Научная статья на тему 'Учет дополнительных параметров при расчёте концентрационных пределов распространения пламени горючих веществ'

Учет дополнительных параметров при расчёте концентрационных пределов распространения пламени горючих веществ Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

CC BY
182
90
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Учет дополнительных параметров при расчёте концентрационных пределов распространения пламени горючих веществ»

склонных к самовозгоранию, самовоспламенению и их пожароопасных свойств, позволяет эффективно применять меры противопожарной защиты. Именно это является залогом безопасной производственной деятельности объекта, где используются вещества и материалы склонные к самовозгоранию и самовоспламенению.

Список использованной литературы

1. Расчетные методы оценки пожаровзрывоопасности горючих жидкостей [Текст]: Учеб. пособие / А.А. Мельник, В.П. Крейтор, Е.Г. Коробейникова, М.Е. Шкитронов. - СПб.: СПбУ ГПС МЧС России, 2010. - 137 с.

2. Теория горения и взрыва [Текст]: Учеб. для вузов МЧС России по специальности 280104.65 - Пожарная безопасность / В.Р. Малинин, В.И. Климкин, С.В. Аникеев и др. - СПб.: СПбУ ГПС МЧС России, 2011. - 279 с.

УЧЕТ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПРИ РАСЧЁТЕ КОНЦЕНТРАЦИОННЫХ ПРЕДЕЛОВ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ПЛАМЕНИ

ГОРЮЧИХ ВЕЩЕСТВ

А.А. Троценко, доцент, к.б.н., Н.О. Дубина, студентка, Мурманский филиал Санкт-Петербургского университет

ГПС МЧС России, г. Мурманск

Пожары наносят громадный материальный ущерб и в ряде случаев сопровождаются гибелью людей. Поэтому защита от пожаров является важнейшей обязанностью каждого члена общества.

Под пожарной опасностью, заключенной в веществе или процессе, обычно понимают возможность возникновения и развития пожара [1].

Пожарная безопасность - это состояние объекта, при котором исключается возможность пожара, а в случае его возникновения используются необходимые меры по устранению негативного влияния опасных факторов пожара на людей, сооружения и материальные ценности.

Пожарная безопасность может быть обеспечена мерами пожарной профилактики и активной пожарной защиты. Пожарная профилактика включает комплекс мероприятий, направленных на предупреждение пожара или уменьшение его последствий. Активная пожарная защита - меры, обеспечивающие успешную борьбу с пожарами или взрывоопасной ситуацией.

Для обеспечения наиболее эффективных, экономически целесообразных и технически обоснованных способов и средств предупреждения пожаров и их ликвидации с минимальным ущербом при наиболее рациональном использовании сил и технических средств тушения существует целая система показателей пожарной опасности. В данной работе, будет рассмотрен важный показатель

пожарной опасности, как концентрационные пределы распространения пламени.

Нижний и верхний концентрационный предел распространения пламени (воспламенения) - соответственно, минимальное и максимальное содержание горючего вещества в однородной смеси с окислительной средой, при котором возможно распространение пламени по смеси на любое расстояние от источника зажигания [1].

Например, рассчитаем НКПР и ВКПР для гептана (С7И16) при стандартных условиях окружающей среды (20 0С). Для начала необходимо записать уравнение по воздуху:

С7Н16 + 11(О2 + 3,76ВД = 7СО2 + 8Н2О + 11 -3,76^

Далее используем формулу:

, _ 100 ф Я(В ) — íй^^ь,

где ф Н(В ) - нижний (верхний) концентрационный предел распространения пламени (НКПР и ВКПР), %;

в - число молекул кислорода (коэффициент перед кислородом в уравнении реакции горения вещества); а и Ь - константы, имеющие значения, приведенные в таблице [1]

КПР а В

НКПР 8,684 4,679

ВКПР

в < 7,5 1,550 0,560

в> 7,5 0,768 6,554

Получим, что НКПР гептана равен 0,998 %, а ВКПР равен 6,666 %. Отсюда следует, что 0,998 % гептана при стандартных и нормальных условиях будет достаточно, чтобы произошло самовоспламенение, не зависимо от того, на каком расстоянии находится источник зажигания. Эта пожаровзрывоопасная ситуация будет сохраняться в диапазоне концентрации вещества - 0,998 % - 6,666 %.

Принимается тот факт, что выше ВКПР пожаровзрывоопасные вещества становятся менее опасными. Следует заметить, что при недостатке (по массе и объёму) горючего вещества и одновременно при избытке окислителя, т.е. если, например, реакция происходит на открытом воздухе или в помещениях с хорошей вентиляцией, опасность горючего вещества не снижается.

Теперь предположим, что данное вещество мы будем транспортировать из Центрального округа на машине в г. Сочи, где температура окружающей среды летом равна +40 0С. Но не нужно забывать, что помимо температуры окружающей среды, дополнительно следует учитывать температуру, исходящую от нагретого двигателя, температуру прямых солнечных лучей. В учебниках обычно эти дополнительные значения температуры не учитываются, хотя они являются очень важными.

Поэтому к температуре окружающей среды необходимо прибавить температуру, исходящую от нагретого двигателя и температуру от прямых солнечных лучей. Возьмем примерно минимум и получим около 50 0С.

Для более высоких температур необходимо производить расчет с учетом

изменения температуры. Это можно сделать с помощью следующих формул:

ф ( н <>=ф •(

ф ( в е> = фв.(

где - концентрационные пределы распространения пламени,

рассчитанные при стандартных условиях окружающей среды -20 0С; ф ( н с>, ф (в с> - концентрационные пределы распространения пламени при температуре Т; 1550К и 1100К - температура горения соответственно на НКПР и ВКПР [1].

Получаем, что НКПР равен 0,974 %, а ВКПР - 0,690 %. Отсюда вывод, что перевозка гептана при НКПР= 0,974 % опасна. Необходимо разбавить вещество примерно в 20 раз, что повысит устойчивость горючего вещества к повышению температуры окружающей среды и позволит выиграть время при тушении пожара в случае незапланированной разгерметизации ёмкости с транспортируемым горючим веществом. Второй вариант обеспечения безопасной транспортировки горючих веществ из территориально прохладных регионов в более жаркие - добавление флегматизаторов, способствующих снижению пожаровзрывоопасных свойств веществ за счёт снижения чувствительности самого горючего вещества к внешним воздействиям (искре, трению, нагреванию, удару и т.п.). Типичными флегматизаторами являются нефтепродукты (например, парафины, стеарин, церезин), инертные газы и синтетические полимеры.

Таким образом, транспортировка по суше в автомобиле пожаровзрывоопасных веществ должна осуществляться с учётом, в первую очередь, таких параметров, как нижний концентрационный предел распространения пламени внутри вещества, разделённый на 20; в случае необходимости разбавить горючее вещество растворителем до частной процентной доли; а в случае невозможности разбавления - добавить соответствующий флегматизатор, позволяющий снизить чувствительность ГВ (далее - горючего вещества) к повышению температуры окружающей среды. В случае невозможности выполнения двух выше описанных условий, требуется оснастить кузов автомобиля холодильным оборудованием для транспортировки пожаровзрывоопасного вещества. Что касается материала, из которого сделана сама ёмкость для ГВ, то самым надёжным и дорогостоящим являются сплавы титана. Титановые сплавы имеют сверхструктурную решётку с более прочными межатомными связями, что обуславливает низкие коэффициенты диффузии и небольшую растворимость кислорода. Особенно эффективными оказались свойства сплавов на основе соединений титана с никелем, алюминием и ниобием (соответственно - Т!№, и Температура плавления таких сплавов -

выше 800 0С. Проведённые исследования данной группы сплавов подтвердили их упругие и прочные свойства, низкий коэффициент термического расширения (как фактора возможной разгерметизации ёмкости), высокие огнеупорные и огнестойкие свойства.

Список использованной литературы

1. Теория горения и взрыва [Текст]: Учеб. для вузов МЧС России по специальности 280104.65 - Пожарная безопасность / В.Р. Малинин, В.И. Климкин, С.В. Аникеев и др. - СПб.: СПбУ ГПС МЧС России, 2011. - 279 с.

2. Расчетные методы оценки пожаровзрывоопасности горючих жидкостей [Текст]: Учеб. пособие / А.А. Мельник, В.П. Крейтор, Е.Г. Коробейникова, М.Е. Шкитронов. - СПб.: СПбУ ГПС МЧС России, 2010. - 137 с.

3. Ночовная Н.А. Пути оптимизации эксплуатационных свойств сплавов на основе интер металлидов титана / Ночовная Н.А., Иванов В.И., Алексеев Е.Б., Кочетков А.С. // Авиационные материалы и технологии. - Спецвып. № 5. - 2012. -С. 196-206.

РАЦИОНАЛИЗАТОРСКИЕ ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПО РАСЧЁТУ ИЗБЫТОЧНОГО ДАВЛЕНИЯ, РАЗМЕРОВ ВЗРЫВООПАСНОЙ ЗОНЫ

И РАДИУСА ПОРАЖЕНИЯ ВЗРЫВА

А.А. Троценко, доцент, к.б.н., А.С. Рахманов, студент, Мурманский филиал Санкт-Петербургского университета

ГПС МЧС России, г. Мурманск

Взрыв - процесс выделения энергии за короткий промежуток времени, связанный с мгновенным физико-химическим изменением состояния вещества, приводящим к возникновению скачка давления или ударной волны, сопровождающийся образованием сжатых газов или паров, способных производить работу [1].

Довольно часто экспертам приходится сталкиваться с проверкой условий хранения взрывоопасных веществ, прогнозированием ЧС и последствиями их взрыва. Для экономии времени при расчётах и ускорения расследований дел необходимо проанализировать различные параметры и методики. Основными расчётами при этом являются определение избыточного давления взрыва вещества, размера взрывоопасной зоны и радиуса поражения. В данной статье будут предложены максимально рациональные пути расчётов приведённых выше параметров.

При прогнозировании последствий взрыва или детонации опасных веществ эксперт после сбора всех основных параметров данного на экспертизу вещества в первую очередь должен рассчитать избыточное давление взрыва этого вещества данной массы или объёма.

Избыточное давление взрыва является основным критерием, разделяющим взрывоопасные категории помещений от пожароопасных. В результате действия поражающих факторов взрыва происходит разрушение или повреждение зданий, сооружений, технологического оборудования, транспортных средств, элементов

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.