39. Опасность статического электричества

Статическое электричество – совокупность явлений, связанных с возникновением и различным проявлением электрических зарядов на поверхности диэлектриков или изолированных проводников.

Для наливных грузов возможна электризация жидкостей с низкой электропроводностью при перекачке по трубопроводу. Это происходит из–за неровности химических потенциалов жидкости и твердого тела (трубы) на границе раздела образуется двойной электрический слой. Ионы одного знака накапливаются на стенках трубы, другого уносятся с потоком и накапливаются в приемной емкости. Накопление заряда происходит пока напряженности поля, не достигнет критического значения, после чего происходит пробой. Для навалочных – при перемещении, особенно при перегрузке с помощью машин непрерывного действия.

Напряженность поля – отношение разности потенциалов к размеру промежутка между наэлектризованными телами (для воздуха = 30 тыс. В/см).

Причиной воспламенения может послужить:

искровой заряд с заряженных диэлектрических материалов;

разряд с заряженного незаземленного оборудования;

разряд с человека.

Потенциал человека в диэлектрической обуви относительно Земли –10 тыс. В, энергия разряда 10 мДж. Этого достаточно для взрыва или воспламенения ряда веществ.

Для проявления статического электричества необходимо:

наличие источника зарядов;

накопление зарядов на контактирующих поверхностях;

электрический разряд в горючей среде;

достаточность энергии электрического разряда для воспламенения в данной среде.

Профилактика – отсутствие хотя бы одного из этих условий. Устранение этих условий следующим путем:

не допускать разбрызгивание груза;

отсутствие воздуха в трубопроводах;

заземление;

надежный электрический контакт в соединениях трубопроводов.

Наиболее эффективным и распространенным является заземление.

40. Взрывоопасность и детонация

Взрыв – освобождение большого количества энергии в ограниченном объеме за короткий промежуток времени. Взрыв приводит к образованию сильно нагретого газа с очень высоким давлением, который при расширении оказывает механическое воздействие (давление, разрушение) на окружающие тела. В твердой среде сопровождается ее разрушением и дроблением.

Взрывы происходят за счет освобождения:

химической энергии (главным образом взрывчатых веществ);

внутриядерной энергии (ядерный взрыв);

электромагнитной энергии (искровой разряд, лазерная искра и др.);

механической энергии (при падении метеоритов на поверхность Земли, извержении вулканов и др.).

Рассмотрим химическую энергию – самораспространение химического превращения вещества, протекающее в большой скоростью и сопровождающееся выделением теплоты и образованием большого количества газов, сжатых до высокого давления.

Для протекания химической реакции в виде взрыва необходимо:

значительная экзотермичность процесса;

большая скорость;

образование газообразных продуктов;

способность к самораспространению.

В зависимости от скорости распространения пламени при недетанационном (дефлаграционном) горении оно делится на медленное горение и взрыв. Как правило взрыв – это если скорость пламени достигает несколько сот метров в секунду. Дефлаграция – процесс распространения пламени по горючей среде, при котором самоускоряющаяся реакция возникает в реагирующем слое из за его нагревания путем теплопроводности от соседнего слоя продуктов реакции.

Взрыв происходит в 2 этапа: превращение энергии того или иного вида в энергию сжатого вещества; расширение сжатого вещества, сопровождающегося сильным воздействием на окружающую среду.

Скачкообразное повышение давления в окружающей среде при взрыве – ударная волна, которая, ослабевая, переходит в звуковую. Основные повреждения от взрыва – из–за ударной волны. Есть взрывоопасные и взрывчатые вещества.

Теплота взрыва (удельная энергия) – количество теплоты, выделяемое при взрыве вещества массой 1 моль или 1 кг. При горении в свободном пространстве продукты горения свободно распространяются и давление постоянно. Горение в замкнутой емкости ведет к взрыву.

Детонационное горение – когда каждый последующий слой газа нагревается вследствие быстрого сжатия, доводящего до адиабатического воспламенения (дизель). Адиабатный процесс (адиабатический процесс), термодинамический процесс, при котором система не получает теплоты извне и не отдает ее. Быстропротекающие процессы могут рассматриваться как адиабатный процесс при отсутствии теплоизолирующей оболочки.

Резкое повышение давления создает волну сжатия (ударную), то есть границу скачкообразного перехода от исходного к сжатому. Встреча ударной волны с препятствием создает отраженную волну и еще сильнее сжимает газ (разрыв ствола). Давление в отраженной волне на порядок выше чем давление падающей. Отраженная волна ведет к чрезвычайно высокому (до 10 тыс. атм.), но кратковременному повышению давления, способному вызвать большие разрушения.

Детонационная волна – самораспространяющийся комплекс, состоящий из ударной волны и зоны химических реакций, которая выделяет теплоту необходимую для поддержания на постоянном уровне давление на фронте ударной волны.

Особенности детонационного горения:

скорость детонации постоянна;

скорость детонации превышает скорость звука в данной среде;

скорость детонации не зависит от начальной температуры и давления;

продукты реакции движутся в ту же сторону, что и зона реакции.