51. Kiáramlási sebesség szűkülő csatornában, tömegáramlási sebesség Kiáramlási sebesség szűkülő csatornában Tekintsük az anyag adiabatikus kiáramlásának folyamatát. Tegyük fel, hogy egy bizonyos fajlagos térfogatú (v1) munkaközeg egy alatta lévő tartályban van

Kenőanyagok

A környezetbarát kenőanyagok fejlesztésének fő célja egy magas biológiai lebonthatóságú és alacsony ökotoxicitású termék létrehozása. A fejlett nyugati országokban

Jelenleg az állami és magáncégek kezdik piacot teremteni a környezetbarát kenőanyagok számára. A legtöbb tanulmány a termék kémiai összetételére és biológiai lebonthatóságának értékelésére összpontosít. A környezetbarát kenőanyagok megalkotásánál két fő területet vesznek figyelembe: az alapolajok előállítását, amelyek kémiai jellege meghatározza a környezetre gyakorolt ​​hatás jellegét, valamint új, környezetbarát, biológiailag lebomló és hatékony adalékanyagok szintézisét.

Jelenleg és valószínűleg a jövőben is a különböző alapanyagokból származó alapolajok három csoportja különösen fontos: a hidrokrakkolt kőolajok (HA), a polialfaolefinek (PAO) és az észterek, amelyek gyorsan biológiailag lebomlanak a környezetben. A hagyományos áramlási sémák kőolaj-alapolajai kétségtelenül megmaradnak még meghatározatlan hosszú ideig, különös tekintettel arra a tényezőre, hogy a PAO alapú kenőanyagokat nyerik. A polialkoholok észterei, polialkilénglikoljai és diészterei 2-10-szer drágábbak, mint a kőolajtermékek. A fokozott biológiai lebonthatóság nem ösztönöz az árkülönbségek leküzdésére.

Az ásványolajok nagy teljesítményű jellemzőit és környezetbarát jellegét bizonyos tulajdonságok biztosítják. Mindenekelőtt ez a szűk frakciós és kedvező csoportos kémiai összetételük, minimális mennyiségű kén- és nitrogénvegyülettel az alapolajokban. Kiemelkedő jelentőségű az alapanyagok megválasztása, a magas indexű olajok gyártásánál használt olajok válogatása, külön feldolgozása. A környezetvédelmi követelményeknek megfelelő ásványi alapolajok előállítása során fontos szerepet játszik a szelektív tisztítás,

a termék jelentős rákkeltő hatása. Jelenleg az Egyesült Államokban és Kanadában az alapolajok több mint 70%-át szelektív finomítással nyerik. Az olyan modern eljárások alkalmazása, mint a hidrokrakkolás, a hidroviaszolás, a hidroizomerizálás, széles lehetőségeket nyit meg. Ezeket a technológiákat a munka részletesen ismerteti. A hidrokatalitikus eljárások alkalmazása az olajalapanyagok szelektív oldószerekkel történő finomításának hagyományos módszereivel kombinálva javítja az alapolajok teljesítményét és környezetvédelmi tulajdonságait.

táblázatban. Az 1.4. táblázat a szelektív finomítással és hidrogénezéssel nyert alapolajok kémiai összetételére vonatkozó összehasonlító adatokat mutatja be. Ez utóbbi jelentősen csökkenti az olajok arén-, kén- és nitrogéntartalmát.

14. táblázat

A hidrogénezés hatása a kémiai összetételre

alapolajok

A hidrokrakkoló és hidroizomerizációs eljárások bevezetése az alap ásványolajok gyártásába lehetővé teszi fokozott biológiai lebonthatóságú és arénmentes termékek előállítását. A hidrokrakkoló olajok a modern vizsgálati módszerekkel kapott eredmények szerint nem mérgezőek, az arének gyakorlati hiánya bennük nagyon alacsony rákkeltő hatást és jelentéktelen növekedési valószínűséget jelez a működés során policiklusos arének képződése és felhalmozódása révén; az arének hiánya és a túlsúly

Az izoparaffinok adása meglehetősen magas biológiai lebonthatóságot biztosít.

A hidrokrakkolt alapolajokat 1996 vége óta gyártják az USA-ban. . Egy finnországi telepítést előkészítettek az indításhoz.

Oroszországban a VNIINP az OAO LUKOIL és az AO LUKOIL - Volgogradneftepererabotka tudományos és mérnöki központjával együtt kutatásokat végez számos szűkös olaj és bázis előállításának megszervezésére hidrogénezési technológiákkal, különösen az MS-8 repülőgépolaj és az AMG. repülési hidraulika folyadék -ten.

Az ásványi olajokhoz képest a szintetikus olajok bizonyos esetekben jobb környezeti tulajdonságokkal rendelkeznek. A szintetikus olajok környezetbiztonsági szempontból legfontosabb osztályai a szintetikus észterekből, polialfao-lefinekből és polibuténekből készült olajok. Nem mérgezőek, nem rákkeltőek, alacsony károsanyag-kibocsátás jellemzi.

Az adalékanyagokat tartalmazó észtereken alapuló szintetikus olajokat az 1960-as évek óta széles körben használják polgári és katonai repülőgépek gázturbinás hajtóműveiben. A CIAM-ban a VNIINP-vel és az Orosz Föderáció Védelmi Minisztériumának 25. Állami Kutatóintézetével együtt dolgoznak egy rendkívül termikusan stabil (legfeljebb 240 °C-on) észterolaj létrehozásán, hatékony adalékanyag-összetételek felhasználásával, amelyek minősége nem rosszabb. a legjobb külföldi olajokhoz. A légi járművek gázturbinás hajtóműveihez használt olajokkal kapcsolatos tudományos, műszaki és szabadalmi információk elemzése azt mutatja, hogy a poliol-észterek továbbra is az alapanyagként használható vegyületek fő osztálya [PO]. A helyzet azonban megváltozik a repülőgép-hajtóművek következő generációjával, mivel a tervezési fejlesztések és az üzemanyag-fogyasztás csökkentésének szükségessége az olaj nyomásának, hőmérsékletének és igénybevételének növekedéséhez vezet.

Ez utóbbi hozzájárul a helyi szénképződmények kialakulásának veszélyéhez. Ezért a jövőben a katonai repülés számára el kell hagyni az észteralapú olajok használatát. Erre a célra az új típusú olajok a legígéretesebbek - egyszerű perfluor-alkil-poliétereken alapulnak. A modern adatok szerint ezek a vegyületek nem mérgezőek, sőt külföldön is használják az illatszeriparban, valamint a márvány művészeti és építészeti emlékek konzerválására.

Az adalékanyagok nagy hatással vannak a kenőanyagok környezeti tulajdonságaira. A repülési olajokban olyan hagyományos antioxidánsokat és korróziógátlókat használnak adalékanyagként, mint a dioktil-difenil-amin, a fenil-p-naftilamin, a benzotriazol, a K-51 típusú szukcinimid adalékanyag és mások, amelyek már beváltak.

Világszerte hosszú ideje folyik a munka új, nem mérgező és biológiailag lebomló termékek létrehozásán. Különösen a 90-es évek óta fejlesztették ki a klórtartalmú adalékanyagok helyettesítőit. Fontos kérdés az ólomvegyületek cseréje. Az ólom helyettesítői bizmutvegyületek. Megkezdődött a bizmutdi-tiokarbamát adalékanyag fejlesztése.

Az olyan adalékanyagok, mint a Mif-1 (benzol típusú, összetett összetételű adalék), az Irganox L-57 (a Siba antioxidáns adaléka, oktilezett és butilezett difenil-amin), az X adalék (fluortartalmú vegyület oxiszulfit és hidroxi-karbamát funkciós csoportokkal) és mások. fejlesztették ki.

Az ismert adalékok tulajdonságai javulnak. Így a trikrezil-foszfátban a neutrotoxikus ortoizomer tartalma 3%-ra csökken (Oroszország), az USA-ban pedig olyan trikrezil-foszfátot állítanak elő, amely nem tartalmazza az ortoizomert.

Az üzemanyagok és kenőanyagok tűz- és robbanásveszélyes

A jelenleg használt repülési üzemanyagok és kenőanyagok gyúlékony termékek. A tűz szempontjából a gáznemű tüzelőanyagok különösen veszélyesek. A szénhidrogén üzemanyagok (repülőgép üzemanyagok, benzinek stb.) gyúlékony folyadékok (tűzveszélyes folyadékok). Magas hőtermelés (-2000 °C) és illékonyság jellemzi őket, könnyen éghető keverékeket hoznak létre levegővel, amelyek elégetve nagy mennyiségű égésterméket képeznek (nagy sztöchiometrikus együttható), amelyek jó dielektrikumok, és ezért felhalmozhatja a statikus elektromosság töltéseit.

A tűzveszélyesség szerint a gyúlékony folyadékokat három kategóriába sorolják. A lobbanáspontot meghatározó mutatóként használják (a GOST 12.1.044-89 szerint határozzák meg):

Az öngyulladási hőmérséklettől függően (a GOST 12.1.044-89 szerint meghatározva) a szénhidrogén-üzemanyagok a gőzök levegővel alkotott robbanékony keverékének egyik vagy másik csoportjába tartoznak:

A szénhidrogén üzemanyagok levegővel készült gőzei a TTA robbanásveszélyes kategóriába tartoznak: a GOST 12.1.011-78 szerint van meghatározva. Ezt a mutatót a robbanásbiztos elektromos berendezés típusának kiválasztásakor és a tűzoltó készülékek tervezésekor használják.

Az üzemanyag gyúlékony tulajdonságait a gyújtási koncentráció határértékei (CIL) is meghatározzák - az üzemanyag-gőzök minimális és maximális tartalma levegővel (oxidálószerrel) való keverékben, amelynél a láng a gyújtástól bármely távolságban lehetséges a keveréken keresztül. forrás (GOST 12.1.044-89). Az üzemanyag fontos jellemzője a gyulladási hőmérséklet határértéke – az a hőmérséklet, amelyen a levegőben lévő telített tüzelőanyag-gőzök koncentrációja megegyezik a CPV alsó, illetve felső értékével. Nagyon fontos az elektromos kisülés minimális energiája, amely a gőz-levegő keverék meggyújtásához szükséges.

Az üzemanyagok kezelése során fennálló tűzveszély felmérésekor az égési sebességet is meghatározzák - az egységnyi felületről egységnyi idő alatt égő tüzelőanyag mennyiségét; minimális gyújtási energia - az elektrosztatikus szikrabiztonság biztosítása érdekében. Az égő üzemanyag és a víz-hab oltóanyag kölcsönhatását értékelik (a GOST 12.1.044-89 szerint).

A tüzet gyakran előzi meg egy gáz-levegő keverék felrobbanása. Amikor a levegőelegyek nagy átmérőjű és hosszúságú csövekben felrobbannak, detonációs égés léphet fel, amely 1100-1400 m/s sebességgel terjed. Ebben az esetben a nyomás 0,8 MPa-ra vagy többre emelkedhet. A nagy sebességű lökéshullám az éghető keverék nyomásának, hőmérsékletének és sűrűségének éles növekedését okozza, ami viszont felgyorsítja az égés kémiai reakcióit és fokozza a pusztító hatást.

A levegővel robbanásveszélyes koncentrációjú üzemanyaggőzök széles hőmérséklet-tartományban, különösen zárt terekben és tartályokban alakulhatnak ki. Az óvintézkedések jellegét és tartalmát külön osztályi utasítások szabályozzák. Az óvintézkedések lényege, hogy azokon a helyeken, ahol robbanásveszélyes keverékek képződnek, meg kell akadályozni a fűtőforrás, különösen a nyílt tűzforrás fellépését. A nyílt tűz egyik legveszélyesebb forrása az elektrosztatikus potenciál kisülése gőz-levegő közegen keresztül, és szikraképződés szilárd testek ütközésekor. A nagy elektromos potenciálok előfordulását az üzemanyagban annak elektrofizikai tulajdonságai magyarázzák. Azzal jellemezhetők, hogy képesek töltéseket felhalmozni a térfogatban (elektrolizálhatóság)és töltés relaxációs tulajdonságait (elektromos vezeték hozzájuk).

táblázatban. 1.5. a repülőgép-üzemanyagok tűzveszélyes tulajdonságait jellemző mutatókat adjuk meg.

1.5. táblázat

A repülőgép-üzemanyagok tűzveszélyes tulajdonságai

1 Additivitással számítva.

^ A (47) és (48) GOST 12.1.044-89 egyenletek szerint számítva, a -10/-4°C kezdeti forráspont alapján.

° A számlálóban - zárt tégelyben, a nevezőben - nyitottban. a „Láng terjedési határértékei a GOST 10277-89 szerint.

Normál lángsebesség

Az éghető keverékben a láng terjedési sebessége a meghatározásának és a számlálásnak a feltételeitől függ. A tüzelőanyagok e jellemző szerinti összehasonlító értékeléséhez a normál lángterjedési sebességet alkalmazzuk - ez az égési zóna lineáris mozgási sebessége a friss, homogén éghető keverékhez képest a lángfrontra merőleges irányban. A láng terjedésének sebessége ilyen körülmények között az éghető keverék adott összetételénél fizikai-kémiai jellemzőnek tekinthető, amely csak a nyomástól és a hőmérséklettől függ.

Kísérletileg a láng terjedésének normál sebességét a GOST 12.1.044-89 szerint határozzák meg.

20 °C hőmérsékleten és 0,101 MPa nyomáson szénhidrogén-hidrogén-levegő keverékekben az u maximális sebességet C ^ ~ 1,15 C st x keverékben (1.24. ábra) érjük el, azaz 1.24.

a - 0,87 és a szénatomok számával a szénhidrogénben n\u003e 7, ez -39-40 cm / s (1.25. ábra). A normál körülmények között a lángterjedés koncentrációs határain elért minimális normál lángterjedési sebesség 4-6 cm/s, illetve (5-7) 10° g/(cm 2 s) tömegégetési sebesség.

Kísérleti adatok hiányában a normál lángterjedési sebességet a hasonló fizikai-kémiai tulajdonságokkal rendelkező keverékek u értékeiből interpolálással kell kiválasztani, vagy empirikus egyenleteket kell alkalmazni. Egyszerű és kényelmes egyenleteket javasolt A.S. Elővezetés:

• (1.3)

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

ahol u a terjedési sebesség cm/s-ban; m a keverék tömeges égési sebessége, g/(cm 2 s); és 11P, tn - a láng terjedési sebességének határértékei (minimális); С és С n a tüzelőanyag koncentrációja a keverékben a lángterjedés alsó és felső koncentrációhatárán; A és B egy kísérleti pontból meghatározott együtthatók.

Rizs. 1.24.

a lángterjedés a levegőfelesleg moláris sztöchiometrikus együtthatójától függően bm:

• - paraffin; * - olefines; ° - acetilén; D - olaj; © - dipoláris; ° szénhidrogének C p 11 2 „ciklusokkal
• 1 2 3 4 5 b 7 p

Rizs. 1.25. A láng maximális normál terjedési sebessége az üzemanyag-levegő keverékben a szénhidrogén molekulában lévő szénatomok számától függően (P=0,101 MPa, 1=20°C, nyitott üvegcső: hossza 57 cm, átmérője 2,5 cm): - paraffin; * - olefines;

° - acetilén; D - naftén; in - dnolsfipovye; o ciklikus (CP P2");

1 - benzin [ 116]; 2 - benzol

A láng terjedési sebessége és a C t tüzelőanyag-koncentráció C t C * t mellett (de EMIN-nel megadva) a funkcionális kapcsolat a következő egyenlettel ábrázolható:

• - = 11 p

/s r-s; l

"s t -s "t"

ahol m és és n- normál lángterjedési sebesség

a keverék tüzelőanyag-koncentrációinál C t és C*t, cm/s; és pp- is,

a lángterjedés alsó koncentrációs határán, cm/s.

A görbe hozzávetőleges lefutása és n - /(C t) komplex keverékében

összetétel három referenciapontra építhető, amelyek megfelelnek az alsó és felső koncentrációs határnak, valamint a láng terjedésének maximális sebességének. Ezeknél a pontoknál ismerni kell az üzemanyag-koncentrációkat és a láng terjedési sebességét.

Értékek C t és ésés a megadott pontokra számítanak ki

a következő módszerrel. Az éghető gázok minden összetett keveréke megfelelő számú egyszerű keverékből áll. Az összetétel kiszámítása a koncentráció határokon és a maximális sebességek pontján a keverési szabály szerint történik, a koncentrációhatárok és a "maximális keverékek" összetétele alapján. A megfelelő számítási egyenlet alakja:

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

• -Én---g...
• (1.5)

ahol b- a tüzelőanyag koncentrációja a CPRP-n vagy a maximális lángterjedési sebességű keverékben, % (térf.); C, C 2, C 3, ... - egyszerű gázok koncentrációja összetett keverékben,

(s, + C2 + C3 + ... = 100%); b|, b 2 , b 3> ... - a gázok koncentrációja egyszerű keverékekben a KPRP-nél vagy keverékekben ésés % (térfogat).

A keverékben a lángterjedés maximális normálsebességének értékét az egyenlet számítja ki;

C, r/, + C2u2 + C3u3 +

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

• (1.6)

ahol C*, C 2, C 3 - az egyszerű keverékek tartalma egy összetett keverékben, maximális lángterjedési sebességgel, % (térf.); és*, és 2,és 3 a legnagyobb lángterjedési sebesség egyszerű keverékekben, cm/s.

Más görbepontok kiszámításához ésés= /(C; .) be kell állítani a lángsebesség tetszőleges értékeit, meg kell keresni a b koncentrációt egy összetett keverékben az (1.5) egyenlet szerint, amelyben C, C 2, C 3 a következő összetételű: a keverék.

Ez a számítási módszer rokon jellegű gázkeverékekre (pl. metán-propán) alkalmazható. Ez a technika nem alkalmazható S P N W H3 és CO keverékére.

A tömeg égési sebessége egyenesen arányos a keverék abszolút előmelegítési hőmérsékletével, és az egyenletből számítható ki:

ahol w, akkor és t „R eo- a keverék tömeges égési sebessége T, To és T hőmérsékleten P r e d, illetve g/(cm-s).

Ha T»T pr e D, akkor

A láng terjedésének maximális normálsebességének hőmérséklettől és nyomástól való függését hozzávetőlegesen a következő egyenlet írja le:

és' =u1(T/273) 2 ?(/’/10 5)", (19)

ahol u'o a legnagyobb normál lángterjedési sebesség 293 K hőmérsékleten és 0,101 MPa nyomáson, cm/s; T a láng l hőmérséklete K-ban; P - nyomás, Pa-ban; p - kitevő, ns a nyomástól függően az MO 4 + 5-10 5 Pa tartományban; levegő-üzemanyag keverék esetén n = -0,3 -*? -0,4; szénhidrogén-oxigén keverékeknél P = -0,1 -5-0.

A maximális normál lángterjedési sebesség az oxigénkoncentráció függvényében az oxidálószerben P R P Wu P

giil = \%ig" 0 + B-

ahol G „I! De - y-nál, p y^ 0 , cm2/s; B - kísérleti adatokból meghatározott együttható (B propán esetében ~ 0,22); u/t- rendkívül alacsony oxigénkoncentráció az oxidálószerben.

Az u*n értéke különböző oxigénkoncentrációknál az oxidálószerben 1 //"P amikor a keverék előmelegítési hőmérséklete 310 K-ről 422 K-re változik, az a következő egyenlettel határozható meg:

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

ahol u*n - cm/s-ban; T - K-ban; А, С ip - kísérleti adatok szerint találhatók, propánra, izooktánra és etilénre vonatkozó értékeik az alábbiak:

A lángterjedés koncentráció- és hőmérséklethatárai

A lángterjedés (KPRP) koncentrációs határai egy éghető keverékben a tüzelőanyag azon minimális és maximális koncentrációja a keverékben, amelyeknél még lehetséges a láng terjedése (alsó és felső határ). Függnek az üzemanyag kémiai aktivitásától, az oxidálószer és az inert szennyeződések koncentrációjától, a keverék hővezető képességétől és hőkapacitásától, a hőmérséklettől és a nyomástól. A szuszpenziós üzemanyagok KPPR-jét fizikai és kémiai tulajdonságaik alapján a diszperziós közeg határozza meg. A homogén éghető keverékek KPRP-jének meghatározása a GOST 12.1.044-89 szerint történik: a 4.11. pont szerint kísérletileg és a 4.12. pont szerint - számítással.

A GOST 12.1.044-84 szerint a lángterjedés koncentrációs határait a következőképpen határozzák meg:

ahol Cn (i) - alsó (felső) CPRP, térfogat%; R- sztöchiometrikus együttható (az oxigénmólok száma egy mól üzemanyagra); aés b- univerzális állandók, értékeik az alábbiak:

Üzemanyagokhoz C P N W

P \u003d n + t / 4.

Számítási hiba: alsó határnál 0,12; a felső 0,40 at (3 p > 7,5. A KIRP-re vonatkozó adatok attól függően R(térf.%) táblázatban adjuk meg. 1.6 (GOST 12.1.044-84).

1.6. táblázat

A gőzök és gázok lángterjedési határértékei (alsó és felső) a levegőben

Vannak más egyenletek is a CPRP kiszámítására, nevezetesen:

• 4,76-(N-1) + ! '
• (1.14)

• 4,76/Y +4'
• (1.15)

ahol С és Tól-ig - kb.); N az üzemanyag teljes oxidációjához szükséges oxigénatomok száma.

Üzemanyaghoz С„Н t

• (1.17)
• 3,74 10 5

ahol Cn - % (térfogat); () n a legalacsonyabb moláris fűtőérték, kJ/kmol.

Szénhidrogén tüzelőanyagok esetén SpN t 3 p 10-nél a számítási hiba ±15%.

Ha ismert az egyes tüzelőanyag-komponensekre vonatkozó KRI, akkor annak alacsonyabb KRI-jét javasoljuk a következő egyenlettel kiszámítani:

ahol C és Cn az 1. komponens koncentrációja a keverékben és az alsó határon, % (térfogat).

C p N t üzemanyagokra az első közelítésben a k ~ a p - 1.42. Újraszámítás, és től ig a nés a n gyártott:

ahol Cn (d) az üzemanyag koncentrációja az alsó (felső)

KPRP, % (térfogat); Mt és Mo az üzemanyag és az oxidálószer molekulatömege; Bo - kg oxidálószer/kg tüzelőanyag; bm a moláris sztöchiometrikus együttható, mol üzemanyag/mol tüzelőanyag.

Az alacsonyabb KPPR újraszámítása különböző hőmérsékletekre a következő egyenlet szerint:

L II l

T - 293

ahol Tn a keverék égéstermékeinek hőmérséklete (K-ban), amelyben a tüzelőanyag-koncentráció 293 K-en az alacsonyabb KPP-nek felel meg (első közelítésben a Tn szénhidrogén-levegő keveréknél 1600-1650 K); C „ és C „ - az alsó koncentrációhatárnak megfelelő üzemanyag-koncentrációk T és 293 K hőmérsékleten, % (ról ről.).

Az (1.20) egyenlet széles hőmérséklet-tartományban érvényes, de nem használható az öngyulladási hőmérséklethez közeli hőmérsékleten.

Az égéstermékek hőmérséklete az alacsonyabb KPRP-nél is kiszámítható az egyenlet segítségével

• (A. + 1) -s_s
• (1.21)

steh

ahol Tn K-ben; T a keverék égés előtti hőmérsékletével, K; Сstsh - tüzelőanyag-koncentráció sztöchiometrikus összetételű keverékben, % (térfogat);

Срш az égéstermékek átlagos izobár hőkapacitása T hőmérsékleten, „kJ / (kg ° С).

A KRPP gyakorlatilag független egy hengeres reakcióedény méreteitől, ha az átmérője nagyobb, mint 50 mm, és egy gömb alakú reakcióedény esetében, ha a térfogata meghaladja a 2000 cm 3 -t.

A KPPR és a szénhidrogén-levegő keverék optimális összetételének meghatározásához az 1. ábrán látható grafikonokat kell használni. 1.26.

С,s,%(ov.)

Rizs. 1.26. A lángterjedés koncentrációs határai szénhidrogén-levegő keverékekben (Cb és C) és a szénhidrogén koncentrációja sztöchiometrikus összetételű keverékekben (Cc, ") az 1^ m moláris sztöchiometrikus együtthatótól függően H20 °C-on P = 0,101 MPa:

• - paraffin; a - olefines;
• ? - naftén; ? - aromás

A tüzelőanyag feletti térben lévő tüzelőanyag gőzök és levegő éghető keverékei csak egy bizonyos hőmérsékleti tartományban képződhetnek. Alsó hőmérsékleti határnak nevezzük azt a minimális hőmérsékletet, amelynél külső forrásból meggyújtva stacioner égésre képes éghető keverék még kialakulhat a túltöltőtér zárt térfogatában; az alsó KPP-nek felel meg. Azt a legmagasabb hőmérsékletet, amelyen a tüzelőanyag feletti térben lévő gőzök és levegő keveréke még megőrzi az álló égés képességét, felső hőmérsékleti határnak nevezzük; megfelel a felső KPRP-nek A robbanásveszélyes keverékek képződésére vonatkozó hőmérsékleti határértékek kísérleti meghatározása a GOST 12.1.044-89 (4.12. o.) szerint történik, kiszámítva - ugyanazon szabvány alkalmazása szerint.

Általában a lobbanásponttal azonosítják azt a hőmérsékletet, amelyen elérik a légköri nyomáson a robbanásveszélyes keverék képződésének alsó hőmérsékleti határát. A lobbanásponton csak a keletkező gőz-levegő keverék ég el, de az égési folyamat nem stabilizálódik.

Az éghető keverékek képződésére vonatkozó hőmérsékleti határértékek kiszámítása a következő műveletekre korlátozódik. Kezdetben egy adott P össznyomáson és az alsó és felső KPRP-nek megfelelő oxidálószer (levegő) együttható ismert értékei (a n és a c), az (1.22) egyenlet szerint határozzuk meg

üzemanyaggőzök parciális nyomásai Р t :

x | 0,232 kb? 0 M t " ?« -

ahol P a teljes nyomás, Pa; C - sztöchiometrikus együttható, kg oxidálószer/kg tüzelőanyag; a - oxidáns többletfaktor; Mt egy mól üzemanyag tömege, kg/kmol; Mo egy mól oxidálószer tömege, levegő esetén Mo = 28,966 kg / kmol; nál nél/ 0 - az oxigén koncentrációja az oxidálószerben tömeg szerint.

Rizs. 1.27.

Ezután a táblázatok vagy grafikonok alapján Pc.p. = ^ (0 (ahol P, a telített üzemanyaggőzök nyomása) keresse meg a Pt- számított értékeinek megfelelő hőmérsékleteket.

Ha az éghető keverékek képződésének koncentrációs határértékei nem ismertek, akkor a hőmérsékleti határértékek megközelítőleg kiszámíthatók a következő egyenlettel:

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

ahol I - 0 C-on; 15% - az 5%-os frakció forráspontja, 0 C; Рт - az üzemanyaggőzök nyomása a KPP-n (Є vagy Є), kPa; 8 „ -vel - a párolgás entrópiája 15%-os hőmérsékleten és légköri nyomáson (az 1.28. ábra grafikonja szerint).

Rizs. 1.28.

60 80 100 120 140 160 180 1,°C

Tűzveszélyes energia és gyúlékony koncentráció határértékei

A homogén éghető keverék külső hőforrással való gyúlékonyságát koncentrációs határok és a meggyújtásához szükséges energia jellemzi.

A koncentrációs gyújtási határértékek (CIL) az üzemanyag olyan határkoncentrációi a keverékben, amelyeknél egy helyi gyújtóforrás (elektromos kisülés, felmelegített test, láng) képes biztosítani az égési folyamat átterjedését a keverék teljes térfogatára. A KG1RP-vel analóg módon megkülönböztetjük az alsó és a felső CPV-t. Függnek az üzemanyag és az oxidálószer fizikai-kémiai tulajdonságaitól, az energiától és a gyújtóforrás típusától, elhelyezkedésétől stb.

A Ya.B. Zeldovich szerint a homogén éghető keverék meggyújtásához szükséges energiát a következők határozzák meg:

R1-T és r (T 2 -T c)

ahol pc és T c a keverék sűrűsége és hőmérséklete; T g az égéstermékek hőmérséklete a kezdeti égéstérben; L 7 - az égéstermékek hővezető képességének együtthatója Tg-n; u - normál lángterjedési sebesség; C rt - közepes

a gáz tömege izobár hőkapacitása a gömb alakú kezdeti égésteret körülvevő gömbrétegben 8 T; 5, - a lángfront termikus szélessége.

Az (1.24) egyenlet alkalmazható mozgó keverék gyulladására is, ha a hővezetési együttható L 7 helyébe a turbulens kicserélődési együttható kerül IV/"(/ - skála

légörvény, V/*- pulzáló sebesség), és n értéke - a láng terjedési sebessége turbulens áramlásban.

Az O = görbe minimumának megfelelő keverék összetétele KS,), optimálisnak nevezzük. Normál paraffinos szénhidrogének esetén az optimális összetételű keverék üzemanyag-koncentrációja 25°C-on a következő arányból határozható meg:

• 1 - metán; 2 - etán; 3 - propán;
• 4 - n-bután; 5 - n-hexán; 6 - n-heptán;
• 7 - ciklopropán: 8 - dietil-éter;
• 9 - benzol

Az oxidálószer oxigénkoncentrációjának növekedésével az éghető keverék optimális összetétele az alacsonyabb üzemanyag-koncentráció tartományába tolódik el.

Az optimális (minimális) gyújtási energia függését az éghető keverék nyomásától és hőmérsékletétől a [114] egyenlet írja le:

O-opt

ahol Oopt a gyújtási energia P és T, J; Cb - gyújtási energia T = 273 K és P = 10 5 Pa mellett.

Az (1.26) egyenlet jó korrelációt mutat a kísérleti adatokkal.

Az optimális gyújtási energia és az oxidálószer oxigénkoncentrációja közötti összefüggést az egyenlet írja le

ahol (С? 0 „„,) y / = / - az üzemanyag-oxigén keverék gyújtóenergiájának optimális értéke; ~ térfogatkoncentráció

oxigén az oxidálószerben; n a kitevő, közel van az egységhez (n ~ 0,8).

Kísérleti adatok metánra, etánra és propánra cserénél c/x, 0,1-0,21 és a nyomások 0,98-19,6 kPa megerősítik az (1,27) egyenletet. Nyilvánvalóan a szénhidrogén-keverékekre is érvényes.

Az üzemanyag-koncentráció a gyulladási határoknál kiszámítható, ha a KPRP és a () ref és C opt értékei ismertek az egyenletek alapján

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

Az (1.28) és (1.29) egyenlet a következőre érvényes:

Ha ezeknek az egyenleteknek a megfelelő részeit, B-t és 0,5A-t jelöljük, megkapjuk

VAL VEL" - VAL VEL" = B és C"+ C" = DE . (1.30)

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

A fenti egyenletekben: C in és C n - üzemanyag-koncentrációk a keverékben a felső és alsó KPRP-nél; C in és C " - az üzemanyag koncentrációja a keverékben a felső és az alsó CPV-n a kapacitív elektromos töltés gyújtóenergiájával; C opt - az üzemanyag koncentrációja a keverékben, amely megfelel az O ref-nek.

Az (1.28) és (1.29) egyenletek az ábrán látható kísérleti vizsgálatok eredményein alapulnak. 1.30.

• (s;-s>;)-2s opt

Rizs. 1.30. A keverékek gyulladási területe C p N P1 + 02 + ^ a gyújtási energiától függően

A gyújtás koncentrációhatárai az áramlási sebességtől függenek, ennek növekedésével közelítve egymáshoz (1.31. és 1.32. ábra).

Az áramlási sebességnek a gyújtási energiára gyakorolt ​​hatását a következő egyenlet írja le helyesen:

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

ahol (Zo - álló keverék gyulladási energiája, 10 "3 J; XV - áramlási sebesség, m / s; A - kísérletileg megállapított együttható.

Rizs. 1.31.

Rizs. 1.32. A többletlevegő együttható a benzin-levegő keverék CPV-jén az áramlási sebességtől függően? és nyomás Р [ 114]:

Lobbanáspont és öngyulladási hőmérséklet

A lobbanáspont az a minimális hőmérséklet, amelyen a keletkező gőz-levegő keverék külső hőforrással meggyújtható, de az égési folyamat nem stabilizálódik. Kísérletileg a lobbanáspontot nyitott vagy zárt tégelyben határozzuk meg a GOST 12.1.044-84 szerint (4.3. és 4.4. pont). A lobbanáspont számított meghatározása a GOST 12.1.044.84 (4.5. szakasz) szerint történik.

A lobbanáspont 10-15°C-kal a lángterjedésre képes éghető keverék képződésének hőmérsékleti határa alatt van.

A lobbanáspont közelítő meghatározásához az 1. ábrán látható függést használhatjuk. 1.33.

Rizs. 1.33. Repülőgép-üzemanyagok és B-70 benzin lobbanáspontja 1 V cp a telített gőznyomástól függően Pn p 1=40°C-on zárt tégelyben (62]): o - eltérő összetételű üzemanyagok - általánosító görbe

Az öngyulladás egy éghető keverék meggyújtásának folyamata anélkül, hogy lánggal vagy forró testtel érintkezne. Az éghető keverék öngyulladásához szükséges minimális kezdeti hőmérsékletet öngyulladási hőmérsékletnek nevezzük. Ez függ az üzemanyag kémiai természetétől, a levegő-üzemanyag keverék összetételétől, a nyomástól, az öngyulladási folyamat adiabatikus jellegétől, a katalizátorok és oxidációgátlók jelenlététől és egyéb tényezőktől.

Öngyulladási késleltetési periódusnak nevezzük azt az időtartamot, amely az éghető keverék öngyulladási hőmérsékletének elérése és a láng megjelenése között eltelt. Folyékony tüzelőanyag ellátása során lefedi a porlasztást, az üzemanyagcseppek melegítését és elpárologtatását, az üzemanyag- és oxigéngőzök diffúzióját, végül a kémiai reakciókat.

A hőmérséklet és az öngyulladás késleltetési periódusa a következő összefüggéssel függ össze:

ahol E- effektív aktiválási energia, kJ/kmol; E\u003d 8,31419 kJ / (kmol K) - univerzális gázállandó; t- öngyulladás késleltetési ideje T hőmérsékleten.

A szénhidrogének és keverékeik öngyulladásra való hajlamát az adiabatikus körülmények között elért minimális öngyulladási hőmérséklet jellemzi, amikor az éghető keverék adott kezdeti feltételek melletti expozíciós ideje nem korlátozza az öngyulladási folyamatot.

A minimális öngyulladási hőmérsékletet egyértelműen a molekula szerkezete határozza meg. Így például a paraffinos szénhidrogének esetében az 1 st közvetlenül kapcsolódik az Lc szénlánc effektív hosszához, amelyet a következő egyenlettel számítanak ki:

• 21>GLG,
• (1.34)

ahol r a CH3 csoportok száma a molekulában; k a CH 3 csoporttal kezdődő és végződő szénláncok száma, m* a lehetséges b^-szénatomot tartalmazó láncok száma. Az 1 sv =A(bc) függőség az ábrán látható. 1.34.

Rizs. 1.34.

• 1-CH4; 2 - C2H6; 3 - C3H"; 10-n-C4H10; 11-n-C5H12;
• 14 - n - S L N M; 15-n-C7H16; 16 - n - SkNsch; 17-n-SdN2o;
• 18 - n - C| 0 H 22; 19-n-C, 2H2I; 21-n-C14H30; 22 - n - C|^H3 4

A szénhidrogén keverékek öngyulladási hőmérséklete nem engedelmeskedik az additív szabálynak, általában alacsonyabb a megadott szabály alapján számítottnál.

Az optimális összetételű levegő-üzemanyag keverékek öngyulladási hőmérsékletére vonatkozó adatokat a szénhidrogén molekulában lévő szénatomok számától függően (a fenti képletben szereplő repülőgép-üzemanyagok esetében) a 2. ábra mutatja. 1.35. A nyomás és az oxigénkoncentráció hatását az oxidálószerben az 1-1. ábrán látható adatok szemléltetik. 1.36.

Rizs. 1.35. Optimális összetételű levegő-üzemanyag keverékek öngyulladási hőmérsékletének függősége a molekulában lévő n szénhidrogén atomok számától Р=0,101 MPa mellett [124]; t az öngyulladás késleltetési ideje; t L - "körülbelül; R.T. - repülőgép-üzemanyagok (p-a fenti képletben) - paraffin; a- olefin; ? - nafténes szénhidrogének

Rizs. 1.36. A T-6 üzemanyag öngyulladási hőmérsékletének függése a P nyomástól és az oxigénkoncentrációtól az f 0 2 oxidálószerben (V. V. Malysev szerint):

2 = 0 2/(°2+L, d)

Az öngyulladási hőmérsékletet a tüzelőanyag azon képessége határozza meg, hogy a gőzfázisban éghető keverékeket képez. Ebből következik, hogy a szuszpenzió öngyulladási hőmérséklete

tüzelőanyagot a diszperziós közeg és a sűrítő határozza meg. A diszpergált fázis csak hőelnyelésben vesz részt az öngyulladási folyamatban, amikor a szuszpenziót a folyadékfázis öngyulladási hőmérsékletére melegítik.

Robbanási nyomás zárt térben

Robbanási nyomás - a gőz-levegő keverék deflagrációs robbanása során fellépő legmagasabb nyomás zárt térfogatban 0,101 MPa kezdeti nyomáson. A robbanás során fellépő nyomásnövekedés mértéke a robbanási nyomás időbeli deriváltja (s1R/(1t) a P=Y függés növekvő szakaszán t).

Kísérletileg a gőz-levegő keverékek robbanása során a maximális robbanási nyomást és a nyomásnövekedés sebességét a GOST 12.1.044-89 (8. melléklet) szerint határozzák meg. A robbanás során bekövetkező nyomásnövekedés sebességének számított meghatározása a GOST 12.1.044-89 (12. melléklet) szerint történik.

A robbanási nyomást a következők határozzák meg:

ahol Pvzr - robbanási nyomás, Pa; Pn - kezdeti nyomás, Pa; T „, és T p.s. - kezdeti hőmérséklet és az égéstermékek hőmérséklete. NAK NEK; tüske - az égéstermékek móljainak száma és a kezdeti keverék.

A nyomásemelkedés maximális sebességét (Pa/s-ban) az egyenletből számítjuk ki

ahol Ro a kezdeti nyomás. Pa; u - a láng normál terjedési sebessége Po és To m / s-on; To a keverék kezdeti hőmérséklete, K; r a bomba sugara, m; P - R m /R 0 - csökkentett maximális robbanási nyomás; k a vizsgált keverék adiabatikus indexe; e- termokinetikus indikátor, és n, nyomás és hőmérséklet függvényében; ha érték e ismeretlen, 0,4-nek veszi.

A nyomásemelkedés átlagos sebessége (Pa/s-ban) a következő egyenletből számítható ki:

"s1R_ZR 0 és '(i-)-i k * e ^m) g / (l, k, e)

ahol ^m,k 7 e)-függvény, értékét a nomogram szerint találjuk meg ábra. 1.37.

Rizs. 1.37. Funkciófüggőség /(n, c.s) csökkentett nyomástól n=P/P K,„ adiabatikus kitevő nak nekés termokinetikai index val vel tesztkeverék (GOST 12.1.044-84 függeléke)

Értékek tgés k termodinamikai számítással vagy. számítás lehetetlensége esetén fogadja el nak nek= 9,0 és k = 1,4.

Vészhelyzetek és vészhelyzetek

A baleset olyan veszélyes ember okozta esemény, amely egy objektumnál, egy adott területen vagy vízterületen emberek életét és egészségét veszélyezteti, és épületek, építmények, berendezések és járművek tönkretételéhez, a termelési vagy szállítási folyamat megzavarásához vezet. , valamint a természeti környezet károsodása (GOST R 22.0 .05-94).

A baleset energia vagy kémiailag (biológiailag, sugárzási) aktív összetevők pusztító, ellenőrizetlen felszabadulása. Az előfordulás forrásától függően megkülönböztetik a természetes, az ember által előidézett és a természetes ember által létrehozott vészhelyzeteket (ES). ábrán Az 1,38 a természeti, ember okozta és természetes ember okozta balesetek és katasztrófák számának relatív növekedését mutatja Oroszországban. ábrán Az 1,39 az összes ember okozta balesetek számának dinamikáját mutatja Oroszországban az 1990-94 közötti időszakban. Az ábrán látható, hogy a sürgősségi esetek számának növekedése nem zökkenőmentesen, hanem hirtelen történik, a kitörések közvetlenül a társadalmi megrázkódtatásokat követő időszakokban következnek be (1991. augusztus, 1993. október).

Az ember által előidézett vészhelyzetek száma különösen meredeken nőtt az elmúlt években, beleértve a légi közlekedést is.

A balesetek lehetséges tárgyai a repülőgépek, valamint a repülőtér területén található robbanásveszélyes és gyúlékony olajtermékek tárolására szolgáló létesítmények, raktárak, üzemanyagtöltő és karbantartási helyek, valamint javítási helyek. A vészhelyzetek oka olajszivárgás lehet.

termékek az elzárószelepek, átemelő szivattyúk, csővezetékek és töltőberendezések tömítőegységein keresztül; a tartályok gázterének szellőztetésén keresztül; tározók, ciszternák és tartályok túlcsordulása; Tartálytisztítás; a tartályok és a kommunikáció korróziós tönkretétele.

A kőolajtermékek tárolására és szállítására különféle tartályokat használnak. A konténerek biztonságos működését az erősségük határozza meg. Az ilyen létesítményekben azonban előfordulhatnak balesetek az építmények állapotának felügyeletére és ellenőrzésére szolgáló meglévő rendszer hiányosságai, valamint a szabályozási és műszaki dokumentáció hiánya miatt.

A kőolajtermék-tároló létesítmények üzembiztonságát a tervezés, kivitelezés és üzemeltetés során biztosítani kell. Ezt a megközelítést az átvételi és üzemeltetési dokumentáció, valamint a veszélyhelyzetek okainak elemzése diktálja. Fontos feladat, melynek megoldása javítja az üzemeltetett tárolók megbízhatóságát, hogy tudományosan megalapozott átfogó műszaki vizsgálataikat lefolytatják, és a fém, alapozás, hőszigetelő szerkezetek, ill. feldolgozó berendezések.

Az olajtermék áramlások biztonságos lebonyolítása szempontjából nagy jelentősége van a csővezeték-technológiai szerelvények használhatóságának: elzáró, fojtószelep, biztosítóberendezések; szabályozó szelepek; fordított működésű szelepek (a termék mozgásának megakadályozására, a munkavállaló hátrafelé történő mozgásának megakadályozására); vész- és elzáró szerelvények (a vészszakasz áramlásának automatikus elzárásához vagy leállításához), kondenzvíz-elvezetések stb.

Balesetek száma

Rizs. 1.38.

• 1 - pg "rokonok;
• 2 - természetes-technogén;
• 3 - technogén

Rizs. 1.39.

Amikor a berendezést nyomásmentesítjük, a termék kifolyik és gyorsan elpárolog egy koncentráció képződésével

robbanásveszélyes és gyúlékony gáz-gőz-levegő keverékek. A gőz-gáz keverékek véletlen kibocsátása vagy szivárgása felhők képződéséhez vezet, amelyek felrobbanhatnak. A munka a gőz-gáz és az aerodiszperz rendszerek felrobbantásával foglalkozik. A nagy felhőkben a detonáció előfordulását a következő mechanizmusok magyarázzák. Ezek közül az első figyelembe veszi a turbulens gázáramokkal előzetesen összekevert felhőkben lévő hosszú láng intenzív hősugárzásának lehetséges hatását.

A robbanás előfordulásának második mechanizmusa a nagy felhőkben a lángok felgyorsulását jelenti az elégetett gáz és a friss keverék elemi térfogatának gyorsulása közötti különbség miatt egy turbulens lángban. Ez a különbség a lángban az átlagos nyomásgradiens hatására keletkezik, a különböző sűrűségű elemi gáztérfogatok eltérő felhajtóereje miatt, ami további áramlási turbulenciához és visszacsatoláshoz vezet. Ez a pozitív visszacsatolási mechanizmus, amelyet a felhő különböző területein a sűrűségkülönbség határoz meg, jelentősen felerősítheti a láng gyorsulását.

A gyújtást erős, magas hőmérsékletű villanás kíséri. A felvillantott gőz-gáz keverék legelfogadhatóbb geometriai alakja egy szabálytalan golyó vagy ellipszis (tűzgolyó) alakja. A tűzgolyó (OS) alatt az elgázosított tüzelőanyag (vagy gáz) hirtelen elpárolgásának vagy szivárgásának termékét kell érteni, amelyet azok felvillanása és az azt követő normál vagy deflagrációs égés kísér. Számos szénhidrogén éghető lineáris és ciklikus kibocsátás esetén 700-1000 kg / m 3 sűrűségtartományban a tűzgolyó átmérőjének aránya a következő:

ahol M a tüzelőanyag tömege az OH-ban, kg;

Тf - tényleges hőmérséklet az OR-ban (a felhőben), 0 С;

Trep - referencia (referencia) hőmérséklet, °С.

A 4,2n-5,3 együttható tartománya az üzemanyag típusától és a felhőképződés körülményeitől függ.

A felhő természetes égése alatti élettartama alatt a kifejezés a következőképpen alakul:

m = 0M-*1m-1±.

Ezek a függőségek a 2. ábrán láthatók. 1,40 és 1,41.

Rizs. 1.40.

Rizs. 1.41.

Zárt térfogatban nagy a robbanásveszély a gőz-gáz-levegő keverékeknél. táblázatban. Az 1.7. ábra a levegőben lévő szénhidrogének robbanásának határait mutatja zárt térben és nyitott térben, amelyek nagyobb veszélyt jeleznek a gáz vagy gáz-gőz keverékek robbanásában zárt térben. Ez egyrészt a megnövekedett autokatalízis következtében felgyorsuló reakciófolyamatokkal, másrészt az árja folyamat kezdetekor visszavert hullámok felerősödésével és számos, mindig fennálló kinetikai okkal magyarázható. Az edényekben a detonáció gerjesztésének megnövekedett könnyedsége annak köszönhető, hogy a falak képesek turbulenciát generálni a láng előtti áramlásban, ami felgyorsítja az égésből a detonációba való átmenetet.

A levegőben lévő szénhidrogének robbanási határértékei

A felgyülemlett gázelegy felrobbanása véletlen szikra hatására bekövetkezhet. Egy olajtermék nyitott betöltésénél a statikus kisülés miatt robbanás is lehetséges, különösen földelő berendezés hiányában. A robbanás leggyakoribb oka a szikra, beleértve a statikus elektromosság felhalmozódását is. Elektromos szikra keletkezhet vezetékek és hálózatok nélkül is. Veszélyes, mert a legváratlanabb helyeken fordul elő: tankok falán, autógumikon, ruhákon, ütközéskor, súrlódáskor stb. A robbanás másik oka a dolgozók hanyagsága és fegyelmezetlensége.

Ahol gőz-gáz-levegő keverékek képződése lehetséges, megbízható villámvédelmet, statikus elektromosság elleni védelmet kell biztosítani, és gondoskodni kell az elektromos készülékek és egyéb berendezések szikraképződéséről.

Robbanásokkal járó balesetek esetén a környező tárgyak megsemmisülnek, és emberek megsérülnek. A pusztulás a robbanás és a légi lökéshullám termékeinek szellemi hatásának következménye. Ebben az esetben a fő károsító tényezők a lökéshullám, a fény-hősugárzás és a toxikus terhelések (szén-monoxid). Az 5 méteres távolságban tartózkodók 1. fokú égési és egyéb sérüléseket kapnak.

A robbanásveszélyes baleseteket gyakran tüzek kísérik, amelyek katasztrofális következményekkel, majd nagyobb robbanásokkal és nagyobb pusztítással járhatnak. A tüzek okai általában ugyanazok, mint a robbanások. Ebben az esetben a robbanás lehet a tűz oka vagy következménye, és fordítva, a tűz lehet a robbanás oka vagy következménye.

A tűz a rénium spontán fejlődő városa, amelyet nem biztosítanak a technológiai folyamatok. A kőolajtermékek égése előfordulhat tartályokban, termelő berendezésekben, és nyílt területeken kiömlik. A tartályokban lévő kőolajtermékek tüze esetén robbanás, felforródás és kibocsátás következhet be, és ennek következtében forró folyadék kiömlhet. Az olajtermékek kibocsátása és felforrása nagy veszélyt jelent, ami a bennük lévő víz jelenlétével jár, és a habosított terméktömeg gyors égése jellemzi. Felforraláskor a hőmérséklet meredeken emelkedik (1500 ° C-ig) és a láng magassága.

Az objektum károsodásának mértékének felmérésére általában az úgynevezett küszöbgörbét használják, amely a q hő- és fényenergia fluxusát (hőáram) és az egységnyi felületre eső teljes O energiát viszonyítja (1.42. ábra).

Rizs. 1.42.

Hosszabb ideig tartó termikus expozíció esetén, amely meghaladja a tárgy esetleges sértetlen fennállásának idejét, a kárküszöböt kizárólag az n hő (hőfény) fluxus határozza meg. Rövid expozíciós impulzusok esetén a küszöbértéket főként az O energia határozza meg. A küszöböt meghaladó R és O értékek feltétlen károsodást okoznak az objektumban.

Ha az I vagy az O kisebb, mint a küszöbérték, akkor nincs tipikus elváltozás, és csak enyhe kellemetlenség lehetséges. Például a sugárzás időtartamának 0,5-ről 2 másodpercre történő növelésével az i 120-ról 30 egységre csökken, azaz. az O enyhe növekedésével, még az expozíciós idő 4-szeres növekedésével is, ami a sérüléseket érinti

hiányoznak, és a személy csak enyhe kényelmetlenséget érezhet.

A pusztulás tárgyára eső teljes O energia értéke ugyanakkor körülbelül 10-ről 25 egységre nő. (^.

Így a K vonal, reagálva az I és O egymással összefüggő változásaira, a lézió egy zónáját (területét) alkotja, amelyet a K vonaltól jobbra lévő ábra jelez.

A sugárzási energia okozta károsodások egyik legkellemetlenebb következménye a szem „rudak” és „kúpjainak” leégése.

ábrán Az 1,43 az i m-től, valamint a T m-től való függését mutatja, amely meghatározza az elviselhető és az elviselhetetlen fájdalmak területét a különböző fokú hőfény-égések kialakulása során. Az ábrán bemutatott kritérium azon alapul, hogy hősugárzás esetén elviselhetetlen fájdalom lép fel, ha a kb. 0,14-0,15 mm vastag bőrréteg hőmérséklete (a felső hámréteg felszíne alatt) eléri vagy meghaladja a 45°-ot. C.

A sugárzás megszüntetése után (de legfeljebb 20-30 másodperc) az éles fájdalom enyhül, majd általában teljesen eltűnik. Ennek a rétegnek a hőmérsékletének 4-10 fokkal vagy annál nagyobb emelkedése fájdalomsokkot és nyilvánvaló bőrégést okoz.

A grafikonon látható tolerálható fájdalom területét az határozza meg, hogy a sugárzásnak való kitettség pillanatában biológiai védőreflex lép fel, ami a test perifériás részeinek véráramlásának növekedését okozza, ami megakadályozza a helyi növekedést. hőmérsékletben egy küszöbszintre. Nagy dózisú termikus nyomás hatására ez a fiziológiai mechanizmus már nem tudja biztosítani a szükséges hőelvonást, és a szervezet kóros, esetenként már túlzó hőterhelésnek van kitéve. ábra vonalainak természetéből adódóan. Az 1,42 azt mutatja, hogy van egy bizonyos mennyiségi

q sugárdózis és T hőmérséklet, amely hőkárosodást és elviselhetetlen fájdalmat okoz, ha ezt a dózist a szükséges expozíciós idővel biztosítják.

Az expozíció időtartama, s 1.43. ábra. A hő- és fénysérülés határai

A repülőgépek (LA) balesetei elsősorban az egységek meghibásodása miatt következnek be, elsősorban - motorhiba, terrortámadás, tűz, és robbanások kísérik. Robbanás történhet a levegőben vagy a talajjal való ütközéskor. Ha egy repülőgép lakott területre esik, megsérülhetnek az emberek, építmények stb.. A művekben példákat adunk légi vészhelyzetekre, elemzésüket.

A repülésben az egyik fő veszély a kényszerleszállás közbeni tűzveszély. A sérült tartályokból kilépő üzemanyag meggyulladhat a forró súrlódó szikráktól

felületekre vagy nyílt lángra. Ebben az esetben a keletkező égésközpont gyorsan szétterül minden olyan zónában, ahol a gőz/tüzelőanyag-levegő arány a gyúlékonysági tartományon belül van. A tűzveszély csökkentésének egyik módja a zselésített üzemanyagok használata, amelyek lassabban terjednek és kevésbé illékonyak, mint a hagyományos folyékony üzemanyagok. Ha a sűrített üzemanyagot tartalmazó tartály megsérül, az üzemanyag terjedésének sebessége és a gyúlékony aeroszolok képződésének sebessége is jelentősen csökken. Ez lehetővé teszi az utasok evakuálásának időtartamának növelését.

A vészhelyzetek és vészhelyzetek nagy anyagi károkat okoznak, és súlyosbítják a környezeti problémákat. A robbanásokkal és tűzzel járó balesetek esetén erős mechanikai, termikus és kémiai hatás éri a környezetet. Ugyanakkor a szennyezőanyag-kibocsátás meredeken növekszik; a föld felszíne tele van LL-darabokkal, tüzelőanyag-maradványokkal, égéstermékekkel; jelentős kár keletkezik a természeti tájban, növény- és állatvilágban; a legelők és a termékeny talajok kihalnak.

A mechanikai hatásra jellemző a felső (termékeny) talajréteg felületi és mélypusztulása miatti megsértése, a robbanás energiájának hatása (lökéshullám); a gyep borításának megsértése, cserjék, fák és egyéb növényzet károsodása vagy elpusztulása. Változik a felső termőréteg szerkezete, a gáz- és vízcsere, valamint a kapilláris szerkezet.

A vészhelyzetekben a biztonság javítását célzó intézkedéseket általában két kategóriába sorolják. Az első a megjelenése után végzett tevékenységeket tartalmazza

vészhelyzet. Az El1 tevékenységeket általában operatívnak nevezik, és lényegében a lakosság védelmében és a veszélyhelyzetek következményeinek felszámolásában merülnek fel. Az intézkedések második csoportjába előzetesen végrehajtott tevékenységek tartoznak. Ezek közé tartozik a technológiai berendezések megbízhatóságának növelése, a veszélyes anyagok készleteinek csökkentése a létesítményekben, a veszélyes létesítmények eltávolítása, valamint a korai intézkedések megtétele az emberek védelmére.

Nagy jelentősége van az aktív repülésbiztonsági rendszernek (ASOSPS), amely a fedélzeti „intelligens” pilótatámogatási rendszer, a repülési gyakorlatban „pilóta asszisztens” néven ismert eleme, amelyet úgy terveztek, hogy normál és rendellenes repülési helyzetekben is működjön. . Az ASOBP figyelmeztető jelzéseket ad ki a repülésbiztonságot fenyegető veszélyről, valamint „tippek” formájában azonnali tájékoztatást ad a repülőgép és fedélzeti komplexuma irányításához, hogy megakadályozza a repülőgép kritikus repülési módokba lépését. A földfelszínnel és a repülőgépek közötti ütközések elkerülése érdekében az ASOBP térbeli „elkülönülési” pályákat generál.

A légiközlekedési balesetek megelőzésének egyik hatékony munkaterülete a már megtörtént események teljes körű, mélyreható és tárgyilagos kivizsgálása, és ennek alapján ajánlások kidolgozása azok megismétlődésének megelőzésére.

Az ilyen munka hatékonysága nemcsak az erőforrások elégséges szintjétől függ, hanem a független vizsgálatot végző szerv kimerítő hatáskörétől is, amely lehetővé teszi a légi közlekedési rendszer bármely területének befolyásolását (gyártás, tervezés, tesztelés, tanúsítás). , üzemeltetés, javítás, szabályozási keret, stb.) .

Szabvány 5.4. A Nemzetközi Polgári Repülésről szóló Egyezmény 13. melléklete kimondja: "A balesetvizsgáló hatóságnak függetlenséget kell biztosítani a vizsgálat lefolytatása során, és korlátlan jogkört kell biztosítani annak lefolytatására." Ezt a követelményt az Orosz Föderáció kormánya által jóváhagyott orosz nyomozási szabályok is végrehajtják. A megállapodással megalakult államközi légiközlekedési bizottság (IAC) a FÁK állam- és kormányfőitől kapott jogot a légiközlekedési balesetek független kivizsgálására. 1992 óta az IAC szakemberei több mint 270 légiközlekedési balesetet vizsgáltak ki, köztük több mint 50 nemzetközi balesetet, beleértve a nyugati gyártású repülőgépekkel történt események kivizsgálását is.

Jelenleg hét ilyen speciális balesetvizsgáló központ működik a világon (USA, Franciaország, Nagy-Britannia, Kanada, Németország, Ausztrália és az IAC).

Nem kis jelentőségű az államok tájékoztatása a légiközlekedési berendezések meghibásodásairól és hibáiról, valamint a személyzet hibás tevékenységeiről. Ezen adatok felhasználásával az egyes államok légiközlekedési hatóságai megelőző intézkedéseket tehetnek.

3. LÁNGTERJEDÉS GÁZKEVERÉKEKBEN

A szilárd, folyékony és gáznemű anyagok égésekor a láng terjedési sebessége a tüzek és robbanások megelőzése szempontjából gyakorlati jelentőségű. Tekintsük a láng terjedési sebességét éghető gázok és gőzök levegővel alkotott keverékeiben. Ennek a sebességnek a ismeretében meg lehet határozni a gáz-levegő áramlás biztonságos sebességét csővezetékben, bányában, szellőzőberendezésben és egyéb robbanásveszélyes rendszerekben.

3.1. LÁNG SEBESSÉG

Példaként az ábrán látható. A 3.1. ábra a szénbányák elszívó szellőzésének diagramját mutatja. Az 1-es bánya 2-es csővezetékén áthaladó sodródásaiból levegő és szénpor poros keveréke távozik, és egyes esetekben a széntelepekben felszabaduló metán. Ha tűz keletkezik, a lángfront 3 szétterjed a sodrások felé 1. Ha az éghető keverék sebességew kisebb lesz, mint a lángfront terjedési sebességeés a cső falaihoz képest a láng átterjed a bányába, és robbanáshoz vezet. Ezért a szellőzőrendszer normál működéséhez szükséges a feltétel betartása

w>u.

A robbanásveszélyes keverék eltávolítási sebességének nagyobbnak kell lennie, mint a lángfront terjedési sebessége. Ez megakadályozza a lángok bejutását a tengelysodródásokba.

Rizs. 3.1. A láng terjedésének sémája a bányában:

1 - az enyém; 2 - csővezeték; 3 - lángfront

A lángterjedés elmélete Ya.B. munkáiban alakult ki. Zeldovich és D.A. Frank-Kamenetsky, a hővezetés, a diffúzió és a kémiai kinetika egyenletein alapul. Az éghető keverék gyulladása mindig egy ponton kezdődik, és az éghető keverék által elfoglalt teljes térfogatra kiterjed. Vegyünk egy egydimenziós esetet - egy éghető keverékkel töltött csövet (3.2. ábra).

Ha a keveréket a cső egyik végéről gyújtják meg, akkor keskeny lángfront terjed a cső mentén, elválasztva az égéstermékeket (a lángfront mögött) a friss éghető keveréktől. A lángfront kupak vagy kúp alakú, amelynek domború része a lángmozgás felé fordul. A lángfront egy vékony gáznemű réteg (10 -4 ÷10 -6 m széles), ebben a rétegben, amit égési zónának nevezünk, kémiai égési reakciók mennek végbe. A lángfront hőmérséklete a keverék összetételétől függően az T= (1500 ÷ 3000) K. A felszabaduló égéshő a friss éghető keverék égéstermékeinek és a csőfalak melegítésére fordítódik a hővezetési és sugárzási folyamatok következtében.

Rizs. 3.2. A lángfront terjedésének sémája csőben

Amikor a lángfront mozog a csőben, az éghető keverékben kompressziós hullámok keletkeznek, amelyek örvénymozgásokat hoznak létre. A gázörvények meghajlítják a lángfrontot anélkül, hogy annak vastagságát és a benne lezajló folyamatok jellegét megváltoztatnák. A lángfront egységnyi felületén egységnyi idő alatt mindig ugyanannyi anyag ég el. . Az érték minden éghető keverékre állandó, és tömegégetési sebességnek nevezzük . A lángfront területének ismeretébenS, kiszámolhatja egy anyag tömegét M, egységnyi idő alatt a teljes égési fronton éghető:

A lángfront minden eleme dSa friss keverékhez képest mindig a lángfront normális irányában mozog egy adott pontban (3.2. ábra), és ennek a mozgásnak a sebessége:

hol a friss éghető keverék sűrűsége.

Érték A láng normál terjedési sebességének nevezzük, és mérete m/s. Ez egy adott keverék égési folyamatának állandó értéke, és nem függ az égési folyamatot kísérő hidrodinamikai viszonyoktól. A láng normál terjedési sebessége mindig kisebb, mint a megfigyelt sebesség és, vagyis az égési front sebessége a csőfalakhoz viszonyítva:

u n< u .

Ha a lángfront lapos és merőleges a cső tengelyére, akkor ebben az esetben a megfigyelt és a normál lángterjedési sebesség megegyezik

u n = u .

A domború lángfront területeS kérdésmindig nagyobb, mint a lapos front területeS pl, Ezért

> 1.

Normál lángsebességu nminden éghető keverék esetében az inert gázok keverékétől, a keverék hőmérsékletétől, páratartalmától és egyéb tényezőktől függ. Különösen az éghető gáz előmelegítése növeli a láng terjedésének sebességét. Kimutatható, hogy a láng terjedési sebességeu narányos a keverék abszolút hőmérsékletének négyzetével:

u n .= állandó T 2.

ábrán A 3.3. ábra a „levegő-szén-monoxid” éghető keverékben a láng terjedési sebességének függését mutatja a CO koncentrációjától függően. Amint a fenti grafikonokból következik, a láng terjedési sebessége a keverék hőmérsékletének növekedésével nő. Minden hőmérsékleti értéknél a láng terjedési sebességének maximuma a szén-monoxid-koncentráció CO tartományában körülbelül 40%.

Az inert gáz hőkapacitása befolyásolja a láng terjedésének sebességét. Minél nagyobb egy inert gáz hőkapacitása, annál jobban csökkenti az égési hőmérsékletet, és annál inkább csökkenti a láng terjedési sebességét. Tehát, ha a metán és a levegő keverékét szén-dioxiddal hígítják, akkor a láng terjedési sebessége 2-3-szorosára csökkenhet. A szén-monoxid és levegő keverékekben a láng terjedésének sebességét nagymértékben befolyásolja a keverékben lévő nedvesség, a koromrészecskék és az inert gázok szennyeződései.

Rizs. 3.3. A láng terjedési sebességének függése

a keverék szén-monoxid koncentrációjáról