НА ГОЛОВНУ

Безпека життєдіяльності та охорона праці || Хімічні науки || Бізнес і заробіток || Гірничо-геологічна галузь || Природничі науки || Зарубіжна література || Інформатика, обчислювальна техніка та управління || Мистецтво. Культура || Історія || Літературознавство. Фольклор || Міжнародні відносини та політичні дисципліни || Науки про Землю || Загальноосвітні дисципліни || Психологія || Релігієзнавство || Соціологія || Техніка || Філологія || Філософські науки || Екологія || Економіка || Юридичні дисципліни
ГоловнаБезпека життєдіяльності та охорона праціБезпека життєдіяльності (БЖД) → 
« Попередня Наступна »
Л. А. Михайлов, В. П. Соломін, А. Л. Михайлов, А. В. Старостенко та ін. Безпека життєдіяльності: Підручник для вузів / - СПб.: Пітер. - 302 с.: Ил., 2006 - перейти до змісту підручника

Вибухи конденсованих вибухових речовин, газо-, паро-та пилоповітряних сумішей

Пожежі і вибухи являють собою явища, в результаті яких вихідна речовина переходить в якісно новий стан. Схожість цих процесів полягає в перетворенні енергії міжмолекулярних і міжатомних зв'язків в енергії меншого рівня, що приймають форму теплової та кінетичної, та освіті речовин, щільність яких набагато менше первісної. Процеси, що лежать в основі пожеж, тільки хімічні, а в основі вибухів - і хімічні, зумовлені реакцією окислення, і фізичні. При цьому для пожеж характерні тільки дифузійні реакції, а для вибухів газопаровоз-душіих (ГПВС) і іилевоздушних сумішей (ПЛВС) - тільки кінетичні. Зазвичай йод горінням розуміється самоускоряющіхся швидке хімічне перетворення, що супроводжується інтенсивним виділенням тепла і світла. Це визначення не універсально. Існує цілий клас хімічних реакцій, що протікають з так званим холодним полум'ям і помірною швидкістю. Однак холодну полум'я виникає лише в особливих умовах і цікавить нас лише остільки, оскільки можливий його перехід в звичайний гаряче полум'я. Відповідно, полум'ям (гарячим) називається газоподібна середу, в якій інтенсивна хімічна реакція призводить до світіння, виділенню тепла і саморазогрева ..

Горіння - це швидке окислення киснем (що містяться в повітрі або чистим) горючих речовин - вугілля, рідких нафтових продуктів, газоподібних вуглеводнів і т. д. Однак хімічні перетворення, відповідні горінню, не обмежуються процесами з'єднання з киснем. У горючих сумішах розрізняють пальне і окислювач. Окислювачем при горінні можуть бути також оксиди азоту, галоїди, озон. Крім того, відомі процеси горіння, в яких бере участь тільки один вихідний продукт, здатний до швидкого розпаду, наприклад, ацетилен (С2Н2), вибухові речовини, пороху.

Конденсують вибухові речовини. Під конденсованими вибуховими речовинами (КВВ) розуміються хімічні сполуки або суміші, що знаходяться в твердому або рідкому стані, які йод впливом певних зовнішніх умов здатні до швидкого самораспространяющемуся хімічному перетворенню з утворенням сильно нагрітих і володіють великим тиском газів, які, розширюючись, роблять механічну роботу. Таке хімічне перетворення ВВ прийнято називати вибуховою перетворенням.

Вибухова перетворення в залежності від властивостей вибухової речовини і виду дії на нього може протікати у вигляді вибуху або горіння. Вибух поширюється по вибуховій речовині з оольшон змінною швидкістю, вимірюваної сотнями або тисячами метрів в секунду. Процес вибухового перетворення, ооусловленний проходженням ударної хвилі по вибуховій речовині і протікає з постійною (для даної речовини при даному його стані) надзвуковою швидкістю, називається детонацією. У разі зниження якостей ВВ (ув-лажненне, злежування) або недостатнього початкового імпульсу детонація може перейти в 1 Орен або зовсім згаснути - така детонація називається неповною. Горіння КВВ - це процес вибухового перетворення, зумовлений передачею енергії від одною шару вибухової речовини до іншого шляхом теплопровідності і випромінювання тепла газоподібними продуктами. Процес горіння ВВ (за винятком ініціюючих речовин) протікає порівняно повільно, зі швидкостями, що не перевищують декількох метрів у секунду. Швидкість горіння в значній мірі залежить від зовнішніх умов, і в першу чергу від тиску в навколишньому просторі: зі збільшенням тиску швидкість горіння зростає, при цьому в деяких випадках горіння може перейти у вибух. Горіння бризантних ВВ в замкнутому об'ємі, як правило, переходить у детонацію.

Збудження вибухового перетворення ВВ називається ініціюванням. Лля збудження вибухового перетворення ВВ вимагається повідомити йому з певною інтенсивністю необхідну кількість енергії (початковий імпульс), яка може бути передана одним із таких способів:?

Механічним (удар, накол, тертя);. ?

Тепловим (іскра, полум'я, нагрівання);?

Електричним (нагрівання, іскровий розряд);?

Хімічним (реакції з інтенсивним виділенням тепла);?

Вибу вом іншого заряду ВР (вибух капсули-детонатори чи сусіднього заряду). Всі ВВ, вживані у виробництві, діляться натри основні групи: ініціюють, брізантние, метальні (пороху) (табл. 10.3).

Таблиця 10.3. Класифікація КВВ

Група Характеристика. Приклади речовин

I Надзвичайно небезпечні речовини. Нестабільні. Вибухають навіть в самих

~ фВЗЬИЧсШМі> ibuiourmunu,. -

Кількостях. Трихлорид азоту; деякі органічні пероксидні з'єднання: ацетіленід міді, що утворюється при контакті ацетилену з міддю або медесодержащих сплавом

Первинні ВВ. Менш небезпечні речовини. Инициирующие з'єднання. Мають дуже високою чутливістю до удару і теплового впливу. Використовуються в основному в капсулі-детонатори для порушення детонації в зарядах ВВ. Азид свинцю, гримуча ртуть (фульманг ртуті)

Вторинні ВВ (брізантние ВВ). Збудження детонації в них відбувається при впливі досить сильною ударної хвилі.

Остання може створюватися в процесі їх горіння або за допомогою детонатора. Як правило.

ВВ цієї групи порівняно безпечні в обігу і можуть зберігатися в точіння тривалих проміжків часу. Динаміти, тротил, гексоген, октоген, центрата Метальні ВВ. пороху. Чутливість до удару дуже мала, відносно повільно горять. Баллиститного пороху - суміш нітроцелюлози, нітрогліцерину та інших технологічних добавок. Загоряються від полум'я, іскри або нагрівання.

На відкритому повітрі швидко горять. У закритій посудині вибухають. На місцях вибуху чорного пороху, що містить азотнокислий калій,

про співвідношення 75:15:10, залишається чорний залишок, що містить вуглець. Сумішеві тверді ракетні палива - суміш перхлорату амонію (або іншого твердого окислювача) і органічного сполучного (наприклад, поліуретану)

У цій таблиці наведена існуюча класифікація ВВ, яка є умовною, оскільки поведінка зазначених речовин залежить від умов, в яких вони знаходяться, і способів ініціювання. Так, наприклад, аміачна селітра, яка у ролі сільськогосподарського добрива і навіть не относимая деякими фахівцями до числа ВВ. проявляє себе як досить сильна вибухова речовина, про що свідчать дані про аварії. Так у м. Людвігсгафен (Німеччина) в 1921 р. на території компанії BASF відбувся гігантський вибух аміачної селітри масою 4500 т, в результаті постраждало понад 2000 осіб, в тому числі загинуло 561 чоловік.

ВВ залежно від їх природи і стану мають певними вибуховими характеристиками. Найбільш важливими з них є:?

Чутливість до зовнішніх впливів;?

Енергія (теплота) вибухової речовини;?

Швидкість детонації;?

Бризантність;?

Фугасні (працездатність).

Кількісні значення основних характеристик деяких КВВ наведено в табл. 10.4.

Таблиця 10.4. Характеристики деяких вибухових речовин Вибухова

речовина Теплота

вибуху.

КДж / кг ТНТ-

еквівалент * Щільність,

г/см3 Швидкість

детонації ,

км / с Тиск

детонації,

ГПа Гексоген 5360 1,85 1,65 8,7 34,0 октоген 5680 1,236 1,90 9,11 38,7 октилу

(70% гексогену + + 30% 7НТ) 4500 0,994 1,80 8,48 34,2 тен 5800 1,282 1,77 8, 26 34,0 Пентоліт 50/50 (50% ТЕН +

+ 50% THT) 5110 1,129 1.66 7,47 28,0 Пікринова

кислота 4180 0.926 1.71 7,26 26,5 тнт 4520 1.000 1,60 6,73 21,0 РВХ 9404 (94% октогена +

+ 3% нітроцелюлози +

+ 3 % пластифікатора) 5770 1.227 1,844 8,80 37,5 - - 'II (Т-екіпшкпт визначається зі співвідношення теплоти вибуху досліджуваної речовини II Тр ітрії-

толуолу.

10; 3_Взрі_ви вибухових речовин, газо, паро-та пилоповітряних сумішей 139

Як видно з таблиці, за високої початкової щільності конденсованих ВВ при їх детонації розвиваються колосальні тиску - до 39 ГПа. Пилевозлушние суміші та особливості їх горіння. Деякі промислові? Ф-супроводжуються утворенням ПЛВС. Практично і вибухи ШШС відбуваються в обмеженому просторі, тоді як вибухи ГПВС можуть відбуватися як в обмеженому, так і в необмеженій просторі. Пилевоз-задушливу суміш іноді називають пиловим хмарою, а вибух ПЛВС - вибухом пилової хмари. Досвід ліквідації НС на вибухопожежонебезпечних виробництвах дозволяє зробити висновок про можливість таких вибухів в мукомольном виробництві, на зернових елеваторах (борошняний пил), при поводженні з барвниками, сіркою, цукром, іншими порошкоподібними харчовими продуктами, у виробництві пластмас, лікарських препаратів, на установках роздрібнення палива (вугілля-ная пил), у текстильному виробництві.

Механізм вибуху пилу аналогічний процесу окислення перемішаних ГПВС, коли окислювачем виступає кисень повітря. При цьому процес окислення протікає на поверхні твердих частинок пилу. Інтенсивність горіння ПЛВС залежить від розміру часток і вмісту кисню в системі. Мелкодисперсная пил володіє більшою активністю, більш низькою температурою самозаймання та широким інтервалом між нижнім і верхнім концентраційними межами вибуховості. Якщо концентрація пилу в певному обсязі недостатня (тобто відстань між окремими частинками , що знаходяться в підвішеному стані, велике), то перенесення полум'я від частки до частки неможливий, і значить, вибух не відбудеться. Надмірно велика кількість пилу також перешкоджає вибуху, так як в цьому випадку занадто мало кисню для згоряння пилу. Рівень небезпеки пилу, так само, як і ГПВС, характеризується наступними основними показниками:?

концентраційними межами запалення;?

об'ємною щільністю енерговиділення;?

максимальним тиском, що виникають під час займання;?

швидкістю поширення полум'я;?

часом наростання тиску при вибуху;?

максимально допустимим вмістом кисню в суміші пилу з повітрям, при якому пил не запалюється.

Вибухонебезпечні ПЛВС можуть виникати спонтанно, наприклад, при струшуванні осілого пилу. У замкнутому обсязі технологічного апарату почалося горіння І поширення полум'я в ПЛВС призводить до швидко наростаючому підвищення тиску, що може викликати розрив апарату, азатсм і вибух в приміщенні.

Так як в умовах виробництва досить складно створити високі концентрації пилу, то можливості вибухів ПЛВС оцінюють по нижньому концентраційному межею поширення полум'я і суміші.

Під максимальним тиском вибуху ПЛВС розуміється наибо. ™. «.. а« що виникає при лефла, раціонному горінні в замкнутому об'ємі при атмосферному тиску. Максимальний тиск вибухів різних ПЛВС со-

ставлять від 700 до 1200 кПа, тобто може перевищувати атмосферний тиск в 7-12 разів.

Особливості фізичного вибуху. Фізичні вибухи, як правило, пов'язують з вибухами судин від тиску пари і газів . Їх основною причиною є не хімічна реакція, а фізичний процес, обумовлений вивільненням внутрішньої енергії стиснутого або скрапленого газу. Сила таких вибухів залежить від внутрішнього тиску, а руйнування викликають ударна хвиля від розширюється газу або осколки розірвався, судини. Фізичний вибух може статися в разі, наприклад, падіння переносного балона з газом під тиском і зриву вентиля, що знижує тиск. Тиск скрапленого газу рідко перевищує 40 бар (критичний тиск більшості звичайних зріджених газів).

До фізичних вибухів відноситься також явище так званої фізичної детонації. Воно виникає при змішуванні гарячої та холодної рідин, коли температура однієї з них значно перевищує температуру кипіння інший (наприклад, при виливання розплавленого металу у воду). Фізична детонація супроводжується виникненням ударної хвилі з надлишковим тиском в рідкій фазі, що досягає в деяких випадках більш 1000 атм. Цей процес спостерігається у виробництві при взаємодії, наприклад, розплавленого алюмінію з водою (при аварії на атомному реакторі), контакті з водою розплавленої сталі (у ливарному цеху) або розплаву солей (Na, C03 і Na2S) - при виробництві паперу. Вибух вулкана Каракатау в 1883 р. - приклад фізичної детонації, так як він виник в результаті взаємодії розплавленої лави з водою. Гул вибуху було чути на відстані 5000 км протягом чотирьох годин після події.

Багато рідини зберігаються або використовуються в умовах, коли тиск їх парів значно перевищує атмосферне. До числа таких рідин відносяться зріджені горючі гази (наприклад, пропан, бутан), зріджені холодоагенти - аміак або фреон (збережені при кімнатній температурі), метан, який повинен зберігатися при зниженій температурі, перегріта вода в парових котлах. Якщо ємність з перегрітої рідиною пошкоджується, то відбувається витікання пари в навколишній простір і швидке часткове випаровування рідини. При швидких розширенні і закінчення пари в навколишньому середовищі генеруються вибухові хвилі.

 Причинами вибухів судин з газами і парами під тиском є: ?

 порушення цілісності корпусу через поломку якогось вузла, пошкодження або корозії при неправильній експлуатації; ?

 перегрів судини через порушення в електрообігрівання або режимі роботи топкового пристрою. У цьому випадку тиск всередині судини підвищується, а міцність корпусу знижується до стану, при якому відбувається його пошкодження. Реальні вибухи судин будуть менш інтенсивними, ніж розрахункові, так як пластичність матеріалу обумовлює більш повільний розрив судини; ?

 перевищення допустимого тиску. Наприклад, великий паровий котел загального призначення може вибухнути, якщо внутрішній тиск підвищиться на 10-15 кПа. Підвищення тиску може статися внаслідок витоку пари в топку, викликаної пошкодженням труби або водяного колектора. с * ти швидко протікають аварійні процеси роблять неможливим скидання надлишкового тиску в котлі. 

 Вибухи газових ємностей з подальшим горінням в атмосфері мають ті ж причини, що і у фізичних вибухів. Основна відмінність полягає в утворенні в даному випадку вогненної кулі, розмір якого залежить від кількості викинутого в атмосферу газоподібного пального. Воно, в свою чергу, залежить від фізичного стану, в якому знаходиться газ в ємності. Кількість газоподібного пального набагато менше, ніж скрапленого, що міститься в тій же ємності. 

 Таким чином, пожежі є результатом хімічних екзотермічних реакцій, а вибухи - фізичних перетворень, вони утворюють зони, в яких діють небезпечні фактори. Визначити параметри небезпечних зон для об'єкта, що цікавить - значить, оцінити небезпеку. Врахувати цю небезпеку, видалити об'єкт з небезпечної зони, зменшити її розміри або підвищити захисні властивості об'єкта - значить, вирішити проблему його безпеки. 

 Контрольні питання 1.

 Дайте визначення пожежі. Як класифікуються пожежі? 2.

 Назвіть небезпечні фактори при пожежі. 3.

 Назвіть правила поведінки під час пожежі. 4.

 Що таке вибух? Перерахуйте вражаючі фактори вибуху. 5.

 Якими бувають вибухи в залежності від середовища, в якій вони відбуваються? 

 « Попередня  Наступна »
 = Перейти до змісту підручника =
 Інформація, релевантна "Вибухи конденсованих вибухових речовин, газо-, паро-та пилоповітряних сумішей"
  1.  Матвейчук В.В.. Вибухова справа (Увага, вибух): Навчально-практичний посібник. - М.: Академічний Проект. -512 С., 2005

  2.  Класифікація вибухів
      вибухи при перевезенні вибухових речовин транспортом (наприклад. 4 жовтня 1988 г ні станції Свердловськ-Сортувальна Свердловської залізниці вибухнули два вагони, де знаходилися 47.9 т тротилу та 41 т гексогену). Особливо схильні вибухів з тяжкими наслідками шахти і рудники, де вибухають вугільний пил і копальневий газ. Найбільш частою причиною вибуху є іскра, в тому числі в
  3.  71. Нітросполуки
      вибуховою речовиною, б) вибухає тільки від детонації, горить коптящим полум'ям без вибуху; 2) вперше реакцію нітрування алканів здійснив М.І. Коновалов в 1888 р. Ця реакція носить його ім'я. Дія на алкани розведеної HNO при t = 110-140 ° C. 3) нитросоединения також виходять взаємодією алкилгалогенидов з нітритом срібла: С3Н7I (пропіліодід) + АgNO2 = С3Н7NO2
  4.  Частина 1. Опис вибухових речовин
      вибухових речовин, які в чистому вигляді мають тиск пари менше 10 (-4) Па при температурі 25 ° С; b) являють собою суміш з матеріалом; c) як суміш є м'якими або еластичними при нормальній кімнатній температурі. II. Наступні продукти, незважаючи на те, що вони підпадають під опис вибухових речовин в пункті 1 цієї частини, не розглядаються як
  5.  1.1. ГОРІННЯ До ВИБУХ
      вибухом. Проте і горіння, і детонація - результат екзотермічної хімічної реакції. Німецький лікар, хімік і лейб-медик Прусського короля Георг Ернест Шталь при розгляді процесів горіння в 1697 - 1709 рр.. висунув теорію флогістону, згідно з якою всі горючі речовини і неблагородні метали складаються з флогістону і золи, тобто з окалини і вапна. Флогістон виділяється при
  6.  2.4. Дія запальної зброї на техніку
      речовин призводить в першому випадку до зниження пружних властивостей матеріалів, що позначається на несучої здатності систем, у другому випадку до зміни режиму роботи двигунів (погіршується змащення тертьових поверхонь, знижується ефектність роботи гідросистем). До вражаючих факторів запальної зброї можна також віднести здатність налипання палаючого речовини на елементи техніки і
  7.  1. Поняття аварії, катастрофи
      вибуху, пожежі, затоплення або забруднення (зараження) навколишнього середовища. Такі НС виникають, як правило, на потенційно небезпечних виробництвах. До них належать в першу чергу хімічно небезпечні, радіаційно-небезпечні, вибухо - і пожежонебезпечні, а також гідродинамічно-небезпечні об'єкти. В останні роки зросла небезпека аварій і катастроф на транспорті. Основними причинами техногенних
  8.  10.1. Коротка характеристика і класифікація пожежо-і вибухонебезпечних об'єктів
      вибухів, пожеж і механічних впливів. Результат розподілу енергії по виду. '! характеризує ступінь небезпеки для людини і навколишнього території (далі - об'єкта безпеки), яка обумовлена ??негативним впливом на об'єкт безпеки і полягає у формуванні небезпечних факторів, частина з яких може бути вражаючими. Об'єкти, на яких можуть виникати небезпечні явища
  9.  Вибухи
      вибухами в будівлях, на комунікаціях, технологічному обладнанні промислових і сільськогосподарських об'єктів. У природному середовищі вибухи відбуваються постійно: землетруси, виверження вулканів, вибухи природного газу. Особливе місце в сучасному світі займають рукотворні вибухи, які стали можливі в результаті винаходу людиною пороху і спеціальних вибухових речовин
  10.  1.7. ПЕРЕЛІК ОСНОВНИХ ХІМІЧНИХ СКЛАДОВИХ ВВ
      вибуху створювати область місцевого дроблення безпосередньо до заряду. Здатність руйнувати дотичні предмети (метал, гірські породи, льодовикові завали). Чим вище бризантність речовини, тим більше осколків вона може створити. Бризантність ВВ - вторинні ВВ, перетворення яких відбувається у формі спорядження снарядів, боєприпасів, детонаторів, капсулів. Фугасних - здатність до
  11.  26. Ароматичні вуглеводні (арени)
      вибухових речовин, синтетичних каучуків, миючих засобів; 5) бензол і всі з'єднання, які містять ядро ??бензолу, названі ароматичними, оскільки першими вивченими представниками цього ряду були запашні речовини або сполуки, виділені з природних ароматних речовин; 6) тепер до цього ряду відносяться і численні сполуки, що не мають приємного запаху, але володіють
  12.  Тестові завдання для самоконтролю (зазначити правильні відповіді)
      вибуху вибухового речовини конденсованого типу (гексоген, динаміт і ін) є: 1) повітряна ударна хвиля, 2) хімічне ураження; 3) теплове ураження; 4) поєднання зазначених чинників. Тест 7. Колективні засоби захисту (захисні споруди) призначені для захисту населення від: 1) усіх вражаючих факторів в НС; 2) високих температур, шкідливих газів, що утворюються при
  13.  1 ЛІТЕРАТУРА 1.
      вибухом. М.: Видавництво Московського гірничого інституту, 1992. 11. Гірський журнал. № 8. 1990. 12. Гірський журнал. № 3. 1991. 13. Гірський журнал. № І. 1992. 14. Гірський журнал. № 9 - 10. 1996. 15. Панін І.М., Панін М.І. Динамічні процеси в гірському масиві. М.: Видавництво Російського університету дружби народів, 1992. 16. Пєтухов І.М., Батугіна І.М. Геодинаміка надр. М.: Недра, 1996.
  14.  Азот
      вибухом, тому більш безпечно використовувати насичені розчини нітриту натрію і хлориду амонію: NaNO, + NH4CI = N, + NaCI + 2H, 0. У промисловості азот одержують з повітря, використовуючи різницю температур кипіння азоту і кисню. Застосуванні. Основна область застосування азоту - синтез аміаку. Азот використовується в електротехніці і багатьох інших галузях Бо думка як інертна
  15.  Апілнп
      вибухових речовин, аілліноформлльдегідних смол. Хімічні властивості Реакііш Рівняння Реакція з сильними кислотами CkHjNH, + HCI - »| C" H (NH, | CI хлорид феніламмонія Вромірованіе (якісна реакція) NH: Br ^ X ^ Br C, H5NH2 + 3Br, -> 3HBr + IQJ4 2, 4,6-триброманіліну Окислення Анілін легко окислюється, взаємодіє з іншими окислювачами, утворюючи речовини різноманітного забарвлення. Наприклад, при
  16.  Раптове обвалення будівлі
      вибух, є наслідком терористичного акту, неправильної експлуатації побутових газових приладів, необережного поводження з вогнем, зберігання легкозаймистих і вибухонебезпечних речовин. Останнім часом почастішали випадки обвалення дахів будівель внаслідок випадання великої кількості снігу. Раптове обвалення будівель проводить до виникнення пожеж, руйнування
  17.  ВСТУП
      вибухової справи. Необхідно знати про характер хвильових процесів в інертних і енерговиделяющіх середовищах; мати уявлення про процеси, що відбуваються при використанні вибухових речовин (ВР), способах отримання енергогідравліческого ефекту. У роботі з певними ВВ використовуються наукові і практичні знання термодинамічних процесів, хімії високотерміческіх реакцій.