Охорона праці в авіації - Буріченко Л.А. - 15.3. Вибухи газових, парових і пилоповітряних сумішей

Вибух відрізняється від звичайного горіння швидкістю реакції, яка відбувається, і утворенням при цьому стиснутих газів, здатних виконувати роботу. Виникаючи в одній точці, він швидко поширюється у вигляді сферичної хвилі. Як правило, вибух дуже небезпечний.

Вибухонебезпечна речовина - це речовина, здатна до вибуху або до детонації без участі кисню повітря.

Для виникнення горіння необхідні: спалима речовина, кисень повітря або інший окислювач і джерело запалювання. При цьому реагуючі речовини мають бути нагрітими до певної температури. Цю роль виконує джерело запалювання. Щоб запалення виникло і самовільно відбувалося, необхідно підтримувати в певному співвідношенні спалиму речовину і повітря. Джерело запалювання при цьому повинно мати певну температуру і запас енергії.

Вибухонебезпечним середовищем є: суміші речовин (газів, парів, пилу) з повітрям та іншими окислювачами (киснем, озоном, хлором, окисами азоту і т. ін.), які здатні до вибухового перетворення, а також індивідуальні речовини, схильні до вибухового розпаду (ацетилен, озон, аміачна селітра та ін.).

До основних параметрів, які характеризують вибухонебезпечність середовища, відносяться: температура спалаху; небезпечність запалення (температурні та концентраційні границі — границі вибуховості); мінімальний вибухонебезпечний вміст кисню (окислювача); температура самозапалення; нормальна швидкість поширення полум'я; мінімальна енергія запалення; схильність до вибуху і детонації; чутливість до механічної дії (удару і тертя).

Ступінь небезпеки вибуху характеризується: тиском на фронті ударної хвилі, максимальним тиском вибуху, середньою і максимальною швидкостями наростання тиску під час вибуху, дробовою або фугасною властивістю вибухонебезпечного середовища. Згідно з теорією вибуху газових сумішей останні не вибухають як при недостачі, так і при надлишку кисню повітря (окислювача).

Найменша концентрація газів і пари у повітрі, за якої можливий вибух, називається нижньою концентраційною границею вибуху, а концентрація газів і пари, нижче від якої стається вибух і вище якої суміш не займається, - верхньою границею.

Експериментальні дані концентраційних границь вибухонебезпечних сумішей різних сортів авіабензинів і реактивного пального наведені в табл. 5.1, а органічних розчинників на 1 м повітря при t = 20°С і тискові Р = 101325 Па - в табл. 15.2.

Таблиця 15.1

Експериментальні дані концентраційних границь вибухонебезпечних сумішей органічних розчинників

Концентрація вибухонебезпечних сумішей може бути визначена різними приладами (наприклад, газоаналізаторами), а також розрахунком. Джерелами ініціювання вибуху є: тіла, які горять, або розпечені тіла, електричні розряди, теплові прояви хімічних реакцій і механічних дій, іскри від удару і тертя, ударні хвилі, сонячна радіація, електромагнітні випромінювання. Домішки інертних газів і пари, добавлені у спалимі суміші, можуть істотно змінити властивості сумішей і за певних умов зробити їх вибухобезпечними. Для визначення границь вибуху насиченої пари рідин більш зручніше користуватися температурними границями, вираженими через температуру рідини.

Розрізняють нижню і верхню температурні границі вибуху.

Нижньою температурною границею вибуху називається найменша температура рідини, за якої утворюється суміш насиченої пари з повітрям, здатна займатися в разі піднесення до неї джерела запалювання.

Таблиця 15.2

Експериментальні дані органічних розчинників

Верхньою температурною границею вибуху називається найбільша температура рідини, за якої утворюється суміш насиченої пари з повітрям, здатна займатися ще до піднесення до неї джерела запалювання.

При температурах, нижчих за нижню температурну границю і вищих за верхню, рідина утворює пару, яка в суміші з повітрям займатися не може. Горючі суміші різних речовин при зміні тиску поводяться під час підйому літака на висоту неоднаково.

Коли зовнішній атмосферний тиск знижується, температурні границі утворення вибухонебезпечних сумішей звужуються і зміщуються в бік нижчих температур, а на висоті 19000 м, наприклад, для авіаційних бензинів — сходяться і стають однаковими.

Пилові суміші утворюються під час очищення деталей ПС і двигунів кісточковим кришивом в ангарах, в столярних майстернях тощо. Пил горючих речовин являє собою небезпеку не тільки для запалювання, але й для вибуху.

За своїм станом пил розрізняють як завислий у повітрі - аерозоль і як осілий на стінах, стелях, поверхнях верстатів та інших механізмів - аерогель. Небезпечність пилу тим більша, чим менший розмір пилинок. Найбільшу небезпеку для вибуху створює аерозоль.

Існує така класифікація пилу за небезпекою вибуху і запалювання в приміщеннях:

- вибухонебезпечний пил у стані аерозолів:

І клас — найбільш вибухонебезпечний пил з нижньою концентраційною границею вибуху до 0,015 кг/м3 (пил нафталіну, сірки, ебоніту, антрациту, каніфолі тощо);

ІІ клас - вибухонебезпечний пил з нижньою концентраційною границею вибуху 0,016-0,065 кг/м3 (пил ряду барвників, деревної муки, торфу тощо);

- пожежонебезпечний пил у стані аерогелів:

ІІІ клас — найбільш пожежонебезпечний пил з температурою самозапалювання до 250°С (пил деревного вугілля, бавовняний пил тощо);

IV клас - пожежонебезпечний пил з температурою самозапалювання 250°С і більше (пил вугілля із зольністю 32-36 %, пил деревної тирси та ін.).

Багато металів, наприклад, алюміній, цинк та багато інших в компактному стані не здатні горіти. Якщо ж вони знаходяться в повітрі у вигляді пилу, то горять зі швидкістю вибуху.

Порошки заліза і свинцю, приготовлені методом прожарювання відповідних оксалатів, самозаймаються в стані аерозолю. Алюміній, перетворений в пудру, набуває здатності самозайматися у стані аерогелю. Пил небезпечний ще й тим, що в процесі його переміщення по трубопроводах, повітропроводах тощо здатний їх наелектризовувати до тисяч вольт (статична електрика). Під час горіння аерозолю спостерігаються ті самі закономірності, що й під час горіння твердих і газоподібних горючих речовин. Волога, яка міститься в пилові, ускладнює його запалювання і поширення в ньому полум'я.

Пояснюється це тим, що в процесі нагрівання пилу велика кількість теплоти витрачається на випаровування вологи. Домішка негорючих газів і пари в пиловій суміші також знижує інтенсивність її горіння, вибухонебезпечність, оскільки введення негорючих газів і пари знижує відсоток кисню в суміші.