51. Viteza de ieșire într-un canal de îngustare, viteza de curgere în masă Viteza de ieșire într-un canal de îngustare Să luăm în considerare procesul de ieșire adiabatică a materiei. Să presupunem că un fluid de lucru cu un anumit volum specific (v1) se află într-un rezervor sub

Lubrifianți

Scopul principal în dezvoltarea lubrifianților ecologici este crearea unui produs cu biodegradabilitate ridicată și ecotoxicitate scăzută. În țările dezvoltate din Occident,

În prezent, companiile publice și private încep să creeze o piață pentru lubrifianți ecologici. Majoritatea studiilor se concentrează pe compoziția chimică a produsului și pe evaluarea biodegradabilității acestuia. Atunci când se creează lubrifianți ecologici, sunt luate în considerare două domenii principale: producția de uleiuri de bază, a căror natură chimică determină natura impactului asupra mediului și sinteza de noi aditivi care sunt ecologici, biodegradabili și eficienți.

În prezent, și probabil în viitor, trei grupuri de uleiuri de bază derivate din diverse surse de materie primă sunt de o importanță deosebită: uleiuri de petrol hidrocracate (HA), polialfaolefine (PAO) și esteri, care sunt rapid biodegradabili în mediu. De mare importanță pentru o perioadă nedeterminată lungă, uleiurile de bază petroliere din schemele tradiționale de flux vor rămâne, fără îndoială, mai ales ținând cont de factorul pe care lubrifianții obțin pe baza de PAO. esterii polialcoolilor, polialchilenglicolii și diesterii, au un cost de 2-10 ori mai mare decât produsele petroliere. Biodegradabilitatea crescută nu este un stimulent pentru a depăși diferențele de preț.

Caracteristicile de înaltă performanță și ecologice ale uleiurilor minerale sunt asigurate de un set de anumite calități. În primul rând, aceasta este compoziția lor chimică fracționată îngustă și favorabilă cu o cantitate minimă de compuși cu sulf și azot în uleiurile de bază. Alegerea materiilor prime, sortarea uleiurilor utilizate la producerea uleiurilor cu indice mare și prelucrarea lor separată sunt de o importanță capitală. În obținerea uleiurilor minerale de bază care îndeplinesc cerințele de mediu, purificarea selectivă joacă un rol important,

carcinogenitatea semnificativă a produsului. În prezent, în SUA și Canada, peste 70% din uleiurile de bază sunt obținute prin rafinare selectivă. Utilizarea unor astfel de procese moderne precum hidrocracarea, hidrodeparafinarea, hidroizomerizarea deschide posibilități largi. Aceste tehnologii sunt descrise în detaliu în lucrare. Utilizarea proceselor hidrocatalitice în combinație cu metode tradiționale de rafinare a materiilor prime petroliere cu solvenți selectivi îmbunătățește performanța și proprietățile de mediu ale uleiurilor de bază.

În tabel. Tabelul 1.4 prezintă date comparative privind compoziția chimică a uleiurilor de bază obținute prin rafinare selectivă și hidrotratare. Acesta din urmă reduce semnificativ conținutul de arene, sulf și azot din uleiuri.

Tabelul 14

Efectul hidrotratării asupra compoziției chimice

uleiuri de bază

Introducerea proceselor de hidrocracare și hidroizomerizare în producția de uleiuri minerale de bază face posibilă obținerea de produse cu biodegradabilitate crescută și fără arenă. Uleiurile de hidrocracare, conform rezultatelor obținute prin metodele moderne de testare, sunt netoxice, absența practică a arenelor în ele indică o carcinogenitate foarte scăzută și o probabilitate nesemnificativă de creștere a acesteia prin formarea și acumularea de arene policiclice în timpul funcționării; absenţa arenelor şi predominanţa

Administrarea de izoparafine oferă o biodegradabilitate destul de ridicată.

Uleiurile de bază hidrocracate au fost produse în SUA de la sfârșitul anului 1996. . O instalație în Finlanda a fost pregătită pentru pornire.

În Rusia, VNIINP, împreună cu centrul științific și de inginerie al OAO LUKOIL și AO LUKOIL - Volgogradneftepererabotka, efectuează cercetări privind organizarea producției unui număr de uleiuri și baze rare, folosind tehnologii de hidrogenare, în special uleiul de aviație MS-8 și AMG. fluid hidraulic de aviație -zece.

În comparație cu uleiurile minerale, uleiurile sintetice au în unele cazuri caracteristici de mediu mai bune. Cele mai importante clase de uleiuri sintetice din punct de vedere al siguranței mediului includ uleiurile realizate pe bază de esteri sintetici, polialfao-lefine și polibutene. Sunt netoxice, necancerigene, caracterizate prin emisii reduse de substanțe nocive.

Uleiurile sintetice pe bază de esteri cu aditivi au fost utilizate pe scară largă în motoarele cu turbine cu gaz ale aeronavelor civile și militare încă din anii 1960. În CIAM, împreună cu VNIINP și cel de-al 25-lea Institut de Cercetare de Stat al Ministerului Apărării al Federației Ruse, se lucrează pentru a crea un ulei ester foarte stabil termic (până la 240 ° C), folosind compoziții eficiente de aditivi care nu sunt inferioare ca calitate. la cele mai bune uleiuri străine. O analiză a informațiilor științifice, tehnice și de brevete privind uleiurile pentru motoarele cu turbină cu gaz de aviație arată că esterii poliolilor rămân clasa principală de compuși pentru utilizare ca stocuri de bază [PO]. Cu toate acestea, situația se schimbă odată cu următoarea generație de motoare de aeronave, întrucât îmbunătățirile de design și nevoia de reducere a consumului de combustibil duc la creșterea presiunii, a temperaturii și a stresului asupra uleiului.

Acesta din urmă contribuie la pericolul formațiunilor locale de carbon. Prin urmare, pentru aviația militară în viitor, este necesar să se renunțe la utilizarea uleiurilor pe bază de esteri. În acest scop, uleiurile de tip nou sunt cele mai promițătoare - bazate pe perfluoroalchilpolieteri simpli. Conform datelor moderne, acești compuși nu sunt toxici și sunt utilizați chiar și în străinătate în parfumerie și pentru conservarea monumentelor de marmură de artă și arhitectură.

Aditivii au o mare influență asupra proprietăților de mediu ale lubrifianților. În uleiurile de aviație, antioxidanți tradiționali și inhibitori de coroziune precum dioctildifenilamină, fenil-p-naftilamină, benzotriazol, aditiv K-51 de tip succinimidă și alții care s-au dovedit sunt utilizați pe scară largă ca aditivi.

În întreaga lume, se lucrează de mult timp pentru a crea noi produse non-toxice și biodegradabile. În special, începând cu anii 90, au fost dezvoltați înlocuitori pentru aditivii care conțin clor. O problemă importantă este înlocuirea compușilor de plumb. Înlocuitorii plumbului sunt compușii de bismut. Dezvoltarea unui aditiv de bismutditiocarbamat a început.

Aditivi precum Mif-1 (aditiv de tip benzen cu compoziție complexă), Irganox L-57 (aditiv antioxidant de la Siba, difenilamină octilată și butilată), aditivul X (un compus care conține fluor cu grupe funcționale oxisulfit și hidroxicarbamat) și alții au fost dezvoltat.

Proprietățile aditivilor cunoscuți sunt îmbunătățite. Astfel, în fosfatul de tricrezil, conținutul de ortoizomer neutrotoxic este redus la 3% (Rusia), iar în SUA se produce fosfatul de tricrezil care nu conține ortoizomerul.

Pericol de incendiu și explozie al combustibililor și lubrifianților

Combustibilii și lubrifianții utilizați în prezent sunt produse inflamabile. În ceea ce privește focul, combustibilii gazoși sunt deosebit de periculoși. Combustibilii cu hidrocarburi (carburanți cu reacție, benzine etc.) sunt lichide inflamabile (lichide inflamabile). Se caracterizează prin producție mare de căldură (-2000 ° C) și volatilitate, creează cu ușurință amestecuri combustibile cu aer, care, atunci când sunt arse, formează o cantitate mare de produse de ardere (coeficient stoechiometric mare), care sunt dielectrici buni și, prin urmare, poate acumula sarcini de electricitate statică.

În funcție de pericolul de incendiu, lichidele inflamabile sunt împărțite în trei categorii. Punctul de aprindere este utilizat ca indicator determinant (este determinat conform GOST 12.1.044-89):

În funcție de temperatura de autoaprindere (determinată conform GOST 12.1.044-89), combustibilii cu hidrocarburi aparțin unuia sau altuia grup de amestec exploziv de vapori cu aer:

Îndrăznim vaporii de combustibili cu hidrocarburi cu aer aparțin categoriei de explozivi TTA: este determinat conform GOST 12.1.011-78. Acest indicator este utilizat la alegerea tipului de echipament electric antideflagrant și la proiectarea stingătoarelor de incendiu.

Proprietățile inflamabile ale combustibilului sunt determinate și de limitele concentrației de aprindere (CIL) - conținutul minim și maxim de vapori de combustibil într-un amestec cu aer (oxidant), la care propagarea flăcării prin amestec este posibilă la orice distanță de aprindere. sursă (GOST 12.1.044-89). O caracteristică importantă a combustibilului este limitele temperaturii de aprindere - temperaturile la care vaporii saturati de combustibil din aer sunt în concentrații egale cu CPV-ul inferior sau, respectiv, superior. De mare importanță este energia minimă a descărcării electrice necesară pentru aprinderea amestecului vapori-aer.

La evaluarea pericolului de incendiu la manipularea combustibililor se determină și rata de ardere - cantitatea de combustibil care arde pe unitatea de timp de la o unitate de suprafață; energie minimă de aprindere - pentru a asigura siguranța scânteilor electrostatice. Se evaluează interacțiunea combustibilului de ardere cu agenții de stingere cu apă-spumă (conform GOST 12.1.044-89).

Un incendiu este adesea precedat de o explozie a unui amestec gaz-aer. Odată cu explozia amestecurilor de aer în țevi de diametru și lungime mare, poate avea loc arderea prin detonare, propagăndu-se cu o viteză de 1100-1400 m/s. În acest caz, presiunea poate crește la 0,8 MPa sau mai mult. O undă de șoc de mare viteză provoacă o creștere bruscă a presiunii, temperaturii și densității amestecului combustibil, care, la rândul său, accelerează reacțiile chimice de ardere și sporește efectul distructiv.

Concentrațiile explozive de vapori de combustibil cu aer se pot forma într-o gamă largă de temperaturi și în special în spații închise și containere. Natura și conținutul măsurilor de precauție sunt reglementate prin instrucțiuni departamentale speciale. Esența precauțiilor este prevenirea apariției unei surse de încălzire în locurile în care se formează amestecuri explozive, în special o sursă de foc deschis. Una dintre cele mai periculoase surse de foc deschis este descărcarea potențialelor electrostatice printr-un mediu vapor-aer și formarea unei scântei atunci când este lovită de corpuri solide. Apariția potențialelor electrice ridicate în combustibil se explică prin proprietățile sale electrofizice. Ele pot fi caracterizate prin capacitatea de a acumula sarcini în volum (electrolizabilitate)și încărcați proprietăți de relaxare (fir electric la ei).

În tabel. 1.5. sunt dați indicatori care caracterizează proprietățile de pericol de incendiu ale combustibililor pentru aviație.

Tabelul 1.5

Proprietățile inflamabile ale combustibililor pentru aviație

1 Calculat prin aditivitate.

^ Calculat conform ecuațiilor (47) și (48) GOST 12.1.044-89 pe baza punctului inițial de fierbere de -10/-4°C.

° La numărător - într-un creuzet închis, la numitor - într-un deschis. a „Limite de propagare a flăcării conform GOST 10277-89.

Viteza normală a flăcării

Viteza de propagare a flăcării într-un amestec combustibil depinde de condițiile de determinare și numărare a acestuia. Pentru o evaluare comparativă a combustibililor în conformitate cu această caracteristică se adoptă viteza normală de propagare a flăcării - aceasta este viteza liniară de mișcare a zonei de ardere față de un amestec combustibil omogen proaspăt în direcția normală cu frontul de flăcări. Viteza de propagare a flăcării în astfel de condiții pentru o compoziție dată a amestecului combustibil poate fi considerată ca o caracteristică fizico-chimică care depinde numai de presiune și temperatură.

Experimental, viteza normală de propagare a flăcării este determinată conform GOST 12.1.044-89.

La o temperatură de 20 ° C și o presiune de 0,101 MPa în amestecurile hidrocarburi-hidrogen-aer, viteza maximă u se realizează la o concentrație de combustibil în amestecul de C ^ ~ 1,15 C st x (Fig. 1.24), adică.

cu a - 0,87 și cu numărul de atomi de carbon din hidrocarbură n\u003e 7, este -39-40 cm / s (Fig. 1.25). Viteza minimă normală de propagare a flăcării și viteza de ardere în masă atinse la limitele de concentrație de propagare a flăcării în condiții normale sunt de 4–6 cm/s, respectiv (5–7) 10° g/(cm 2 s).

În absența datelor experimentale, viteza normală de propagare a flăcării ar trebui aleasă prin interpolare dintre valorile lui u pentru amestecuri cu proprietăți fizico-chimice similare sau trebuie utilizate ecuații empirice. Ecuații simple și convenabile au fost propuse de A.S. Înainte de conducere:

• (1.3)

t \u003d t p + B (St-C ^ (C în -C t),

unde u este viteza de propagare în cm/s; m este viteza de ardere în masă a amestecului, g/(cm 2 s); și 11P, tn - valori limită (minime) ale vitezei de propagare a flăcării; С„ și С n sunt concentrația de combustibil în amestec la limitele inferioare și superioare de concentrație de propagare a flăcării; A și B sunt coeficienți determinați dintr-un punct experimental.

Orez. 1.24.

propagarea flăcării în funcție de coeficientul stoechiometric molar al excesului de aer bm:

• - parafina; * - olefinic; ° - acetilena; D - ulei; © - dipolar; ° hidrocarburi cu cicluri C p 11 2 „
• 1 2 3 4 5 b 7 str

Orez. 1.25. Viteza maximă normală de propagare a flăcării în amestecul combustibil-aer în funcție de numărul de atomi de carbon din molecula de hidrocarbură (P=0,101 MPa, 1=20°C, tub de sticlă deschis: lungime 57 cm, diametru 2,5 cm): - parafină; * - olefinic;

° - acetilena; D - naftenic; în - dnolsfipovye; o ciclic (C P P2 ");

1 - benzină [ 116]; 2 - benzen

Relația funcțională dintre viteza de propagare a flăcării și concentrația de combustibil C t la C t C * t (dar dată de EMIN) poate fi reprezentată prin ecuația:

• - = 11 p

/ s r -s; l

"s t -s "t"

unde m si si n- viteza normala de propagare a flacarii

la concentraţiile de combustibil din amestecul C t şi CT, cm/s; și pp- de asemenea,

la limita inferioară de concentrație a propagării flăcării, cm/s.

Cursul aproximativ al curbei si n - /(CT)într-un amestec de complex

compoziția poate fi construită pe trei puncte de referință corespunzătoare limitelor inferioare și superioare de concentrație și vitezei maxime de propagare a flăcării. Pentru aceste puncte trebuie cunoscute concentrațiile de combustibil și vitezele de propagare a flăcării.

Valorile C t și si si pentru punctele specificate sunt calculate

prin următoarea metodă. Fiecare amestec complex de gaze combustibile este reprezentat ca fiind format dintr-un număr corespunzător de amestecuri simple. Calculul compoziției la limitele de concentrație și în punctul de viteză maximă se realizează conform regulii de amestecare, pe baza limitelor de concentrație și a compoziției „amestecuri maxime”. Ecuația de calcul corespunzătoare are forma:

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

• -IG...
• (1.5)

Unde b- concentrația de combustibil pe CPRP sau într-un amestec cu o viteză maximă de propagare a flăcării, % (vol.); C, C 2, C 3, ... - concentrația de gaze simple într-un amestec complex,

(s, + C2 + C3 + ... = 100%); b|, b 2 , b 3> ... - concentrația gazelor în amestecuri simple la KPRP sau în amestecuri cu șiși, % (vol.).

Valoarea vitezei normale maxime de propagare a flăcării în amestec se calculează prin ecuație;

C, r/, + C2u2 + C3u3 +

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

• (1.6)

unde C*, C 2 , C 3 - conţinutul de amestecuri simple într-un amestec complex cu o viteză maximă de propagare a flăcării, % (vol.); și*, și 2, iar 3 sunt vitezele maxime de propagare a flăcării în amestecuri simple, cm/s.

Pentru a calcula alte puncte de curbă si si= /(C; .) se stabilesc mai multe valori arbitrare ale vitezei flăcării, se află concentrația b într-un amestec complex conform ecuației (1.5), în care C, C 2 , C 3 sunt date de compoziția lui amestecul.

Această metodă de calcul este aplicabilă amestecurilor de gaze de natură similară (de exemplu metan-propan). Această tehnică nu este aplicabilă unui amestec de S P N W cu H3 și CO.

Viteza de ardere în masă este direct proporțională cu temperatura absolută de preîncălzire a amestecului și poate fi calculată din ecuația:

unde w, atunci și t „ R eo- viteza de ardere în masă a amestecului la temperatura T, To și T P r e d, respectiv, g/(cm -s).

Dacă T»T pr e D, atunci

Dependența vitezei normale maxime de propagare a flăcării de temperatură și presiune este descrisă aproximativ de ecuația:

și' =u1(T/273) 2 ?(/’/10 5)", (19)

unde u'o este viteza maximă normală de propagare a flăcării la o temperatură de 293 K și o presiune de 0,101 MPa, cm/s; T este temperatura l a flăcării, în K; P - presiunea, în Pa; p - exponent, ns în funcție de presiunea în intervalul MO 4 + 5-10 5 Pa; pentru amestecul aer-combustibil n = -0,3 -*? -0,4; pentru amestecuri hidrocarburi-oxigen P = -0,1 -5-0.

Viteza maximă normală de propagare a flăcării în funcție de concentrația de oxigen din oxidant P R P Wu P

giil = \%ig" 0 + B-

unde G „I! Dar - la y, p y^ 0 , cm2/s; B - coeficient determinat din datele experimentale (pentru propan B ~ 0,22); u/t- concentrație extrem de scăzută de oxigen în oxidant.

Valoarea u*n la diferite concentrații de oxigen în oxidant 1 //"P când temperatura de preîncălzire a amestecului se schimbă de la 310 la 422 K, aceasta poate fi determinată prin ecuația:

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

unde u*n - în cm/s; T - în K; А, С ip - se găsesc conform datelor experimentale, valorile lor pentru propan, izooctan și etilenă sunt date mai jos:

Limitele de concentrație și temperatură ale propagării flăcării

Limitele de concentrație de propagare a flăcării (KPRP) într-un amestec combustibil sunt concentrațiile minime și maxime limită de combustibil din amestec la care propagarea flăcării este încă posibilă (limitele inferioare și, respectiv, superioară). Acestea depind de activitatea chimică a combustibilului, concentrația oxidantului și a impurităților inerte, conductivitatea termică și capacitatea de căldură a amestecului, temperatură și presiune. KPPR pentru combustibili în suspensie, pe baza proprietăților lor fizice și chimice, sunt determinate de mediul de dispersie. Determinarea KPRP pentru amestecuri combustibile omogene se efectuează conform GOST 12.1.044-89: conform clauzei 4.11 experimental și conform clauzei 4.12 - prin calcul.

Conform GOST 12.1.044-84, limitele de concentrație ale propagării flăcării sunt definite ca

unde Cn (i) - CPRP inferior (superior),% (vol.); R- coeficientul stoichiometric (numărul de moli de oxigen pe mol de combustibil); Ași b- constante universale, valorile lor sunt date mai jos:

Pentru combustibili C P N W

P \u003d n + t / 4.

Eroare de calcul: pentru limita inferioară 0,12; pentru cea superioară 0,40 at (3 p > 7,5. Date despre KIRP în funcție de R(% vol.) sunt date în tabel. 1,6 (GOST 12.1.044-84).

Tabelul 1.6

Limitele de concentrație ale propagării flăcării (inferioară și superioară) a vaporilor și gazelor în aer

Există și alte ecuații pentru calcularea CPRP, și anume:

• 4,76-(N-1) + ! '
• (1.14)

• 4,76/A +4'
• (1.15)

unde С„ și De la catre -în aproximativ.); N este numărul de atomi de oxigen necesari pentru oxidarea completă a combustibilului.

Pentru combustibil С„Н t

• (1.17)
• 3,74 10 5

unde Cn - în% (vol.); () n este cea mai mică putere calorică molară, kJ/kmol.

Pentru combustibilii cu hidrocarburi SpN t la 3 p 10, eroarea de calcul este de ±15%.

Dacă KRI pentru componentele individuale de combustibil sunt cunoscute, atunci KRI-ul său inferior este recomandat să fie calculat folosind ecuația:

unde C și Cn sunt concentrațiile primului component din amestec și la limita inferioară, % (vol.).

Pentru combustibili C p N t în prima aproximare a k ~ a p - 1.42. Recalculare, iar de la in la un nși un n produs:

unde Cn (d) este concentrația de combustibil la partea inferioară (superioară)

KPRP, % (vol.); Mt și Mo sunt greutatea moleculară a combustibilului și a oxidantului; Bo - în kg de oxidant/kg de combustibil; bm este coeficientul stoichiometric molar, mol de combustibil/mol de combustibil.

Recalcularea KPPR inferioară pentru diferite temperaturi poate fi efectuată conform ecuației:

L II l

T - 293

unde Tn este temperatura (în K) a produșilor de ardere ai amestecului în care concentrația de combustibil la 293 K corespunde cu KPP mai mic (în prima aproximare, Tn pentru un amestec hidrocarbură-aer este 1600-1650K); C „ și C „ - concentrații de combustibil corespunzătoare limitei inferioare de concentrație la temperaturi T și 293 K, % (despre.).

Ecuația (1.20) este valabilă pentru o gamă largă de temperaturi, dar nu poate fi utilizată la temperaturi apropiate de temperatura de autoaprindere.

Temperatura produselor de ardere la KPRP inferior poate fi calculată și folosind ecuația

• (A. + 1) -s_s
• (1.21)

steh

unde Tn în K; T cu temperatura amestecului înainte de ardere, K; Сstsh - concentrația de combustibil într-un amestec de compoziție stoechiometrică, % (vol.);

Срш este capacitatea termică izobară medie a produselor de ardere la temperatura T, „ kJ / (kg ° С).

CRP este practic independent de dimensiunile unui vas de reacție cilindric dacă diametrul acestuia este mai mare de 50 mm, iar pentru unul sferic, dacă volumul depășește 2000 cm 3 .

Pentru a determina KPPR și compoziția optimă a amestecului hidrocarburi-aer, graficele prezentate în fig. 1.26.

С„,s,%(ov.)

Orez. 1.26. Limitele de concentrație de propagare a flăcării în amestecuri hidrocarburi-aer (Cb și C") și concentrația de hidrocarburi în amestecuri de compoziție stoichiometrică (Cc, ") în funcție de coeficientul stoichiometric molar 1^ m la H20 ° C P = 0,101 MPa:

• - parafina; a - olefinic;
• ? - naftenic; ? - aromatice

Amestecuri combustibile de vapori de combustibil cu aer în spațiul de deasupra combustibilului se pot forma numai într-un anumit interval de temperatură. Temperatura minimă la care se poate forma un amestec combustibil capabil de ardere staționară atunci când este aprins dintr-o sursă externă într-un volum închis al spațiului de supracombustibil se numește limită inferioară de temperatură; corespunde KPP-ului inferior. Cea mai mare temperatură la care amestecul de vapori cu aer din spațiul de deasupra combustibilului păstrează încă capacitatea de ardere staționară se numește limită superioară de temperatură; corespunde KPRP superior Determinarea experimentală a limitelor de temperatură pentru formarea amestecurilor explozive se realizează în conformitate cu GOST 12.1.044-89 (p. 4.12), calculată - conform aplicării aceluiași standard.

Temperatura la care se atinge limita inferioară de temperatură pentru formarea unui amestec exploziv la presiunea atmosferică este de obicei identificată cu punctul de aprindere. La punctul de aprindere arde doar amestecul de vapori-aer rezultat, dar procesul de ardere nu se stabilizează.

Calculul limitelor de temperatură pentru formarea amestecurilor combustibile se reduce la următoarele operații. Inițial, la o presiune totală dată P și valori cunoscute ale coeficientului de oxidant în exces (aer) corespunzător KPRP inferior și superior (A n și a c), conform ecuaţiei (1.22) determinaţi

presiuni parțiale ale vaporilor de combustibil Р t :

X | 0,232 aproximativ? 0 M t " ?« -

unde P este presiunea totală, Pa; C - coeficient stoichiometric, kg de oxidant/kg de combustibil; A - factor de exces oxidant; Mt este masa unui mol de combustibil, kg/kmol; Mo este masa unui mol de agent oxidant, pentru aer Mo = 28,966 kg / kmol; la/ 0 - concentrația de oxigen în oxidant în masă.

Orez. 1.27.

Apoi, conform tabelelor sau graficelor, Pc.p. = ^ (0 (unde P, presiunea vaporilor saturați de combustibil) găsiți temperaturile corespunzătoare valorilor calculate ale Pt-

Dacă limitele de concentrație pentru formarea amestecurilor combustibile sunt necunoscute, atunci limitele de temperatură pot fi calculate aproximativ folosind ecuația:

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

unde I - la 0 C; 15% - punctul de fierbere al fracțiunii de 5%, 0 C; Рт - presiunea vaporilor de combustibil la KPP (Є sau Є), kPa; 8 „ cu „ - entropia evaporării la temperatura de 15% și presiunea atmosferică (luată conform graficului din fig. 1.28).

Orez. 1.28.

60 80 100 120 140 160 180 1,°C

Limite de energie inflamabilă și concentrație inflamabilă

Inflamabilitatea unui amestec omogen combustibil de către o sursă de căldură externă se caracterizează prin limite de concentrație și energia necesară pentru aprinderea acestuia.

Limitele de aprindere prin concentrație (CFL) sunt astfel de concentrații limitative de combustibil din amestec la care sursa locală de aprindere (descărcare electrică, corp încălzit, flacără) este capabilă să asigure extinderea procesului de ardere la întregul volum al amestecului. Prin analogie cu KG1RP, se disting CPV inferior și superior. Acestea depind de proprietățile fizico-chimice ale combustibilului și ale oxidantului, de energie și de tipul sursei de aprindere, de locația acesteia etc.

Potrivit lui Ya.B. Zeldovich, energia necesară pentru a aprinde un amestec combustibil omogen este determinată de:

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

unde pc și T c sunt densitatea și temperatura amestecului; T g este temperatura produselor de ardere în camera de ardere inițială; L 7 - coeficientul de conductivitate termică a produselor de ardere la Tg; u - viteza normală de propagare a flăcării; C rt - mediu

capacitatea termică izobară de masă a gazului într-un strat sferic 8 T care înconjoară camera de ardere inițială sferică; 5, - latimea termica a frontului de flacara.

Ecuația (1.24) este aplicabilă și în cazul aprinderii unui amestec în mișcare, dacă coeficientul de conductivitate termică L 7 fi înlocuit cu coeficientul de schimb turbulent IV/"(/ - scară

turbulenţă, V/*- viteza pulsatorie), iar valoarea lui n - viteza de propagare a flăcării într-un flux turbulent.

Compoziția amestecului corespunzătoare minimului curbei O = KS,), se numeste optim. Pentru hidrocarburile parafinice normale, concentrația combustibilului într-un amestec de compoziție optimă la 25°C poate fi determinată din raportul:

• 1 - metan; 2 - etan; 3 - propan;
• 4 - n-butan; 5 - n-hexan; 6 - n-heptan;
• 7 - ciclopropan: 8 - dietil eter;
• 9 - benzen

Odată cu creșterea concentrației de oxigen în oxidant, compoziția optimă a amestecului combustibil se deplasează în regiunea cu concentrație mai mică de combustibil.

Dependența energiei optime (minime) de aprindere de presiunea și temperatura amestecului combustibil este descrisă de ecuația [114]:

O-opt

unde Oopt este energia de aprindere la P și T, J; Cb - energia de aprindere la T = 273 K și P = 10 5 Pa.

Ecuația (1.26) are o corelație bună cu datele experimentale.

Relația dintre energia optimă de aprindere și concentrația de oxigen din oxidant este descrisă de ecuație

unde (С? 0 „„,) y / = / - valoarea optimă a energiei de aprindere a amestecului combustibil-oxigen; ~ concentrare de volum

oxigen în oxidant; n este exponentul, este aproape de unitate (n ~ 0,8).

Date experimentale pentru metan, etan și propan la schimbare c/ x, de la 0,1 la 0,21 și presiunile de la 0,98 la 19,6 kPa confirmă ecuația (1.27). Aparent, rămâne valabil pentru amestecuri de hidrocarburi.

Concentrațiile de combustibil la limitele de aprindere pot fi calculate dacă KPRP și valorile () ref și C opt sunt cunoscute conform ecuațiilor

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

Ecuațiile (1.28) și (1.29) sunt valabile pentru --

Notând părțile drepte ale acestor ecuații, respectiv, B și 0,5A, obținem

CU" - CU" = B și C"+ C" = DAR . (1.30)

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

În ecuațiile de mai sus: C in și C n - concentrațiile de combustibil în amestec la KPRP superior și inferior; C in și C " - concentrația de combustibil în amestec la CPV superior și inferior cu energia de aprindere a sarcinii electrice capacitive; C opt - concentrația de combustibil în amestec corespunzătoare O ref.

Ecuațiile (1.28) și (1.29) se bazează pe rezultatele studiilor experimentale prezentate în fig. 1.30.

• (s;-s>;)-2s opt

Orez. 1.30. Zona de aprindere a amestecurilor C p N P1 + 02 + ^ în funcție de energia de aprindere

Limitele de concentrație de aprindere depind de debit, apropiindu-se unele de altele odată cu creșterea acestuia (Fig. 1.31 și 1.32).

Influența vitezei de curgere asupra energiei de aprindere este corect descrisă de ecuația:

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

unde (Zo - energia de aprindere a unui amestec staționar, 10 "3 J; XV - viteza de curgere, m / s; A - coeficient stabilit experimental.

Orez. 1.31.

Orez. 1.32. Coeficientul de aer în exces a la CPV al amestecului benzină-aer în funcție de debit? și presiunea Р [ 114]:

Punctul de aprindere și temperatura de autoaprindere

Punctul de aprindere este temperatura minimă la care amestecul vapor-aer rezultat poate fi aprins de o sursă de căldură externă, dar procesul de ardere nu este stabilizat. Experimental, punctul de aprindere este determinat într-un creuzet deschis sau închis conform GOST 12.1.044-84 (articolele 4.3 și 4.4). Determinarea calculată a punctului de aprindere se face în conformitate cu GOST 12.1.044.84 (clauza 4.5).

Punctul de aprindere este cu 10-15°C sub limita de temperatură pentru formarea unui amestec combustibil capabil de propagarea flăcării.

Pentru o determinare aproximativă a punctului de aprindere, se poate folosi dependența prezentată în Fig. 1. 1.33.

Orez. 1.33. Punctul de aprindere 1 V cp al carburanților de reacție și al benzinei B-70 în funcție de presiunea vaporilor saturați Pn p la 1=40°C într-un creuzet închis (62]: o - combustibili de compoziție diferită; - curbă de generalizare;

Autoaprinderea este procesul de aprindere a unui amestec combustibil fără contact cu o flacără sau un corp fierbinte. Temperatura minimă inițială suficientă pentru autoaprinderea unui amestec combustibil se numește temperatura de autoaprindere. Depinde de natura chimică a combustibilului, compoziția amestecului aer-combustibil, presiune, natura adiabatică a procesului de autoaprindere, prezența catalizatorilor și inhibitorilor de oxidare și alți factori.

Intervalul de timp dintre momentul în care amestecul combustibil atinge temperatura de autoaprindere și apariția flăcării se numește perioadă de întârziere la autoaprindere. La furnizarea de combustibil lichid, acesta acoperă procesul de atomizare, încălzire și evaporare a picăturilor de combustibil, difuzia de combustibil și vapori de oxigen și, în final, reacții chimice.

Temperatura și perioada de întârziere la autoaprindere sunt interconectate prin relația:

Unde E- energia de activare efectivă, kJ/kmol; E\u003d 8,31419 kJ / (kmol K) - constantă universală a gazului; t- perioada de întârziere la autoaprindere la temperatura T.

Tendinţa la autoaprindere a hidrocarburilor şi amestecurilor acestora se caracterizează prin temperatura minimă de autoaprindere obţinută în condiţii adiabatice, când timpul de expunere a amestecului combustibil în condiţii iniţiale date nu limitează procesul de autoaprindere.

Temperatura minimă de autoaprindere este determinată în mod unic de structura moleculei. Deci, de exemplu, pentru hidrocarburile parafinice, primul este în relație directă cu lungimea efectivă a lanțului de carbon Lc, care este calculată prin ecuația:

• 21>GLG,
• (1.34)

unde r este numărul de grupări CH3 din moleculă; k este numărul de lanțuri de carbon care încep și se termină cu grupa CH3, m* este numărul de lanțuri posibile care conțin b^-atomi de carbon. Dependența 1 sv =A(bc) este prezentată în fig. 1.34.

Orez. 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 - SdN 2 o;
• 18 - n - C| 0H22; 19-n-C, 2H2I; 21-n-C14H30; 22 - n - C|^H 3 4

Temperatura de autoaprindere a amestecurilor de hidrocarburi nu respectă regula aditivității, de obicei este mai mică decât cea calculată pe baza acestei reguli.

Datele privind temperatura de autoaprindere a amestecurilor aer-combustibil cu compoziția optimă în funcție de numărul de atomi de carbon din molecula de hidrocarbură (pentru carburanții cu reacție în formula de mai sus) sunt prezentate în Fig. 2. 1.35. Efectul presiunii și al concentrației de oxigen în oxidant este ilustrat de datele prezentate în Fig. 1.36.

Orez. 1.35. Dependența temperaturii de autoaprindere a amestecurilor aer-combustibil de compoziție optimă de numărul de atomi de hidrocarburi n din moleculă la Р=0,101 MPa [124]; t este perioada de întârziere la autoaprindere; t L - „aproximativ; R.T. - carburanți (p-în formula de mai sus) - parafină; a-olefinic; ? - hidrocarburi naftenice

Orez. 1.36. Dependența temperaturii de autoaprindere a combustibilului T-6 de presiunea P și concentrația de oxigen din oxidant f 0 2 (conform lui V.V. Malyshev):

2 = 0 2/(°2+L, d)

Temperatura de autoaprindere este determinată de capacitatea combustibilului de a forma amestecuri combustibile în faza de vapori. De aici rezultă că temperatura de autoaprindere a suspensiei

combustibilii este determinat de mediul de dispersie si agent de ingrosare. Faza dispersată participă la procesul de autoaprindere numai în ceea ce privește absorbția de căldură atunci când suspensia este încălzită la temperatura de autoaprindere a fazei lichide.

Presiunea de explozie într-un volum închis

Presiune de explozie - cea mai mare presiune care apare în timpul unei explozii de deflagrație a unui amestec de vapori-aer într-un volum închis la o presiune inițială de 0,101 MPa. Viteza de creștere a presiunii în timpul unei explozii este derivata presiunii de explozie în funcție de timp (s1R/(1t) pe secţiunea ascendentă a dependenţei P=Y t).

Experimental, presiunea maximă de explozie și viteza de creștere a presiunii în timpul exploziei amestecurilor de abur-aer sunt determinate conform GOST 12.1.044-89 (Anexa 8). Determinarea calculată a ratei de creștere a presiunii în timpul unei explozii se efectuează în conformitate cu GOST 12.1.044-89 (Anexa 12).

Presiunea de explozie este determinată de:

unde Pvzr - presiunea de explozie, Pa; Pn - presiunea inițială, Pa; T „, și T p.s. - temperatura initiala si temperatura produselor de ardere. LA; spike - numărul de moli de produse de ardere și amestecul inițial.

Rata maximă de creștere a presiunii (în Pa/s) este calculată din ecuație

unde Ro este presiunea inițială. Pa; u - viteza normală de propagare a flăcării la Po și To m/s; To este temperatura inițială a amestecului, K; r este raza bombei, m; P - R m /R 0 - presiune maximă de explozie redusă; k este indicele adiabatic pentru amestecul testat; e- indicator termocinetic, în funcție de și n, presiune și temperatură; dacă valoare e necunoscut, se ia egal cu 0,4.

Rata medie de creștere a presiunii (în Pa/s) este calculată din ecuația:

„s1R _ ZR 0 și ‘(i-)-i k * e ^m) cu g / (l, k, e)

Unde ^m,k 7 e)-functie, valoarea acesteia se gaseste conform nomogramei fig. 1,37.

Orez. 1,37. Dependența de funcție /(n, c.s) de la presiune redusă n=P/P K,„ exponent adiabatic lași indicele termocinetic cu amestec de testare (apendicele la GOST 12.1.044-84)

Valori tg iar k se află prin calcul termodinamic sau. in caz de imposibilitate de calcul se accepta la= 9,0 și k=1,4.

Urgențe și urgențe

Un accident este un incident periculos provocat de om care creează o amenințare la adresa vieții și sănătății oamenilor la un obiect, un anumit teritoriu sau zonă de apă și duce la distrugerea clădirilor, structurilor, echipamentelor și vehiculelor, întreruperea procesului de producție sau transport. , precum și deteriorarea mediului natural (GOST R 22.0 .05-94).

Un accident este o eliberare distructivă necontrolată de energie sau componente active din punct de vedere chimic (biologic, radiații). În funcție de sursa apariției, se disting situațiile de urgență (ES) de natură naturală, artificială și naturală de om. Pe fig. 1.38 arată creșterea relativă a numărului de accidente și dezastre naturale, provocate de om și provocate de om în Rusia. Pe fig. 1.39 arată dinamica numărului tuturor accidentelor provocate de om în Rusia pentru perioada 1990-94. Din figură se poate observa că creșterea numărului de urgențe nu se produce fără probleme, ci brusc, cu izbucniri care au loc în perioade imediat după răsturnările sociale (august 1991, octombrie 1993).

Numărul situațiilor de urgență provocate de om a crescut deosebit de puternic în ultimii ani, inclusiv în aviație.

Obiecte potențiale ale accidentelor sunt aeronavele, precum și spațiile de depozitare și depozite pentru produse petroliere explozive și inflamabile situate pe teritoriul aeroportului, punctele de realimentare și întreținere, precum și punctele de reparații. Cauza situațiilor de urgență poate fi scurgerile de ulei.

produse prin unitățile de etanșare ale supapelor de închidere, pompe de transfer, conducte și dispozitive de umplere; prin ventilarea spațiului de gaz al rezervoarelor; preaplinul rezervoarelor, cisternelor și rezervoarelor; curățarea rezervorului; distrugerea prin coroziune a rezervoarelor și comunicațiilor.

Pentru depozitarea și transportul produselor petroliere se folosesc diverse containere. Funcționarea în siguranță a containerelor este determinată de rezistența acestora. Cu toate acestea, accidentele la astfel de instalații pot apărea din cauza deficiențelor sistemului existent de monitorizare și monitorizare a stării structurilor, precum și a lipsei documentației de reglementare și tehnică.

Siguranța funcționării depozitelor de produse petroliere trebuie să fie asigurată în timpul proiectării, construcției și exploatării. Această abordare este dictată de analiza documentației de acceptare și operațională, precum și de cauzele situațiilor de urgență. O sarcină importantă, a cărei soluție va îmbunătăți fiabilitatea instalațiilor de depozitare operate, este să efectueze examinările tehnice cuprinzătoare bazate pe științific și să le doteze cu un sistem de diagnosticare și monitorizare operațională a stării metalului, fundației, structurilor termoizolante și echipamente de proces.

Pentru gestionarea în siguranță a fluxurilor de produse petroliere, funcționalitatea fitingurilor tehnologice ale conductelor este de mare importanță: oprire, accelerație, dispozitive de siguranță; supape de control; supape de acțiune inversă (pentru a preveni posibilitatea de mișcare a produsului, inversul lucrătorului); fitinguri de urgență și de întrerupere (pentru oprirea automată a fluxului către secția de urgență sau oprirea acesteia), scurgeri de condens etc.

Numărul de accidente

Orez. 1,38.

• 1 - pg „rude;
• 2 - natural-tehnogen;
• 3 - tehnogen

Orez. 1.39.

Când echipamentul este depresurizat, produsul se scurge și se evaporă rapid cu formarea unei concentrații

a amestecurilor explozive şi inflamabile gaz-vapori-aer. Emisiile accidentale sau scurgerile de amestecuri de vapori-gaz conduc la formarea de nori care pot detona. În lucrare este luată în considerare detonarea sistemelor de abur-gaz și aerodisperse. Apariția detonației în norii mari se explică prin următoarele mecanisme. Prima dintre ele ia în considerare posibilul efect al radiației termice intense de la o flacără lungă în nori amestecați preliminar de fluxuri de gaze turbulente.

Al doilea mecanism de producere a detonației presupune accelerarea flăcărilor în norii mari datorită diferenței de accelerații ale volumelor elementare ale gazului ars și amestecul proaspăt într-o flacără turbulentă. Această diferență apare sub acțiunea gradienților medii de presiune în flacără din cauza flotabilității diferite a volumelor de gaz elementare de diferite densități, ceea ce duce la turbulență suplimentară a fluxului și feedback. Acest mecanism de feedback pozitiv, determinat de diferența de densități în diferite zone ale norului, poate intensifica în mod semnificativ accelerația flăcării.

Aprinderea este însoțită de un bliț strălucitor la temperatură ridicată. Cea mai acceptabilă figură geometrică a amestecului fulger de vapori-gaz este figura unei bile sau elipse neregulate (minge de foc). O minge de foc (OS) este înțeleasă ca un produs al evaporării bruște sau al scurgerii de combustibil (sau gaz) gazeificat, însoțit de fulgerarea lor și arderea ulterioară normală sau deflagrativă. Pentru numeroase descărcări liniare și ciclice combustibile cu hidrocarburi în intervalul de densități de la 700 la 1000 kg / m 3, sunt date rapoartele pentru diametrul mingii de foc:

unde M este masa combustibilului în OH, kg;

Тf - temperatura reală în OR (în nor), 0 С;

Trep - temperatură de referință (de referință), °С.

Intervalul coeficientului 4,2n-5,3 depinde de tipul de combustibil și de condițiile de formare a norilor.

Pe durata de viață a unui nor în timpul arderii sale naturale, expresia are forma:

m = 0M-*1m-1±.

Aceste dependențe sunt prezentate în fig. 1.40 și 1.41.

Orez. 1.40.

Orez. 1.41.

Există un mare pericol de explozie a amestecurilor de vapori-gaz-aer într-un volum închis. În tabel. 1.7 prezintă limitele de detonare a hidrocarburilor în aer în volum închis și spațiu deschis, care indică un pericol mai mare de explozie a amestecurilor de gaz sau gaz-vapori în volum închis. Acest lucru se explică atât prin procesele de accelerare a reacției datorită creșterii autocatalizei, cât și datorită amplificării undelor reflectate în timpul începutului procesului arian și datorită unui număr de motive cinetice mereu existente. Ușurința crescută de excitare a detonării în vase se datorează capacității pereților de a genera turbulențe în fluxul din fața flăcării, ceea ce accelerează trecerea de la ardere la detonare.

Limitele de detonare pentru hidrocarburile din aer

Explozia amestecului de gaz acumulat se poate produce sub acțiunea unei scântei accidentale. Cu o încărcare deschisă a unui produs petrolier, este posibilă și o explozie datorită unei descărcări statice, în special în absența unui dispozitiv de împământare. Cea mai frecventă cauză a unei explozii este o scânteie, inclusiv ca urmare a acumulării de electricitate statică. O scânteie electrică poate apărea fără conductori și rețele. Este periculos pentru că apare în cele mai neașteptate locuri: pe pereții rezervoarelor, pe anvelopele mașinilor, pe haine, la impact, la frecare etc. O altă cauză a exploziei este neglijența și indisciplina muncitorilor.

Acolo unde este posibilă formarea amestecurilor de vapori-gaz-aer, este necesar să se asigure o protecție fiabilă împotriva trăsnetului, protecție împotriva electricității statice și să se prevadă măsuri împotriva scânteilor aparatelor electrice și a altor echipamente.

În cazul accidentelor asociate cu explozii, are loc distrugerea obiectelor din jur și oamenii sunt răniți. Distrugerea este o consecință a acțiunii fantomă a produselor exploziei și a undei de șoc aerian. În acest caz, principalii factori dăunători sunt unda de șoc, radiația lumino-termică și încărcăturile toxice (monoxid de carbon). Persoanele care se află la o distanță de 5 m primesc arsuri de gradul I și alte răni.

Accidentele explozive sunt adesea însoțite de incendii, care pot provoca consecințe catastrofale și, ulterioare, explozii mai puternice și mai multe distrugeri. Cauzele incendiilor sunt de obicei aceleași cu exploziile. În acest caz, o explozie poate fi cauza sau efectul unui incendiu și invers, un incendiu poate fi cauza sau efectul unei explozii.

Un incendiu este un oraș de reniu care se dezvoltă spontan, neprevăzut de procesele tehnologice. Arderea produselor petroliere poate avea loc în rezervoare, echipamente de producție și deversări în zone deschise. În cazul unui incendiu de produse petroliere în rezervoare, pot apărea explozii, fierberea și eliberarea acestora și, ca urmare, vărsări de lichid fierbinte. Emisiile și fierberea produselor petroliere sunt de mare pericol, care este asociată cu prezența apei în acestea și se caracterizează prin arderea rapidă a masei spumante de produse. La fierbere, temperatura crește brusc (până la 1500 ° C) și înălțimea flăcării.

Pentru a evalua gradul de deteriorare a unui obiect, se folosește de obicei așa-numita curbă de prag, care pune în legătură fluxul de energie termică și luminoasă q (fluxul de căldură) și energia totală O, care se încadrează pe unitate de suprafață (Fig. 1.42).

Orez. 1.42.

Pentru perioade lungi de expunere termică, depășind timpul de existență posibilă nedeteriorată a obiectului, pragul de deteriorare va fi determinat exclusiv de fluxul termic (lumina termică) n. În cazul impulsurilor de expunere scurtă, pragul va fi determinat în principal de energia O. Valorile R și O care depășesc pragul vor provoca daune necondiționate obiectului.

Dacă fie I, fie O sunt mai mici decât valorile lor de prag, atunci nu există o leziune tipică și este posibil doar un disconfort ușor. De exemplu, cu o creștere a duratei radiației de la 0,5 la 2 s, i scade de la 120 la 30 de unități, adică. cu o ușoară creștere a O chiar și cu o creștere a timpului de expunere de 4 ori, afectând leziunile

sunt absente și o persoană poate simți doar un ușor disconfort.

Cu toate acestea, valoarea energiei totale O care cade pe obiectul de distrugere în aceeași perioadă de timp crește de la aproximativ 10 la 25 de unități. (^.

Astfel, linia K, răspunzând la modificările interdependente ale I și O, formează o zonă (zonă) a leziunii, indicată în figura din dreapta liniei K.

Una dintre cele mai neplăcute consecințe ale deteriorării cauzate de energia radiantă este arderea „tijelor” și „conurilor” ochiului.

Pe fig. 1.43 arată dependența lui i de m, precum și T de m, care determină zonele de durere tolerabilă și intolerabilă în timpul formării arsurilor cu lumină termică de diferite grade. Criteriul implementat în figură se bazează pe faptul că, în cazul radiațiilor termice, durerea insuportabilă apare atunci când temperatura unui strat de piele de aproximativ 0,14-0,15 mm grosime (sub suprafața stratului epitelial superior) atinge sau depășește o temperatură de 45 °. C.

După eliminarea radiațiilor (dar nu mai mult de 20-30 s), durerea ascuțită dispare și apoi, de regulă, dispare cu totul. O creștere a temperaturii stratului specificat cu 4-10 grade sau mai mult provoacă un șoc de durere și arsuri evidente ale pielii.

Zona de durere tolerabilă prezentată în grafic este determinată de faptul că, în momentul expunerii la radiații, apare un reflex biologic de protecție, determinând o creștere a fluxului sanguin din părțile periferice ale corpului, ceea ce previne o creștere locală. în temperatură până la un nivel de prag. Când este expus la o doză mare de presiune termică, acest mecanism fiziologic nu mai poate asigura îndepărtarea necesară a căldurii, iar organismul suferă încărcări termice patologice și uneori prohibitive. Din natura liniilor din Fig. 1.42 arată că există un anumit cantitativ

doza de radiație q și temperatura T, care provoacă daune termice și apariția unei dureri insuportabile atunci când această doză este asigurată cu timpul de expunere necesar.

Durata expunerii, s Fig 1.43. Limitele vătămărilor termice și ușoare

Accidentele cu aeronave (LA) apar în principal din cauza unei defecțiuni a unităților, în primul rând - defecțiunea motorului, atacuri teroriste, un incendiu și sunt însoțite de explozii. O explozie poate avea loc în aer sau la impactul cu solul. Când o aeronavă cade pe zone rezidențiale, se pot deteriora persoane, structuri etc.. Exemple de urgențe aviatice, analiza acestora este dată în lucrări.

Unul dintre principalele pericole în aviație este posibilitatea unui incendiu în timpul unei aterizări de urgență. Combustibilul care iese din rezervoarele deteriorate poate fi aprins de scântei de frecare de la fierbinte

suprafețe sau flăcări deschise. În acest caz, centrul de ardere rezultat se răspândește rapid pe toate zonele în care raporturile abur/aer combustibil se află în intervalul de inflamabilitate. O metodă de reducere a riscului de incendiu este utilizarea combustibililor gelificați, care se răspândesc mai lent și sunt mai puțin volatili decât combustibilii lichizi convenționali. Când un rezervor cu combustibil îngroșat este deteriorat, atât viteza de răspândire a combustibilului, cât și rata de formare a aerosolilor inflamabili sunt reduse drastic. Acest lucru vă permite să măriți perioada de timp în care pasagerii pot fi evacuați.

Urgențele și situațiile de urgență cauzează pagube materiale mari și exacerba problemele de mediu. În cazul accidentelor însoțite de explozii și incendii, există un puternic impact mecanic, termic și chimic asupra mediului. În același timp, emisiile de poluanți cresc brusc; suprafața pământului este plină de fragmente de LL, reziduuri de combustibil, produse de ardere; se produc pagube semnificative peisajului natural, florei, faunei; pășunile și solurile fertile mor.

Impactul mecanic se caracterizează prin încălcarea stratului superior (fertil) de sol datorită suprafeței și distrugerii profunde, impactul energiei exploziei (unda de șoc); încălcarea stratului de iarbă, deteriorarea sau moartea arbuștilor, copacilor și a altor vegetații. Structura stratului fertil superior, schimbul de gaze și apă și structura capilară se schimbă.

Măsurile care vizează îmbunătățirea siguranței în situații de urgență sunt de obicei împărțite în două categorii. Prima include activități desfășurate după apariția

situație de urgență. Activitățile EL1 sunt de obicei numite operaționale și se rezumă în esență la protejarea populației și eliminarea consecințelor situațiilor de urgență. Al doilea grup de măsuri include activitățile desfășurate în prealabil. Acestea includ creșterea fiabilității echipamentelor de proces, reducerea stocurilor de substanțe periculoase în instalații, îndepărtarea unei instalații periculoase și luarea de măsuri timpurii pentru protejarea oamenilor.

De mare importanță este sistemul de siguranță activă a zborului (ASOSPS), care este un element al sistemului de sprijin „inteligent” la bord pentru pilot, cunoscut în practica aviației drept „asistentul pilotului”, conceput pentru a funcționa atât în ​​situații de zbor normale, cât și anormale. . ASOBP emite semnale de avertizare cu privire la o amenințare la adresa siguranței zborului, precum și oferă prompt informații sub formă de „sfaturi” pentru controlul aeronavei și a complexului său la bord, pentru a preveni intrarea aeronavei în moduri critice de zbor. Pentru a preveni coliziunile cu suprafața pământului și între aeronave, ASOBP generează traiectorii spațiale de „înmulțire”.

Unul dintre domeniile eficiente de lucru privind prevenirea accidentelor de aviație este o investigare completă, profundă și obiectivă a evenimentelor care au avut loc deja și elaborarea de recomandări pe această bază pentru a preveni reapariția acestora.

Eficacitatea unei astfel de lucrări depinde nu numai de un nivel suficient de resurse, ci și de puterile exhaustive ale organismului care efectuează o investigație independentă, permițându-i să influențeze orice domeniu al sistemului de transport aerian (producție, proiectare, testare, certificare). , operare, reparare, cadru de reglementare etc.) .

Standard 5.4. Anexa 13 la Convenția privind Aviația Civilă Internațională prevede: „Autorității de Investigare a Accidentelor i se va acorda independență în desfășurarea investigației și autoritate nelimitată pentru a o conduce”. Această cerință este, de asemenea, implementată în Regulile ruse de investigare aprobate de Guvernul Federației Ruse. Comitetul Interstatal de Aviație (IAC) format prin Acord a primit de la șefii de stat și de guvern ai CSI dreptul de a investiga în mod independent accidentele de aviație. Din 1992, specialiștii IAC au investigat peste 270 de accidente de aviație, inclusiv peste 50 de accidente internaționale, inclusiv investigații ale evenimentelor cu aeronave de fabricație occidentală.

În prezent, există șapte astfel de centre specializate de investigare a accidentelor în lume (SUA, Franța, Marea Britanie, Canada, Germania, Australia și IAC).

O importanță nu mică este furnizarea de informații statelor cu date privind defecțiunile și defecțiunile echipamentelor aviatice și acțiunile eronate ale echipajelor. Folosind aceste date, autoritățile aviatice ale fiecărui stat pot lua măsuri preventive.

3. PROPAGARE A FLACĂRII ÎN AMESTECURI DE GAZ

Viteza de propagare a flăcării în timpul arderii substanțelor solide, lichide și gazoase prezintă un interes practic în ceea ce privește prevenirea incendiilor și exploziilor. Luați în considerare viteza de propagare a flăcării în amestecurile de gaze și vapori combustibili cu aer. Cunoscând această viteză, este posibil să se determine viteza sigură a fluxului gaz-aer într-o conductă, mină, instalație de ventilație și alte sisteme explozive.

3.1. VITEZA FLACĂRII

De exemplu, în fig. 3.1 prezintă o diagramă a ventilației de evacuare într-o mină de cărbune. Din derivațiile minei 1 prin conducta 2, se îndepărtează un amestec prăfuit de aer și praf de cărbune și, în unele cazuri, metanul eliberat în straturile de cărbune. La producerea unui incendiu, frontul de flacără 3 se va răspândi spre derive 1. Dacă viteza amestecului combustibilw va fi mai mică decât viteza de propagare a frontului de flăcăriși față de pereții tubului, flacăra se va răspândi în mină și va duce la o explozie. Prin urmare, pentru funcționarea normală a sistemului de ventilație, este necesar să se respecte condiția

w>u.

Viteza de îndepărtare a amestecului exploziv trebuie să fie mai mare decât viteza de propagare a frontului de flăcări. Acest lucru va împiedica pătrunderea flăcărilor în derivațiile arborelui.

Orez. 3.1. Schema de propagare a flăcării în mină:

1 - al meu; 2 - conductă; 3 - front de flacără

Teoria propagării flăcării dezvoltată în lucrările lui Ya.B. Zeldovich și D.A. Frank-Kamenetsky, se bazează pe ecuațiile conducției căldurii, difuziei și cineticii chimice. Aprinderea unui amestec combustibil începe întotdeauna într-un punct și se extinde pe întregul volum ocupat de amestecul combustibil. Luați în considerare un caz unidimensional - un tub umplut cu un amestec combustibil (Fig. 3.2).

Dacă amestecul este aprins de la un capăt al tubului, atunci un front îngust de flacără se va propaga de-a lungul tubului, separând produsele de ardere (în spatele frontului de flăcări) de amestecul combustibil proaspăt. Frontul de flacără are forma unui capac sau a unui con cu partea sa convexă întoarsă spre mișcarea flăcării. Frontul de flacără este un strat subțire gazos (10 -4 ÷10 -6) m lățime.În acest strat, numit zonă de ardere, au loc reacții chimice de ardere. Temperatura frontului de flacara, in functie de compozitia amestecului, este T= (1500 ÷ 3000) K. Căldura degajată de ardere este cheltuită la încălzirea produselor de ardere a amestecului combustibil proaspăt și a pereților tubului datorită proceselor de conducere și radiație a căldurii.

Orez. 3.2. Schema de propagare a frontului de flăcări într-un tub

Când frontul de flăcări se mișcă în tub, în ​​amestecul combustibil apar unde de compresie, care creează mișcări vortex. Vârtejurile de gaz îndoaie frontul flăcării fără a-i schimba grosimea și natura proceselor care au loc în ea. Pe o suprafață unitară a frontului de flăcări, arde întotdeauna aceeași cantitate de substanță pe unitatea de timp. . Valoarea este constantă pentru fiecare amestec combustibil și se numește viteza de ardere în masă . Cunoscând zona frontului de flăcăriS, puteți calcula masa unei substanțe M, combustibil în întreg frontul de ardere pe unitatea de timp:

Fiecare element al frontului de flacără dSse deplasează în raport cu amestecul proaspăt întotdeauna în direcția normalului față de frontul de flacără într-un punct dat (Fig. 3.2), iar viteza acestei mișcări:

unde este densitatea amestecului combustibil proaspăt.

Valoare se numeste viteza normala de propagare a flacarii si are dimensiunea m/s. Este o valoare constantă a procesului de ardere a unui amestec dat și nu depinde de condițiile hidrodinamice care însoțesc procesul de ardere. Viteza normală de propagare a flăcării este întotdeauna mai mică decât viteza observată și, adică viteza frontului de ardere în raport cu pereții tubului:

u n< u .

Dacă frontul flăcării este plat și îndreptat perpendicular pe axa tubului, atunci în acest caz viteza observată și normală de propagare a flăcării va fi aceeași

u n = u .

Zona frontului de flăcări convexeProblema Sîntotdeauna mai mare decât aria frontului platS pl, De aceea

> 1.

Viteza normală a flăcăriiu npentru fiecare amestec combustibil depinde de amestecul de gaze inerte, temperatura amestecului, umiditatea și alți factori. În special, preîncălzirea gazului combustibil crește viteza de propagare a flăcării. Se poate arăta că viteza de propagare a flăcăriiu nproporțional cu pătratul temperaturii absolute a amestecului:

u n .= const T 2.

Pe fig. 3.3 arată dependența vitezei de propagare a flăcării în amestecul combustibil „aer – monoxid de carbon”, în funcție de concentrația de CO. După cum rezultă din graficele de mai sus, viteza de propagare a flăcării crește odată cu creșterea temperaturii amestecului. Pentru fiecare valoare a temperaturii, viteza de propagare a flăcării are un maxim în zona concentrației de monoxid de carbon CO egal cu ~ 40%.

Capacitatea termică a gazului inert afectează viteza de propagare a flăcării. Cu cât este mai mare capacitatea termică a unui gaz inert, cu atât mai mult scade temperatura de ardere și cu atât mai mult reduce viteza de propagare a flăcării. Deci, dacă un amestec de metan cu aer este diluat cu dioxid de carbon, atunci viteza de propagare a flăcării poate scădea de 2-3 ori. Viteza de propagare a flăcării în amestecurile de monoxid de carbon cu aer este foarte influențată de umiditatea conținută în amestec, de prezența particulelor de funingine și a impurităților gazelor inerte.

Orez. 3.3. Dependența de viteza de propagare a flăcării

asupra concentrației de monoxid de carbon din amestec