Вибухи пилоповітряних сумішей

При порушенні герметичності технологічних апаратів пил викидається в приміщення, де разом з накопиченим пилом змішується з повітрям, утворюючи пилоповітряну суміш (ППС), здатну горіти. Іскровий розряд призводить до вибухового горіння суміші.

На відміну від газових сумішей утворення вибухонебезпечної хмари пилу в приміщенні може відбуватися в процесі самого горіння. Вибуху в більшості випадків передують локальні мікровибухи (удари) в обладнанні, резервуарах і займання в окремих ділянках будівлі, що викликає струшування пилу, який осів на підлозі, стінах та інших будівельних конструкціях та обладнанні. Це призводить до утворення вибухонебезпечних концентрацій пилу у всьому об'ємі приміщення, вибух якої викликає сильні руйнування.

Вибухове горіння може відбуватися по одному з двох режимів - дефлаграційному або детонаційному.

При оперативному прогнозуванні наслідків приймають, що процес розвивається в детонаційному режимі.

Зону детонаційної хвилі, обмежену радіусом r₀, можна визначити за формулою (4), в якій енергія вибуху визначається з виразу

, кДж, (8)

де Q - питома теплота згоряння речовини, що утворила пил, кДж/кг (табл. 3);

m - розрахункова маса пилу, кг

При оперативному прогнозуванні розрахункова маса пилу визначається з умови, що вільний об'єм приміщення буде повністю заповнений зваженим дисперсним продуктом, утворюючи при цьому пилоповітряну суміш стехіометричної концентрації

, кг, (9)

де V₀ - вільний об'єм приміщення, (V₀=0,8 ∙ Vп ), м³;

С - стехіометрична концентрація пилу, г / м³,

, (10)

де - нижня концентраційна межа поширення полум'я - це мінімальний вміст пилу в суміші з повітрям, при якому можливе загоряння.

Значення для різних речовин знаходиться в межах:

неорганічних речовин (сірка, фосфор) =2 - 30 г/м³;

пластмас =20 - 100 г/м³;

пестицидів і барвників =30 - 300 г/м³;

вовни =100 - 200 г/м³.

Значення характеристик аерозолів деяких наведено в табл. 3.

Таблиця 3 ‑ Показники вибухових явищ пилу

Речовина	, г/м3	Q, МДж/кг
Полістирол	27,5	39,8
Поліетилен	45,0	47,1
Метілцелюлоза	30,0	11,8
Поліоксадиазол	18,0	18,0
Пігмент зелений (краситель)	45,0	42,9
Пігмент бордо на поліетилені	39,0	42,9
Нафталін	2,5	39,9
Фталієвий ангідрид	12,6	21,0
Уротропін	15,0	28,1
Адіпіновая кіслота	35,0	19,7
Сірка	2,3	8,2
Алюміній	58,0	30,13

Тиск у фронті повітряної ударної хвилі визначається з використанням даних табл. 1.

Приклад розрахунку

В цеху по переробці поліетилену при розгерметизації технологічного блоку можливе надходження пилу в приміщення.

Вихідні дані: V_п=4800 м³; j_нкпр=45 г/м³; Q=47,1 МДж/кг.

Визначити тиск ударної хвилі на відстані 30 м від контуру приміщення при руйнуванні його огороджувальних конструкцій.

Розрахунок:

1. г/м³.

2. кг.

3. кДж.

4. м.

5. .

6. При за табл. 1 DP_ф=65 кПа (0,65 кгс/см²).

7. Ступінь руйнувань визначаємо згідно розділу 5 ‑ повні руйнування.