Оценка показателей взрывопожаробезопасности горючих веществ

CoolReferat.com

Российский  государственный социальный университет

 

Кафедра охраны труда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Самостоятельная работа

по дисциплине «Теория горения и взрыва»

 

Оценка показателей взрывопожароопасности

горючих веществ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Работу выполнил:

                студент гр.

 

Проверил

 

Дата сдачи работы

 

 

 

 

 

 

 

Москва-2009

 

 

Содержание

 

 

 

Введение                                                                                                     

 

Раздел 1.Формирование исходных данных                                              3        

 

 

Раздел 2.Теоретические  материалы                                                       8   

 

 

Раздел 3. Расчет показателей взрывопожароопасности                   10

 горючего вещества

 

Заключение                                                                                               16

 

Список литературы                                                                              17

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

В большинстве случаев  техногенные аварии связаны с  неконтролируемым, самопроизвольным выходом в окружающее пространство вещества и/или энергии. Самопроизвольное высвобождение энергии приводит к промышленным взрывам, а вещества — к взрывам, пожарам и химическому загрязнению окружающей среды.Поэтому тема работы имеет актуальность в современных условиях развития жизни

 

Промышленные взрывы

Взрыв — процесс быстрого неуправляемого физического или  химического превращения системы, сопровождающийся переходом ее потенциальной  энергии в механическую работу. Механическая работа, совершаемая при взрыве, обусловлена быстрым расширением газов или паров независимо от того, существовали ли они до взрыва или образовались во время взрыва. В основе взрывного процесса могут лежать как физические (разрушение сосуда со сжатым газом или с перегретой жидкостью), так и химические превращения (детонация конденсированного взрывчатого вещества, быстрое сгорание газового облака). Самым существенным признаком взрыва является резкий скачёк давления в среде, обусловливающий образование ударной волны, распространяющейся на некоторое расстояние от места взрыва. Избыточное давление в её фронте и осколочные поля, создаваемые летящими обломками и осколками взрывающихся объектов являются основными поражающими факторами взрыва. Осколочные поля характеризуются количеством летящих осколков, их кинетической энергией и радиусом разлёта.

При химических взрывах  взрывчатые вещества могут быть твердыми, жидкими, газообразными, а также  аэровзвесями горючих веществ (жидких и твердых) в окислительной среде (часто в воздухе). Твердые и жидкие взрывчатые вещества в большинстве случаев относятся к классу конденсированных взрывчатых веществ (ВВ). При инициировании взрыва в этих веществах с огромной скоростью протекают экзотермические окислительно-восстановительные реакции или реакции термического разложения с выделением тепловой энергии. Газообразные взрывчатые вещества представляют собой гомогенные смеси горючих газов (паров) с газообразными окислителями—воздухом, кислородом, хлором и др. Взрывоопасные аэровзвеси состоят из мелкодисперсных частиц горючих жидкостей (туманов) или твердых веществ (пылей) в окислительной среде, чаще всего в воздухе.

Физический взрывчаще  всего связан с неконтролируемым высвобождением потенциальной энергии  сжатых газов из замкнутых объемов  машин и аппаратов. Сила взрыва сжатого или сжиженного газа зависит от внутреннего давления, а разрушения вызываются ударной волной от расширяющегося газа (пара) и осколками разорвавшегося резервуара.

Параметрами, определяющими  мощность взрыва, являются энергия взрыва и скорость ее выделения. Энергия взрыва определяется физико-химическими превращениями, протекающими при различных типах взрывов. Для парогазовых сред энергию взрыва определяют по теплоте сгорания горючих веществ в смеси с воздухом; конденсированных ВВ — по теплоте, выделяющейся при их детонации (реакции разложения); при физических взрывах систем со сжатыми газами и перегретыми жидкостями - по энергии адиабатического расширения парогазовых сред и перегрева жидкости.

В производственных условиях возможны следующие основные виды взрывов: свободный воздушный, наземный, взрыв в непосредственной близости от объекта, а также взрыв внутри объекта (производственного сооружения).

При подходе ударной  волны к преграде она отражается и происходит торможение масс движущегося воздуха, что приводит к повышению избыточного давления в 2...8 раз.

После начального взаимодействия с преградой (препятствием) ударная  волна начинает его обтекать и  под действие давления уже попадают боковые и тыльные поверхности  преграды. Она как бы оказывается в сжатом состоянии со всех сторон, однако наибольшее давление оказывается на фронтальную часть препятствия. Категорирование технологических объектов по взрывоопасности производится по значениям показателей Qв и W. Относительный энергетический потенциал взрывоопасности технологического блока (оборудования) Qв = (16,534)-1 ´Е1/3

Энергетический эквивалент взрыва тротила W= Е/4520 кг, где Е —  полная энергия взрыва.

По этим показателям  технологические объекты подразделяются на три категории:

Категория взрывоопасности     Qв        W, кг

I                                                 > 37        > 5000

 

II                                               27…37 2000…5000

 

III                                                 < 27     < 2000

 

 

В зависимости от категории взрывоопасности действующими нормами устанавливаются определенные ограничения и назначаются мероприятия для обеспечения взрывобезопасности.

Взрыв внутри объекта  характеризуется тем, что нагрузка воздействует на объект изнутри. При взрыве смеси внутри объекта, заполненного частично, на последствия взрыва будет влиять местоположение взрывоопасного облака. В общем случае последствия (см. НПБ 105— 95) взрывов внутри помещения во многом будут определяться максимально возможным избыточным давлением взрыва.

При оценке разрушительного  действия взрыва газового облака в  открытом пространстве определяющим будет  скоростной напор во фронте пламени. Для пламени предельных углеводородов  скоростной напор в открытом пространстве может достигать 26 кПа. ( 1 атм. =98 кПа = 1 кгс/см в кв.)

 

 

 

 

По данным Ростехнадзора, с начала 2008 года на опасных производственных объектах страны произошло 162 аварии.

 

Федеральная служба по экологическому, технологическому и атомному надзору  отмечает значительное снижение числа аварий по сравнению с таким же периодом 2007 года, когда произошло 205 аварий.

 

Наибольшее число аварий (35) Ростехнадзор зарегистрировал при  эксплуатации организациями подъемных  механизмов, 34 аварии отмечено на объектах газоснабжения, 33 аварии произошло на объектах нефтегазодобычи и при эксплуатации магистрального трубопроводного транспорта. За 11 месяцев 2008 года 13 аварий произошло в нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности, 12- в угольной отрасли, 10 – в химической, 7 – в горнорудной промышленности, по 4 аварии в металлургической промышленности и на объектах хранения и переработки растительного сырья.

За 11 месяцев 2008 года на опасных  производственных объектах в результате несчастных случаев погибли 414 человек (в 2007 году – 651).

 

CO(угарный газ)

 является одним  из исходных соединений в органическом  синтезе, используется как восстановитель  в металлургии, производстве карбонилов, ароматических альдегидов, формамида,  гексагидроксибензола, хлорида алюминия, метанола, синтетического бензина, синтола.

 

Уголь используется для сжигания в топках промышленных, бытовых тепловых установок, переработка его в целях получения твердых, жидких и газообразных очищенных энергетических ресурсов, продукции для химической и медицинской промышленности;

 

Этиловый спирт используется как пищевой продукт и как  сырье для приготовления водок, ликероналивочных изделий, крепленых  вин, а также в ряде отраслей промышленности.

Этиловый спирт для  технических потребностей денатурируют. Этиловый спирт применяют в производстве синтетического каучука, ацетальдегида, хлороформа, красителей и других органических продуктов, как растворитель, антифриз, компонент реактивного топлива и т. п. Значительная часть этилового спирта идет на изготовление спиртных напитков. Этиловый спирт - наркотик, действует возбуждающе на организм.

Требования к зданиям  для размещения взрывоопасных производств (согласно 3)

1.Опасные производлственные объеты должны размещаться за границами поселений и городских округов, а если это невозможно или нецелесообразно, то должны быть разработаны меры по защите людей, зданий, сооружений и строений, находящихся за пределами территории.

2. Комплексы сжиженных природных газов должны располагаться с подветренной стороны от населенных пунктов. Склады сжиженных углеводородных газов и легковоспламеняющихся жидкостей должны располагаться вне жилой зоны населенных пунктов с подветренной стороны преобладающего направления ветра по отношению к жилым районам

3. Сооружения складов сжиженных углеводородных газов и легковоспламеняющихся жидкостей должны располагаться на земельных участках, имеющих более низкие уровни по сравнению с отметками территорий соседних населенных пунктов, организаций и путей, железных дорог общей сети.

4. В пределах зон  жилых застроек, общественно-деловых зон и зон рекреационного назначения поселений и городских округов допускается размещать производственные объекты, на территориях которых нет зданий, сооружений и строений категорий А, Б и В по взрывопожарной и пожарной опасности.

Раздел 1.Формирование исходных данных

 

Температура воздуха  в помещении составляет 25 .

Горючие вещества:

а) Оксид углерода(угарный газ)

        Химическая формула СО.Молекулярная масса 28,01.Газ без цвета и запаха. Связь в молекуле СО тройная, длина связи 0,113 HM, энергия диссоциации 1071,78 кДж/моль, Температура  плавления -205,02 температура кипения -191,50 ; t_крит -140,2 ;Твердый СО кристаллизуется в кубической решетке (а = 0,563 HM, z = 4, пространств. группа Р213); ниже -211,59 0C существует гексаген, модификация, DH перехода 631,6 Дж/моль. Растворимость в воде при 0,1 МПа, мл в 100 мл: 3,3 (0 0C), 2,32 (20 0C). Растворимость в этаноле (20,4 мл в 100 мл при 0,25 0C, 0,1 МПа), бензоле, CH2Cl2, соляной и уксусной к-тах. Угарный  газ- сильный восстановитель. Восстановление оксидов металлов до металлов с помощью СО имеет большое значение в металлургии.Оксид - высококалорийное топливо, одно из основных исходных вещест в органическом синтезе (при получении спиртов, альдегидов, кето-нов, углеводородов, карбоновых кислот и др.), восстановитель в металлургии (напр., при выплавке чугуна и стали).

        Расчет теплофизических параметров СО

Удельная газовая постоянная Дж/кг*К

Молярная масса  кг/моль

Плотность кг/м³

Удельный объем  м³/кг

Изобарная теплоемкость Дж/моль*К

Изохорная теплоемкость Дж/моль*К

Показатель адиабаты

Реакция горения:

2СО+О₂→2СО₂+3Н₂О+1370КДж

 

б) Уголь

Удельный вес каменного угля 1,2 – 1,5 г/см3 ,теплота сгорания 35000 кДж/кг. Каменный уголь считается пригодным  для технологического использования, если после сгорания зола составляет 30% или менее. Каменный уголь – твердое горючее, полезное ископаемое растительного происхождения. Он представляет собой плотную породу черного, иногда темно-серого цвета с блестящей матовой поверхностью. Содержит 75-97% углерода, 1,5-5,7% водорода, 1,5-15% кислорода, 0,5-4% серы, до 1,5% азота, 2-45% летучих веществ, количество влаги колеблется от 4 до 14%. Высшая теплота сгорания, рассчитанная на влажную беззольную массу каменного угля не менее 238МДж/кг.

Реакция горения:

С+О₂→СО₂

 

в) Этиловый спирт - этанол, винный спирт, C2H5OH - важнейший представитель одноатомных насыщенных спиртов общей формулы CnH2n+1OH. Бесцветная жидкость с характерным запахом, t кип = 78.39 С, t пл = 114.15 C;; смешивается во всех соотношениях с водой, спиртами, эфирами, глицерином, бензолом, и др.; огнеопасный. Этиловый спирт с водой образует азеотропную (нераздельнокипящую) смесь (95.5 % этиловый спирт и 4.5 % вода) с t кип = 78.15 C. С металлическим натрием спирт образует алкоголят, при окислении превращается в ацетальдегид, при дегидратации из него (в зависимости от условий) получают этилен или диэтиловый эфир.

        Расчет теплофизических параметров С₂Н₅ОН

 

Молярная масса  кг/моль

Плотность кг/м³

Удельный объем м³/кг

Изобарная теплоемкость Дж/моль*К

Изохорная теплоемкость Дж/моль*К

Показатель адиабаты

С₂Н₅ОН+3О₂→2СО₂+3Н₂О+1370КДж

 

Теплофизические свойства воздуха

воздух состоит приблизительно из 4 объемов азота (молярная масса 28 г/моль) и 1 объема кислорода (молярная масса 32 кг /моль), т.е. 4N2+O2. Тогда:

(4•28+1•32).(4+1)=28,8кг/моль (округленно 29 кг /моль).

Плотность кг/м³

Удельный объем  м³/кг

Изобарная теплоемкость Дж/моль*К

Изохорная теплоемкость Дж/моль*К

Показатель адиабаты

Раздел 2.Теоретические  сведения

Температу́ра (от лат. temperatura — надлежащее смешение, нормальное состояние) — физическая величина, примерно характеризующая приходящуюся на одну степень свободы среднюю кинетическую энергию частиц макроскопической системы, находящейся в состоянии термодинамического равновесия.