Теория горения и взрыва - Безопасность жизнедеятельности и охрана труда контрольная работа

Кратковременное высвобождение внутренней энергии, создающее избыточное давление. Особенности физического взрыва и его энергетический потенциал. Тротиловый эквивалент. Определение категории помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Федеральное агентство по образованию РФ
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Уфимский Государственный Нефтяной Технический Университет»
Кафедра «Промышленная безопасность и охрана труда»
1. Т еоретические вопросы по взрыву
В технологических процессах, связанных с добычей, транспортировкой, переработкой, получением, хранением и применением горючих газов (ГГ) и легковоспламеняющихся жидкостей (ЛВЖ), всегда имеется опасность образования взрывоопасных газо- и паровоздушных смесей.
Взрывоопасную среду могут образовать смеси веществ (газов, паров, пылей) с воздухом и другими окислителями (кислород, озон. хлор, окислы азота и др.) и вещества, склонные к взрывному превращению (ацетилен, озон, гидразин и др.).
Причинами взрывов наиболее часто является нарушение правил безопасной эксплуатации оборудования, утечки газов через неплотности в соединениях, перегрев аппаратов, чрезмерной повышение давления, отсутствие надлежащего контроля за технологическим процессом, разрыв или поломка деталей оборудования и др.
Источником инициирования взрыва являются:
открытое пламя, горящие и раскаленные тела;
- тепловые проявления химических реакций и механических воздействий;
- электромагнитные и другие излучения.
I.Процесс скоротечного высвобождения потенциальной энергии, связанный с внезапным изменением состояния вещества и сопровождающийся скачком давления или ударной волной.
2. Кратковременное высвобождение внутренней энергии, создающее избыточное давление
Взрыв может происходить с горением (процессом окисления) или без него.
Параметры и свойства, характеризующие взрывоопасность среды:
- концентрационные и температурные пределы воспламенения;
- нормальная скорость распространения пламени;
- минимальное взрывоопасное содержание кислорода (окислителя);
-чувствительность к механическому воздействию (удару и трению). Опасными и вредными факторами, воздействующими на работающих
-ударная волна, во фронте которой давление превышает допустимое значение;
-обрушивающиеся конструкции, оборудование, коммуникации, здания и сооружения и их разлетающиеся части;
-образовавшиеся при взрыве и (или) выделившиеся из поврежденного оборудования вредные вещества, содержание которых в воздухе рабочей зоны превышает предельно допустимые концентрации.
Основные факторы, характеризующие опасность взрыва:
- максимальное давление и температура взрыва;
- скорость нарастания давления при взрыве;
- давление во фронте ударной волны;
- дробящие и фугасные свойства взрывоопасной среды.
При взрыве исходная потенциальная энергия вещества превращается, как правило, в энергию нагретых сжатых газов, которая в свою очередь при их расширении переходит в энергию движения, сжатия, разогрева среды. Часть энергии остается в виде внутренней (тепловой) энергии расширившихся газов.
Полное количество выделившейся при взрыве энергии определяет общие параметры (объема, площади) разрушений. Концентрация энергии (энергия в единице объема) определяет интенсивность разрушений в очаге взрыва. Эти характеристики в свою очередь зависят от скорости высвобождения энергии взрывоопасной системой, обуславливающей взрывной волны.
Взрывы, наиболее часто встречающиеся в практике расследования, можно подразделить на две основные группы: химические и физические взрывы.
К химическим взрывам относятся процессы химического превращения вещества, проявляющиеся горением и характеризующиеся выделением тепловой энергии за короткий промежуток времени и в таком объеме, что образуются волны давления, распространяющиеся от источника взрыва.
К физическим взрывам относятся процессы, приводящие к взрыву и не связанные с химическими превращениями вещества.
Причиной случайных взрывов чаще всего являются процессы горения. Взрывы такого рода чаще всего происходят при хранении, транспортировке и изготовлении взрывчатых веществ (ВВ). Они имеют место:
- при обращении с ВВ и взрывоопасными веществами химической и нефтехимической промышленности;
- при утечках природного газа в жилых домах;
при изготовлении, транспортировке и хранении легколетучих или сжиженных горючих веществ;
при промывке резервуаров для хранения жидкого топлива;
при изготовлении, хранении и использовании горючих пылевых систем и некоторых самовозгорающихся твердых и жидких веществ.
Существуют два основных типа взрывов: взрыв конденсированного ВВ и объемный взрыв (взрыв паров пылегазовых смесей). Взрывы конденсированных ВВ вызываются всеми твердыми ВВ и относительно незначительным числом жидких ВВ, включая нитроглицерин. Такие ВВ обычно имеют плотность 1300-1800 кг/м3, однако первичные ВВ содержащие свинец или ртуть, имеют намного большие плотности.
Самый простой случай взрыва - процесс разложения с образованием газообразных продуктов. Например, разложение пероксида водорода с большим тепловым эффектом и образованием водяного пара и кислорода:
Пероксид водорода опасен, начиная с концентрации 60%.
Разложение при трении или ударе азида свинца:
Pb(N3)2 > Pb -ь 3N2 + 474 кДж/моль.
Тринитротолуол (ТНТ) является веществом с «дефицитом кислорода» и поэтому одним из основных продуктов его распада является углерод, что способствует образованию дыма при взрывах ТНТ.
Вещества, склонные к взрывчатому разложению, почти всегда содержат одну или несколько характерных химических структур, ответственных за внезапное развитие процесса с выделением большого количества энергии. Эти структуры включают следующие группы:
-NO2 и NО3 - в органических и неорганических веществах;
-N=N-N - в органических и неорганических азидах;
На основании законов термохимии представляется возможным выявить соединения, процесс разложения которых может оказаться взрывоопасным. Одним из решающих факторов, определяющих потенциальную опасность системы, является превалирование ее внутренней энергии в начальном состоянии по сравнению с конечным состоянием. Такое условие выполняется при поглощении тепла (эндотермическая реакция) в процессе образования вещества. Примером соответствующего процесса является образование ацетилена из элементов:
К веществам не взрывоопасным, которые теряют тепло в процессе образования (экзотермическая реакция), относятся, например, диоксид углерода
Следует учитывать, что применение законов термохимии позволяет лишь выявить возможность взрывного процесса. Осуществление его зависит от скорости реакции и образования летучих продуктов. Так, например, реакция парафина свечи с кислородом, несмотря на высокую экзотермичность, не приводит к взрыву из-за ее низкой скорости.
Реакция 2Аl+ 4АС2О2 > Аl2О3 + 2Fе сама по себе, несмотря на высокую экзотермичность, также не приводит к взрыву, так как не образуются газообразные продукты.
Окислительно-восстановительные реакции, составляющие основу реакций горения, по указанной причине могут приводив к взрыву только в условиях благоприятствующих достижению высоких скоростей реакции и росту давления. Сгорание сильно диспергированных твердых веществ и жидкостей может привести в условиях закрытого объема к росту избыточного давления вплоть до 8 бар Сравнительно редко, например в системах жидкого воздуха, где аэрозоль представляет собой туман из масляных капель.
При реакциях полимеризации, сопровождаемых экзотермическим эффектом, и наличии летучего мономера часто достигается стадия, при которой может произойти опасное повышение давления, для некоторых веществ таких как этиленоксид, полимеризация может начаться при комнатной температуре особенно когда исходные соединения загрязняются веществами, ускоряющими полимеризацию. Этиленоксид может также изомеризоваться в ацетальдегид экзотермическим путем:
СН2СН2О -- СН3НС = О + 113,46 кДж/моль
Реакции конденсации широко применяются в производстве красок, лаков и смол и вследствие экзотермичности процесса и наличия летучих компонентов приводят подчас к взрывам
Для выяснения общих условий, благоприятствующих возникновению горения и его переходу во взрыв, рассмотри график (рисунок 1) зависимости температуры, развиваемой в горючей системе, от времени при наличии с ней объемного тепловыделения за счет химической реакции и теплопотерь.
Если представить температуру Т1 на графике как критическою точку, при которой возникает горение в системе, становится очевидным, что в условиях, когда имеет место превышение теплопотерь над теплоприходом, такое горение возникнуть не может. Этот процесс начинается лишь при достижении равенства между скоростями тепловыделения и теплопотерь (в точке касания соответствующих кривых) и дальше способен ускоряться с повышением температуры и. тем самым, давления до взрыва.
Таким образом, при наличии условий, благоприятствующих теплоизоляции, протекание экзотермической реакции в горючей системе может привести не только к горению, но и к взрыву.
Возникающие неконтролируемые реакции, благоприятствующие взрыву, обусловлены тем, что скорость переноса тепла, например, и сосудах является линейной функцией разности температур между реакционной массой и охладителем, тогда как скорость экзотермической реакции и, тем самым, приток тепла от нее растет по степенному, закону с увеличением начальных концентраций реагентов и быстро возрастает при повышении температуры в результате экспоненциальной зависимости скорости химической реакции от температуры (закон Аррениуса). Эти закономерности обуславливают наименьшие скорости горения смеси и температуру на нижнем концентрационном пределе воспламенения. По мере приближения концентрации горючего и окислителя к стехиометрическим скорость горения и температура возрастают до максимальных знамений.
Концентрация газа стехиометрического состава - концентрация горючего газа в смеси с окислительной средой, при которой обеспечивается полное без остатка химическое взаимодействие горючего и окислителя смеси.
Умеренные повреждения зданий (повреждение внутренних перегородок, рам, дверей и т.п.)
Нижний порог повреждения человека волной давления
Малые повреждения (разбита часть остекления)
Плотность газа при расчетной температуре, кг/м3
Температуры среды (воздуха до взрыва), 0С
Стехиометрическая концентрация, % об.
Расход гептана в трубопроводе, м3/с
Кратность аварийной вентиляции, 1/час
Коэффициент негерметичности и неадиабатности
Коэффициент участия горючего в взрыве
7 . О пределение категории помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности
Согласно НПБ 105-2003 категории помещений по взрывопожарной и пожарной опасности принимаются в соответствии с таблицей 4.
Определение категорий помещений следует осуществлять путем последовательной проверки принадлежности помещения к категориям от высшей (А) к низшей (Д).
Таблица 4 - Категории помещений по взрывопожарной и пожарной опасности
Характеристика веществ и материалов, находящихся (обращающихся) в помещении
Горючие газы, легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки не более 28° С в таком количестве, что могут образовывать взрывоопасные парогазовоздушные смеси, при воспламенении которых развивается расчетное избыточное давление взрыва в помещении., превышающее 5 кПа. Вещества и материалы, способные взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом в таком количестве, что расчетное избыточное давление взрыва в помещении превышает 5 кПа.
Горючие пыли или волокна, легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки более 28° С, горючие жидкости в таком количестве, что могут образовывать взрывоопасные пылевоздушные или паровоздушные смеси, при воспламенении которых развивается расчетное избыточ-ное давление взрыва в помещении, превышающее 5 кПа.
Горючие и трудногорючие жидкости, твердые горючие и трудногорючие вещества и материалы (в том числе пыли и волокна), вещества и материалы., способные при взаимодей-ствии с водой, кислородом воздуха или друг с другом только гореть при условии, что помещения, в которых они имеются в наличии или обращаются, не относятся к категориям А или Б.
Негорючие вещества и материалы в горячем, раскаленном или расплавленном состоянии, процесс обработки которых сопровождается выделением лучистой теплоты, искр и пламени; горючие газы, жидкости и твердые вещества, которые сжигаются или утилизируются в качестве топлива.
Негорючие вещества и материалы в холодном состоянии,
Вывод: Помещение относится к категории А, так как в нем возможен выход горючего газа (сероводород) в таком количестве, что может образовать взрывоопасные парогазовоздушные смеси, при воспламенении которых развивается расчетное избыточное давление взрыва в помещении, превышающее 5 кПа.
8 . Определение значений энергетических показателей взрывоопасности технологического блока при взрыве
Энергетический потенциал взрывоопасности Е (кДж) блока определяется полной энергией сгорания парогазовой фазы, находящейся в блоке, с учетом величины работы ее адиабатического расширения, а также величины энергии полного сгорания испарившейся жидкости с максимально возможной площади ее пролива, при этом считается:
1) при аварийной разгерметизации аппарата происходит его полное раскрытие (разрушение);
2) площадь пролива жидкости определяется исходя из конструктивных решений зданий или площадки наружной установки;
3) время испарения принимается не более 1 ч:
-- сумма энергий адиабатического расширения А (кДж) и сгорания ПГФ, находящейся в блоке, кДж:
q' =23380 кДж/кг - удельная теплота сгорания ПГФ (сероводорода);
Для практического определения энергии адиабатического расширения ПГФ можно воспользоваться формулой
где 1 -- может быть принято по табл. 5. При показателе адиабаты k=1,2 и давлении 0,1 МПа, равно 1,40.
Таблица 5. Значение коэффициента 1 в зависимости от показателя адиабаты среды и давления в технологическом блоке
=0 кДж -- энергия сгорания ПГФ, поступившей к разгерметизированному участку от смежных объектов (блоков), кДж. Смежные блоки отсутствуют, поэтому данная составляющая равна нулю.
=0 кДж-- энергия сгорания ПГФ, образующейся за счет энергии перегретой ЖФ рассматриваемого блока и поступившей от смежных объектов за время i.
=0 кДж -- энергия сгорания ПГФ, образующейся из ЖФ за счет тепла экзотермических реакций, не прекращающихся при разгерметизации.
=0 кДж - энергия сгорания ПГФ, образующейся из ЖФ за счет теплопритока от внешних теплоносителей.
=0 кДж -- энергия сгорания ПГФ, образующейся из пролитой на твердую поверхность (пол, поддон, грунт и т.п.) ЖФ за счет теплоотдачи от окружающей среды (от твердой поверхности и воздуха к жидкости по ее поверхности.
Энергетический потенциал взрывоопасности блока равен:
По значениям общих энергетических потенциалов взрывоопасности Е определяются величины приведенной массы и относительного энергетического потенциала, характеризующих взрывоопасность технологических блоков.
Общая масса горючих паров (газов) взрывоопасного парогазового облака т, приведенная к единой удельной энергии сгорания, равной 46 000 кДж/кг:
Относительный энергетический потенциал взрывоопасности Qв технологического блока находится расчетным методом по формуле
По значениям относительных энергетических потенциалов Qв и приведенной массе парогазовой среды m осуществляется категорирование технологических блоков. Показатели категорий приведены в табл. 5.
Таблица 4. Показатели категорий взрывоопасности технологических блоков
Вывод: Помещение относится к III категории взрывоопасности, так как общая масса взрывоопасного парогазового облака сероводородаа приведенная к единой удельной энергии сгорания, равна 16,67 кг, относительный энергетический потенциал взрывоопасности равен 5,18.
9. Р асчет взрывоопасной концентрации газовоздушной смеси в помещении. Определение класса помещения по взрывопожароопасности по ПУЭ
Определим объем взрывоопасной концентрации сероводородаа в помещении:
где т - масса паровоздушной смеси в помещении, кг,
НКПВ - нижний концентрационный предел воспламенения, г/м3.
Концентрация паровоздушной смеси в помещении составит:
где VCM ? объем взрывоопасной концентрации сероводорода в помещении, м3, VC6 ? свободный объем помещения, м3.
Результаты расчета представлены в таблице 6.
Таблица 6. Результаты расчета концентрации газовоздушной смеси
Согласно ПУЭ помещение относится к классу В-Iа
Согласно ПУЭ рассматриваемая помещение относится к классу В-Ia - зоны, расположенные в помещениях, в которых при нормальной эксплуатации взрывоопасные смеси горючих газов (независимо от нижнего предела воспламенения) или паров ЛВЖ с воздухом не образуются, а возможны только в результате аварий и неисправностей.
10. О пределение зон разрушения при взрыве. Классификация зон разрушений
Радиусы зон разрушений при взрыве газовоздушной смеси определялись согласно методике, изложенной в Приложении 2 ПБ 09-540-03.
Масса парогазовых веществ (кг), участвующих во взрыве, определяется произведением
где z ? доля приведенной массы сероводорода, участвующих во взрыве (для ГГ равна 0,5),
т ? масса сероводорода в помещении, кг.
Для оценки уровня воздействия взрыва может применяться тротиловый эквивалент. Тротиловый эквивалент взрыва парогазовой среды WT (кг), определяется по условиям адекватности характера и степени разрушения при взрывах парогазовых облаков, а также твердых и жидких химически нестабильных соединений.
Для парогазовых сред тротиловый эквивалент взрыва рассчитывается:
где 0,4 ? доля энергии взрыва парогазовой среды, затрачиваемая непосредственно на формирование ударной волны;
0,9 ? доля энергии взрыва тринитротолуола (ТНТ), затрачиваемая непосредственно на формирование ударной волны;
q'?удельная теплота сгорания парогазовой среды, кДж/кг;
qT -- удельная энергия взрыва ТНТ, кДж/кг.
Зоной разрушения считается площадь с границами, определяемыми радиусами R, центром которой является рассматриваемый технологический блок или наиболее вероятное место разгерметизации технологической системы. Границы каждой зоны характеризуются значениями избыточных давлений по фронту ударной волны АР и соответственно безразмерным коэффициентом К. Классификация зон разрушения приводится в таблице 6.
Таблица 7. Уровень возможных разрушений при взрывном превращении облаков топливовоздушных смесей
Разрушение и обрушение всех элементов зданий и сооружений, включая подвалы, процент выживания людей;
- для административно - бытовых зданий и зданий управления обычных исполнений - 30%;
- для производственных зданий и сооружений обычных исполнений - 0%.
Разрушение части стен и перекрытий верхних этажей, образование трещин в стенах, деформация перекрытий нижних этажей. Возможно Ограниченное использование сохранившихся подвалов после расчистки входов. Процент выживания людей:
- для административно - бытовых зданий и зданий управления обычных исполнений - 85 %:
- для производственных зданий и сооружений обычных исполнений - 2%
Разрушение главным образом второстепенных элементов (крыш, перегородок и дверных заполнений). Перекрытия, как правило, не обрушаются. Часть помещений пригодна для использования после расчистки обломков и произведения ремонта. Процент выживания людей: -для административно - бытовых зданий и зданий управления обычных исполнений - 94 %.
Разрушение оконных и дверных заполнений и перегородок. Подвалы и нижние этажи полностью сохраняются и пригодны для временного использования после уборки мусора и заделки проемов. Процент выживания людей: - для административно - бытовых зданий и зданий управления обычных исполнений - 98 %; производственных зданий и сооружений обычных исполнений - 90 %
Разрушение стекольных заполнений. Процент выживших людей- 100%
Радиус зоны разрушения (м) в общем виде определяется выражением:
где К -- безразмерный коэффициент, характеризующий воздействие взрыва на объект.
Результаты расчета радиусов зон разрушений при взрыве топливно-воздушной смеси в помещении представлены в таблице 7.
Таблица 7 - Результаты расчета радиусов зон разрушений
С писок использованных источников
1. Бесчастнов М.В. Промышленные взрывы. Оценка и предупреждение. - М. Химия, 1991.
2. Безопасность жизнедеятельности, Безопасность технологических процессов и производств (Охрана труда): Учеб, Пособие для вузов / П.П.Кукин, В.Л. Лапин, Н,Л. Пономарев и др, - М.,: Высш. шк.т 2001,
3. ПБ 09-540-03 «Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств».
4. ГОСТ 12.1,010-76* Взрывобезопасность
5. НПБ 105-03 «Определение категорий помещений и зданий, наружных установок по взрыволожарной и пожарной опасности».
6. СНиП 23 -01-99 Строительная климатология.
7. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения. Под ред. А„ Н. Баратова и А. Я. Корольченко. М., Химия, 1990. 8. Правила устройства электроустановок. Изд. 7-е.
Классификация зданий и помещений по взрывопожарной и пожарной опасности. Установление требований пожарной безопасности, направленных на предотвращение возможности возникновения пожара. Категории помещений по взрывопожарной и пожарной опасности. презентация [1,5 M], добавлен 13.02.2016
Физико-химические свойства и характеристика бензола, метод его промышленного получения. Расчет избыточного давления взрыва для индивидуальных горючих газов, паров легковоспламеняющихся и горючих жидкостей. Категории помещений по пожарной опасности. курсовая работа [143,0 K], добавлен 25.01.2012
Определение категории помещения краскоприготовительного отделения окрасочного цеха. Расчет значений критериев взрывопожарной опасности, давления взрыва. Анализ оборудования установками автоматического пожаротушения. Вычисление удельной пожарной нагрузки. практическая работа [60,1 K], добавлен 10.12.2014
Классификация объектов по пожаро- и взрывопожароопасности. Расчет избыточного давления взрыва для горючих пылей; веществ и материалов, способных взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха. Огнестойкость зданий и сооружений. курсовая работа [60,8 K], добавлен 12.05.2015
Методы определения категорий помещений и зданий по взрывопожарной опасности. Требования норм противопожарной безопасности зданий при их категорировании. Организационные решения, минимизирующие риск пожара при эксплуатации производственных объектов. реферат [31,4 K], добавлен 22.09.2015
Анализ причин повреждения технологического оборудования в процессе окраски. Пожарная опасность технологического процесса. Расчёт категории помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности. Анализ путей распространения пожара. курсовая работа [625,1 K], добавлен 18.04.2014
Взрывопожарная характеристика технологического процесса. Основная мера предупреждения возникновения взрывов и пожаров. Взрывоопасные зоны. Обязательное защитное заземление или зануление. Категории помещений по взрывопожарной опасности. Классы пожаров. учебное пособие [49,0 K], добавлен 24.03.2009
Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д. PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах. Рекомендуем скачать работу .

© 2000 — 2021



Теория горения и взрыва контрольная работа. Безопасность жизнедеятельности и охрана труда.
Мини Сочинение На Тему Мое Свободное Время
Научная Работа На Тему Європейський Союз: Склад, Структура, Цілі Та Принципи
Реферат На Тему Возвышение Москвы И Объединение Вокруг Нее Северо-Восточной Руси
Реферат: Микола І Павлович
Курсовая работа: Бюджетний дефіцит
Доклад по теме Уменьшение биологического разнообразия
Кахар Романы Эссе
Реферат: Развитие транспорта Западно-Сибирского экономического района
Реферат: Мировые религии: буддизм, христианство, ислам
Хроническая Болезнь Почек Реферат
Дипломная работа по теме Правление латинян в Иерусалиме
Сочинение Музыка В Жизни Общества
Курсовая работа по теме Анализ ассортиментной политики торгового объекта COOO 'Мебель-Неман' и оценка её эффективности
Курсовая Работа На Тему Управление Персоналом Предприятия
Курсовая работа: Сонатная форма. Скачать бесплатно и без регистрации
Функции самосознания
Проблемы Дорог Курсовая
Реферат: Механизм выпуска и обращения простого и переводного векселя
Реферат по теме Деятельность Пьера де Кубертена по возрождению Олимпийских игр современности
Сочинение На Тему Моральный Выбор
Система государственного контроля за пожарной безопасностью на объектах торговли города Москвы - Безопасность жизнедеятельности и охрана труда реферат
Проектирование хозяйственно-питьевого и противопожарного водоснабжения населенного пункта - Безопасность жизнедеятельности и охрана труда курсовая работа
Розрахунок віброізоляції вібромайданчика та віброгасного фундаменту - Безопасность жизнедеятельности и охрана труда реферат