51. Hitrost iztoka v ožejočem se kanalu, hitrost masnega toka Hitrost iztoka v ožejočem se kanalu Oglejmo si proces adiabatnega odtoka snovi. Predpostavimo, da je delovna tekočina z določeno specifično prostornino (v1) v rezervoarju pod

Maziva

Glavni cilj pri razvoju okolju prijaznih maziv je ustvariti izdelek z visoko biološko razgradljivostjo in nizko ekotoksičnostjo. V razvitih državah Zahoda,

Trenutno javna in zasebna podjetja začenjajo ustvarjati trg za okolju prijazna maziva. Večina študij se osredotoča na kemično sestavo izdelka in oceno njegove biološke razgradljivosti. Pri ustvarjanju okolju prijaznih maziv se upoštevata dve glavni področji: proizvodnja baznih olj, katerih kemična narava določa naravo vpliva na okolje, in sinteza novih dodatkov, ki so okolju prijazni, biološko razgradljivi in ​​učinkoviti.

Trenutno in verjetno tudi v prihodnosti so še posebej pomembne tri skupine baznih olj, pridobljenih iz različnih surovin: hidrokrekirana naftna olja (HA), polialfaolefini (PAO) in estri, ki so v okolju hitro biološko razgradljivi. Izjemnega pomena za neomejeno dolgo obdobje bodo nedvomno ostala bazna naftna olja tradicionalnih pretočnih shem, zlasti ob upoštevanju dejavnika, ki ga pridobivajo maziva na osnovi PAO. estri polialkoholov, polialkilen glikolov in diestrov imajo 2-10-krat večjo ceno kot naftni derivati. Povečana biološka razgradljivost ni spodbuda za premagovanje razlik v cenah.

Visoke zmogljivosti in okolju prijaznost mineralnih olj zagotavlja niz določenih lastnosti. Najprej je to njihova ozka frakcijska in ugodna skupinska kemična sestava z minimalno količino žveplovih in dušikovih spojin v baznih oljih. Izjemnega pomena je izbira surovin, sortiranje olj, ki se uporabljajo pri proizvodnji visokoindeksnih olj, in njihova ločena predelava. Pri pridobivanju baznih mineralnih olj, ki ustrezajo okoljskim zahtevam, ima pomembno vlogo selektivno čiščenje,

pomembna rakotvornost izdelka. Trenutno se v ZDA in Kanadi več kot 70 % baznih olj pridobi s selektivnim rafiniranjem. Uporaba sodobnih postopkov, kot so hidrokreking, hidrodevoskanje, hidroizomerizacija, odpira široke možnosti. Te tehnologije so podrobno opisane v delu. Uporaba hidrokatalitskih procesov v kombinaciji s tradicionalnimi metodami rafiniranja oljnih surovin s selektivnimi topili izboljšuje učinkovitost in okoljske lastnosti baznih olj.

V tabeli. V tabeli 1.4 so prikazani primerjalni podatki o kemični sestavi baznih olj, pridobljenih s selektivnim rafiniranjem in hidročiščenjem. Slednji bistveno zmanjša vsebnost arenov, žvepla in dušika v oljih.

Tabela 14

Vpliv hidrotretiranja na kemično sestavo

bazna olja

Uvedba postopkov hidrokrekinga in hidroizomerizacije v proizvodnjo baznih mineralnih olj omogoča pridobivanje produktov povečane biorazgradljivosti in brez arena. Olja za hidrokreking so glede na rezultate, pridobljene z uporabo sodobnih testnih metod, netoksična, praktična odsotnost arenov v njih kaže na zelo nizko rakotvornost in majhno verjetnost njegove rasti zaradi tvorbe in kopičenja policikličnih arenov med delovanjem; odsotnost arenov in prevlada

Dajanje izoparafinov zagotavlja dokaj visoko biološko razgradljivost.

Hidrokrekirana bazna olja se v ZDA proizvajajo od konca leta 1996. . Za zagon je pripravljena instalacija na Finskem.

V Rusiji VNIINP skupaj z znanstvenim in inženirskim centrom OAO LUKOIL in AO LUKOIL - Volgogradneftepererabotka izvaja raziskave o organizaciji proizvodnje številnih redkih olj in baz z uporabo tehnologij hidrogeniranja, zlasti letalskega olja MS-8 in AMG letalska hidravlična tekočina -deset.

V primerjavi z mineralnimi olji imajo sintetična olja v nekaterih primerih boljše okoljske lastnosti. Najpomembnejši razredi sintetičnih olj z vidika okoljske varnosti so olja, izdelana na osnovi sintetičnih estrov, polialfao-lefinov in polibutenov. So nestrupeni, niso rakotvorni, zanje je značilna nizka emisija škodljivih snovi.

Sintetična olja na osnovi estrov z dodatki se že od šestdesetih let prejšnjega stoletja pogosto uporabljajo v plinskoturbinskih motorjih civilnih in vojaških letal. V CIAM skupaj z VNIINP in 25. državnim raziskovalnim inštitutom Ministrstva za obrambo Ruske federacije potekajo dela za ustvarjanje visoko toplotno stabilnega (do 240 ° C) estrskega olja z uporabo učinkovitih aditivnih sestavkov, ki niso slabše kakovosti. do najboljših tujih olj. Analiza znanstvenih, tehničnih in patentnih informacij o oljih za letalske plinskoturbinske motorje kaže, da ostajajo poliolni estri glavni razred spojin za uporabo kot osnovne surovine [PO]. Vendar se stanje spreminja z naslednjo generacijo letalskih motorjev, saj izboljšave konstrukcije in potreba po zmanjšanju porabe goriva vodijo do povečanja tlaka, temperature in obremenitve olja.

Slednje prispeva k nevarnosti lokalnih tvorb ogljika. Zato je treba za vojaško letalstvo v prihodnosti opustiti uporabo olj na osnovi estrov. V ta namen so najbolj obetavna olja nove vrste - na osnovi enostavnih perfluoroalkilpolietrov. Po sodobnih podatkih so te spojine nestrupene in se v tujini uporabljajo celo v parfumeriji ter za konzerviranje marmornih spomenikov umetnosti in arhitekture.

Aditivi imajo velik vpliv na okoljske lastnosti maziv. V letalskih oljih se kot dodatki pogosto uporabljajo tradicionalni antioksidanti in zaviralci korozije, kot so dioktildifenilamin, fenil-p-naftilamin, benzotriazol, aditiv K-51 tipa sukcinimid in drugi, ki so se izkazali.

Po vsem svetu že dolgo potekajo dela za ustvarjanje novih nestrupenih in biološko razgradljivih izdelkov. Zlasti od 90. let prejšnjega stoletja so bili razviti nadomestki za dodatke, ki vsebujejo klor. Pomembno vprašanje je zamenjava svinčevih spojin. Nadomestki za svinec so bizmutove spojine. Začel se je razvoj aditiva bizmutditiokarbamata.

Aditivi, kot so Mif-1 (dodatek kompleksne sestave benzenskega tipa), Irganox L-57 (antioksidativni dodatek iz Siba, oktilirani in butilirani difenilamin), aditiv X (spojina, ki vsebuje fluor z oksisulfitnimi in hidroksikarbamatnimi funkcionalnimi skupinami) in drugi imajo je bil razvit.

Izboljšane so lastnosti znanih dodatkov. Tako je v trikrezil fosfatu vsebnost nevtrotoksičnega ortoizomera zmanjšana na 3 % (Rusija), v ZDA pa se proizvaja trikrezil fosfat, ki ne vsebuje ortoizomera.

Nevarnost požara in eksplozije avnagoriv in maziv

Trenutno uporabljena letalska goriva in maziva so vnetljivi proizvodi. Z vidika požara so še posebej nevarna plinasta goriva. Ogljikovodična goriva (goriva za reaktivne motorje, bencin itd.) so vnetljive tekočine (vnetljive tekočine). Zanje je značilna visoka proizvodnja toplote (-2000 ° C) in hlapnost, z zrakom zlahka ustvarjajo gorljive mešanice, ki pri zgorevanju tvorijo veliko količino produktov zgorevanja (velik stehiometrični koeficient), ki so dobri dielektriki in zato lahko kopiči naboje statične elektrike.

Glede na požarno nevarnost so vnetljive tekočine razdeljene v tri kategorije. Plamenišče se uporablja kot določilni indikator (določeno je po GOST 12.1.044-89):

Glede na temperaturo samovžiga (določeno po GOST 12.1.044-89) ogljikovodikova goriva spadajo v eno ali drugo skupino eksplozivne mešanice hlapov z zrakom:

Upamo, da hlapi ogljikovodikovih goriv z zrakom spadajo v kategorijo eksplozivov TTA: določena je po GOST 12.1.011-78. Ta indikator se uporablja pri izbiri vrste električne opreme, odporne proti eksploziji, in pri načrtovanju gasilnih aparatov.

Vnetljive lastnosti goriva določajo tudi mejne koncentracije vžiga (CIL) - najmanjša in največja vsebnost hlapov goriva v zmesi z zrakom (oksidantom), pri kateri je širjenje plamena skozi mešanico možno na kateri koli razdalji od vžiga. vir (GOST 12.1.044-89). Pomembna značilnost goriva so mejne temperature vžiga - temperature, pri katerih so hlapi nasičenega goriva v zraku v koncentracijah, ki so enake spodnji oziroma zgornji CPV. Zelo pomembna je minimalna energija električnega razelektritve, potrebna za vžig mešanice hlapov in zraka.

Pri ocenjevanju požarne nevarnosti pri ravnanju z gorivi se določi tudi stopnja izgorelosti - količina goriva, ki zgori na enoto časa s površine enote; minimalna energija vžiga - za zagotovitev varnosti elektrostatične iskre. Ocenjuje se interakcija gorečega goriva s sredstvi za gašenje s peno z vodo (po GOST 12.1.044-89).

Pogosto pred požarom pride do eksplozije mešanice plina in zraka. Z eksplozijo zračnih mešanic v ceveh velikega premera in dolžine lahko pride do detonacijskega izgorevanja, ki se širi s hitrostjo 1100-1400 m/s. V tem primeru se lahko tlak dvigne na 0,8 MPa ali več. Visokohitrostni udarni val povzroči močno povečanje tlaka, temperature in gostote gorljive mešanice, kar posledično pospeši kemične reakcije zgorevanja in poveča uničujoči učinek.

Eksplozivne koncentracije hlapov goriva z zrakom lahko nastanejo v širokem razponu temperatur, zlasti v zaprtih prostorih in posodah. Naravo in vsebino preventivnih ukrepov urejajo posebna resorna navodila. Bistvo previdnostnih ukrepov je preprečiti nastanek vira ogrevanja na mestih, kjer nastajajo eksplozivne mešanice, predvsem vir odprtega ognja. Eden najnevarnejših virov odprtega ognja je odvajanje elektrostatičnih potencialov skozi parno-zračni medij in tvorba iskre ob udarcu trdnih teles. Pojav visokih električnih potencialov v gorivu je razložen z njegovimi elektrofizikalnimi lastnostmi. Zanje je značilna sposobnost kopičenja nabojev v prostornini (elektrolizabilnost) in lastnosti sproščanja naboja (električna žica do njih).

V tabeli. 1.5. podani so kazalniki, ki označujejo požarno nevarne lastnosti letalskega goriva.

Tabela 1.5

Vnetljive lastnosti letalskih goriv

1 Izračunano z aditivnostjo.

^ Izračunano po enačbah (47) in (48) GOST 12.1.044-89 na podlagi začetnega vrelišča -10/-4°C.

° V števcu - v zaprtem lončku, v imenovalcu - v odprtem. a „Meje širjenja plamena po GOST 10277-89.

Normalna hitrost plamena

Hitrost širjenja plamena v gorljivi mešanici je odvisna od pogojev za njeno določanje in štetje. Za primerjalno oceno goriv glede na to karakteristiko je sprejeta normalna hitrost širjenja plamena - to je linearna hitrost gibanja območja zgorevanja glede na svežo homogeno gorljivo zmes v smeri, normalni na fronto plamena. Hitrost širjenja plamena pri takih pogojih za dano sestavo gorljive zmesi lahko štejemo za fizikalno-kemijsko lastnost, ki je odvisna samo od tlaka in temperature.

Eksperimentalno se normalna hitrost širjenja plamena določi v skladu z GOST 12.1.044-89.

Pri temperaturi 20 ° C in tlaku 0,101 MPa v mešanicah ogljikovodik-vodik-zrak se največja hitrost u doseže pri koncentraciji goriva v mešanici C ^ ~ 1,15 C st x (slika 1.24), t.j.

z a - 0,87 in s številom ogljikovih atomov v ogljikovodiku n\u003e 7 je -39-40 cm / s (slika 1.25). Najmanjša normalna hitrost širjenja plamena in masna hitrost zgorevanja, dosežena pri koncentracijskih mejah širjenja plamena v normalnih pogojih, sta 4–6 cm/s oziroma (5–7) 10° g/(cm 2 s).

Če eksperimentalnih podatkov ni, je treba normalno hitrost širjenja plamena izbrati z interpolacijo iz vrednosti u za zmesi s podobnimi fizikalno-kemijskimi lastnostmi ali uporabiti empirične enačbe. Enostavne in priročne enačbe je predlagal A.S. Pred vožnjo:

• (1.3)

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

kjer je u hitrost širjenja v cm/s; m je masna hitrost zgorevanja zmesi, g/(cm 2 s); in 11P, tn - mejne (minimalne) vrednosti hitrosti širjenja plamena; С„ in С n sta koncentracija goriva v mešanici pri spodnji in zgornji meji koncentracije širjenja plamena; A in B sta koeficienta, določena iz ene eksperimentalne točke.

riž. 1.24.

širjenje plamena odvisno od molarnega stehiometričnega koeficienta odvečnega zraka bm:

• - parafin; * - olefin; ° - acetilen; D - olje; © - dipolarni; ° ogljikovodiki s C p 11 2 „ cikli
• 1 2 3 4 5 b 7 str

riž. 1.25. Največja normalna hitrost širjenja plamena v mešanici gorivo-zrak, odvisno od števila ogljikovih atomov v molekuli ogljikovodika (P=0,101 MPa, 1=20°C, odprta steklena cev: dolžina 57 cm, premer 2,5 cm): - parafin; * - olefin;

° - acetilen; D - naftenski; v - dnolsfipovye; o ciklično (C P P2 ");

1 - bencin [ 116]; 2 - benzen

Funkcionalno razmerje med hitrostjo širjenja plamena in koncentracijo goriva C t pri C t C * t (vendar podano z EMIN) lahko predstavimo z enačbo:

• - = 11 str

/ s r -s; l

"s t -s "t"

kjer m in in n- normalna hitrost širjenja plamena

pri koncentracijah goriva v mešanici C t in C*t, cm/s; in pp- tudi,

pri spodnji meji koncentracije širjenja plamena, cm/s.

Približen potek krivulje in n - /(C t) v mešanici kompleksa

sestavo lahko zgradimo na treh referenčnih točkah, ki ustrezajo spodnji in zgornji meji koncentracije ter največji hitrosti širjenja plamena. Za te točke je treba poznati koncentracije goriva in hitrosti širjenja plamena.

Vrednosti C t in in in za navedene točke se izračunajo

po naslednji metodi. Vsaka kompleksna mešanica vnetljivih plinov je predstavljena kot sestavljena iz ustreznega števila enostavnih mešanic. Izračun sestave pri mejnih koncentracijah in na točki največjih hitrosti se izvede po pravilu mešanja, ki temelji na mejnih koncentracijah in sestavi "maksimalnih mešanic". Ustrezna računska enačba ima obliko:

C] + C* 2 + ne uh...

• -ja---g...
• (1.5)

kje b- koncentracija goriva na CPRP ali v mešanici z največjo hitrostjo širjenja plamena, % (vol.); C, C 2, C 3, ... - koncentracija enostavnih plinov v kompleksni mešanici,

(s, + C2 + C3 + ... = 100 %); b|, b 2 , b 3> ... - koncentracija plinov v enostavnih mešanicah pri KPRP ali v mešanicah z in in % (vol.).

Vrednost največje normalne hitrosti širjenja plamena v mešanici se izračuna z enačbo;

C, r/, + C2u2 + C3u3 +

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

• (1.6)

kjer je C*, C 2 , C 3 - vsebnost preprostih zmesi v kompleksni mešanici z največjo hitrostjo širjenja plamena, % (vol.); in*, in 2, in 3 so največje hitrosti širjenja plamena v enostavnih mešanicah, cm/s.

Za izračun drugih točk krivulje in in= /(C; .) je treba nastaviti več poljubnih vrednosti hitrosti plamena, najti koncentracijo b v kompleksni zmesi po enačbi (1.5), v kateri so C, C 2 , C 3 podani s sestavo mešanica.

Ta metoda izračuna se uporablja za plinske mešanice sorodne narave (npr. metan-propan). Ta tehnika ni uporabna za mešanico S P N W s H3 in CO.

Masna hitrost zgorevanja je neposredno sorazmerna z absolutno temperaturo predgretja mešanice in jo je mogoče izračunati iz enačbe:

kjer je w, nato in t „R eo- masna hitrost zgorevanja zmesi pri temperaturah T, To in T P r e d g/(cm -s).

Če T»T pr e D, potem

Odvisnost največje normalne hitrosti širjenja plamena od temperature in tlaka je približno opisana z enačbo:

in' =u1(T/273) 2 ?(/’/10 5)", (19)

kjer je u'o največja normalna hitrost širjenja plamena pri temperaturi 293 K in tlaku 0,101 MPa, cm/s; T je temperatura l plamena, v K; P - tlak, v Pa; p - eksponent, ns odvisno od tlaka v območju MO 4 + 5-10 5 Pa; za mešanico zraka in goriva n = -0,3 -*? -0,4; za mešanice ogljikovodikov in kisika P = -0,1 -5-0.

Največja normalna hitrost širjenja plamena kot funkcija koncentracije kisika v oksidantu P R P Wu P

giil = \%ig" 0 + B-

kjer G „jaz! Ampak - pri y, str y^ 0 , cm 2 /s; B - koeficient, določen iz eksperimentalnih podatkov (za propan B ~ 0,22); u/t- izjemno nizka koncentracija kisika v oksidantu.

Vrednost u*n pri različnih koncentracijah kisika v oksidantu 1 //"P ko se temperatura predgretja mešanice spremeni od 310 do 422 K, jo lahko določimo z enačbo:

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

kjer je u*n - v cm/s; T - v K; A, С ip - najdemo po eksperimentalnih podatkih, njihove vrednosti za propan, izooktan in etilen so navedene spodaj:

Koncentracijske in temperaturne meje širjenja plamena

Meje koncentracije širjenja plamena (KPRP) v gorljivi zmesi so mejne minimalne in maksimalne koncentracije goriva v mešanici, pri katerih je širjenje plamena še možno (spodnja oziroma zgornja meja). Odvisne so od kemične aktivnosti goriva, koncentracije oksidanta in inertnih nečistoč, toplotne prevodnosti in toplotne kapacitete mešanice, temperature in tlaka. KPPR za suspenzijska goriva na podlagi njihovih fizikalnih in kemijskih lastnosti določa disperzijski medij. Določanje KPRP za homogene gorljive mešanice se izvede v skladu z GOST 12.1.044-89: v skladu s točko 4.11 eksperimentalno in v skladu s točko 4.12 - z izračunom.

V skladu z GOST 12.1.044-84 so mejne koncentracije širjenja plamena opredeljene kot

kjer je Cn (i) - spodnji (zgornji) CPRP, % (vol.); R- stehiometrični koeficient (število molov kisika na mol goriva); a in b- univerzalne konstante, njihove vrednosti so navedene spodaj:

Za goriva C P N W

P \u003d n + t / 4.

Računska napaka: za spodnjo mejo 0,12; za zgornjo 0,40 at (3 p > 7,5. Podatki o KIRP odvisno od R(% vol.) so podani v tabeli. 1.6 (GOST 12.1.044-84).

Tabela 1.6

Meje koncentracije širjenja plamena (spodnje in zgornje) hlapov in plinov v zraku

Obstajajo še druge enačbe za izračun CPRP, in sicer:

• 4,76-(N-1) + ! '
• (1.14)

• 4,76/Y +4'
• (1.15)

kjer С„ in Od do - približno.); N je število atomov kisika, potrebnih za popolno oksidacijo goriva.

Za gorivo С„Н t

• (1.17)
• 3,74 10 5

kjer je Cn - v % (vol.); () n je najnižja molska kalorična vrednost, kJ/kmol.

Za ogljikovodikova goriva SpN t pri 3 p 10 je računska napaka ±15 %.

Če je KRI za posamezne komponente goriva znan, je priporočljivo, da se njegov nižji KRI izračuna z enačbo:

kjer sta C in Cn koncentraciji 1. komponente v zmesi in na spodnji meji, % (vol.).

Za goriva C p N t v prvem približku a k ~ a p - 1.42. Preračun in od v do a n in a n proizvedeno:

kjer je Cn (d) koncentracija goriva na spodnji (zgornji)

KPRP, % (vol.); Mt in Mo sta molekulska masa goriva in oksidanta; Bo - v kg oksidanta/kg goriva; bm je molarni stehiometrični koeficient, mol goriva/mol goriva.

Preračun nižjega KPPR za različne temperature se lahko izvede po enačbi:

L II l

T - 293

kjer je Tn temperatura (v K) produktov zgorevanja zmesi, pri kateri koncentracija goriva pri 293 K ustreza nižji KPP (v prvem približku je Tn za mešanico ogljikovodikov in zraka 1600-1650 K); C „ in C „ - koncentracije goriva, ki ustrezajo spodnji meji koncentracije pri temperaturah T in 293 K, % (približno.).

Enačba (1.20) velja za širok razpon temperatur, vendar je ni mogoče uporabiti pri temperaturah blizu temperature samovžiga.

Z enačbo lahko izračunamo tudi temperaturo produktov zgorevanja pri nižji KPRP

• (A. + 1) -s_s
• (1.21)

steh

kjer je Tn v K; T s temperaturo zmesi pred zgorevanjem, K; Сstsh - koncentracija goriva v mešanici stehiometrične sestave, % (vol.);

Срш je povprečna izobarična toplotna zmogljivost produktov zgorevanja pri temperaturi T, „kJ / (kg ° С).

CRP je praktično neodvisen od dimenzij valjaste reakcijske posode, če je njen premer večji od 50 mm, za sferično pa, če prostornina presega 2000 cm 3 .

Za določitev KPPR in optimalne sestave mešanice ogljikovodikov in zraka je treba uporabiti grafe, prikazane na sl. 1.26.

С„,s,%(ov.)

riž. 1.26. Meje koncentracije širjenja plamena v mešanicah ogljikovodikov in zraka (Cb in C") in koncentracije ogljikovodikov v mešanicah stehiometrične sestave (Cc, "), odvisno od molarnega stehiometričnega koeficienta 1^ m pri H20 ° C P = 0,101 MPa:

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

Gorljive mešanice hlapov goriva z zrakom v prostoru nad gorivom lahko nastanejo le v določenem temperaturnem območju. Najnižja temperatura, pri kateri lahko v zaprtem volumnu prostora za prelivanje goriva še vedno nastane gorljiva zmes, ki je sposobna mirujočega zgorevanja, ko se vžge iz zunanjega vira, se imenuje spodnja temperaturna meja; ustreza nižji KPP. Najvišja temperatura, pri kateri mešanica hlapov z zrakom v prostoru nad gorivom še ohranja sposobnost mirujočega zgorevanja, se imenuje zgornja temperaturna meja; ustreza zgornjemu KPRP Eksperimentalno določanje temperaturnih mej za tvorbo eksplozivnih zmesi se izvaja v skladu z GOST 12.1.044-89 (str. 4.12), izračunano - v skladu z uporabo istega standarda.

Temperatura, pri kateri je dosežena spodnja temperaturna meja za tvorbo eksplozivne mešanice pri atmosferskem tlaku, se običajno identificira s plameniščem. Pri plamenišču gori samo nastala mešanica hlapov in zraka, vendar se proces zgorevanja ne stabilizira.

Izračun temperaturnih mej za tvorbo gorljivih mešanic se zmanjša na naslednje operacije. Na začetku pri danem skupnem tlaku P in znanih vrednostih koeficienta presežka oksidanta (zrak), ki ustreza spodnji in zgornji KPRP (a n in a c), po enačbi (1.22) določi

parcialni tlaki hlapov goriva Р t :

X | približno 0,232? 0 M t " ?« -

kjer je P skupni tlak, Pa; C - stehiometrični koeficient, kg oksidanta/kg goriva; a - faktor presežka oksidantov; Mt je masa mola goriva, kg/kmol; Mo je masa mola oksidanta, za zrak Mo = 28,966 kg / kmol; pri/ 0 - masna koncentracija kisika v oksidantu.

riž. 1.27.

Nato v skladu s tabelami ali grafi Pc.p. = ^ (0 (kjer P, tlak nasičenih hlapov goriva) poiščemo temperature, ki ustrezajo izračunanim vrednostim Pt-

Če mejne koncentracije za tvorbo gorljivih zmesi niso znane, lahko temperaturne meje približno izračunamo z enačbo:

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

kjer je I - pri 0 C; 15% - vrelišče 5% frakcije, 0 C; Рт - tlak hlapov goriva na KPP (Н ali Р), kPa; 8 „ z „ - entropija izhlapevanja pri temperaturi 15% in atmosferskem tlaku (vzeto po grafu na sliki 1.28).

riž. 1.28.

60 80 100 120 140 160 180 1,°С

Vnetljiva energija in mejne vrednosti vnetljivih koncentracij

Za vnetljivost homogene gorljive zmesi z zunanjim virom toplote so značilne mejne koncentracije in energija, potrebna za njeno vžig.

Koncentracijske meje vžiga (CFL) so takšne mejne koncentracije goriva v mešanici, pri katerih lahko lokalni vir vžiga (električna razelektritev, segreto telo, plamen) zagotovi širjenje procesa zgorevanja na celotno prostornino zmesi. Po analogiji s KG1RP se razlikujeta spodnji in zgornji CPV. Odvisne so od fizikalno-kemijskih lastnosti goriva in oksidanta, energije in vrste vira vžiga, njegove lokacije itd.

Po mnenju Ya.B. Zeldovich, je energija, potrebna za vžig homogene gorljive zmesi, določena z:

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

kjer sta pc in T c gostota in temperatura zmesi; T g je temperatura produktov zgorevanja v začetni zgorevalni komori; L 7 - koeficient toplotne prevodnosti produktov zgorevanja pri Tg; u - normalna hitrost širjenja plamena; C rt - srednja

masna izobarična toplotna zmogljivost plina v sferični plasti 8 T, ki obdaja sferično začetno zgorevalno komoro; 5, - toplotna širina fronte plamena.

Enačba (1.24) je uporabna tudi za primer vžiga gibljive mešanice, če je koeficient toplotne prevodnosti L 7 zamenjati s koeficientom turbulentne izmenjave IV/"(/ - lestvica

turbulenca, V/*- pulzirajoča hitrost), in vrednost n - hitrost širjenja plamena v turbulentnem toku.

Sestava zmesi, ki ustreza minimumu krivulje O = KS,), se imenuje optimalno. Za normalne parafinske ogljikovodike lahko koncentracijo goriva v mešanici optimalne sestave pri 25°C določimo iz razmerja:

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

S povečanjem koncentracije kisika v oksidantu se optimalna sestava gorljive mešanice premakne v območje nižje koncentracije goriva.

Odvisnost optimalne (minimalne) energije vžiga od tlaka in temperature gorljive zmesi je opisana z enačbo [114]:

O-opt

kjer je Oopt energija vžiga pri P in T, J; Cb - energija vžiga pri T = 273 K in P = 10 5 Pa.

Enačba (1.26) ima dobro korelacijo z eksperimentalnimi podatki.

Razmerje med optimalno energijo vžiga in koncentracijo kisika v oksidantu je opisano z enačbo

kjer je (С? 0 „„,) y / = / - optimalna vrednost energije vžiga mešanice goriva in kisika; ~ volumenska koncentracija

kisik v oksidantu; n je eksponent, je blizu enote (n ~ 0,8).

Eksperimentalni podatki za metan, etan in propan ob menjavi c/ x, od 0,1 do 0,21 in tlaki od 0,98 do 19,6 kPa potrjujejo enačbo (1.27). Očitno ostaja veljaven za mešanice ogljikovodikov.

Koncentracije goriva pri mejah vžiga je mogoče izračunati, če so KPRP in vrednosti () ref in C opt znani po enačbah

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

Enačbi (1.28) in (1.29) veljata za --

Z označevanjem desnih delov teh enačb, B oziroma 0,5A, dobimo

Z" - Z" = B in C"+ C" = AMPAK . (1.30)

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

V zgornjih enačbah: C in in C n - koncentracije goriva v mešanici pri zgornjem in spodnjem KPRP; C in in C " - koncentracija goriva v mešanici pri zgornjem in spodnjem CPV z vžigalno energijo kapacitivnega električnega naboja; C opt - koncentracija goriva v mešanici, ki ustreza O ref.

Enačbi (1.28) in (1.29) temeljita na rezultatih eksperimentalnih študij, prikazanih na sl. 1.30.

• (s;-s>;)-2s opt

riž. 1.30. Območje vžiga zmesi C p N P1 + 02 + ^ odvisno od energije vžiga

Meje koncentracije vžiga so odvisne od hitrosti pretoka, približujejo se druga drugi s povečanjem (sl. 1.31 in 1.32).

Vpliv hitrosti toka na energijo vžiga je pravilno opisan z enačbo:

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

kjer je (Zo - energija vžiga nepremične mešanice, 10 "3 J; XV - hitrost toka, m / s; A - koeficient, ugotovljen eksperimentalno.

riž. 1.31.

riž. 1.32. Presežni zračni koeficient a pri CPV mešanice bencina in zraka glede na pretok? in tlak Р [ 114]:

Plamenišče in temperatura samovžiga

Plamenišče je najnižja temperatura, pri kateri se lahko nastala mešanica hlapov in zraka vžge z zunanjim virom toplote, vendar se proces zgorevanja ne stabilizira. Eksperimentalno se plamenišče določi v odprtem ali zaprtem lončku v skladu z GOST 12.1.044-84 (točki 4.3 in 4.4). Izračunana določitev plamenišča se izvede v skladu z GOST 12.1.044.84 (oddelek 4.5).

Plamenišče je 10-15°C pod temperaturno mejo za tvorbo gorljive zmesi, ki je sposobna širjenja plamena.

Za približno določitev plamenišča se lahko uporabi odvisnost, prikazana na sliki 1. 1.33.

riž. 1.33. Plamenišče 1 V cp reaktivnega goriva in bencina B-70 odvisno od tlaka nasičenih hlapov Pn p pri 1=40°C v zaprtem lončku (62]: o - goriva različne sestave; - posplošna krivulja

Samovžig je proces vžiga gorljive mešanice brez stika s plamenom ali vročim telesom. Najnižja začetna temperatura, ki zadostuje za samovžig gorljive zmesi, se imenuje temperatura samovžiga. Odvisno je od kemične narave goriva, sestave mešanice zraka in goriva, tlaka, adiabatne narave samovžiga, prisotnosti katalizatorjev in inhibitorjev oksidacije ter drugih dejavnikov.

Časovni interval med trenutkom, ko gorljiva zmes doseže temperaturo samovžiga in pojavom plamena, se imenuje zakasnitev samovžiga. Pri dobavi tekočega goriva zajema proces atomizacije, segrevanja in izhlapevanja kapljic goriva, difuzijo hlapov goriva in kisika ter končno kemične reakcije.

Temperatura in zakasnitev samovžiga sta med seboj povezana z razmerjem:

kje E- efektivna aktivacijska energija, kJ/kmol; E\u003d 8,31419 kJ / (kmol K) - univerzalna plinska konstanta; t- čas zakasnitve samovžiga pri temperaturi T.

Za nagnjenost ogljikovodikov in njihovih zmesi k samovžigu je značilna najnižja temperatura samovžiga, dobljena v adiabatnih pogojih, ko čas izpostavljenosti gorljive zmesi pri danih začetnih pogojih ne omejuje procesa samovžiga.

Najnižja temperatura samovžiga je edinstveno določena s strukturo molekule. Tako je na primer za parafinske ogljikovodike 1 st v neposredni povezavi z učinkovito dolžino ogljikove verige Lc, ki se izračuna z enačbo:

• 21>GLG,
• (1.34)

kjer je r število CH3 skupin v molekuli; k je število ogljikovih verig, ki se začnejo in končajo s skupino CH 3, m* je število možnih verig, ki vsebujejo b^-ogljikove atome. Odvisnost 1 sv =A(bc) je prikazana na sl. 1.34.

riž. 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| 0 H 22; 19-n-C, 2H2I; 21 - n - C14H30; 22 - n - C|^H 3 4

Temperatura samovžiga zmesi ogljikovodikov ne ustreza pravilu aditivnosti, običajno je nižja od izračunane na podlagi tega pravila.

Podatki o temperaturi samovžiga zmesi zrak-gorivo optimalne sestave glede na število ogljikovih atomov v molekuli ogljikovodika (za reaktivna goriva v zgornji formuli) so prikazani na sliki 2. 1.35. Učinek tlaka in koncentracije kisika v oksidantu ponazarjajo podatki, prikazani na sl. 1.36.

riž. 1.35. Odvisnost temperature samovžiga zmesi zrak-gorivo optimalne sestave od števila ogljikovodikovih atomov n v molekuli pri Р=0,101 MPa [124]; t zakasnitev samovžiga; t L - "približno; R.T. - reaktivna goriva (p-v zgornji formuli) - parafin; a- olefin; ? - naftenski ogljikovodiki

riž. 1.36. Odvisnost temperature samovžiga goriva T-6 od tlaka P in koncentracije kisika v oksidantu f 0 2 (po V.V. Malyshevu):

2 = 0 2/(°2+L, d)

Temperatura samovžiga je določena s sposobnostjo goriva, da tvori gorljive zmesi v parni fazi. Iz tega sledi, da je temperatura samovžiga suspenzije

goriva določata disperzijski medij in zgoščevalec. Razpršena faza sodeluje v procesu samovžiga le v smislu absorpcije toplote, ko se suspenzija segreje na temperaturo samovžiga tekoče faze.

Eksplozijski tlak v zaprti prostornini

Eksplozijski tlak - najvišji tlak, ki nastane med deflagracijsko eksplozijo zmesi hlapov in zraka v zaprti prostornini pri začetnem tlaku 0,101 MPa. Hitrost povečanja tlaka med eksplozijo je izvod eksplozijskega tlaka glede na čas (s1R/(1t) na naraščajočem delu odvisnosti P=Y t).

Eksperimentalno se najvišji tlak eksplozije in hitrost povečanja tlaka med eksplozijo parno-zračnih mešanic določita v skladu z GOST 12.1.044-89 (Dodatek 8). Izračunana določitev stopnje povečanja tlaka med eksplozijo se izvede v skladu z GOST 12.1.044-89 (Dodatek 12).

Eksplozijski tlak je določen z:

kjer je Pvzr - eksplozijski tlak, Pa; Pn - začetni tlak, Pa; T „ in T p.s. - začetna temperatura in temperatura produktov zgorevanja. TO; konica - število molov produktov zgorevanja in začetne mešanice.

Največja hitrost dviga tlaka (v Pa/s) se izračuna iz enačbe

kjer je Ro začetni tlak. Pa; u - normalna hitrost širjenja plamena pri Po in To m / s; To je začetna temperatura zmesi, K; r je polmer bombe, m; P - R m /P 0 - zmanjšan maksimalni tlak eksplozije; k je adiabatski indeks za preskušano zmes; e- termokinetični indikator, odvisno od in n, tlaka in temperature; če vrednost e neznano, se vzame enako 0,4.

Povprečna stopnja dviga tlaka (v Pa/s) se izračuna iz enačbe:

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

kje ^m,k 7 e)-funkcijo, njeno vrednost najdemo po nomogramu sl. 1.37.

riž. 1.37. Odvisnost od funkcij /(n, c.s) od znižanega tlaka n=P/P K,„ adiabatni eksponent do in termokinetični indeks z preskusna mešanica (dodatek k GOST 12.1.044-84)

Vrednote tg in k najdemo s termodinamičnim izračunom oz. v primeru nemožnosti izračuna, sprejme do= 9,0 in k=1,4.

Nujni primeri in nujni primeri

Nesreča je nevaren incident, ki ga povzroči človek, ki ogroža življenje in zdravje ljudi na objektu, določenem ozemlju ali vodnem območju in vodi do uničenja zgradb, objektov, opreme in vozil, motenj v proizvodnem ali transportnem procesu. , kot tudi škodo naravnemu okolju (GOST R 22.0 .05-94).

Nesreča je uničujoče nenadzorovano sproščanje energijskih ali kemično (biološko, sevalno) aktivnih sestavin. Glede na vir nastanka ločimo izredne razmere (ES) naravne, človeške in naravne, ki jih povzroči človek. Na sl. 1.38 prikazuje relativno rast števila naravnih nesreč in nesreč, ki jih povzroči človek in jih povzroči človek, v Rusiji. Na sl. 1.39 prikazuje dinamiko števila vseh nesreč, ki jih je povzročil človek, v Rusiji za obdobje 1990-94. Iz slike je razvidno, da naraščanje števila izrednih dogodkov ne poteka gladko, ampak nenadoma, pri čemer se izbruhi pojavljajo v obdobjih takoj po družbenih pretresih (avgust 1991, oktober 1993).

Število nesreč, ki jih je povzročil človek, se je v zadnjih letih še posebej močno povečalo, tudi v letalstvu.

Potencialni predmeti nesreč so letala, pa tudi skladišča in skladišča eksplozivnih in vnetljivih naftnih derivatov, ki se nahajajo na ozemlju letališča, točke za oskrbo z gorivom in vzdrževanje ter popravila. Vzrok za nujne primere je lahko puščanje olja.

izdelki skozi tesnilne enote zapornih ventilov, prenosnih črpalk, cevovodov in polnilnih naprav; skozi prezračevanje plinskega prostora rezervoarjev; prelivanje rezervoarjev, cistern in rezervoarjev; čiščenje rezervoarja; korozijsko uničenje rezervoarjev in komunikacij.

Za shranjevanje in prevoz naftnih derivatov se uporabljajo različni zabojniki. Varno delovanje posod je odvisno od njihove trdnosti. Do nesreč na takšnih objektih pa lahko pride zaradi pomanjkljivosti obstoječega sistema spremljanja in spremljanja stanja objektov ter pomanjkanja regulativne in tehnične dokumentacije.

Varnost delovanja skladišč za naftne derivate mora biti zagotovljena med projektiranjem, gradnjo in obratovanjem. Ta pristop narekuje analiza prevzemne in operativne dokumentacije ter vzroki za izredne razmere. Pomembna naloga, katere rešitev bo izboljšala zanesljivost obratovanih skladišč, je izvesti njihove znanstveno utemeljene obsežne tehnične preglede in jih opremiti s sistemom za diagnosticiranje in obratovalno spremljanje stanja kovinskih, temeljev, toplotnoizolacijskih konstrukcij in procesna oprema.

Za varno upravljanje tokov naftnih derivatov je zelo pomembna uporabnost cevovodne tehnološke armature: zaporne, dušilne, varnostne naprave; krmilni ventili; ventili povratnega delovanja (za preprečitev možnosti premikanja izdelka, vzvratna stran delavca); zasilne in zaporne armature (za avtomatski izklop pretoka v zasilni odsek ali njegovo zaustavitev), odtoki kondenzata itd.

Število nesreč

riž. 1.38.

• 1 - pg "sorodniki;
• 2 - naravno-tehnološko;
• 3 - tehnogeni

riž. 1.39.

Ko je oprema brez tlaka, produkt odteče in hitro izhlapi s tvorbo koncentracije

eksplozivnih in vnetljivih zmesi plin-para-zrak. Nenamerne emisije ali puščanje zmesi hlapov in plinov vodijo do nastanka oblakov, ki lahko eksplodirajo. V delu je obravnavana detonacija parno-plinskih in aerodisperznih sistemov. Pojav detonacije v velikih oblakih je razložen z naslednjimi mehanizmi. Prvi od njih upošteva možen učinek intenzivnega toplotnega sevanja dolgega plamena v oblakih, ki so jih predhodno pomešali turbulentni plinski tokovi.

Drugi mehanizem za nastanek detonacije vključuje pospeševanje plamenov v velikih oblakih zaradi razlike v pospeških osnovnih volumnov zgorelega plina in sveže mešanice v turbulentnem plamenu. Ta razlika nastane pod delovanjem povprečnih tlačnih gradientov v plamenu zaradi različnega vzgona elementarnih volumnov plina različnih gostot, kar vodi v dodatno turbulenco pretoka in povratne informacije. Ta mehanizem pozitivne povratne informacije, ki ga določa razlika v gostotah na različnih območjih oblaka, lahko znatno poveča pospeševanje plamena.

Vžig spremlja svetel visokotemperaturni blisk. Najbolj sprejemljiva geometrijska figura utripajoče mešanice hlapov in plinov je figura nepravilne krogle ali elipse (ognjena krogla). Ognjeno kroglo (OS) razumemo kot produkt nenadnega izhlapevanja ali uhajanja uplinjenega goriva (ali plina), ki ga spremlja njihov utrip in kasnejše normalno ali deflagracijsko zgorevanje. Za številne vnetljive linearne in ciklične izpuste ogljikovodikov v območju gostote od 700 do 1000 kg / m 3 so podana razmerja za premer ognjene krogle:

kjer je M masa goriva v OH, kg;

Тf - dejanska temperatura v OR (v oblaku), 0 С;

Trep - referenčna (referenčna) temperatura, °С.

Razpon koeficienta 4,2n-5,3 je odvisen od vrste goriva in pogojev nastanka oblakov.

Za življenjsko dobo oblaka med njegovim naravnim izgorevanjem ima izraz obliko:

m = 0M-*1m-1±.

Te odvisnosti so prikazane na sl. 1,40 in 1,41.

riž. 1.40.

riž. 1.41.

V zaprti prostornini obstaja velika nevarnost eksplozije zmesi hlapi-plin-zrak. V tabeli. 1.7 prikazuje meje detonacije ogljikovodikov v zraku v zaprtem volumnu in odprtem prostoru, ki kažejo na večjo nevarnost eksplozije plina ali zmesi plina in hlapov v zaprtem volumnu. To je razloženo tako s procesi pospeševanja reakcije zaradi povečane avtokatalize kot zaradi ojačanja odbitih valov med začetkom arijskega procesa in zaradi številnih vedno obstoječih kinetičnih razlogov. Povečana lahkotnost vzbujanja detonacije v posodah je posledica sposobnosti sten, da ustvarijo turbulenco v toku pred plamenom, kar pospešuje prehod iz zgorevanja v detonacijo.

Meje detonacije za ogljikovodike v zraku

Eksplozija akumulirane plinske mešanice lahko nastane pod delovanjem naključne iskre. Pri odprtem polnjenju naftnega produkta je možna tudi eksplozija zaradi statične razelektritve, zlasti če ni ozemljitvene naprave. Najpogostejši vzrok za eksplozijo je iskra, tudi kot posledica kopičenja statične elektrike. Električna iskra se lahko pojavi brez prevodnikov in omrežij. Nevarno je, ker se pojavlja na najbolj nepričakovanih mestih: na stenah rezervoarjev, na avtomobilskih pnevmatikah, na oblačilih, ob udarcu, na trenju itd. Drugi vzrok eksplozije sta malomarnost in nedisciplina delavcev.

Kjer je možno nastajanje zmesi hlapi-plin-zrak, je treba zagotoviti zanesljivo zaščito pred strelo, zaščito pred statično elektriko ter poskrbeti za ukrepe proti iskrenju električnih aparatov in druge opreme.

V primeru nesreč, povezanih z eksplozijami, pride do uničenja okoliških predmetov in poškodovanih ljudi. Uničenje je posledica duhovnega delovanja produktov eksplozije in zračnega udarnega vala. V tem primeru so glavni škodljivi dejavniki udarni val, svetlobno toplotno sevanje in strupene obremenitve (ogljikov monoksid). Ljudje, ki so na razdalji 5 m, dobijo opekline 1. stopnje in druge poškodbe.

Eksplozivne nesreče pogosto spremljajo požari, ki lahko povzročijo katastrofalne posledice in posledično močnejše eksplozije in več uničenja. Vzroki za požare so običajno enaki kot pri eksplozijah. V tem primeru je lahko eksplozija vzrok ali posledica požara, in obratno, požar je lahko vzrok ali posledica eksplozije.

Požar je spontano nastajajoče mesto renija, ki ga tehnološki procesi ne predvidevajo. Zgorevanje naftnih derivatov se lahko pojavi v rezervoarjih, proizvodni opremi in razlitjih na odprtih območjih. V primeru požara naftnih derivatov v rezervoarjih lahko pride do eksplozij, vretja in njihovega sproščanja ter posledično do razlitja vroče tekočine. Emisije in vrenje naftnih derivatov so zelo nevarni, kar je povezano s prisotnostjo vode v njih in je značilno hitro zgorevanje penaste mase produktov. Pri vrenju se temperatura močno poveča (do 1500 ° C) in višina plamena.

Za oceno stopnje poškodbe predmeta se običajno uporablja tako imenovana mejna krivulja, ki povezuje tok toplotne in svetlobne energije q (toplotni tok) in skupno energijo O, ki pade na enoto površine (slika 1.42).

riž. 1.42.

Za daljše čase toplotne izpostavljenosti, ki presegajo čas možnega nepoškodovanega obstoja predmeta, bo prag poškodbe določen izključno s toplotnim (toplotnim svetlobnim) tokom n. Pri impulzih s kratko osvetlitvijo bo prag določen predvsem z energijo O. Vrednosti R in O, ki presežejo prag, povzročijo brezpogojno škodo na objektu.

Če sta I ali O manjša od njunih mejnih vrednosti, potem ni tipične lezije in je možno le blago nelagodje. Na primer, s povečanjem trajanja sevanja z 0,5 na 2 s, se i zmanjša s 120 na 30 enot, t.j. z rahlim povečanjem O tudi s podaljšanjem časa izpostavljenosti za 4-krat, kar vpliva na poškodbe

so odsotni in oseba lahko čuti le rahlo nelagodje.

Vendar pa vrednost celotne energije O, ki pade na predmet uničenja v istem časovnem obdobju, naraste s približno 10 na 25 enot. (^.

Tako črta K, ki se odziva na medsebojno povezane spremembe v I in O, tvori območje (območje) lezije, prikazano na sliki desno od črte K.

Ena najbolj neprijetnih posledic poškodbe s sevalno energijo je opeklina "palic" in "stožcev" očesa.

Na sl. 1.43 prikazuje odvisnost i od m, pa tudi T od m, ki določa območja znosne in nevzdržne bolečine med nastankom toplotnih svetlobnih opeklin različnih stopenj. Merilo, prikazano na sliki, temelji na dejstvu, da se pri toplotnem sevanju pojavi neznosna bolečina, ko temperatura plasti kože, debele približno 0,14-0,15 mm (pod površino zgornje epitelijske plasti) doseže ali preseže temperaturo 45 ° C.

Po odstranitvi sevanja (vendar ne več kot 20-30 s) ostra bolečina popusti, nato pa praviloma popolnoma izgine. Zvišanje temperature določene plasti za 4-10 stopinj ali več povzroči bolečinski šok in očitne opekline kože.

Območje znosne bolečine, prikazano na grafu, je določeno z dejstvom, da se v trenutku izpostavljenosti sevanju pojavi biološki zaščitni refleks, ki povzroči povečanje pretoka krvi iz perifernih delov telesa, kar preprečuje lokalno povečanje temperaturo do mejne vrednosti. Ko je izpostavljen visokim odmerkom toplotnega tlaka, ta fiziološki mehanizem ne more več zagotoviti potrebnega odvajanja toplote, telo pa je podvrženo patološkim in včasih previsokim toplotnim obremenitvam. Glede na naravo črt na sl. 1.42 kaže, da obstaja določena kvantitativna

dozo sevanja q in temperaturo T, kar povzroči toplotno poškodbo in pojav neznosne bolečine, ko je ta odmerek zagotovljen s potrebnim časom izpostavljenosti.

Trajanje izpostavljenosti, s Slika 1.43. Meje toplotnih in svetlobnih poškodb

Nesreče z letalom (LA) nastanejo predvsem zaradi okvare enot, na prvem mestu - okvare motorja, terorističnih napadov, požara, spremljajo pa jih tudi eksplozije. Eksplozija se lahko pojavi v zraku ali ob trku s tlemi. Pri padcu letala na stanovanjske prostore se lahko poškodujejo ljudje, objekti itd. Primeri letalskih nesreč, njihova analiza so podani v delu.

Ena glavnih nevarnosti v letalstvu je možnost požara med zasilnim pristankom. Gorivo, ki uhaja iz poškodovanih rezervoarjev, se lahko vžge zaradi tornih isker iz vročega

površin ali odprtega ognja. V tem primeru se nastalo zgorevalno središče hitro razširi po vseh conah, v katerih so razmerja para/gorivo zrak znotraj območja vnetljivosti. Eden od načinov za zmanjšanje nevarnosti požara je uporaba želiranih goriv, ​​ki se širijo počasneje in so manj hlapna kot običajna tekoča goriva. Ko je rezervoar z zgoščenim gorivom poškodovan, se tako hitrost širjenja goriva kot tudi stopnja tvorbe vnetljivih aerosolov močno zmanjšata. To vam omogoča, da podaljšate čas, v katerem je mogoče potnike evakuirati.

Izredne razmere in izredne razmere povzročajo veliko materialno škodo in poslabšajo okoljske probleme. V primeru nesreč, ki jih spremljajo eksplozije in požari, pride do močnega mehanskega, toplotnega in kemičnega vpliva na okolje. Hkrati se močno povečajo emisije onesnaževal; površina zemlje je posejana z drobci LL, ostanki goriva, produkti zgorevanja; povzročena je znatna škoda naravni krajini, rastlinstvu, favni; pašniki in rodovitna tla umirajo.

Za mehanski vpliv je značilna kršitev zgornje (rodovitne) plasti tal zaradi njene površine in globokega uničenja, vpliv energije eksplozije (udarni val); kršitev travnatosti, poškodbe ali odmiranje grmovja, dreves in drugega rastlinja. Spreminjajo se struktura zgornje plodne plasti, izmenjava plina in vode ter kapilarna struktura.

Ukrepe za izboljšanje varnosti v izrednih razmerah običajno delimo v dve kategoriji. Prva vključuje dejavnosti, ki se izvajajo po nastanku

izredne razmere. Dejavnosti El1 se običajno imenujejo operativne, v bistvu pa se nanašajo na zaščito prebivalstva in odpravljanje posledic izrednih razmer. Druga skupina ukrepov vključuje aktivnosti, ki se izvajajo vnaprej. Ti vključujejo povečanje zanesljivosti procesne opreme, zmanjšanje zalog nevarnih snovi v objektih, odstranitev nevarnega objekta in zgodnje ukrepe za zaščito ljudi.

Zelo pomemben je sistem aktivne varnosti letenja (ASOSPS), ki je element "inteligentnega" sistema za podporo pilota na krovu, ki je v letalski praksi znan kot "pilotov pomočnik", zasnovan za delovanje tako pri normalnem kot nenormalnem letu. situacije. ASOBP izdaja opozorilne signale o grožnji za varnost letenja, pa tudi nemudoma svetuje informacije v obliki »nasvetov« za nadzor letala in njegovega kompleksa na krovu, da se prepreči vstop letala v kritične načine letenja. Za preprečevanje trkov z zemeljsko površino in med letali ASOBP generira prostorske trajektorije "razmnoževanja".

Eno od učinkovitih področij dela na področju preprečevanja letalskih nesreč je popolna, poglobljena in objektivna preiskava dogodkov, ki so se že zgodili, in na podlagi tega oblikovanje priporočil za preprečevanje njihovega ponovitve.

Učinkovitost takšnega dela ni odvisna le od zadostne ravni sredstev, temveč tudi od izčrpnih pooblastil organa, ki izvaja neodvisno preiskavo, kar mu omogoča, da vpliva na katero koli področje sistema zračnega prometa (proizvodnja, načrtovanje, testiranje, certificiranje). , delovanje, popravilo, regulativni okvir itd.) .

Standard 5.4. Priloga 13 h Konvenciji o mednarodnem civilnem letalstvu pravi: "Organu za preiskovanje nesreč se podeli neodvisnost pri izvajanju preiskave in neomejena pooblastila za njeno izvajanje." Ta zahteva se izvaja tudi v Ruskih preiskovalnih pravilih, ki jih je odobrila Vlada Ruske federacije. Meddržavni letalski odbor (IAC), ustanovljen s sporazumom, je od voditeljev držav in vlad CIS prejel pravico do neodvisnega preiskovanja letalskih nesreč. Od leta 1992 so strokovnjaki IAC raziskali več kot 270 letalskih nesreč, vključno z več kot 50 mednarodnimi, vključno s preiskavami dogodkov z letali zahodne izdelave.

Trenutno je na svetu sedem tovrstnih specializiranih centrov za preiskovanje nesreč (ZDA, Francija, Velika Britanija, Kanada, Nemčija, Avstralija in IAC).

Nič manj pomembnega je obveščanje držav s podatki o okvarah in okvarah letalske opreme ter napačnih ravnanjih posadk. Z uporabo teh podatkov lahko letalski organi vsake države sprejmejo preventivne ukrepe.

3. ŠIRENJE PLAMENA V PLINSKIH ZMESAH

Hitrost širjenja plamena pri zgorevanju trdnih, tekočih in plinastih snovi je praktičnega pomena za preprečevanje požarov in eksplozij. Upoštevajte hitrost širjenja plamena v mešanicah gorljivih plinov in hlapov z zrakom. Ob poznavanju te hitrosti je mogoče določiti varno hitrost plinsko-zračnega toka v cevovodu, rudniku, prezračevalnem sistemu in drugih eksplozivnih sistemih.

3.1. HITROST PLAMENA

Kot primer, na sl. 3.1 prikazuje diagram izpušnega prezračevanja v premogovniku. Iz nanosov rudnika 1 cevovod 2 odstranjuje prašno mešanico zraka in premogovega prahu, v nekaterih primerih pa tudi metan, ki se sprošča v premogovnih plavih. Ko pride do požara, se bo plamenska fronta 3 razširila proti nanosom 1. Če hitrost gorljive mešanicew bo manjša od hitrosti širjenja fronte plamenain glede na stene cevi se bo plamen razširil v rudnik in povzročil eksplozijo. Zato je za normalno delovanje prezračevalnega sistema potrebno upoštevati pogoj

w>u.

Hitrost odstranjevanja eksplozivne mešanice mora biti večja od hitrosti širjenja fronte plamena. To bo preprečilo, da bi plameni vdrli v nanos jaška.

riž. 3.1. Shema širjenja plamena v rudniku:

1 - moj; 2 - cevovod; 3 - sprednja stran plamena

Teorija širjenja plamena se je razvila v delih Ya.B. Zeldovich in D.A. Frank-Kamenetsky, temelji na enačbah toplotne prevodnosti, difuzije in kemijske kinetike. Vžig gorljive zmesi se vedno začne v eni točki in se razširi po celotnem volumnu, ki ga zaseda gorljiva zmes. Razmislite o enodimenzionalnem primeru - cev, napolnjena z gorljivo mešanico (slika 3.2).

Če se zmes vžge z enega konca cevi, se bo vzdolž cevi širila ozka fronta plamena, ki ločuje produkte zgorevanja (za sprednjo stranjo plamena) od sveže gorljive mešanice. Sprednji del plamena ima obliko pokrovčka ali stožca, katerega konveksni del je obrnjen proti gibanju plamena. Fronta plamena je tanka plinasta plast (10 -4 ÷10 -6) m široka.V tej plasti, ki se imenuje območje izgorevanja, potekajo kemične reakcije zgorevanja. Temperatura fronte plamena, odvisno od sestave zmesi, je T= (1500 ÷ 3000) K. Sproščena toplota zgorevanja se zaradi procesov toplotne prevodnosti in sevanja porabi za segrevanje produktov zgorevanja sveže gorljive mešanice in sten cevi.

riž. 3.2. Shema širjenja fronte plamena v cevi

Ko se plamenska fronta premika v cevi, se v gorljivi mešanici pojavijo stiskalni valovi, ki ustvarjajo vrtinčna gibanja. Plinski vrtinčki upognejo fronto plamena, ne da bi spremenili njeno debelino in naravo procesov, ki se v njej dogajajo. Na enotni površini fronte plamena vedno gori enaka količina snovi na enoto časa. . Vrednost je konstantna za vsako gorljivo zmes in se imenuje masna hitrost gorenja . Poznavanje površine fronte plamenaS, lahko izračunate maso snovi M, gorljivo v celotni fronti zgorevanja na enoto časa:

Vsak element plamenske fronte dSpremika glede na svežo mešanico vedno v smeri normale na fronto plamena v dani točki (slika 3.2), in hitrost tega gibanja:

kjer je gostota sveže gorljive mešanice.

vrednost se imenuje normalna hitrost širjenja plamena in ima dimenzijo m/s. Je konstantna vrednost procesa zgorevanja dane mešanice in ni odvisna od hidrodinamičnih pogojev, ki spremljajo proces zgorevanja. Normalna hitrost širjenja plamena je vedno manjša od opažene hitrosti in, to je hitrost fronte zgorevanja glede na stene cevi:

u n< u .

Če je fronta plamena ravna in usmerjena pravokotno na os cevi, bo v tem primeru opazovana in normalna hitrost širjenja plamena enaka

u n = u.

Območje konveksne fronte plamenaS vprašanjevedno večja od površine ravne fronteS pl, Zato

> 1.

Normalna hitrost plamenau nza vsako gorljivo zmes je odvisno od primesi inertnih plinov, temperature mešanice, vlažnosti in drugih dejavnikov. Zlasti predogrevanje gorljivega plina poveča hitrost širjenja plamena. Lahko se pokaže, da je hitrost širjenja plamenau nje sorazmeren s kvadratom absolutne temperature zmesi:

u n .= const T 2.

Na sl. 3.3 prikazuje odvisnost hitrosti širjenja plamena v gorljivi mešanici "zrak - ogljikov monoksid" glede na koncentracijo CO. Kot izhaja iz zgornjih grafov, se hitrost širjenja plamena povečuje z naraščanjem temperature zmesi. Za vsako temperaturno vrednost ima hitrost širjenja plamena največjo v območju koncentracije ogljikovega monoksida CO, ki je približno 40%.

Toplotna zmogljivost inertnega plina vpliva na hitrost širjenja plamena. Večja kot je toplotna zmogljivost inertnega plina, bolj zmanjša temperaturo zgorevanja in bolj zmanjša hitrost širjenja plamena. Torej, če mešanico metana z zrakom razredčimo z ogljikovim dioksidom, se lahko hitrost širjenja plamena zmanjša za 2-3 krat. Na hitrost širjenja plamena v mešanicah ogljikovega monoksida z zrakom močno vplivajo vlaga, ki jo vsebuje mešanica, prisotnost sajastih delcev in nečistoč inertnih plinov.

riž. 3.3. Odvisnost od hitrosti širjenja plamena

o koncentraciji ogljikovega monoksida v mešanici