom krajoliku, flori, fauni; pašnjaci i plodna tla umiru.

Mehanički učinak karakterizira kršenje gornjeg (plodnog) sloja tla zbog njegove površine i dubokog razaranja, utjecaja energije eksplozije (udarni val); narušavanje travnatog pokrivača, oštećenje ili odumiranje žbunja, drveća i drugog rastinja. Struktura gornjeg plodnog sloja, izmjena plina i vode, te kapilarna struktura se mijenjaju.

Mjere koje imaju za cilj poboljšanje sigurnosti u vanrednim situacijama obično se dijele u dvije kategorije. Prvi uključuje aktivnosti koje se provode nakon pojave

vanredna situacija. Aktivnosti El1 obično se nazivaju operativnim, a u suštini se svode na zaštitu stanovništva i otklanjanje posljedica vanrednih situacija. Druga grupa mjera uključuje aktivnosti koje se sprovode unaprijed. To uključuje povećanje pouzdanosti procesne opreme, smanjenje zaliha opasnih materija u objektima, uklanjanje opasnog objekta i poduzimanje ranih mjera za zaštitu ljudi.

Od velikog značaja je sistem aktivne bezbednosti letenja (ASOSPS), koji je element "inteligentnog" sistema podrške pilotu u avionu, poznatog u vazduhoplovnoj praksi kao "pilotski pomoćnik", dizajniran da radi i u normalnom i u nenormalnom letu. situacije. ASOBP izdaje signale upozorenja o prijetnji po sigurnost letenja, kao i blagovremeno savjetodavne informacije u obliku „savjeta“ za upravljanje avionom i njegovim kompleksom kako bi se spriječilo da avion uđe u kritične režime leta. Kako bi spriječio sudare sa zemljinom površinom i između aviona, ASOBP generiše prostorne putanje "razdvajanja".

Jedno od efikasnih oblasti rada na prevenciji vazduhoplovnih nesreća je potpuno, duboko i objektivno istraživanje događaja koji su se već desili i izrada preporuka na osnovu toga za sprečavanje njihovog ponavljanja.

Efikasnost takvog rada zavisi ne samo od dovoljnog nivoa resursa, već i od iscrpnih ovlašćenja tela koje sprovodi nezavisnu istragu, omogućavajući mu da utiče na bilo koju oblast sistema vazdušnog saobraćaja (proizvodnja, projektovanje, ispitivanje, sertifikacija , rad, popravak, regulatorni okvir, itd.) .

Standard 5.4. U Aneksu 13 Konvencije o međunarodnom civilnom vazduhoplovstvu stoji: „Telu za istragu nesreća imaće nezavisnost u sprovođenju istrage i neograničeno ovlašćenje da je vodi“. Ovaj zahtjev je također implementiran u Ruskim istražnim pravilima koje je odobrila Vlada Ruske Federacije. Međudržavni vazduhoplovni komitet (IAC), formiran Sporazumom, dobio je od šefova država i vlada ZND pravo da samostalno istražuje vazduhoplovne nesreće. Od 1992. godine, stručnjaci IAC-a istražili su više od 270 zrakoplovnih nesreća, uključujući više od 50 međunarodnih, uključujući istrage o događajima sa avionima zapadne proizvodnje.

Trenutno u svijetu postoji sedam takvih specijalizovanih centara za istraživanje nesreća (SAD, Francuska, Velika Britanija, Kanada, Njemačka, Australija i IAC).

Ne mali značaj je i informisanje država sa podacima o kvarovima i kvarovima vazduhoplovne opreme i pogrešnim postupcima posada. Koristeći ove podatke, vazduhoplovne vlasti svake države mogu preduzeti preventivne mere.

3. ŠIRENJE PLAMA U GASNIM SMEŠAMA

Brzina širenja plamena pri sagorevanju čvrstih, tečnih i gasovitih materija je od praktičnog interesa u smislu sprečavanja požara i eksplozija. Razmotrite brzinu širenja plamena u mješavinama zapaljivih plinova i para sa zrakom. Poznavajući ovu brzinu, moguće je odrediti sigurnu brzinu strujanja gasa i vazduha u cevovodu, rudniku, ventilacionoj instalaciji i drugim eksplozivnim sistemima.

3.1. FLAME SPEED

Kao primjer, na sl. 3.1 prikazuje dijagram izduvne ventilacije u rudniku uglja. Iz nanosa rudnika 1 kroz cjevovod 2 uklanja se prašnjava mješavina zraka i ugljene prašine, au nekim slučajevima i metan koji se oslobađa u ugljenim slojevima. Kada dođe do požara, front plamena 3 će se proširiti prema nanosima 1. Ako brzina zapaljive mješavinew bit će manja od brzine širenja fronta plamenai u odnosu na zidove cijevi, plamen će se proširiti u rudnik i dovesti do eksplozije. Stoga je za normalan rad ventilacijskog sistema potrebno pridržavati se uvjeta

w>u.

Brzina uklanjanja eksplozivne smjese mora biti veća od brzine širenja fronta plamena. Ovo će spriječiti da plamen uđe u nanose okna.

Rice. 3.1. Šema širenja plamena u rudniku:

1 - moj; 2 - cjevovod; 3 - prednji dio plamena

Teorija širenja plamena razvijena je u radovima Ya.B. Zeldovich i D.A. Frank-Kamenetsky, temelji se na jednadžbama provodljivosti topline, difuzije i kemijske kinetike. Paljenje zapaljive mješavine uvijek počinje u jednom trenutku i širi se po cijeloj zapremini koju zauzima zapaljiva smjesa. Razmotrimo jednodimenzionalni slučaj - cijev ispunjenu zapaljivom mješavinom (slika 3.2).

Ako se smjesa zapali s jednog kraja cijevi, tada će se duž cijevi širiti uski front plamena, odvajajući produkte sagorijevanja (iza prednjeg dijela plamena) od svježe zapaljive smjese. Prednja strana plamena ima oblik kape ili konusa čiji je konveksni dio okrenut prema kretanju plamena. Front plamena je tanak gasoviti sloj širine 10 -4 ÷10 -6 m. U ovom sloju, koji se naziva zona sagorevanja, odvijaju se hemijske reakcije sagorevanja. Temperatura fronta plamena, u zavisnosti od sastava smeše, je T= (1500 ÷ 3000) K. Oslobođena toplota sagorevanja troši se na zagrevanje proizvoda sagorevanja sveže zapaljive smeše i zidova cevi usled procesa provođenja toplote i zračenja.

Rice. 3.2. Šema širenja fronta plamena u cijevi

Kada se front plamena kreće u cijevi, u zapaljivoj smjesi nastaju valovi kompresije koji stvaraju vrtložna kretanja. Vrtlozi plina savijaju front plamena bez promjene njegove debljine i prirode procesa koji se u njemu odvijaju. Na jediničnoj površini fronta plamena uvijek gori ista količina tvari po jedinici vremena. . Vrijednost je konstantna za svaku zapaljivu smjesu i naziva se masena brzina gorenja . Poznavanje površine fronta plamenaS, možete izračunati masu supstance M, zapaljiv na cijelom frontu sagorijevanja u jedinici vremena:

Svaki element fronta plamena dSkreće se u odnosu na svježu smjesu uvijek u smjeru normale na front plamena u datoj tački (slika 3.2), a brzina tog kretanja:

gdje je gustina svježe zapaljive smjese.

Vrijednost naziva se normalnom brzinom širenja plamena i ima dimenziju m/s. To je konstantna vrijednost procesa sagorijevanja date smjese i ne ovisi o hidrodinamičkim uvjetima koji prate proces sagorijevanja. Normalna brzina širenja plamena je uvijek manja od uočene brzine i, odnosno brzina fronta sagorevanja u odnosu na zidove cevi:

u n< u .

Ako je front plamena ravna i usmjerena okomito na os cijevi, tada će u ovom slučaju promatrana i normalna brzina širenja plamena biti ista

u n = u .

Područje konveksnog fronta plamenaS issueuvijek veća od površine ravne fronteS pl, Zbog toga

> 1.

Normalna brzina plamenau nza svaku zapaljivu smešu zavisi od primesa inertnih gasova, temperature smeše, vlažnosti i drugih faktora. Konkretno, predgrijavanje zapaljivog plina povećava brzinu širenja plamena. Može se pokazati da je brzina širenja plamenau nproporcionalan je kvadratu apsolutne temperature smjese:

u n .= const T 2.

Na sl. 3.3 prikazana je ovisnost brzine širenja plamena u zapaljivoj smjesi "vazduh - ugljični monoksid" ovisno o koncentraciji CO. Kao što slijedi iz gornjih grafikona, brzina širenja plamena raste sa povećanjem temperature smjese. Za svaku temperaturnu vrijednost, brzina širenja plamena ima maksimum u području koncentracije ugljičnog monoksida CO od ~40%.

Toplotni kapacitet inertnog gasa utiče na brzinu širenja plamena. Što je toplinski kapacitet inertnog plina veći, to više smanjuje temperaturu izgaranja i više smanjuje brzinu širenja plamena. Dakle, ako se mješavina metana i zraka razrijedi ugljičnim dioksidom, tada se brzina širenja plamena može smanjiti za 2-3 puta. Na brzinu širenja plamena u mješavinama ugljičnog monoksida sa zrakom u velikoj mjeri utječu vlaga sadržana u smjesi, prisustvo čestica čađi i nečistoća inertnih plinova.

Rice. 3.3. Ovisnost brzine širenja plamena

na koncentraciju ugljičnog monoksida u smjesi