Хімічні вибухи

Визначення режиму вибухового перетворення хмари газоповітряної суміші у просторі

При прогнозуванні наслідків аварій на вибухонебезпечних об'єктах необхідно попередньо ідентифікувати найімовірніший режим вибухового перетворення (горіння) газопароповітряної хмари. Для цього зазвичай використовується спеціальна методика, що наведена в нормативних документах.

Усі горючі речовини в промисловості класифікують за ступенем чутливості. Парогазові суміші горючих речовин із повітрям за своїми вибухонебезпечними властивостям розділені на чотири класи, як показано в табл. 3.2.

Характер вибуху газопароповітряної хмари та його наслідки будуть визначатися також класифікацією простору й території, де цей вибух стався. Характер навколишнього простору в значній мірі визначає швидкість вибухового перетворення хмари суміші а отже, й параметри ударної хвилі. Геометричні характеристики навколишнього простору розділені на види відповідно до ступеня його захаращеності, як показано в табл. 3.3.

З урахуванням сказаного вище, клас очікуваного режиму вибухового перетворення горючої речовини, тобто діапазону швидкостей вибухового горіння, може бути визначений за допомогою експертної таблиці 3.4.

Таблиця 3.2

Класифікація деяких горючих речовин за ступенем їх чутливості

Клас 1	Клас 2	Клас 3	Клас 4
Особливо чутливі речовини	Чутливі речовини	Середньочутливі речовини	Слабочутливі речовини
Ацетилен	Акролеїн	Ацетальдегід	Аміак
Водень	Бутан	Ацетон	Бензол
Ізопропілнітрат	Бутилен	Бензин	Дизпаливо
Метилацетилен	Пропан	Гексан	Додекан
Нітрометан	Сірковуглець	Ізооктан	Гас
Окис етилену	Етан	Метилацетат	Метан
Етилнітрат	Етилен	Октан	Метилбензол
	Пропілен	Сірководень	Нафталін
		Метиловий спирт	Окис вуглецю
		Етиловий спирт	Фенол
			Діхлоретан

Таблиця 3.3

Характеристика видів простору, що оточує місце вибуху

Вид	Характеристика захаращеності навколишнього простору
Вид 1	Наявність довгих труб, порожнин тощо, заповнених горючою сумішшю, при згорянні якої можливо очікувати формування турбулентних струменів продуктів згоряння
Вид 2	Сильно захаращений простір: наявність напівзамкнутих об'ємів, висока щільність розміщення технологічного обладнання, ліс, велика кількість повторюваних перешкод
Вид 3	Помірно захаращений простір: технологічні установки, що стоять окремо, резервуарний парк
Вид 4	Слабо захаращений і вільний простір

Таблиця 3.4

Експертна таблиця для визначення режиму вибухового перетворення

Клас горючої речовини	Вид оточуючого простору
	1	2	3	4
	Клас очікуваного режиму вибухового перетворення
1	1	1	2	3
2	1	2	3	4
3	2	3	4	5
4	3	4	5	6

За класом очікуваного режиму вибухового перетворення газопароповітряної суміші можна визначити діапазон швидкостей поширення фронту полум'я:

• діапазон 1: детонаційне горіння зі швидкістю фронту полум'я 500 м/с і більше;
• діапазон 2: дефлаграційне горіння зі швидкістю фронту полум'я від 300 до 500 м/с;
• діапазон 3: дефлаграційне горіння зі швидкістю фронту полум'я від 200 до 300 м/с;
• діапазон 4: дефлаграційне горіння зі швидкістю фронту полум'я 150-200 м/с;
• діапазон 5: дефлаграційне горіння зі швидкістю фронту полум'я, яка визначається співвідношенням:

(3.2)

де– маса горючої речовини в газопароповітряній суміші, кг;

– константа, що дорівнює 43.
• діапазон 6: дефлаграційне горіння зі швидкістю фронту полум'я, що визначається співвідношенням:

(3.3)

де– константа, що дорівнює 26.

ПРИКЛАД. Визначити режим вибухового перетворення для ацетону масою 100 кг і швидкість поширення полум'я при пожежі, якщо вибух відбувається у відкритому просторі.

Розв'язання.

1. За табл. 3.2 визначаємо, що ацетон відноситься до 3-го класу (середньочутливі речовини).
2. За табл. 3.3 визначаємо, що вільний простір, де відбувається вибух, характеризується видом 4.
3. За експертною таблицею 3.4 визначаємо клас очікуваного режиму вибухового перетворення – 5.
4. Встановлюємо, що 5-й клас очікуваного режиму вибухового перетворення відповідає 5-му діапазону швидкостей поширення фронту полум'я, отже горіння буде дефлаграційним, швидкість його знайдемо за формулою (3.2):