factori de risc asociati exploziilor in amestecuri gazoase combustibil - oxidant

19
FACTORI DE RISC ASOCIATI EXPLOZIILOR IN AMESTECURI GAZOASE COMBUSTIBIL - OXIDANT Domnina Răzuş Institutul de Chimie Fizica “I. G .Murgulescu” al Academiei Romane I. INTRODUCERE Explozia unui amestec combustibil-oxidant se produce ca urmare a acumulării în sistem a unei mari cantităţi de căldură, produse prin reacţia puternic exotermă dintre componenţi. Această reacţie are loc de obicei cu o viteză foarte mare, iar degajarea foarte rapidă a căldurii de reacţie nu poate fi compensată de pierderile termice către mediul înconjurător prin conducţie, convecţie sau radiaţie. Acumularea căldurii de reacţie în amestecul gazos determină creşterea temperaturii şi aparitia unei concentratii ridicate de specii reactive, ceea ce provoacă accelerarea progresivă a reacţiei şi apariţia exploziei, însoţită de obicei de emisia unor radiaţii luminoase (apariţia unei flăcări). Din acest motiv, termenul “flacără” se foloseşte frecvent în locul termenului “explozie”, mai ales în cazul oxidării în faza gazoasă a substanţelor combustibile. Foarte multe explozii care însoţesc activităţile umane sunt comandate şi controlate: arderea combustibililor în motoarele cu ardere internă, în motoarele de avion sau de rachetă, detonarea explozivilor solizi pentru minerit, pentru demolarea unor construcţii vechi, pentru construirea de drumuri, căi ferate sau poduri. În mod uzual, termenul

Upload: druiddan

Post on 17-Feb-2015

35 views

Category:

Documents


7 download

DESCRIPTION

Stiinta

TRANSCRIPT

Page 1: Factori de Risc Asociati Exploziilor in Amestecuri Gazoase Combustibil - Oxidant

FACTORI DE RISC ASOCIATI EXPLOZIILOR IN AMESTECURI

GAZOASE COMBUSTIBIL - OXIDANT

Domnina Răzuş

Institutul de Chimie Fizica “I. G .Murgulescu” al Academiei Romane

I. INTRODUCERE

Explozia unui amestec combustibil-oxidant se produce ca urmare a acumulării în

sistem a unei mari cantităţi de căldură, produse prin reacţia puternic exotermă dintre

componenţi. Această reacţie are loc de obicei cu o viteză foarte mare, iar degajarea foarte

rapidă a căldurii de reacţie nu poate fi compensată de pierderile termice către mediul

înconjurător prin conducţie, convecţie sau radiaţie. Acumularea căldurii de reacţie în

amestecul gazos determină creşterea temperaturii şi aparitia unei concentratii ridicate de

specii reactive, ceea ce provoacă accelerarea progresivă a reacţiei şi apariţia exploziei, însoţită

de obicei de emisia unor radiaţii luminoase (apariţia unei flăcări). Din acest motiv, termenul

“flacără” se foloseşte frecvent în locul termenului “explozie”, mai ales în cazul oxidării în

faza gazoasă a substanţelor combustibile.

Foarte multe explozii care însoţesc activităţile umane sunt comandate şi controlate:

arderea combustibililor în motoarele cu ardere internă, în motoarele de avion sau de rachetă,

detonarea explozivilor solizi pentru minerit, pentru demolarea unor construcţii vechi, pentru

construirea de drumuri, căi ferate sau poduri. În mod uzual, termenul “explozie” desemnează

însă un proces accidental, nedorit, cu efecte distrugătoare: explozia unei bombe; distrugerea

unei case datorită acumulării de gaz combustibil ca urmare a unor scurgeri necontrolate,

urmată de aprinderea accidentală a amestecului format de acesta cu aerul; explozia unor

reactoare chimice etc.

Preocuparea pentru evitarea exploziilor accidentale şi limitarea distrugerilor produse

de acestea (atunci când exploziile nu pot fi suprimate) reprezintă o direcţie de cercetare tot

mai consistentă, pe măsură ce cresc riscurile de producere a unor astfel de incidente. Într-

adevăr, creşterea consumului de combustibili, de solvenţi şi alte substanţe inflamabile a

determinat mărirea numărului de unităţi în care se pot forma amestecuri explozive, în decursul

activităţilor de fabricare, de stocare, de manipulare sau de transport. Evaluarea riscurilor de

formare a unor astfel de amestecuri, a riscurilor de apariţie a unor explozii şi a consecinţelor

Page 2: Factori de Risc Asociati Exploziilor in Amestecuri Gazoase Combustibil - Oxidant

acestora este necesară atât pentru protecţia oamenilor şi a utilajelor, cât şi pentru protecţia

mediului faţă de emisiile de compuşi poluanţi generaţi prin combustie.

II. GENERALITĂŢI DESPRE EXPLOZIILE AMESTECURILOR GAZOASE

COMBUSTIBIL - OXIDANT

Combustia explozivă a amestecurilor gazoase poate decurge ca un proces omogen

(combustia se desfaşoară uniform în toată masa de amestec, ca urmare a aducerii acestuia la o

temperatură şi o presiune superioare temperaturii şi presiunii de autoaprindere) sau heterogen

(combustia este iniţiată local de către o sursă de energie şi se propagă treptat în întregul

sistem, zona gazelor arse fiind separată de cea a gazelor nearse prin frontul de flacără) /1-3/.

Pentru autoaprinderile care au loc după mecanismul aprinderii termice, domeniul de

inflamabilitate este delimitat de o curbă numită “curba-limită a autoaprinderii” (Fig. 1).

Instalarea regimului exploziv la temperaturi superioare temperaturii critice de autoaprindere şi

la presiuni superioare presiunii critice de autoaprindere are loc după un interval de timp,

numit perioada de inducţie a autoaprinderii.

Figura 1

Curba limită de autoaprindere pentru un amestec combustibil-oxidant

La temperaturi şi la presiuni inferioare celor de autoaprindere, amestecurile gazoase

combustibil-oxidant pot fi menţinute perioade indefinit de lungi. Explozia lor se produce

numai după iniţierea locală, cu o sursă concentrată de energie: corpuri încălzite, scântei

electrice. Sursa de iniţiere determină formarea unui nucleu de flacără, care creşte şi se

propagă în întregul amestec gazos, pâna la consumarea acestuia. În acest caz, există o

suprafaţă netă de separare între gazele arse şi cele nearse, care se propagă cu o viteză

caracteristică amestecului combustibil-oxidant. În funcţie de natura şi starea sistemului

combustibil-oxidant, de condiţiile de propagare precum şi de energia sursei de initiere,

Page 3: Factori de Risc Asociati Exploziilor in Amestecuri Gazoase Combustibil - Oxidant

combustia heterogenă poate avea loc ca deflagraţie sau ca detonaţie. Deflagraţiile se propagă

cu viteze subsonice (pentru hidrocarburi în amestec cu aerul, viteza tipică este apropiată de 1

m/s), iar propagarea este limitată de viteza transferului termic şi de viteza de transfer a

purtătorilor de lanţ la suprafaţa de separare dintre gazele arse şi cele nearse; în cele doua zone,

gazul are aceeaşi presiune. Detonaţiile se propagă cu viteze supersonice (de ordinul km/s) şi

sunt susţinute de unde de şoc. Astfel, în frontul undei de şoc se ating presiuni foarte mari, în

timp ce gazul nereacţionat se află încă în starea iniţială. În general, amestecurile combustibil-

oxigen susţin detonaţii, dar numai atunci când se folosesc energii mari de aprindere;

exploziile iniţiale local cu surse “blânde” se vor propaga ca deflagraţii. Uneori, detonaţiile

apar prin accelerarea unei deflagraţii, în timpul propagării acesteia în tuburi lungi cu pereţi

rugoşi sau în tuburi prevăzute cu obstacole transversale (şicane, grile) /1-2/.

În funcţie de modul în care se propagă explozia se disting limitele de explozie (numite

şi limite de inflamabilitate) pentru deflagraţii şi limitele de detonabilitate – pentru detonaţii.

Ele se definesc astfel:

limita inferioară de explozie (detonabilitate), LIE (LID) - concentraţia minimă de

combustibil dintr-un amestec combustibil-oxidant începând cu care o explozie iniţială

local se poate propaga autonom (chiar şi după incetarea acţiunii sursei de iniţiere), sub

formă de deflagraţie (detonaţie)

limita superioară de explozie (detonabilitate), LSE (LSD) - concentraţia maximă de

combustibil până la care un amestec combustibil-oxidant poate susţine propagarea unei

deflagraţii (detonaţii).

Intervalul de concentraţii cuprins între limitele de detonabilitate este mai restrâns decât cel

dintre limitele de inflamabilitate.

Atât limitele de inflamabilitate cât şi limitele de detonabilitate depind de temperatura

şi presiunea iniţială a amestecului combustibil-oxidant, dar şi de condiţiile experimentale în

care au fost măsurate (volumul de amestec gazos testat, natura, poziţia şi energia sursei de

iniţiere etc.). O discuţie a acestor aspecte, în legătură cu măsurarea limitelor de

inflamabilitate, a fost facută în câteva lucrări ale colectivului de autori /4-8/. Adaosul unei

componente inerte la sistemul combustibil-oxidant determină creşterea limitei inferioare de

inflamabilitate şi scăderea limitei superioare, astfel încât la o concentraţie critică de inert,

acestea coincid. Valoarea minimă a concentraţiei de inert necesar pentru a transforma un

amestec gazos combustibil-oxidant într-un amestec neinflamabil este numită concentraţia

limită de adaos inert (CLI). Corespunzător, concentraţia limită de oxigen (CLO) reprezintă

Page 4: Factori de Risc Asociati Exploziilor in Amestecuri Gazoase Combustibil - Oxidant

concentraţia maximă de oxigen admisibilă într-un amestec combustibil-oxidant-adaos inert,

încât amestecul să nu explodeze, oricât ar fi de mare energia de iniţiere.

În multe situaţii practice care impun evitarea unei explozii, compoziţia unui amestec

combustibil-oxidant nu poate fi modificată nici prin schimbarea raportului dintre componenţi,

nici prin adaosul unei componente inerte. Comportarea acestui amestec, de compoziţie plasată

în interiorul domeniului de inflamabilitate, va fi caracterizată prin parametrii de explozivitate,

grupaţi în două categorii:

parametrii ce caracterizează procesul de iniţiere a exploziei: parametri caracteristici

iniţierii cu corpuri încălzite (temperatura critică de iniţiere, perioada de inductie, energia

critică de iniţiere) şi parametrii caracteristici iniţierii cu scântei electrice de înaltă tensiune

(energia minimă de iniţiere) sau cu scântei de joasă tensiune (curentul minim de iniţiere)

parametrii ce caracterizează procesul de propagare (presiunea maximă de explozie, timpul

necesar atingerii presiunii maxime de explozie, viteza maximă de creştere a presiunii,

factorul de severitate, viteza de propagare a flăcării, viteza normală de combustie) şi

procesul de stingere a exploziei (distanţa de stingere, spaţiul maxim de siguranţă).

Definiţiile acestor parametri, metodele de masură cele mai frecvent utilizate şi variaţia lor în

funcţie de diferiţi factori au fost prezentate în mai multe lucrări ale colectivului de autori, care

cuprind şi rezultate originale privind diferite amestecuri combustibil-oxidant /4, 5, 9-16/.

Un mic număr dintre parametrii caracteristici iniţierii, propagarii sau stingerii

exploziilor sunt caracteristici intrinseci ale amestecurilor gazoase explozive: viteza normală

de combustie, mărime dependentă de viteza globală de reacţie din frontul de flacără, presiunea

maximă adiabatică şi temperatura adiabatică de flacără. Restul parametrilor depind hotarâtor

de metoda de măsură folosită şi sunt astfel influenţaţi de mărimea celulei folosite, de

pierderile termice care apar în cursul procesului studiat şi de caracteristicile surselor de

iniţiere a exploziei. Aşa se explică valorile împrăştiate ale parametrilor de explozivitate

caracteristici celor mai frecvent cercetaţi combustibili, chiar atunci când datele sunt preluate

din surse de referinţă recomandate /17-21/.

Cunoaşterea comportării amestecurilor combustibil-oxidant în prezenţa unor surse

locale de energie sau la temperaturi şi/sau presiuni ridicate permite stabilirea unor norme

generale de prevenire a exploziilor şi a măsurilor de reducere a efectelor acestora. Cercetări

extinse asupra explozivităţii sistemelor combustibil-oxidant în condiţii cât mai variate permit

adaptarea acestor norme şi măsuri la situaţiile reale.

III. EXPLOZIVITATEA AMESTECURILOR HIDROGEN – OXIGEN – AZOT

Page 5: Factori de Risc Asociati Exploziilor in Amestecuri Gazoase Combustibil - Oxidant

Utilizarea pe scară largă a hidrogenului ca reactant în industria chimică sau, mai

recent, combustibil pentru anumite motoare a impulsionat cercetarea comportării sale în

amestec cu oxigenul sau aerul, în procese de combustie explozivă. Cele mai importante riscuri

asociate utilizării hidrogenului gazos pur sau în amestec cu aerul sunt reunite în Tabelul 1. Se

observă că cea mai mare parte din aceste riscuri sunt datorate explozivităţii sistemului

hidrogen-aer. Din acest motiv, se vor prezenta în continuare date de literatură referitoare la

exploziile amestecurilor hidrogen-aer şi hidrogen-oxigen, în prezenţa unor aditivi precum

azotul sau dioxidul de carbon.

Tabelul 1

Riscuri de apariţie a unor incidente în cursul producerii, stocării sau manipulării hidrogenului

gazos /22/

Tipul riscului apărut Descrierea riscului

Proprietăţi fizice care pot

conduce la probleme de

securitate

prin comparaţie cu alte gaze, H2 are un coeficient de

difuzie foarte ridicat şi o viscozitate redusă; pierderile de

hidrogen la îmbinările utilajelor sunt frecvente, chiar dacă

acestea sunt etanşe la testele cu aer

H2 este un compus incolor şi inodor; nu poate fi detectat

organoleptic

curgerea H2 generează electricitate statică

Riscuri asociate creşterii de

presiune, fără combustie

explozivă

stocarea sa la presiuni ridicate (până la 350 bar, în unele

situaţii) poate conduce la ruperea unor îmbinări (suduri)

cu apariţia de schije

Riscuri asociate combustiei

explozive

este un compus exploziv, în amestec cu aerul; poate

susţine deflagraţii sau detonaţii

energia de iniţiere a unei deflagraţii este scăzută (0,02 – 1

mJ)

amestecul său cu aerul are o temperatură joasă de

autoaprindere: 574o C

Riscuri datorate materialelor în

care este stocat H2

stocarea H2 în containere din metal sau din materiale

plastice poate conduce la fărâmiţarea acestora

Riscuri toxicologice acumularea sa în spaţii închise determină asfixia

Page 6: Factori de Risc Asociati Exploziilor in Amestecuri Gazoase Combustibil - Oxidant

Limitele de explozie ale hidrogenului în oxigen şi în aer, la temperatura şi presiunea

ambiantă, sunt date în Tabelul 2.

Tabelul 2

Limitele de explozie ale amestecurilor hidrogen-oxigen şi hidrogen-aer, la temperatura

iniţială de 25°C şi presiunea de 1 atm /17, 18, 23/

Oxidant LIE (vol%) LSE (vol%)

Oxigen 4,0 95

Aer 4,0 75

Aceste valori au fost obţinute prin experimente ce au urmărit propagarea ascendentă a

flăcării, în celule de explozie cu diferite forme şi mărimi: (a) tub cu secţiune pătrată (latura

secţiunii: 8.6 cm) şi înălţime de 2 m /23/; (b) tub cilindric cu diametrul de 5.1 cm şi înălţimea

de 1.5 m /17/; (c) vas sferic cu diametrul de 21.5 cm (volumul de 5 L) /18/. Este important de

menţionat că experimentele de tip (b) sunt efectuate prin metoda recomandată de Biroul de

Mine al SUA, iar cele de tip (c) prin metoda standard recomandată de PTB (Institutul Federal

de Măsuratori Fizice) din Germania.

Măsuratori mai recente ale limitelor de explozie ale hidrogenului cu oxigenul şi cu

aerul au fost realizate în celule cu volum mai mare de 5 L /21, 25-27/, folosind surse foarte

energice de iniţiere: filamente metalice topite sau detonatoare cu exploziv solid, preluate din

industria minieră. Rezultatele confirmă valorile din Tabelul 2 pentru limita inferioară de

explozie la temperatura şi presiunea iniţială ambiantă, indicând însă valori superioare pentru

limita superioară de explozie a hidrogenului cu aer (77-78 vol%).

Creşterea temperaturii iniţiale a amestecurilor conduce la creşterea domeniului de

inflamabilitate, prin scăderea LIE si creşterea LSE. Un set reprezentativ de date este dat în

Tabelul 3.

Tabelul 3

Limitele de explozie ale hidrogenului în aer, la presiunea atmosferică şi diferite temperaturi

iniţiale, măsurate într-un tub cu diametrul 2,5 cm; propagare descendentă a flăcării /24/

t (°C) 17 ± 3 50 100 150 200

Page 7: Factori de Risc Asociati Exploziilor in Amestecuri Gazoase Combustibil - Oxidant

LIE (vol%) 9,4 9,2 8,8 8,3 7,9

LSE (vol%) 71,5 - 73,5 - 76,0

Măsurători mai recente, efectuate pe domeniul de temperaturi iniţiale = 25 - 450°C,

arată că LIE scade linear cu temperatura, conform ecuaţiei /28/:

LIE(t) = LIE(25) [1 – 0,00129 (t – 25)]

în care LIE(25) reprezintă limita inferioară de explozie la 25oC şi presiunea de 1 bar.

Pentru amestecurile hidrogen–aer cu adaos de azot, domeniul de inflamabilitate este

reprezentat în figura 2.

Figura 2

Limitele de explozie in sistemul H2-aer-azot, la 25oC si 1 bar [17]

Dreapta tangentă la curba delimitând domeniul de inflamabilitate permite calcularea

concentraţiei limită de oxigen caracteristică exploziei amestecurilor H2 – aer – azot (CLO): 5%

(valoarea critică a concentraţiei de oxigen care poate fi admisă în amestecul dat, astfel încât

aceasta să nu explodeze). În amestecuri H2 – aer – dioxid de carbon, CLO este 5,2% /30/.

Concentraţiile critice de adaos inert necesare pentru a scoate amestecul H2 – aer în afara

domeniului de inflamabilitate sunt 72% azot şi respectiv, 55% CO2 /17/.

Iniţierea unei deflagraţii în amestecuri hidrogen-aer necesită energii deosebit de

scăzute: 0,02 mJ pentru un amestec stoechiometric H2-aer (30 % H2) respectiv 0,6 mJ pentru

un amestec sărac (7 % H2) la temperatura şi presiunea iniţială ambiante /1/. Valori atât de mici

Page 8: Factori de Risc Asociati Exploziilor in Amestecuri Gazoase Combustibil - Oxidant

ale energiei de iniţiere a unei deflagraţii se observă la amestecurile hidrocarburilor cu

oxigenul; amestecurile hidrocarbură-aer necesită însă energii de iniţiere a deflagraţiei cu un

ordin de mărime mai mari decât amestecurile H2-aer /1/. Şi prin valoarea foarte scazută a

spaţiului maxim de siguranţă (MESG=0,35 mm, la p0 = 1 bar şi t0 = 20o C), hidrogenul se

plasează printre gazele cele mai periculoase din punctul de vedere al explozivităţii /29/. Din

acest punct de vedere, comportarea sa se aseamană cu acetilena în amestec cu aerul;

amestecurile alchenă-aer se caracterizează prin 0,5 < MESG < 0,9 mm, iar alcanii şi arenele

au MESG > 0,9 mm /29/.

La explozia în celule închise, amestecurile hidrogen – aer dezvoltă presiuni maxime de

cel mult 8,3 bar /20/. Durata atingerii maximului de presiune depinde de volumul de amestec

H2 – aer care explodează. Astfel, 10 L de amestec stoechiometric H2 – aer (30% H2) aflat la

temperatura iniţială de 65°C şi la presiunea iniţială de 1 bar va atinge presiunea maximă de

explozie de 6.5 bar în decurs de 11 ms; pe durata exploziei, se realizează o viteză ridicată de

creştere a presiunii (700 bar/s) – Tabelul 4. Teste efectuate cu un amestec stoechiometric H2-

aer într-un vas sferic de 5 L având aprindere centrală prin scântei cu energie foarte mare (E

10 J), la temperatura şi presiunea iniţială ambiantă, au condus la presiuni maxime de explozie

de 6,8 bar; explozia a avut factorul de severitate KG = 550 bar.m/s /19/. Amestecurile H2-aer

cu compoziţie apropiată de limita inferioară de explozie (5-9 vol%) dezvolta însă presiuni de

explozie moderate (mai mici ca 2 bar), chiar în vase de dimensiuni mari (V = 4 m3) /30/.

Viteza de propagare a exploziei pentru amestecurile gazoase hidrogen – aer cu

compoziţie cuprinsă în interiorul domeniului de inflamabilitate atinge valori de 10 – 320

m/s /31/. Maximul este observat în domeniul concentraţiilor de 35 – 40% hidrogen.

Vitezele normale de combustie ale amestecului H2-aer la diferite compoziţii şi

temperaturi iniţiale sunt date în Tabelul 5 /32/.

Tabelul 4

Caracteristici ale exploziei unor amestecuri hidrogen – aer în celula închisă cu volum

de 10 L, la temperatura iniţială de 65°C şi presiunea iniţială de 1 bar (abs), având aprindere

centrală /31/

Concentratia

de hidrogen

(vol%)

Presiunea maxima

atinsa de explozie PEX

(bar)

Timpul de atingere a

presiunii maxime de explozie

(s)

Viteza maxima de

creştere a presiunii

(bar/s)

15 3,90 0,029 176

20 4,15 0,028 192

Page 9: Factori de Risc Asociati Exploziilor in Amestecuri Gazoase Combustibil - Oxidant

25 4,35 0,025 198

30 6,30 0,011 630

35 6,50 0,010 700

40 6,30 0,011 640

Tabelul 5

Vitezele normale de combustie ale amestecului H2-aer, la presiune iniţială de 1 bar /32/

[H2] (% vol) T0 (K) Su0 (cm/s)

10,0 295 25,0

20,0 295 140,0

20,0 373 300,0

29,5 373 427,0

41,7 373 460,0

IV. EXPLOZIA AMESTECULUI HIDROGEN-AER ÎNTR-O CELULĂ CILINDRICĂ

ÎNCHISĂ

Rezultatele raportate în literatură referitoare la explozivitatea sistemului H2-aer sunt

completate cu o serie de rezultate originale, obţinute în teste de laborator efectuate cu un

amestec substoechiometric H2-aer ([H2]=10,1 vol. %).

Experimental

Amestecul a fost preparat prin metoda presiunilor parţiale, într-un cilindru de otel de

10 L, la presiunea totală de 3 bar. Celula de explozie a fost un cilindru din oţel având

cm şi aprindere centrală, realizată cu scântei inductiv-capacitive. Exploziile au fost

urmărite prin curbele presiune-timp, înregistrate cu un traductor de presiune Kistler 501 A,

Page 10: Factori de Risc Asociati Exploziilor in Amestecuri Gazoase Combustibil - Oxidant

cuplat cu un amplificator de sarcină Kistler 5001 SN şi un osciloscop Hewlett-Packard 1707

B. Celula de explozie şi modul de lucru au fost prezentate anterior /9,10/. Măsuratorile au fost

efectuate la temperatura iniţială ambiantă şi presiuni iniţiale variabile, cuprinse între 0,5 –1,3

bar.

Rezultate

Valorile presiunilor maxime de explozie, ale timpilor necesari atingerii presiunii

maxime şi ale vitezelor maxime de creştere a presiunii la explozia în celula cilindrică închisă

sunt date în Tabelul 6.

Tabelul 6

Caracteristici ale exploziei unui amestec 10,1% H2-aer în celula cilindrică închisă cu V = 170

cm3 şi aprindere centrală, la diferite presiuni iniţiale p0

Nr.

crt.

p0 (bar) pmax (bar) (ms) (dp/dt)max (bar/s)

1 0,532 2,03 16,0 115

2 0,804 3,15 16,0 122

3 0,925 3,70 16,5 135

4 1,007 3,95 16,5 140

5 1,216 4,85 17,0 150

Pe intervalul relativ restrâns de presiuni iniţiale cercetate, timpul necesar atingerii

presiunii maxime de explozie este aproximativ constant, valoarea caracteristică de la

presiunea iniţială de 1 bar fiind 16,5 ms. Presiunile maxime de explozie şi vitezele maxime

Page 11: Factori de Risc Asociati Exploziilor in Amestecuri Gazoase Combustibil - Oxidant

ale creşterii de presiune prezintă o dependenţă lineară de presiunea iniţială, aşa cum se

prezintă în Figura 3. Comportarea a fost pusă în evidenţă la exploziile realizate în celule

închise, pentru diferite sisteme combustibil-oxidant /33,34/.

Figura 3

Presiunea maximă de explozie şi vitezele maxime ale creşterii de presiune,

la explozia unui amestec 10,1% H2-aer în celula cilindrică închisă

Valorile presiunilor maxime de explozie şi valorile tranziente ale presiunii, înainte de

atingerea maximului, sunt utilizate pentru calculul fracţiei masice de gaz ars, a razei flăcării, a

vitezei de propagare a flăcării şi a vitezei normale de combustie, conform modelului de calcul

propus anterior /35/.

Fiecare din valorile măsurate sau calculate ale parametrilor de explozivitate stau la

baza recomandărilor de protecţie anti-explozie şi a normelor de construire a dispozitivelor

active de siguranţă, montate în incintele în care se formează amestecuri explozive.

BIBLIOGRAFIE

1. B. Lewis, G. von Elbe – Combustion, flames and explosion of gases , Academic Press, New York and

London, 3rd Ed., 1987

2. A. van Tiggelen, J. Balaceanu, J. Burger, G. de Soete, L. Sajus, B. Sale, P. van Tiggelen, “Oxidations et

combustions”, Ed. Technip, Paris, vol. I, 1968

3. L. Khitrin – The physics of combustion and explosion”, Israel Progr. Sci. Transl., Jerusalem, 1962

4. D. Razus, D. Oancea, N. I. Ionescu, V. Gosa – Rev.Chimie, 45, 1097 (1994)

5. D. Razus, D. Oancea, V. Gosa, N. I. Ionescu – Rev.Chimie, 47, 795 (1996)

6. D. Razus, D.Oancea, N. I. Ionescu - Rev.Chimie, 51, 590 (2000)

7. D. Razus, M. Molnarne, O. Fuβ – Chem.Eng.Trans., 3, 69 (2003)

8. D. Razus, M. Molnarne, O.Fuβ – Chem.Eng.Process., in press

9. D. Oancea, D. Razus, F. Chirila, N.I. Ionescu – Rev. Roum. Chim., 42, 571(1996)

10. D. Razus, D. Oancea, N. I. Ionescu – Rev. Roum. Chim., 45, 319 (2000)

11. V. Munteanu, D. Oancea, D. Răzuş - Analele Univ.Bucuresti, 10, 35-47 (2001)

12. D. Razus, D.Oancea, N. I. Ionescu– Rev.Chim., 53, 337-344 (2002)

13. D.Oancea, D. Razus, M. Mitu, S.Constantinescu - Rev. Roum. Chim., 47, 91 (2002)

14. C. Movileanu, D. Razus, D. Oancea, N. I. Ionescu–Ann. Univ.Vest, (Timisoara), 12(3), 231(2003)

15. D. Oancea, D. Razus, M. Mitu – Rev. Roum. Chim, 2003, in press

16. D. Oancea, D. Razus, I. Cojocea, V. Munteanu – J. Loss Prev.Process Ind., 16(5) 353 (2003)

17. M. Zabetakis – U.S. Bureau of Mines Bull., 627, 1965

18. K. Nabert, G.Schőn – Sicherheitstechnische kennzahlen brennbarer gäse und dämpfe, Deutscher Eichverlag

GmbH, Braunschweig, 1990

Page 12: Factori de Risc Asociati Exploziilor in Amestecuri Gazoase Combustibil - Oxidant

19. - NFPA (National Fire Protection Association) Guide for venting of deflagrations, Quincy,

Massachussetts, USA, 1998

20. E. Brandes, W. Möller - “Sicherheitstechnische kenngrőβen”, Band 1, Wissenschaftsverlag, Bremerhaven,

2003

21. M. Molnarne, Th. Schendler, V. Schröder - Sicherheitstechnische kenngrőβen, Band 2, Wissenschaftsverlag,

Bremerhaven, 2003

22. L. C. Cadwallader, J. S. Herring – Safety issues with hydrogen as a vehicle fuel - Lockheed Martin Idaho

Technologies Co., Report 83415-3860, 1999

23. H. Coward, G. Jones, Limits of flammability of gases and vapors, U. S. B.M. Bull. 503, 1952

24. J. Troe, H. Gg. Wagner, in LANDOLT – BORNSTEIN Zahlenwerte und Funktionen, 6-te Aufl., IV., Band

4 Teil, Springer Verlag, Berlin, p. 339, 1972

25. Y. Shebeko, S. Tsarichenko, A. Korolchenko, A. Trunev, V. Navzenya – Comb. Flame, 102, 427 (1995)

26. Y. Shebeko, A. Trunev, S. Tsarichenko - Combust. Explos. Shock Waves, 32 (5), 477 (1996)

27. Y. Fan, D. Crowl - Predicting maximum gas deflagration pressure over the entire flammable range,

Colloquium on gas, vapor, hybrid and fuel – Air Explosions, Intern. Symp. on Hazards, Prevention and

Mitigation of Industrial Explosion, Schaumburg, Illinois, USA, Sept. 1998

28. J. Hustad, O. Sonju – Comb. Flame, 71, 283, (1988)

29. T. Redeker – Classification of flammable gases and vapours by the flameproof safe gap and the incendivity

of electrical sparks, PTB Bericht W-18, 1981

30. E. Ural, R. Zalosh, 20-th Symp. Intern on Combustion, The Combustion Inst., p. 1727, 1984

31. G. Gibbs and H. Calcote, J. Chem. Eng. Data, 5, 226 (1959)

32. V. Molkov, Innovative vent sizing technology for gaseous deflagrations, 6-th Intern. Symp. on Fire Safety

Science, Orleans, France, 1999

33. D. Popescu, D. Oancea, V. Gosa, N. I. Ionescu, B. Albu - Rev. Roum. Chim., 29, 253 (1984)

34. D. Popescu, B. Albu, D. Oancea, N. I. Ionescu, V. Gosa, D. Geana - Rev. Roum. Chim., 32, 359 (1987)

35. D. Oancea, Domnina Razus, N. I. Ionescu - Rev. Roum. Chim., 39, 1187 (1994)