Читать книгу Физические основы обеспечения взрывозащиты электрооборудования в популярном изложении - В. Б. Солнцев - Страница 6

Что такое взрыв вообще?

Взрыв – это резкое расширение газа в результате реакций быстрого окисления, часто сопровождающееся ростом температуры. Обычно представляет собой быстрое выделение энергии в ограниченном объёме, связанное с внезапным изменением состояния вещества и сопровождающееся обычно разбрасыванием и разрушением окружающей среды (в том числе приводящее к возникновению скачка давления или ударной волны (см. ниже), которая удаляется от места образования со скоростью, определяемой как разностью давлений, так и свойствами среды, где происходит её распространение).

Протекание горения и возможность возникновения взрыва определяют скоростью горения или скоростью распространения фронта пламени в горючей смеси газа с воздухом. Эта скорость содержит информацию о тенденции фронта пламени превращаться в детонационную волну. Чем меньше скорость горения, тем ниже склонность к детонации. На скорость распространения пламени значительное влияние оказывают степень и интенсивность смешения газа с воздухом, температура и состав газовоздушной смеси.

В результате взрыва вещество, заполняющее объём, в котором происходит освобождение энергии, превращается в сильно нагретый газ с очень высоким давлением. Этот газ с большой силой воздействует на окружающую среду, вызывая её движение. В твёрдой среде сопровождается её разрушением и дроблением.

Порождённое взрывом движение, при котором происходит резкое повышение давления, плотности и температуры среды, называют взрывной волной. Фронт взрывной волны распространяется по среде с большой скоростью, в результате чего область, охваченная движением, быстро расширяется. Возникновение взрывной волны является характерным следствием взрыва в различных средах.

Посредством взрывной волны производится механическое воздействие на объекты, расположенные на различных расстояниях от места взрыва. По мере удаления от места взрыва механическое воздействие взрывной волны ослабевает.

Ударная волна – зона скачкообразного изменения параметров состояния газа: давления, температуры, плотности теплового потока и скорости движения. Воздушная ударная волна возникает в окружающем пространстве при ударном сжатии – газовом или физическом взрывах. Сильные ударные волны, возникающие при детонации газового разряда, распространяются в окружающем пространстве с большой скоростью, превышающей скорость звука. При этом фронт нарастания давления имеет крутой характер, и скачок параметров газа локализован в зоне шириной, не превышающей длину свободного пробега молекул.

К основным поражающим факторам воздушной ударной волны относятся избыточное давление во фронте ударной волны и импульс фазы сжатия. Так, нижний порог поражения органов слуха человека (разрыв барабанной перепонки) составляет 34,5 кПа, разрушение массивных стен здания происходит при 100 кПа и более.

Принимая во внимание отмеченные явления, совершенно очевидно, что при ведении технологических и иных производственных процессов взрыв допускать нельзя или, по крайней мере, надо иметь средства защиты от него и его последствий.

Как мы уже говорили, источниками воспламенения могут быть пламя, искра, накалённое тело и др. Если предупредить возникновение источников воспламенения, то взрыва не произойдёт даже тогда, когда помещения или установки, использующие газ, будут заполнены взрывчатой газовоздушной смесью. Точно так же при наличии любого источника воспламенения взрыва не произойдёт, если концентрация газа в воздухе будет находиться вне пределов взрываемости.

При концентрации горючих газов или паров, меньшей нижнего предела, смесь не способна к взрыву вследствие избытка кислорода воздуха; при концентрации, превышающей верхний предел, взрыва не происходит потому, что смесь слишком богата горючим газом или паром и содержит недостаточное количество кислорода воздуха.

Из изложенного можно сделать вывод о том, что для предупреждения взрывов необходимо создавать условия, во-первых, гарантирующие невозможность образования взрывчатых смесей, и, во-вторых, не допускать появления источников воспламенения, могущих поднять температуру горючих смесей до температуры их воспламенения.