Теория горения и взрывов. Самовоспламенение и возгорание. Лекция 11

Учебные вопросы
Расчет и экспериментальное определение характеристик взрыва
Тема 4: Самовоспламенение и возгорание
.

Учебная литература:
Зинченко А.В. Теория горения и взрыва, 2016. URL:
http:// elib.spbstu.ru/dl/2/s16-138.pdf

Расчет и экспериментальное определение характеристик взрыва

Теоретический расчет избыточного давления взрыва
Основным поражающим действием взрывчатых веществ является ударная волна.
Поэтому для определения поражающего действия взрывчатого вещества необходимо рассчитать избыточное давление взрыва.

Концентрационные пределы взрыва
Концентрация пара горючей жидкости или газа в воздухе, ниже которой горючая смесь не способна взрываться, но выше которой способна гореть со взрывом, называется нижним пределом взрыва (НПВ).
Смесь любого газа или пара при нижнем пределе взрыва содержит избыток
воздуха. Так, для оксида углерода коэффициент избытка воздуха α = 2.6, для
сероуглерода α = 6.9, для метана α = 2 и т.д. Следовательно, предельная смесь, имея
недостаток горючего и избыток воздуха, обладает низкой теплотворной способностью, малой скоростью распространения пламени, низкой температурой взрыва и небольшим взрывным давлением. Сила взрыва при этом невелика.
Концентрация, соответствующая нижнему пределу взрыва, у насыщенных паров над жидкостью образуется всегда при температуре вспышки жидкости. При
увеличении концентрации СО выше нижнего предела взрыва получаются взрывчатые.

Концентрация газа или пара, ниже которой происходит взрыв, а выше которой смесь не способна воспламеняться, называется верхним пределом взрыва (ВПВ).
Область между нижним и верхним пределом взрыва называется промежутком взрыва.
Зная промежуток взрыва, можно определить области безопасных концентраций. Для оксида углерода эти области лежат в пределах (0÷12.5)% и (75÷100)%. Наличие областей безопасных концентраций позволяет в процессе хранения и применения горючих жидкостей поддерживать такой режим по температуре и давлению, чтобы концентрация паров была выше или ниже промежутка взрыва. Причиной прекращения распространения пламени на нижнем пределе и верхнем пределе взрыва являются теплопотери из пламени за счет излучения, которые зависят от температуры и состава смеси.

Экспериментальное определение концентрационных пределов взрыва
Нижний температурный предел взрываемости обозначают температурой
жидкости, при которой образуется концентрация паров, соответствующая нижнему
пределу взрыва.
Аналогично – верхний температурный предел обозначают значением температуры, при котором концентрация паров соответствует верхнему пределу взрыва.
Например, для метилового спирта нижний температурный предел взрываемости + 8 0С, а верхний + 32 0С. При всех температурах в диапазоне (8÷32)С концентрации метилового спирта являются взрывчатыми.

Схема прибора для измерения пределов взрыва приведена на рис. .
Он состоит из взрывного сосуда (1), в который наливается горючая жидкость (2). Сосуд помещается в термостат (3) с нагревателем (4). Температура термостата и,
соответственно, горючей жидкости измеряется датчиком (5). Через электроды (6) в
сосуд может подаваться электрическая искра. Искру подают, изменяя температуру в
термостате, и находят, таким образом, нижний и верхний пределы взрыва для данной жидкости. Если смесь взрывчатая, то появляется пламя, распространяющееся от контактов; если же она не взрывчатая, то пламя не появляется.

Теоретическое определение концентрационных пределов взрыва

Расчет температуры и давления взрыва