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: Vп=4800 м3; 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 Pф=65
кПа (0,65 кгс/см2).