Теплового воздействия
Кроме теплового воспламенения газовых смесей возможно также самоускорение реакции горения, свя занное с развитием цепной реакции. Процесс самовоспламенения реальных горючих смесей имеет цепной характер. -Самовоспламенение горючей смеси может произойти только в случае превышения некоторой определенной температуры, называемой температурой самовоспламенения. В отличие от таких характеристик, как нормальная скорость и концентрационные пределы, температура самовоспламенения не является физико-химической константой горючей газовой смеси и зависш от габаритов сосуда или аппарата, в котором находится смесь, и от ряда других факторов.
Непосредственно после химического взаимодействия продукты реакции несут «а себе большой запас энергии, полученный за счет теплоты экзотермического превращения и первоначально затраченной энергии активации. Эта энергия в одних случаях может рассеиваться в окружающем пространстве при соударениях молекул или в результате излучения и расходуется на разогрев реагирующей среды. Такой случай и был рассмотрен при описании теплового воспламенения.
Механизм возникновения пределов теплового воспламенения..... 127
Примеры теплового воспламенения................. 149
Механизм возникновения пределов теплового воспламенения. Рассмотрим тепловой режим экзотермической реакции, протекающей в сосуде, помещенном в печь с температурой Т0. Будем раздельно учитывать скорость прихода тепла при тепловыделении НФ\ возникающем после впуска газа в реактор, и скорость отвода тепла qlt обе величины отнесены к единице объема реактора.
При описанном механизме воспламенения логарифм критической плотности ( — plTt) горючей среды линейно зависит от обратной температуры самовоспламенения. Угловой коэффициент такой прямой равен (А + 2RT[)lsR, т. е. определяется отношением эффективного значения энергии активации А + 2RT( и суммарного порядка реакции ***. Таким образом, изучение закономерностей для пределов теплового воспламенения также дает возможность определять
т. е. составляет 63% вычисленного выше значения ta. Время саморазогрева на 28' градусов равно 86% ta и т. д. Таким образом, пред-взрывной разогрев по продолжительности представляет собой основную стадию процесса теплового воспламенения, хотя повышение температуры за это время мало по сравнению с полным разогревом. Тепловая подготовка взрывной системы при самовоспламенении продолжается значительно дольше, чем химическое превращение основного количества реагирующего газа.
Закономерности нестационарного режима воспламенения. Изложенное позволяет вычислять величину периода индукции теплового воспламенения и ее зависимость от условий опыта. Поскольку т к* f-^ 1а — О ID
Сравнение абсолютных значений экспериментального и расчетного периодов индукции — важное средство проверки возможности нетеплового воспламенения, дополнительное к определению абсолютных значений пределов воспламенения. Точно так же, если критические параметры имеют значения, при которых левая часть уравнения (4.23) существенно меньше теоретической величины р, это указывает на роль вырожденных разветвлений в механизме воспламенения.
Примеры теплового воспламенения [12]. Очевидно, что закономерности воспламенения реальных взрывчатых систем будут наиболее близки к закономерностям теплового взрыва в тех случаях, когда развитие реакции не связано с разветвлениями цепей. Для неразветвленных цепных процессов типично воспламенение смесей Но + С12 и —^ Н2 + Вг2, для мономоле- >. кулярных — взрывной рас- с, над неустойчивых эндотер- "^ мических соединений. -»
Характерный пример теплового воспламенения дает распад ацетилена [106, 107]. Предпламенная реакция, определяющая закономерности воспламенения, представляет собой полимеризацию, первая стадия процесса — димеризацию. Распад же на углерод и водород происходит на последующих стадиях процесса уже при высоких температурах, и их кинетика не определяет критические условия воспламенения. Начальные стадии связаны с бимолекулярными и радикальными процессами либо с образованием коротких неразветвленных цепей. Было показано, что, независимо от неясного пока в деталях механизма реакции, кинетика начальной стадии процесса описывается эмпирическим уравнением второго порядка, хорошо согласующимся с данными всех известных исследований. На его основе можно вычислить критические условия теплового воспламенения, совпадающие с экспериментальными.
конструкцию в течении времени, определяемым требованиями к этой конструкции по огнестойкости, но не более 45 мин. В качестве теплового воздействия принимается стандартный тепловой режим, при котором испытывают конструкции на огнестойкость.
Условное обозначение класса пожарной опасности конструкции включает букву К и цифры, которые обозначают продолжительность теплового воздействия в минутах при испытании образца.
Одна и та же конструкция может принадлежать к различным классам пожарной опасности в зависимости от времени теплового воздействия.
• КО (15) - конструкция класса КО при времени теплового воздействия 15 мин;
• К1 (30) - конструкция класса К1 при времени теплового воздействия 30 мин;
• К1 (30)/КЗ (45) - конструкция класса К1 при времени теплового воздействия 30 мин и класса КЗ при времени теплового воздействия 45 мин.
В практических расчетах предельно допустимое напряжение принимают ^,.д=17 МДж/(м2-ч) [4 Мкал/(м2-ч)] для отдельно-стоящих, не требующих постоянного обслуживания факелов и когда обслуживающий персонал может покинуть опасную зону в течение 20 с. Если персонал может покинуть опасную зону в течение •3 мин, то допустимое тепловое напряжение в этой точке снижают до дп.д=10 МДж/(м2-ч) [2,4 Мкал/(м2-ч)]. Если обслуживающий персонал в расчетной зоне теплового воздействия по условиям работы должен находиться в течение длительного времени, то
При расчетах факельных систем необходимо исходить не только из условий предупреждения возможного опасного воздействия теплового излучения на персонал, но и из условий исключения возможности пожаров и взрывов от теплового воздействия факела. 5_ На максимально возможном расстоянии от факела следует располагать емкости с ЛВЖ, сжиженными горючими или токсичными газами. *j
Время теплового воздействия огненного шара на объекты и людей определяется временем его существования по формулам т = 2,7Шр°.!»2; T = 3,36Afy°'32; т = З.вМу0-33' (ЛГР, Му —масса ракетного и углеводородного топлива). Для огненных, шаров небольшого объема, образующихся при взрывах пропана, пен-тана и октана в воздухе, время их жизни можно определять по формуле T=l,07Af°'181. Эту формулу рекомендуется применять при М^Ю кг.
По наблюдаемым максимальным радиусам огненных шаров можно оценить массу сжиженного газа в резервуарах, которые были вовлечены в цепное развитие аварии по типу взрывов расширяющихся паров вскипающей жидкости. По формуле (5.6) определяют массы СУГ, участвующие в образовании ог ненных шаров, которые составили от 48 до 1300 т. Опасность теплового воздействия можно оценить по площади выгоревшей растительности; так, расстоянию /?=1000 м ориентировочно соответствует 1,5 диаметра огненного шара диаметром 600 м.
При авариях такого типа уровень опасности должен характеризоваться (наряду с ударными волнами) тепловым воздействием на объекты от огненных шаров и распространяющегося по газовой смеси пламени в наземных слоях атмосферы. Например, авария в Сан-Карлосе сопровождалась образованием огненного шара, который оценивается радиусом /? = 27,5М''' = = 27,5-23°'з33 = 78 м. От теплового воздействия мгновенно умерли люди, оказавшиеся в зоне огненного шара, а находящиеся на расстояниях >1,5 диаметров от него получили тяжелые ожоги. Общая площадь поражения составила 400x80 м (32-Ю3 м2).
 Читайте далее:
 Токсическими веществами
Токсическое поражение
Токсическому воздействию
Токсичных жидкостей
Токсичными химическими
Токсичным веществам
Токсичность химических
Токсичности продуктов
Токсикологии пестицидов
Трубопроводного транспорта
Тормозные устройства
Тормозное устройство
Траектория равновесия
Трансформаторы напряжения
Трансформаторные помещения
|
