Ниже будут рассмотрены физические характеристики и опасные проявления аварий в виде взрыва, пожара и токсичного выброса.
2.1. Взрывы
Одними из типов катастроф на промышленных объектах являются взрывы. Под взрывом понимают мгновенное расширение газовоздушной смеси, в результате которого происходит скачок давления или ударная волна. Основное отличие между пожарами и взрывами состоит в скорости выброса энергии. Во время пожара энергия освобождается медленно, в то время как при взрыве происходит одномоментный выброс энергии, обычно в течении микросекунд. В результате взрывов создаются опасные условия для жизни человека и окружающей природной среды. Взрывы часто приводят к частичному или полному разрушению объекта, ранениям или гибели людей.
Различают два типа взрывов: физические взрывы и химические. При физическом взрыве высвобождающаяся энергия является внутренней энергией сжатого или сжиженного газа. Сила таких взрывов зависит от внутреннего давления, а разрушения могут быть вызваны ударной волной от расширяющегося газа или осколками разорвавшегося резервуара. Масса образующихся паров и скорость парообразования при этом определяется по материальным и тепловым балансам двух возможных аварийных ситуаций: 1) тепловыделение с парообразованием происходит при постоянном объеме; 2) за тепловыделением при сохранении объема следует расширение с сохранением теплового равновесия.
К физическим взрывам относят также явления физической детонации, при которых возникает смешение горячей и холодной жидкостей, когда температура одной из них значительно превышает температуру кипения другой (например, вливание расплавленного металла в воду). Физическая детонация сопровождается возникновением ударной волны с избыточным давлением в жидкой фазе, достигающем в некоторых случаях тысяч атмосфер [103].
При химических взрывах энерговыделение обусловлено экзотермической реакцией между горючим и окислителем.
К опасным факторам взрыва (ОФВ), характеризующим его разрушительность, относят [104]:
• давление во фронте ударной волны;
• избыточное давление взрыва;
• среднюю и максимальную скорость нарастания давления при взрыве;
• дробящие или фугасные свойства взрывоопасной среды.
• Основными параметрами, характеризующими поведение процесса взрыва, являются:
• температура окружающей среды;
• давление в окружающей среде;
• состав взрывчатого вещества;
• физические свойства взрывчатого вещества;
• природа источника воспламенения: тип, энергия и длительность;
• геометрия окружающей среды: ограниченная или неограниченная;
• количество горючих материалов;
• время перед воспламенением;
• скорость выброса горючего вещества.
Поведение взрыва очень трудно охарактеризовать. Было принято много подходов к решению этой проблемы, включая теоретические, полуэмпирические и эмпирические исследования. Несмотря на эти попытки, поведение процесса понято еще не полностью. Поэтому в настоящее время используется подход, основанный на использовании экстраполяции результатов и обеспечивающий подходящий «запас безопасности».
Конец ознакомительного фрагмента.