51. Rýchlosť výtoku v zužujúcom sa kanáli, rýchlosť prúdenia hmoty Rýchlosť výtoku v zužujúcom sa kanáli Uvažujme proces adiabatického výtoku hmoty. Predpokladajme, že pracovná kvapalina s určitým špecifickým objemom (v1) je v zásobníku pod

Mazivá

Hlavným cieľom pri vývoji ekologických mazív je vytvorenie produktu s vysokou biologickou odbúrateľnosťou a nízkou ekotoxicitou. Vo vyspelých krajinách Západu

V súčasnosti verejné a súkromné ​​spoločnosti začínajú vytvárať trh s mazivami šetrnými k životnému prostrediu. Väčšina štúdií je zameraná na chemické zloženie produktu a hodnotenie jeho biologickej odbúrateľnosti. Pri vytváraní mazív šetrných k životnému prostrediu sa berú do úvahy dve hlavné oblasti: výroba základových olejov, ktorých chemická podstata určuje charakter vplyvu na životné prostredie, a syntéza nových aditív, ktoré sú ekologické, biologicky odbúrateľné a účinné.

V súčasnosti a pravdepodobne aj v budúcnosti sú mimoriadne dôležité tri skupiny základových olejov odvodených z rôznych zdrojov surovín: hydrokrakované ropné oleje (HA), polyalfaolefíny (PAO) a estery, ktoré sú rýchlo biologicky odbúrateľné v životnom prostredí. Veľký význam na neurčito dlhé obdobie nepochybne zostanú základné ropné oleje tradičných prietokových schém, najmä s prihliadnutím na faktor, ktorý mazivá získavajú na základe PAO. estery polyalkoholov, polyalkylénglykoly a diestery, majú cenu 2-10 krát vyššiu ako ropné produkty. Zvýšená biologická odbúrateľnosť nie je stimulom na prekonanie cenových rozdielov.

Vysoké výkonové charakteristiky a šetrnosť k životnému prostrediu minerálnych olejov sú poskytované súborom určitých vlastností. V prvom rade ide o ich úzke frakčné a priaznivé skupinové chemické zloženie s minimálnym množstvom zlúčenín síry a dusíka v základových olejoch. Prvoradý význam má výber surovín, triedenie olejov používaných pri výrobe olejov s vysokým indexom indexu a ich samostatné spracovanie. Pri získavaní základných minerálnych olejov, ktoré spĺňajú environmentálne požiadavky, hrá dôležitú úlohu selektívne čistenie,

významnú karcinogenitu produktu. V súčasnosti sa v USA a Kanade viac ako 70 % základových olejov získava selektívnou rafináciou. Použitie takých moderných procesov, ako je hydrokrakovanie, hydrodevoskovanie, hydroizomerizácia, otvára široké možnosti. Tieto technológie sú v práci podrobne popísané. Použitie hydrokatalytických procesov v kombinácii s tradičnými metódami rafinácie ropných surovín selektívnymi rozpúšťadlami zlepšuje výkon a environmentálne vlastnosti základových olejov.

V tabuľke. V tabuľke 1.4 sú uvedené porovnávacie údaje o chemickom zložení základových olejov získaných pomocou selektívnej rafinácie a hydrorafinácie. Ten výrazne znižuje obsah arénov, síry a dusíka v olejoch.

Tabuľka 14

Vplyv hydrogenačnej rafinácie na chemické zloženie

základové oleje

Zavedenie procesov hydrokrakovania a hydroizomerizácie do výroby základných minerálnych olejov umožňuje získať produkty so zvýšenou biologickou odbúrateľnosťou a bez arénov. Hydrokrakovacie oleje sú podľa výsledkov získaných modernými testovacími metódami netoxické, praktická absencia arén v nich svedčí o veľmi nízkej karcinogenite a nepatrnej pravdepodobnosti jej rastu tvorbou a hromadením polycyklických arén počas prevádzky; absencia arén a prevaha

Poskytnutie izoparafínov poskytuje pomerne vysokú biologickú odbúrateľnosť.

Hydrokrakové základové oleje sa vyrábajú v USA od konca roku 1996. . Na spustenie bola pripravená inštalácia vo Fínsku.

V Rusku VNIINP spolu s vedeckým a inžinierskym centrom OAO LUKOIL a AO LUKOIL - Volgogradneftepererabotka vykonávajú výskumné práce na organizácii výroby množstva vzácnych olejov a zásad pomocou hydrogenačných technológií, najmä leteckého oleja MS-8 a letecká hydraulická kvapalina AMG -ten.

V porovnaní s minerálnymi olejmi majú syntetické oleje v niektorých prípadoch lepšie environmentálne vlastnosti. Medzi najdôležitejšie triedy syntetických olejov z hľadiska environmentálnej bezpečnosti patria oleje vyrobené na báze syntetických esterov, polyalfaolefínov a polybuténov. Sú netoxické, nekarcinogénne, vyznačujú sa nízkou emisiou škodlivých látok.

Syntetické oleje na báze esterov s prísadami sa vo veľkej miere používajú v motoroch s plynovými turbínami civilných a vojenských lietadiel od 60. rokov minulého storočia. V CIAM spolu s VNIINP a 25. Štátnym výskumným ústavom Ministerstva obrany Ruskej federácie prebiehajú práce na vytvorení vysoko tepelne stabilného (až do 240 °C) esterového oleja s použitím účinných aditívnych kompozícií, ktoré nie sú kvalitatívne horšie. k najlepším zahraničným olejom. Analýza vedeckých, technických a patentových informácií o olejoch pre letecké motory s plynovou turbínou ukazuje, že estery polyolov zostávajú hlavnou triedou zlúčenín na použitie ako základné suroviny [PO]. S ďalšou generáciou leteckých motorov sa však situácia mení, pretože konštrukčné vylepšenia a potreba zníženia spotreby paliva vedú k zvýšeniu tlaku, teploty a namáhania oleja.

Ten prispieva k nebezpečenstvu tvorby miestnych uhlíkov. Preto je pre vojenské letectvo v budúcnosti potrebné opustiť používanie olejov na báze esterov. Na tento účel sú najsľubnejšie oleje nového typu - na báze jednoduchých perfluóralkylpolyéterov. Podľa moderných údajov sú tieto zlúčeniny netoxické a dokonca sa v zahraničí používajú v parfumérii a na konzerváciu mramorových pamiatok umenia a architektúry.

Aditíva majú veľký vplyv na environmentálne vlastnosti mazív. V leteckých olejoch sa ako prísady široko používajú také tradičné antioxidanty a inhibítory korózie ako dioktyldifenylamín, fenyl-p-naftylamín, benzotriazol, sukcínimidový typ aditíva K-51 a ďalšie.

Na celom svete sa už dlho pracuje na vytvorení nových netoxických a biologicky odbúrateľných produktov. Najmä od 90. rokov boli vyvinuté náhrady za prísady obsahujúce chlór. Dôležitou otázkou je nahradenie zlúčenín olova. Náhradou olova sú zlúčeniny bizmutu. Začal sa vývoj bizmutditiokarbamátovej prísady.

Aditíva ako Mif-1 (prísada benzénového typu komplexného zloženia), Irganox L-57 (antioxidačná prísada od Siba, oktylovaný a butylovaný difenylamín), prísada X (zlúčenina obsahujúca fluór s oxysulfitovými a hydroxykarbamátovými funkčnými skupinami) a ďalšie majú boli vyvinuté.

Vlastnosti známych prísad sa zlepšujú. V trikrezylfosfáte sa teda obsah neutrotoxického ortoizoméru zníži na 3 % (Rusko) a v USA sa vyrába trikrezylfosfát, ktorý ortoizomér neobsahuje.

Nebezpečenstvo požiaru a výbuchu leteckých palív a mazív

V súčasnosti používané letecké palivá a mazivá sú horľavé produkty. Z hľadiska požiaru sú nebezpečné najmä plynné palivá. Uhľovodíkové palivá (tryskové palivá, benzíny atď.) sú horľavé kvapaliny (horľavé kvapaliny). Vyznačujú sa vysokou produkciou tepla (-2000 ° C) a prchavosťou, ľahko vytvárajú horľavé zmesi so vzduchom, ktoré pri spaľovaní vytvárajú veľké množstvo produktov spaľovania (veľký stechiometrický koeficient), ktoré sú dobrými dielektrikami, a preto môže akumulovať náboje statickej elektriny.

Podľa nebezpečenstva požiaru sa horľavé kvapaliny delia do troch kategórií. Bod vzplanutia sa používa ako určujúci indikátor (určuje sa podľa GOST 12.1.044-89):

V závislosti od teploty samovznietenia (určenej podľa GOST 12.1.044-89) uhľovodíkové palivá patria do jednej alebo druhej skupiny výbušnej zmesi pár so vzduchom:

Trúfame si, že výpary uhľovodíkových palív so vzduchom patria do kategórie výbušnín TTA: je určená podľa GOST 12.1.011-78. Tento indikátor sa používa pri výbere typu nevýbušného elektrického zariadenia a pri navrhovaní hasiacich prístrojov.

Horľavé vlastnosti paliva určujú aj koncentračné limity vznietenia (CIL) - minimálny a maximálny obsah pár paliva v zmesi so vzduchom (okysličovadlo), pri ktorom je možné šírenie plameňa zmesou v ľubovoľnej vzdialenosti od vznietenia zdroj (GOST 12.1.044-89). Dôležitou charakteristikou paliva sú limity teplôt vznietenia - teploty, pri ktorých sú nasýtené palivové výpary vo vzduchu v koncentráciách rovnajúcich sa dolnej alebo hornej hodnote CPV. Veľký význam má minimálna energia elektrického výboja potrebná na zapálenie zmesi pary a vzduchu.

Pri posudzovaní požiarneho nebezpečenstva pri manipulácii s palivami sa zisťuje aj miera vyhorenia - množstvo paliva, ktoré zhorí za jednotku času z jednotkovej plochy; minimálna energia vznietenia - pre zaistenie bezpečnosti elektrostatickej iskry. Hodnotí sa interakcia horiaceho paliva s vodno-penovými hasiacimi prostriedkami (podľa GOST 12.1.044-89).

Požiaru často predchádza výbuch zmesi plynu a vzduchu. Pri výbuchu vzduchových zmesí v potrubiach veľkého priemeru a dĺžky môže dôjsť k detonačnému horeniu šíriacemu sa rýchlosťou 1100-1400 m/s. V tomto prípade môže tlak stúpnuť na 0,8 MPa alebo viac. Rázová vlna s vysokou rýchlosťou spôsobuje prudké zvýšenie tlaku, teploty a hustoty horľavej zmesi, čo následne urýchľuje chemické reakcie spaľovania a zvyšuje deštruktívny účinok.

Výbušné koncentrácie výparov paliva so vzduchom sa môžu vytvárať v širokom rozsahu teplôt a najmä v uzavretých priestoroch a nádobách. Charakter a obsah preventívnych opatrení upravujú osobitné rezortné pokyny. Podstatou opatrení je zabrániť vzniku zdroja vykurovania na miestach, kde sa tvoria výbušné zmesi, najmä zdroj otvoreného ohňa. Jedným z najnebezpečnejších zdrojov otvoreného ohňa je výboj elektrostatických potenciálov cez médium para-vzduch a vznik iskry pri zasiahnutí pevnými telesami. Výskyt vysokých elektrických potenciálov v palive sa vysvetľuje jeho elektrofyzikálnymi vlastnosťami. Možno ich charakterizovať schopnosťou akumulovať náboje v objeme (elektrolyzovateľnosť) a nábojové relaxačné vlastnosti (elektrický drôt k nim).

V tabuľke. 1.5. sú uvedené ukazovatele charakterizujúce požiarne nebezpečné vlastnosti leteckých palív.

Tabuľka 1.5

Horľavé vlastnosti leteckých palív

1 Vypočítané aditívnosťou.

^ Vypočítané podľa rovníc (47) a (48) GOST 12.1.044-89 na základe počiatočnej teploty varu -10/-4°C.

° V čitateli - v uzavretom tégliku, v menovateli - v otvorenom. a „Limity šírenia plameňa podľa GOST 10277-89.

Normálna rýchlosť plameňa

Rýchlosť šírenia plameňa v horľavej zmesi závisí od podmienok na jeho určenie a počítanie. Pre porovnávacie hodnotenie palív podľa tejto charakteristiky sa používa normálna rýchlosť šírenia plameňa - to je lineárna rýchlosť pohybu spaľovacej zóny vzhľadom na čerstvú homogénnu horľavú zmes v smere kolmom na čelo plameňa. Rýchlosť šírenia plameňa za takýchto podmienok pre dané zloženie horľavej zmesi možno považovať za fyzikálno-chemickú charakteristiku, ktorá závisí len od tlaku a teploty.

Experimentálne sa normálna rýchlosť šírenia plameňa určuje podľa GOST 12.1.044-89.

Pri teplote 20 °C a tlaku 0,101 MPa v zmesiach uhľovodík-vodík-vzduch sa maximálna rýchlosť u dosahuje pri koncentrácii paliva v zmesi C ^ ~ 1,15 C st x (obr. 1.24), t.j.

s a - 0,87 a s počtom atómov uhlíka v uhľovodíku n\u003e 7 je -39-40 cm / s (obr. 1.25). Minimálna normálna rýchlosť šírenia plameňa a rýchlosť hromadného spaľovania dosiahnutá pri koncentračných limitoch šírenia plameňa za normálnych podmienok sú 4–6 cm/sa (5–7) 10° g/(cm 2 s).

Pri absencii experimentálnych údajov by sa normálna rýchlosť šírenia plameňa mala zvoliť interpoláciou z hodnôt u pre zmesi s podobnými fyzikálno-chemickými vlastnosťami, alebo by sa mali použiť empirické rovnice. Jednoduché a pohodlné rovnice navrhol A.S. Pred jazdou:

• (1.3)

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

kde u je rýchlosť šírenia v cm/s; m je hmotnostná rýchlosť spaľovania zmesi, g/(cm 2 s); a 11P, tn - hraničné (minimálne) hodnoty rýchlosti šírenia plameňa; Ж a С n sú koncentrácia paliva v zmesi pri dolnej a hornej hranici koncentrácie šírenia plameňa; A a B sú koeficienty určené z jedného experimentálneho bodu.

Ryža. 1.24.

šírenie plameňa v závislosti od molárneho stechiometrického koeficientu prebytočného vzduchu bm:

• - parafín; * - olefínové; ° - acetylén; D - olej; © - dipolárny; ° uhľovodíky s Cp 11 2 „cyklami
• 1 2 3 4 5 b 7 str

Ryža. 1.25. Maximálna normálna rýchlosť šírenia plameňa v zmesi paliva a vzduchu v závislosti od počtu atómov uhlíka v molekule uhľovodíka (P=0,101 MPa, 1=20°C, otvorená sklenená trubica: dĺžka 57 cm, priemer 2,5 cm): - parafín; * - olefínové;

° - acetylén; D - nafténové; in - dnolsfipovye; o cyklický (CPP2");

1 - benzín [ 116]; 2 - benzén

Funkčný vzťah medzi rýchlosťou šírenia plameňa a koncentráciou paliva C t pri C t C * t (ale daný EMIN) možno znázorniť rovnicou:

• - = 11 p

/ s r -s; l

"s t -s "t"

kde m a a n- normálna rýchlosť šírenia plameňa

pri koncentráciách paliva v zmesi C t a C*t, cm/s; a pp- tiež,

pri dolnej hranici koncentrácie šírenia plameňa, cm/s.

Približný priebeh krivky a n - /(C t) v zmesi komplexu

zloženie možno postaviť na troch referenčných bodoch zodpovedajúcich dolnému a hornému koncentračnému limitu a maximálnej rýchlosti šírenia plameňa. Pre tieto body musia byť známe koncentrácie paliva a rýchlosť šírenia plameňa.

Hodnoty C t a a a za uvedené body sa vypočítajú

nasledujúcim spôsobom. Každá komplexná zmes horľavých plynov je reprezentovaná ako pozostávajúca zo zodpovedajúceho počtu jednoduchých zmesí. Výpočet zloženia v koncentračných limitoch a v bode maximálnych rýchlostí sa vykonáva podľa zmiešavacieho pravidla na základe koncentračných limitov a zloženia „maximálnych zmesí“. Zodpovedajúca výpočtová rovnica má tvar:

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

• -ja---g...
• (1.5)

kde b- koncentrácia paliva na CPRP alebo v zmesi s maximálnou rýchlosťou šírenia plameňa, % (obj.); C, C 2, C 3, ... - koncentrácia jednoduchých plynov v komplexnej zmesi,

(s, + C2 + C3 + ... = 100 %); b|, b 2 , b 3> ... - koncentrácia plynov v jednoduchých zmesiach na KPRP alebo v zmesiach s a a % (obj.).

Hodnota maximálnej normálnej rýchlosti šírenia plameňa v zmesi sa vypočíta rovnicou;

C, r/, + C2u2 + C3u3 +

C, + C2 + c 3 4-...

• (1.6)

kde C*, C 2, C 3 - obsah jednoduchých zmesí v komplexnej zmesi s maximálnou rýchlosťou šírenia plameňa, % (obj.); a*, a 2, a 3 sú maximálne rýchlosti šírenia plameňa v jednoduchých zmesiach, cm/s.

Na výpočet ďalších bodov krivky a a= /(C; .) treba nastaviť niekoľko ľubovoľných hodnôt rýchlosti plameňa, nájsť koncentráciu b v komplexnej zmesi podľa rovnice (1.5), v ktorej C, C 2 , C 3 sú dané zložením zmes.

Táto metóda výpočtu je použiteľná pre zmesi plynov príbuzného charakteru (napr. metán-propán). Táto technika nie je použiteľná pre zmes S P N W s H3 a CO.

Rýchlosť spaľovania hmoty je priamo úmerná absolútnej teplote predohrevu zmesi a možno ju vypočítať z rovnice:

kde w, potom a t „R eo- rýchlosť hromadného spaľovania zmesi pri teplote T, To a T P r e d v tomto poradí, g/(cm-s).

Ak T»T pr e D, tak

Závislosť maximálnej normálnej rýchlosti šírenia plameňa od teploty a tlaku približne vystihuje rovnica:

a' =u1(T/273) 2 ?(/’/10 5)", (19)

kde u'o je maximálna normálna rýchlosť šírenia plameňa pri teplote 293 K a tlaku 0,101 MPa, cm/s; T je teplota l plameňa v K; P - tlak, v Pa; p - exponent, ns v závislosti od tlaku v rozsahu MO 4 + 5-10 5 Pa; pre zmes vzduch-palivo n = -0,3 -*? -0,4; pre zmesi uhľovodíkov a kyslíka P = -0,1 -5-0.

Maximálna normálna rýchlosť šírenia plameňa ako funkcia koncentrácie kyslíka v oxidačnom zariadení PR Wu P

giil = \%ig" 0 + B-

kde G „ja! Ale - pri y, p y^ 0, cm2/s; B - koeficient stanovený z experimentálnych údajov (pre propán B ~ 0,22); u/ t- extrémne nízka koncentrácia kyslíka v okysličovadle.

Hodnota u*n pri rôznych koncentráciách kyslíka v okysličovadle 1 //"P keď sa teplota predhrievania zmesi zmení z 310 na 422 K, možno ju určiť rovnicou:

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

kde u*n - v cm/s; T - v K; А, С ip - sa nachádzajú podľa experimentálnych údajov, ich hodnoty pre propán, izooktán a etylén sú uvedené nižšie:

Koncentračné a teplotné limity šírenia plameňa

Koncentračné limity šírenia plameňa (KPRP) v horľavej zmesi sú hraničné minimálne a maximálne koncentrácie paliva v zmesi, pri ktorých je ešte možné šírenie plameňa (dolné resp. horné limity). Závisia od chemickej aktivity paliva, koncentrácie okysličovadla a inertných nečistôt, tepelnej vodivosti a tepelnej kapacity zmesi, teploty a tlaku. KPPR pre suspenzné palivá sú na základe ich fyzikálnych a chemických vlastností určené disperzným prostredím. Stanovenie KPRP pre homogénne horľavé zmesi sa vykonáva podľa GOST 12.1.044-89: podľa článku 4.11 experimentálne a podľa článku 4.12 - výpočtom.

Podľa GOST 12.1.044-84 sú koncentračné limity šírenia plameňa definované ako

kde Cn (i) - spodná (horná) CPRP, % (obj.); R- stechiometrický koeficient (počet mólov kyslíka na mól paliva); a a b- univerzálne konštanty, ich hodnoty sú uvedené nižšie:

Pre palivá C P N W

P \u003d n + t / 4.

Chyba výpočtu: pre spodnú hranicu 0,12; pre horných 0,40 at (3 p > 7,5. Údaje o KIRP v závislosti od R(% obj.) sú uvedené v tabuľke. 1.6 (GOST 12.1.044-84).

Tabuľka 1.6

Hranice koncentrácie šírenia plameňa (dolné a horné) pár a plynov vo vzduchu

Existujú aj ďalšie rovnice na výpočet CPRP, a to:

• 4,76-(N-1)+! '
• (1.14)

• 4,76/Y +4'
• (1.15)

kde С a Od do - asi.); N je počet atómov kyslíka potrebných na úplnú oxidáciu paliva.

Pre palivo С„Н t

• (1.17)
• 3,74 10 5

kde Cn - v % (obj.); () n je najnižšia molárna výhrevnosť, kJ/kmol.

Pre uhľovodíkové palivá SpN t pri 3 p 10 je chyba výpočtu ±15 %.

Ak je známe KRI pre jednotlivé zložky paliva, potom sa odporúča vypočítať jeho nižšiu KRI pomocou rovnice:

kde C a Cn sú koncentrácie 1. zložky v zmesi a pri spodnej hranici, % (obj.).

Pre palivá C p N t v prvej aproximácii a k ~ a p - 1.42. Prepočet a z do a n a a n vyrobené:

kde Cn (d) je koncentrácia paliva v dolnej (hornej)

KPRP, % (obj.); Mt a Mo sú molekulová hmotnosť paliva a oxidačného činidla; Bo - v kg okysličovadla/kg paliva; bm je molárny stechiometrický koeficient, mól paliva/mol paliva.

Prepočet dolnej KPPR pre rôzne teploty je možné vykonať podľa rovnice:

L II l

T - 293

kde Tn je teplota (v K) produktov spaľovania zmesi, v ktorej koncentrácia paliva pri 293 K zodpovedá nižšej KPP (v prvej aproximácii je Tn pre zmes uhľovodíka a vzduchu 1600-1650 K); C „ a C „ - koncentrácie paliva zodpovedajúce dolnej hranici koncentrácie pri teplotách T a 293 K, % (asi.).

Rovnica (1.20) platí pre široký rozsah teplôt, ale nemožno ju použiť pri teplotách blízkych teplote samovznietenia.

Teplotu produktov spaľovania pri nižšom KPRP možno tiež vypočítať pomocou rovnice

• (A. + 1) -s_s
• (1.21)

steh

kde Tn v K; T s teplotou zmesi pred spaľovaním, K; Сstsh - koncentrácia paliva v zmesi stechiometrického zloženia, % (obj.);

Срш je priemerná izobarická tepelná kapacita produktov spaľovania pri teplote T, „ kJ / (kg ° С).

CRP je prakticky nezávislý od rozmerov valcovej reakčnej nádoby, ak je jej priemer väčší ako 50 mm, a pre guľovú, ak objem presahuje 2000 cm3.

Na stanovenie KPPR a optimálneho zloženia zmesi uhľovodíka so vzduchom sa použijú grafy na obr. 1.26.

С„,s,%(ov.)

Ryža. 1.26. Koncentračné limity šírenia plameňa v zmesiach uhľovodíkov so vzduchom (Cb a C) a koncentrácie uhľovodíkov v zmesiach stechiometrického zloženia (Cc, ") v závislosti od molárneho stechiometrického koeficientu 1^m pri H20°C P = 0,101 MPa:

• - parafín; a - olefinický;
• ? - nafténové; ? - aromatický

Horľavé zmesi pár paliva so vzduchom v priestore nad palivom môžu vznikať len v určitom teplotnom rozsahu. Minimálna teplota, pri ktorej môže ešte v uzavretom objeme prepaľovacieho priestoru vzniknúť horľavá zmes schopná stacionárneho horenia pri zapálení z vonkajšieho zdroja, sa nazýva spodná teplotná hranica; zodpovedá nižšiemu KPP. Najvyššia teplota, pri ktorej si zmes pár so vzduchom v priestore nad palivom ešte zachováva schopnosť stacionárneho horenia, sa nazýva horná hranica teploty; zodpovedá hornej KPRP Experimentálne stanovenie teplotných limitov pre tvorbu výbušných zmesí sa vykonáva v súlade s GOST 12.1.044-89 (s. 4.12), vypočítané - podľa aplikácie rovnakej normy.

Teplota, pri ktorej sa dosiahne dolná hranica teploty pre vznik výbušnej zmesi pri atmosférickom tlaku, sa zvyčajne stotožňuje s bodom vzplanutia. Pri bode vzplanutia horí iba výsledná zmes para-vzduch, ale proces horenia sa nestabilizuje.

Výpočet teplotných limitov pre tvorbu horľavých zmesí je redukovaný na nasledujúce operácie. Spočiatku pri danom celkovom tlaku P a známych hodnotách koeficientu prebytočného okysličovadla (vzduchu) zodpovedajúceho dolnej a hornej KPRP (a n a a c), podľa rovnice (1.22) určiť

parciálne tlaky palivových pár Р t :

X | asi 0,232? 0 M t " ?« -

kde P je celkový tlak, Pa; C - stechiometrický koeficient, kg okysličovadla/kg paliva; a - faktor prebytku oxidantu; Mt je hmotnosť mólu paliva, kg/kmol; Mo je hmotnosť mólu oxidačného činidla, pre vzduch Mo = 28,966 kg / kmol; pri/ 0 - hmotnostná koncentrácia kyslíka v oxidante.

Ryža. 1.27.

Potom podľa tabuliek alebo grafov Pc.p. = ^ (0 (kde P, tlak nasýtených palivových pár) nájdite teploty zodpovedajúce vypočítaným hodnotám Pt-

Ak nie sú známe koncentračné limity pre tvorbu horľavých zmesí, potom je možné teplotné limity približne vypočítať pomocou rovnice:

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

kde I - pri 0 °C; 15% - bod varu 5% frakcie, 0 C; Рт - tlak palivových pár na KPP (Р„ alebo Р„), kPa; 8 „ s „ - entropia vyparovania pri teplote 15 % a atmosférickom tlaku (zobraté podľa grafu na obr. 1.28).

Ryža. 1.28.

60 80 100 120 140 160 180 1,°С

Horľavá energia a limity horľavých koncentrácií

Horľavosť homogénnej horľavej zmesi vonkajším zdrojom tepla je charakterizovaná koncentračnými limitmi a energiou potrebnou na jej zapálenie.

Koncentračné limity vznietenia (CFL) sú také limitné koncentrácie paliva v zmesi, pri ktorých je lokálny zdroj vznietenia (elektrický výboj, vyhrievané teleso, plameň) schopný zabezpečiť rozšírenie spaľovacieho procesu na celý objem zmesi. Analogicky s KG1RP sa rozlišuje spodná a horná CPV. Závisia od fyzikálno-chemických vlastností paliva a okysličovadla, energie a typu zdroja vznietenia, jeho umiestnenia atď.

Podľa Ya.B. Zeldovich, energia potrebná na zapálenie homogénnej horľavej zmesi je určená:

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

kde pc a Tc sú hustota a teplota zmesi; Tg je teplota produktov spaľovania v počiatočnej spaľovacej komore; L 7 - súčiniteľ tepelnej vodivosti produktov spaľovania pri Tg; u - normálna rýchlosť šírenia plameňa; C rt - stredná

hmotnostná izobarická tepelná kapacita plynu v guľovej vrstve 8T obklopujúcej guľovú počiatočnú spaľovaciu komoru; 5, - tepelná šírka čela plameňa.

Rovnica (1.24) platí aj pre prípad vznietenia pohybujúcej sa zmesi, ak súčiniteľ tepelnej vodivosti L 7 byť nahradený koeficientom turbulentnej výmeny IV/"(/ - mierka

turbulencie, V/*- rýchlosť pulzovania) a hodnotu n - rýchlosť šírenia plameňa pri turbulentnom prúdení.

Zloženie zmesi zodpovedajúce minimu krivky O = KS,), sa nazýva optimálna. Pre normálne parafínové uhľovodíky možno koncentráciu paliva v zmesi optimálneho zloženia pri 25 °C určiť z pomeru:

• 1 - metán; 2 - etán; 3 - propán;
• 4 - n-bután; 5 - n-hexán; 6 - n-heptán;
• 7 - cyklopropán: 8 - dietyléter;
• 9 - benzén

S nárastom koncentrácie kyslíka v okysličovadle sa optimálne zloženie horľavej zmesi posúva do oblasti nižšej koncentrácie paliva.

Závislosť optimálnej (minimálnej) zápalnej energie od tlaku a teploty horľavej zmesi popisuje rovnica [114]:

O-opt

kde Oopt je energia vznietenia pri P a T, J; Cb - energia vznietenia pri T = 273 K a P = 10 5 Pa.

Rovnica (1.26) má dobrú koreláciu s experimentálnymi údajmi.

Vzťah medzi optimálnou energiou vznietenia a koncentráciou kyslíka v oxidačnom zariadení je opísaný rovnicou

kde (С? 0 „„,) y / = / - optimálna hodnota energie vznietenia zmesi paliva a kyslíka; ~ objemová koncentrácia

kyslík v okysličovadle; n je exponent, blíži sa k jednote (n ~ 0,8).

Experimentálne údaje pre metán, etán a propán pri zmene c/ x, od 0,1 do 0,21 a tlaky od 0,98 do 19,6 kPa potvrdzujú rovnicu (1.27). Zrejme zostáva v platnosti pre zmesi uhľovodíkov.

Koncentrácie paliva na hraniciach vznietenia je možné vypočítať, ak sú KPRP a hodnoty () ref a C opt známe podľa rovníc

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

Rovnice (1.28) a (1.29) platia pre --

Získame označenie správnych častí týchto rovníc B a 0,5A

S" - S" = B a C"+ C" = ALE . (1.30)

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

Vo vyššie uvedených rovniciach: Cin a Cn - koncentrácie paliva v zmesi pri hornej a dolnej KPRP; C in a C " - koncentrácia paliva v zmesi pri hornom a dolnom CPV so zápalnou energiou kapacitného elektrického náboja; C opt - koncentrácia paliva v zmesi zodpovedajúca O ref.

Rovnice (1.28) a (1.29) vychádzajú z výsledkov experimentálnych štúdií uvedených na obr. 1.30.

• (s;-s>;)-2s opt

Ryža. 1.30. Oblasť vznietenia zmesí C p N P1 + 02 + ^ v závislosti od energie vznietenia

Koncentračné limity vznietenia závisia od prietoku, ktorý sa jeho nárastom približuje (obr. 1.31 a 1.32).

Vplyv rýchlosti prúdenia na energiu vznietenia je správne opísaný rovnicou:

(2 = (?o + Au "až (1,32))

kde (Zo - energia vznietenia stacionárnej zmesi, 10 "3 J; XV - rýchlosť prúdenia, m / s; A - experimentálne stanovený koeficient.

Ryža. 1.31.

Ryža. 1.32. Koeficient prebytočného vzduchu a pri CPV zmesi benzín-vzduch v závislosti od prietoku? a tlak Р [ 114]:

Bod vzplanutia a teplota samovznietenia

Bod vzplanutia je minimálna teplota, pri ktorej sa môže vzniknutá zmes para-vzduch zapáliť vonkajším zdrojom tepla, ale spaľovací proces nie je stabilizovaný. Experimentálne sa bod vzplanutia určuje v otvorenom alebo uzavretom tégliku podľa GOST 12.1.044-84 (položky 4.3 a 4.4). Vypočítané stanovenie bodu vzplanutia sa vykonáva v súlade s GOST 12.1.044.84 (odsek 4.5).

Bod vzplanutia je 10-15°C pod teplotným limitom pre tvorbu horľavej zmesi schopnej šírenia plameňa.

Na približné určenie bodu vzplanutia možno použiť závislosť znázornenú na obr. 1.33.

Ryža. 1.33. Bod vzplanutia 1 V cp leteckých palív a benzínu B-70 v závislosti od tlaku nasýtených pár Pn p pri 1=40°C v uzavretom tégliku (62): o - palivá rôzneho zloženia; - zovšeobecňujúca krivka

Samovznietenie je proces vznietenia horľavej zmesi bez kontaktu s plameňom alebo horúcim telesom. Minimálna počiatočná teplota dostatočná na samovznietenie horľavej zmesi sa nazýva teplota samovznietenia. Závisí od chemickej povahy paliva, zloženia zmesi vzduch-palivo, tlaku, adiabatickej povahy procesu samovznietenia, prítomnosti katalyzátorov a inhibítorov oxidácie a ďalších faktorov.

Časový interval medzi okamihom, keď horľavá zmes dosiahne teplotu samovznietenia a objavením sa plameňa, sa nazýva doba oneskorenia samovznietenia. Pri dodávke kvapalného paliva zastrešuje proces atomizácie, ohrevu a vyparovania kvapiek paliva, difúziu pár paliva a kyslíka a napokon chemické reakcie.

Teplota a doba oneskorenia samovznietenia sú vzájomne prepojené vzťahom:

kde E- efektívna aktivačná energia, kJ/kmol; E\u003d 8,31419 kJ / (kmol K) - univerzálna plynová konštanta; t- doba oneskorenia samovznietenia pri teplote T.

Tendencia uhľovodíkov a ich zmesí k samovznieteniu je charakterizovaná minimálnou teplotou samovznietenia získanou za adiabatických podmienok, kedy doba expozície horľavej zmesi za daných počiatočných podmienok neobmedzuje proces samovznietenia.

Minimálna teplota samovznietenia je jednoznačne určená štruktúrou molekuly. Takže napríklad pre parafínové uhľovodíky je 1 st v priamom vzťahu k efektívnej dĺžke uhlíkového reťazca Lc, ktorá sa vypočíta podľa rovnice:

• 21>GLG,
• (1.34)

kde r je počet skupín CH3 v molekule; k je počet uhlíkových reťazcov začínajúcich a končiacich skupinou CH3, m* je počet možných reťazcov obsahujúcich b^-atómy uhlíka. Závislosť 1 sv =A(bc) je znázornená na obr. 1.34.

Ryža. 1.34.

• 1 - CH4; 2 - C2H6; 3 - C3H"; 10 - n - C4H10; 11 - n - C5H12;
• 14 - n - SL 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

Teplota samovznietenia zmesí uhľovodíkov nespĺňa pravidlo aditívnosti, zvyčajne je nižšia ako vypočítaná na základe tohto pravidla.

Údaje o teplote samovznietenia zmesí vzduch-palivo optimálneho zloženia v závislosti od počtu atómov uhlíka v molekule uhľovodíka (pre letecké palivá vo vyššie uvedenom vzorci) sú uvedené na obr. 1.35. Vplyv tlaku a koncentrácie kyslíka v oxidačnom zariadení je znázornený údajmi znázornenými na obr. 1.36.

Ryža. 1.35. Závislosť teploty samovznietenia zmesí vzduch-palivo optimálneho zloženia od počtu atómov uhľovodíkov n v molekule pri Р=0,101 MPa [124]; t je doba oneskorenia samovznietenia; t L - "asi; R.T. - letecké palivá (p-vo vyššie uvedenom vzorci) - parafín; a-olefínové; ? - nafténové uhľovodíky

Ryža. 1.36. Závislosť teploty samovznietenia paliva T-6 od tlaku P a koncentrácie kyslíka v okysličovadle f 0 2 (podľa V.V. Malysheva):

2 = 0 2/(°2+ L, d)

Teplota samovznietenia je určená schopnosťou paliva vytvárať horľavé zmesi v plynnej fáze. Z toho vyplýva, že teplota samovznietenia suspenzie

palivo je určené disperzným prostredím a zahusťovadlom. Dispergovaná fáza sa zúčastňuje procesu samovznietenia len z hľadiska absorpcie tepla, keď sa suspenzia zahreje na teplotu samovznietenia kvapalnej fázy.

Výbušný tlak v uzavretom objeme

Výbušný tlak - najvyšší tlak, ktorý vzniká pri deflačnom výbuchu zmesi pary a vzduchu v uzavretom objeme pri počiatočnom tlaku 0,101 MPa. Rýchlosť nárastu tlaku počas výbuchu je deriváciou tlaku výbuchu v závislosti od času (s1R/(1t) na vzostupnom úseku závislosti P=Y t).

Experimentálne sa maximálny tlak výbuchu a rýchlosť nárastu tlaku pri výbuchu zmesí pary a vzduchu určujú podľa GOST 12.1.044-89 (dodatok 8). Vypočítané určenie rýchlosti nárastu tlaku počas výbuchu sa vykonáva v súlade s GOST 12.1.044-89 (dodatok 12).

Výbušný tlak je určený:

kde Pvzr - tlak výbuchu, Pa; Pn - počiatočný tlak, Pa; T „, a T p.s. - počiatočná teplota a teplota produktov spaľovania. TO; hrot - počet mólov produktov spaľovania a počiatočná zmes.

Maximálna rýchlosť nárastu tlaku (v Pa/s) sa vypočíta z rovnice

kde Ro je počiatočný tlak. Pa; u - normálna rýchlosť šírenia plameňa pri Po a To m / s; To je počiatočná teplota zmesi, K; r je polomer bomby, m; P - R m /R 0 - znížený maximálny tlak výbuchu; k je adiabatický index pre testovanú zmes; e- termokinetický indikátor, v závislosti od an, tlaku a teploty; ak hodnota e neznáme, berie sa to ako 0,4.

Priemerná rýchlosť nárastu tlaku (v Pa/s) sa vypočíta z rovnice:

"s1R _ ZR 0 a „(i-)-i k * e ^m) s g / (l, k, e)

kde ^m,k 7 e)-funkcia, jej hodnotu zistíme podľa nomogramu obr. 1.37.

Ryža. 1.37. Funkčná závislosť /(n, c.s) zo zníženého tlaku n=P/P K,„ adiabatický exponent do a termokinetický index s skúšobná zmes (príloha k GOST 12.1.044-84)

hodnoty tg a k sa zistí termodynamickým výpočtom resp. v prípade nemožnosti výpočtu akceptovať do= 9,0 ak = 1,4.

Núdzové situácie a núdzové situácie

Nehoda je nebezpečná udalosť spôsobená človekom, ktorá ohrozuje život a zdravie ľudí na objekte, určitom území alebo vodnej ploche a vedie k zničeniu budov, stavieb, zariadení a vozidiel, narušeniu výrobného alebo prepravného procesu. , ako aj škody na prírodnom prostredí (GOST R 22.0 .05-94).

Nehoda je deštruktívny nekontrolovaný únik energie alebo chemicky (biologicky, radiácia) aktívnych zložiek. V závislosti od zdroja výskytu sa rozlišujú havarijné situácie (ES) prírodného, ​​človekom vytvoreného a prírodného človeka vytvoreného charakteru. Na obr. 1.38 ukazuje relatívny rast počtu prírodných, umelých a prírodných nehôd a katastrof v Rusku. Na obr. 1.39 ukazuje dynamiku počtu všetkých nehôd spôsobených človekom v Rusku za obdobie rokov 1990-94. Z obrázku je vidieť, že nárast počtu mimoriadnych udalostí nenastáva plynulo, ale nárazovo, s nárazmi v obdobiach bezprostredne po spoločenských otrasoch (august 1991, október 1993).

Počet núdzových situácií spôsobených človekom sa v posledných rokoch obzvlášť prudko zvýšil, a to aj v letectve.

Potenciálnymi objektmi nehôd sú lietadlá, ako aj sklady a sklady výbušných a horľavých ropných produktov nachádzajúce sa na území letiska, čerpacie stanice a miesta údržby a opravárenské miesta. Príčinou núdzových situácií môže byť únik oleja.

produkty cez tesniace jednotky uzatváracích ventilov, prečerpávacích čerpadiel, potrubí a plniacich zariadení; cez vetranie plynového priestoru nádrží; pretečenie nádrží, cisterien a nádrží; čistenie nádrží; korózna deštrukcia nádrží a komunikácií.

Na skladovanie a prepravu ropných produktov sa používajú rôzne kontajnery. Bezpečnú prevádzku kontajnerov určuje ich pevnosť. K nehodám v takýchto zariadeniach však môže dôjsť v dôsledku nedostatkov v existujúcom systéme monitorovania a monitorovania stavu konštrukcií, ako aj chýbajúcej regulačnej a technickej dokumentácie.

Pri projektovaní, výstavbe a prevádzke musí byť zaistená bezpečnosť prevádzky skladov ropných produktov. Tento prístup je diktovaný analýzou akceptačnej a prevádzkovej dokumentácie, ako aj príčin havarijných situácií. Dôležitou úlohou, ktorej riešením sa zlepší spoľahlivosť prevádzkovaných skladovacích zariadení, je vykonať ich vedecky podložené komplexné technické preskúmanie a vybaviť ich systémom diagnostiky a prevádzkového sledovania stavu kovových, základových, tepelnoizolačných konštrukcií a procesné zariadenie.

Pre bezpečné riadenie tokov ropných produktov má veľký význam prevádzkyschopnosť potrubných technologických armatúr: uzáver, škrtiaca klapka, bezpečnostné zariadenia; regulačné ventily; ventily spätného chodu (aby sa zabránilo možnosti pohybu produktu, spätný chod pracovníka); havarijné a uzatváracie armatúry (na automatické uzatvorenie prietoku do havarijnej časti alebo jej odstavenie), odvody kondenzátu a pod.

Počet nehôd

Ryža. 1.38.

• 1 - str "príbuzní;
• 2 - prírodno-technologické;
• 3 - technogénne

Ryža. 1.39.

Keď je zariadenie odtlakované, produkt vyteká a rýchlo sa odparuje za vzniku koncentrácie

výbušných a horľavých zmesí plynu, pary a vzduchu. Náhodné emisie alebo úniky zmesí pár a plynov vedú k vytvoreniu mrakov, ktoré môžu vybuchnúť. V práci sa uvažuje o detonácii paroplynových a aerodisperzných systémov. Výskyt detonácie vo veľkých oblakoch sa vysvetľuje nasledujúcimi mechanizmami. Prvý z nich zohľadňuje možný vplyv intenzívneho tepelného žiarenia z dlhého plameňa v oblakoch predbežne zmiešaných turbulentnými prúdmi plynov.

Druhý mechanizmus vzniku detonácie zahŕňa zrýchlenie plameňov vo veľkých oblakoch v dôsledku rozdielu v zrýchleniach elementárnych objemov spáleného plynu a čerstvej zmesi v turbulentnom plameni. Tento rozdiel vzniká pri pôsobení priemerných tlakových gradientov v plameni v dôsledku rozdielneho vztlaku elementárnych objemov plynu rôznych hustôt, čo vedie k dodatočnej turbulencii prúdenia a spätnej väzbe. Tento mechanizmus pozitívnej spätnej väzby, určený rozdielom hustôt v rôznych oblastiach oblaku, môže výrazne zintenzívniť zrýchlenie plameňa.

Zapálenie je sprevádzané jasným vysokoteplotným zábleskom. Najprijateľnejším geometrickým obrazcom bleskovej zmesi pary a plynu je tvar nepravidelnej gule alebo elipsy (ohnivá guľa). Ohnivou guľou (OS) sa rozumie produkt náhleho vyparenia alebo úniku splyneného paliva (alebo plynu), sprevádzaný ich vzplanutím a následným normálnym alebo deflačným horením. Pre množstvo uhľovodíkových horľavých lineárnych a cyklických výbojov v rozsahu hustoty od 700 do 1 000 kg / m 3 sú uvedené pomery pre priemer ohnivej gule:

kde M je hmotnosť paliva v OH, kg;

Тf - skutočná teplota v OR (v oblaku), 0 С;

Trep - referenčná (referenčná) teplota, °C.

Rozsah koeficientu 4,2n-5,3 závisí od druhu paliva a podmienok tvorby oblačnosti.

Počas životnosti oblaku počas jeho prirodzeného spaľovania má výraz tvar:

m = 0M-*1m-1±.

Tieto závislosti sú znázornené na obr. 1,40 a 1,41.

Ryža. 1,40.

Ryža. 1.41.

V uzavretom priestore je veľké nebezpečenstvo výbuchu zmesí para-plyn-vzduch. V tabuľke. 1.7 sú uvedené limity detonácie uhľovodíkov na vzduchu v uzavretom objeme a otvorenom priestore, ktoré poukazujú na väčšie nebezpečenstvo výbuchu plynu alebo zmesí plynov a pár v uzavretom objeme. Vysvetľuje sa to tak procesmi zrýchlenia reakcie v dôsledku zvýšenej autokatalýzy, ako aj zosilnením odrazených vĺn počas začiatku árijského procesu a množstvom vždy existujúcich kinetických dôvodov. Zvýšená ľahkosť budenia detonácie v nádobách je spôsobená schopnosťou stien vytvárať turbulencie v prúdení pred plameňom, čo urýchľuje prechod od horenia k detonácii.

Detonačné limity pre uhľovodíky vo vzduchu

K výbuchu nahromadenej zmesi plynov môže dôjsť pôsobením náhodnej iskry. Pri otvorenom naložení ropného produktu je tiež možný výbuch v dôsledku statického výboja, najmä v neprítomnosti uzemňovacieho zariadenia. Najčastejšou príčinou výbuchu je iskra, a to aj v dôsledku nahromadenia statickej elektriny. Elektrická iskra sa môže vyskytnúť bez akýchkoľvek vodičov a sietí. Je nebezpečný, pretože sa vyskytuje na najneočakávanejších miestach: na stenách nádrží, na pneumatikách áut, na oblečení, pri náraze, na trení atď. Ďalšou príčinou výbuchu je nedbalosť a nedisciplinovanosť pracovníkov.

Tam, kde je možná tvorba zmesí para-plyn-vzduch, je potrebné zabezpečiť spoľahlivú ochranu pred bleskom, ochranu pred statickou elektrinou a zabezpečiť opatrenia proti iskreniu elektrických spotrebičov a iných zariadení.

Pri nehodách spojených s výbuchmi dochádza k deštrukcii okolitých predmetov a k zraneniu osôb. Zničenie je dôsledkom duchovného pôsobenia produktov výbuchu a vzduchovej rázovej vlny. V tomto prípade sú hlavnými škodlivými faktormi rázová vlna, svetlo-tepelné žiarenie a toxické zaťaženie (oxid uhoľnatý). Ľudia, ktorí sú vo vzdialenosti 5 m, utrpeli popáleniny 1. stupňa a iné zranenia.

Výbušné nehody sú často sprevádzané požiarmi, ktoré môžu spôsobiť katastrofálne následky a následné silnejšie výbuchy a väčšiu skazu. Príčiny požiarov sú zvyčajne rovnaké ako výbuchy. V tomto prípade môže byť výbuch príčinou alebo následkom požiaru a naopak požiar môže byť príčinou alebo dôsledkom výbuchu.

Oheň je spontánne sa rozvíjajúce mesto rénia, ktoré nie je zabezpečené technologickými postupmi. K spaľovaniu ropných produktov môže dôjsť v nádržiach, výrobných zariadeniach a úniky na otvorených priestranstvách. V prípade požiaru ropných produktov v nádržiach môže dôjsť k výbuchom, vykypeniu a ich uvoľneniu a následne k rozliatiam horúcej kvapaliny. Emisie a vykypenie ropných produktov predstavujú veľké nebezpečenstvo, ktoré je spojené s prítomnosťou vody v nich a vyznačuje sa rýchlym spaľovaním penovej hmoty produktov. Pri varení sa prudko zvýši teplota (až 1500 °C) a výška plameňa.

Na posúdenie miery poškodenia predmetu sa zvyčajne používa takzvaná prahová krivka, ktorá dáva do vzťahu tok tepelnej a svetelnej energie q (tepelný tok) a celkovú energiu O, dopadajúcu na jednotku povrchu (obr. 1.42).

Ryža. 1.42.

Pre dlhé časy tepelnej expozície, presahujúce dobu možnej nepoškodenej existencie objektu, bude prah poškodenia určený výlučne tepelným (tepelným svetelným) tokom n. Pri impulzoch krátkej expozície bude prah určený hlavne energiou O. Hodnoty R a O, ktoré prah prekročia, spôsobia bezpodmienečné poškodenie objektu.

Ak je buď I alebo O nižšie ako ich prahové hodnoty, potom nejde o typickú léziu a je možný len mierny diskomfort. Napríklad s predĺžením trvania žiarenia z 0,5 na 2 s klesá i zo 120 na 30 jednotiek, t.j. s miernym zvýšením O aj so 4-násobným predĺžením expozičného času, čo ovplyvňuje zranenia

chýbajú a človek môže cítiť len mierne nepohodlie.

Hodnota celkovej energie O dopadajúcej na objekt ničenia v rovnakom časovom období však narastá z približne 10 na 25 jednotiek. (^.

Čiara K, reagujúca na vzájomne súvisiace zmeny v I a O, tvorí zónu (oblasť) lézie, označenú na obrázku vpravo od čiary K.

Jedným z najnepríjemnejších dôsledkov poškodenia žiarivou energiou je popálenie „tyčiniek“ a „čípkov“ oka.

Na obr. 1.43 je znázornená závislosť i na m, ako aj T na m, ktorá určuje oblasti tolerovateľnej a netolerovateľnej bolesti pri vzniku tepelných svetelných popálenín rôzneho stupňa. Kritérium implementované na obrázku je založené na skutočnosti, že pri tepelnom žiarení nastáva neznesiteľná bolesť, keď teplota vrstvy kože s hrúbkou asi 0,14-0,15 mm (pod povrchom hornej epitelovej vrstvy) dosiahne alebo prekročí teplotu 45 ° C.

Po odstránení žiarenia (ale nie viac ako 20-30 s) ostrá bolesť ustúpi a potom spravidla úplne zmizne. Zvýšenie teploty špecifikovanej vrstvy o 4-10 stupňov alebo viac spôsobuje bolestivý šok a zjavné popáleniny kože.

Oblasť tolerovateľnej bolesti znázornená v grafe je určená skutočnosťou, že v okamihu vystavenia žiareniu dochádza k biologickému ochrannému reflexu, ktorý spôsobuje zvýšenie prietoku krvi z periférnych častí tela, čo zabraňuje lokálnemu zvýšeniu v teplote na prahovú úroveň. Pri vystavení vysokej dávke tepelného tlaku tento fyziologický mechanizmus už nedokáže zabezpečiť potrebný odvod tepla a organizmus podstupuje patologickú a niekedy až neúmernú tepelnú záťaž. Z povahy čiar na obr. 1.42 ukazuje, že existuje určitá kvantitatívna hodnota

dávka žiarenia q a teplota T, čo spôsobuje tepelné poškodenie a vznik neznesiteľnej bolesti, keď je táto dávka zabezpečená potrebným expozičným časom.

Trvanie expozície, s Obr 1.43. Hranice tepelného a ľahkého poranenia

K nehodám lietadiel (LA) dochádza najmä v dôsledku poruchy jednotiek, v prvom rade - porucha motora, teroristické útoky, požiar a sú sprevádzané výbuchmi. Výbuch môže nastať vo vzduchu alebo pri dopade na zem. Pri páde lietadla na obytné oblasti môže dôjsť k poškodeniu ľudí, konštrukcií atď.. Príklady leteckých mimoriadnych udalostí, ich analýza je uvedená v práci.

Jedným z hlavných nebezpečenstiev v letectve je možnosť požiaru počas núdzového pristátia. Palivo unikajúce z poškodených nádrží sa môže vznietiť trecími iskrami z horúčavy

povrchov alebo otvoreného ohňa. V tomto prípade sa výsledné spaľovacie centrum rýchlo rozšíri do všetkých zón, v ktorých sú pomery para/palivo vzduch v rozsahu horľavosti. Jedným zo spôsobov zníženia rizika požiaru je použitie gélových palív, ktoré sa šíria pomalšie a sú menej prchavé ako bežné kvapalné palivá. Pri poškodení nádrže so zahusteným palivom sa prudko zníži rýchlosť šírenia paliva aj rýchlosť tvorby horľavých aerosólov. To vám umožní predĺžiť dobu, počas ktorej môžu byť cestujúci evakuovaní.

Núdzové stavy a núdzové situácie spôsobujú veľké materiálne škody a zhoršujú environmentálne problémy. Pri haváriách sprevádzaných výbuchmi a požiarmi dochádza k silnému mechanickému, tepelnému a chemickému vplyvu na životné prostredie. Súčasne sa prudko zvyšujú emisie znečisťujúcich látok; povrch zeme je posiaty úlomkami LL, zvyškami paliva, produktmi spaľovania; dochádza k značným škodám na prírodnej krajine, flóre a faune; pasienky a úrodná pôda odumierajú.

Mechanický účinok je charakterizovaný porušením hornej (úrodnej) vrstvy pôdy v dôsledku jej povrchu a hlbokého zničenia, vplyvom energie výbuchu (rázová vlna); porušenie trávneho porastu, poškodenie alebo odumretie kríkov, stromov a inej vegetácie. Mení sa štruktúra hornej úrodnej vrstvy, výmena plynov a vody, štruktúra kapilár.

Opatrenia zamerané na zlepšenie bezpečnosti v núdzových situáciách sa zvyčajne delia do dvoch kategórií. Prvá zahŕňa činnosti vykonávané po vzniku

pohotovostna situacia. Aktivity El1 sa zvyčajne nazývajú prevádzkové a v podstate sa scvrkávajú na ochranu obyvateľstva a odstraňovanie následkov mimoriadnych udalostí. Druhá skupina opatrení zahŕňa činnosti vykonávané vopred. Medzi ne patrí zvýšenie spoľahlivosti technologických zariadení, zníženie zásob nebezpečných látok v zariadeniach, odstránenie nebezpečného zariadenia a včasné prijatie opatrení na ochranu ľudí.

Veľký význam má systém aktívnej bezpečnosti letu (ASOSPS), ktorý je prvkom palubného „inteligentného“ pilotného podporného systému, v leteckej praxi známeho ako „asistent pilota“, určený na prácu v normálnych aj abnormálnych letových situáciách. . ASOBP vydáva varovné signály o ohrození bezpečnosti letu, ako aj promptne radí informácie vo forme „tipov“ na ovládanie lietadla a jeho palubného komplexu, aby sa zabránilo vstupu lietadla do kritických letových režimov. Aby sa zabránilo kolíziám so zemským povrchom a medzi lietadlami, ASOBP generuje priestorové trajektórie „separácie“.

Jednou z efektívnych oblastí práce na prevencii leteckých nehôd je úplné, hĺbkové a objektívne vyšetrovanie udalostí, ktoré už nastali a na tomto základe vypracovanie odporúčaní na predchádzanie ich opakovaniu.

Efektívnosť takejto práce závisí nielen od dostatočnej úrovne zdrojov, ale aj od vyčerpávajúcich právomocí orgánu, ktorý vykonáva nezávislé vyšetrovanie, čo mu umožňuje ovplyvniť akúkoľvek oblasť systému leteckej dopravy (výroba, dizajn, testovanie, certifikácia). , prevádzka, oprava, regulačný rámec atď.).

Štandard 5.4. V prílohe 13 k Dohovoru o medzinárodnom civilnom letectve sa uvádza: „Orgán na vyšetrovanie nehôd má pri vedení vyšetrovania nezávislosť a neobmedzené právomoci na jeho vedenie.“ Táto požiadavka je implementovaná aj v Ruských vyšetrovacích pravidlách schválených vládou Ruskej federácie. Medzištátny výbor pre letectvo (IAC) vytvorený dohodou dostal od hláv štátov a vlád SNŠ právo nezávisle vyšetrovať letecké nehody. Od roku 1992 špecialisti IAC vyšetrovali viac ako 270 leteckých nehôd, vrátane viac ako 50 medzinárodných, vrátane vyšetrovania udalostí s lietadlami západnej výroby.

V súčasnosti je vo svete sedem takýchto špecializovaných centier na vyšetrovanie nehôd (USA, Francúzsko, Veľká Británia, Kanada, Nemecko, Austrália a IAC).

Nemenej dôležité je poskytovanie informácií štátom s údajmi o poruchách a poruchách leteckej techniky a chybnom konaní posádok. Pomocou týchto údajov môžu letecké úrady každého štátu prijať preventívne opatrenia.

3. Šírenie plameňa v zmesiach plynov

Rýchlosť šírenia plameňa pri spaľovaní pevných, kvapalných a plynných látok je praktickým záujmom z hľadiska predchádzania požiarom a výbuchom. Zvážte rýchlosť šírenia plameňa v zmesiach horľavých plynov a pár so vzduchom. Pri znalosti tejto rýchlosti je možné určiť bezpečnú rýchlosť prúdenia plynu a vzduchu v potrubí, bani, ventilačných zariadeniach a iných výbušných systémoch.

3.1. RÝCHLOSŤ PLAMEŇA

Ako príklad na obr. 3.1 je znázornená schéma odsávacieho vetrania v uhoľnej bani. Zo štôlní bane 1 cez potrubie 2 sa odstraňuje prašná zmes vzduchu a uhoľného prachu a v niektorých prípadoch sa v uhoľných slojoch uvoľňuje metán. Keď dôjde k požiaru, čelo plameňa 3 sa rozšíri smerom k driftom 1. Ak rýchlosť horľavej zmesiw bude menšia ako rýchlosť šírenia čela plameňaa vzhľadom na steny trubice sa plameň rozšíri do bane a povedie k výbuchu. Preto je pre normálnu prevádzku ventilačného systému potrebné dodržať podmienku

w>u.

Rýchlosť odstraňovania výbušnej zmesi musí byť väčšia ako rýchlosť šírenia čela plameňa. Tým sa zabráni vniknutiu plameňov do úletov hriadeľa.

Ryža. 3.1. Schéma šírenia plameňa v bani:

1 - baňa; 2 - potrubie; 3 - čelo plameňa

Teória šírenia plameňa vyvinutá v prácach Ya.B. Zeldovich a D.A. Frank-Kamenetsky, je založený na rovniciach vedenia tepla, difúzie a chemickej kinetiky. Zapálenie horľavej zmesi začína vždy v jednom bode a rozšíri sa po celom objeme, ktorý zaberá horľavá zmes. Uvažujme jednorozmerné puzdro - rúrku naplnenú horľavou zmesou (obr. 3.2).

Ak sa zmes zapáli z jedného konca trubice, potom sa pozdĺž trubice bude šíriť úzke čelo plameňa, ktoré oddelí splodiny horenia (za čelom plameňa) od čerstvej horľavej zmesi. Čelo plameňa má tvar uzáveru alebo kužeľa, ktorého konvexná časť je otočená smerom k pohybu plameňa. Čelo plameňa je tenká plynná vrstva (10 -4 ÷10 -6) m široká.V tejto vrstve, ktorá sa nazýva zóna horenia, prebiehajú chemické spaľovacie reakcie. Teplota čela plameňa v závislosti od zloženia zmesi je T= (1500 ÷ 3000) K. Uvoľnené spalné teplo sa v dôsledku procesov vedenia tepla a sálania spotrebuje na ohrev splodín horenia čerstvej horľavej zmesi a stien rúr.

Ryža. 3.2. Schéma šírenia čela plameňa v trubici

Keď sa čelo plameňa pohybuje v trubici, vznikajú v horľavej zmesi kompresné vlny, ktoré vytvárajú vírivé pohyby. Víry plynu ohýbajú čelo plameňa bez toho, aby zmenili jeho hrúbku a povahu procesov, ktoré v ňom prebiehajú. Na jednotkovej ploche čela plameňa horí vždy rovnaké množstvo látky za jednotku času. . Hodnota je konštantná pre každú horľavú zmes a nazýva sa rýchlosť horenia hmoty . Poznanie oblasti čela plameňaS, môžete vypočítať hmotnosť látky M, horľavé v celej prednej časti spaľovania za jednotku času:

Každý prvok čela plameňa dSsa pohybuje vzhľadom na čerstvú zmes vždy v smere normály k čelu plameňa v danom bode (obr. 3.2), a rýchlosť tohto pohybu:

kde je hustota čerstvej horľavej zmesi.

Hodnota sa nazýva normálna rýchlosť šírenia plameňa a má rozmer m/s. Je to konštantná hodnota spaľovacieho procesu danej zmesi a nezávisí od hydrodynamických podmienok sprevádzajúcich spaľovací proces. Normálna rýchlosť šírenia plameňa je vždy menšia ako pozorovaná rýchlosť a, to znamená rýchlosť čela spaľovania vzhľadom na steny rúry:

u n< u .

Ak je čelo plameňa ploché a smeruje kolmo na os trubice, potom bude v tomto prípade pozorovaná a normálna rýchlosť šírenia plameňa rovnaká.

u n = u .

Oblasť konvexného čela plameňaS problémvždy väčšia ako plocha plochej prednej častiS pl, Preto

> 1.

Normálna rýchlosť plameňau npre každú horľavú zmes závisí od prímesi inertných plynov, teploty zmesi, vlhkosti a iných faktorov. Najmä predhrievanie horľavého plynu zvyšuje rýchlosť šírenia plameňa. Dá sa ukázať, že rýchlosť šírenia plameňau nje úmerná druhej mocnine absolútnej teploty zmesi:

u n .= konšt. T 2.

Na obr. 3.3 je znázornená závislosť rýchlosti šírenia plameňa v horľavej zmesi "vzduch - oxid uhoľnatý" v závislosti od koncentrácie CO. Ako vyplýva z vyššie uvedených grafov, rýchlosť šírenia plameňa sa zvyšuje so zvyšujúcou sa teplotou zmesi. Pre každú hodnotu teploty má rýchlosť šírenia plameňa maximum v oblasti koncentrácie oxidu uhoľnatého CO rovné ~ 40 %.

Tepelná kapacita inertného plynu ovplyvňuje rýchlosť šírenia plameňa. Čím väčšia je tepelná kapacita inertného plynu, tým viac znižuje teplotu spaľovania a tým viac znižuje rýchlosť šírenia plameňa. Ak sa teda zmes metánu so vzduchom zriedi oxidom uhličitým, rýchlosť šírenia plameňa sa môže znížiť 2 až 3-krát. Rýchlosť šírenia plameňa v zmesiach oxidu uhoľnatého so vzduchom do značnej miery ovplyvňuje vlhkosť obsiahnutá v zmesi, prítomnosť častíc sadzí a nečistôt inertných plynov.

Ryža. 3.3. Závislosť rýchlosti šírenia plameňa

na koncentrácii oxidu uhoľnatého v zmesi