«Химические технологии энергонасыщенных материалов и изделий» (стр. 19 из 31)
m2 – масса ВВ в натурном виброаппарате, кг.
Учёт свойств и реакционной способности ВВ при определении значения Кб осуществляется путем введения коэффициента Кв, связанного с температурой вспышки Тв, начальной Т0 и максимальной Тi температурами вибрационной обработки:
. (4.11)Таким же образом с помощью коэффициента Кт учитывается влияние перехода из твердого фазового состояния ВВ (или его компонентов) в жидкое или пластическое состояние, что может привести при вибрации к появлению кавитационного эффекта в жидкой среде, схлопыванию газовых полостей и к локальному резкому повышению температуры и давления с нежелательными последст-виями для данного производства:
, (4.12)где Тпл – температура плавления ВВ, К;
Тф – фактически достигаемая температура ВВ.
Коэффициент Kм оказывает влияние таких физико-механических показателей ВВ, как предел прочности при растяжении, сжатии, сдвиге, а также относительной неупругой деформации образца ВВ до момента разрушения:
, (4.13)где sпр – предел прочности при растяжении, Н/м2;
s0 – начальное напряжение, действующее на образец ВВ до вибрации, Н/м2;
si – максимальное напряжение, действующее при виброобработке, Н/м2;
e0, ei – относительная деформация образца ВВ в начальный момент времени и в текущий момент виброобработки;
eп – предельная относительная деформация ВВ перед разрушением.
При подстановке значений коэффициентов в уравнение (4.7) получен обобщенный коэффициент взрывоопасности для различных технологических операций с применением вибрации.
Экспериментально установлено, что при Кб>>1 технологическая безопасность обеспечивается полностью, с большим запасом, а при 1<Кб<10 ее недостаточно для обеспечения безаварийной работы с ВВ, и поэтому необходимо либо уменьшить параметры вибронагрузки и температуру, либо заменить технологическое оборудование более безопасным.
Результаты экспериментов и вычисленные значения Кб с учётом уравнений (4.7)‑(4.13) приведены в таблице 4.7 для некоторых ВВ.
Таблица 4.7 – Параметры некоторых взрывчатых веществ
при вибротранспортировании
| Номер опыта | ВМ | w, Гц | А, мм | а, м/с2 | РД, МПа | РСТ, МПа |  | t, c | m, г | Wi, % | а, % | Кб |
| 1 | Гексоген | 110 | 1,5 | 18,2 | 23,6 | 12 | 1,90 | 30 | 0,1 | 10 | 3 | 0 |
| 2 | 80 | 0,8 | 5,1 | 6,7 | 12 | 0,56 | 30 | 0,5 | 0 | 0,72 | 15,2 | |
| 3 | 50 | 0,8 | 2,0 | 2,6 | 12 | 0,22 | 60 | 0,5 | 0 | 0,42 | 58,5 | |
| 4 | 30 | 1,5 | 1,8 | 2,3 | 12 | 0,19 | 60 | 0,5 | 0 | 0,12 | 76 | |
| 5 | ТНТ | 150 | 1,5 | 33,7 | 43,8 | 24 | 1,80 | 30 | 0,1 | 0 | 1,2 | 1 |
| 6 | 110 | 0,8 | 9,7 | 12,6 | 12 | 1,05 | 30 | 0,5 | 0 | 0,28 | 12,4 | |
| 7 | 80 | 1,0 | 6,4 | 8,3 | 12 | 0,69 | 30 | 0,5 | 0 | 0,24 | 19,7 | |
| 8 | 50 | 2,0 | 5,0 | 6,5 | 8 | 0,81 | 30 | 0,5 | 0 | 0,20 | 25,8 | |
| 9 | Аммонит 6ЖВ | 150 | 1,5 | 33,7 | 42,0 | 24 | 1,68 | 30 | 0,1 | 0 | 1,0 | 1 |
| 10 | 80 | 1,0 | 6,4 | 8,2 | 12 | 0,68 | 30 | 0,5 | 0 | 0,28 | 20 | |
| 11 | Гексоген | 50 | 3,0 | 7,5 | 1,75 | 0,01 | 175 | 30 | 10 | 0 | 0,02 | 210 |
| 12 | ТНТ | 50 | 3,0 | 7,5 | 1,75 | 0,01 | 175 | 30 | 10 | 0 | 0,01 | 316 |
Критические параметры вибрационной нагрузки и тепловой энергии для гексогена, способные вызывать прогрессивное разложение с переходом его во взрыв, составляют:
wкр=110 Гц, А=1,5 мм, mе=0,23 Н×м, Т0=323 К, Кб=15,2.
При данных параметрах вибропрессование является безопасным, но близким к границе предельных параметров нагружения. Поэтому для повышения коэффициента Кб желательно уменьшить частоту или амплитуду колебаний, либо то и другое вместе. Использование коэффициента Кб для оценки взрывобезопасности при вибротранспортировании ВВ (см. таблицу 4.7) показало, что при отсутствии больших динамических и статических нагрузок на ВВ и при сравнительно низких частотах и амплитудах колебаний вибротранспортирование может быть взрывобезопасным. Но в этом случае необходимо учитывать возможность электризации частиц ВВ и их пыления при периодическом отрыве слоя ВВ от грузонесущего элемента установки.
В связи с такими особенностями при определении безопасных условий, нужно предусмотреть меры по снятию зарядов статического электричества [29] и обеспечению необходимой влажности воздушной среды.
Таким образом, Н.П. Логиновым [28] впервые предложен новый критерий взрывобезопасности и способ расчета коэффициента взрывобезопасности переработки ВВ при использовании вибрационной технологии, основанной на сравнении экспериментально найденных критических параметров вибрационного воздействия на ВВ с учётом вероятности их взрывов и степени разложения с параметрами разрабатываемого или используемого вибрационного оборудования, что позволяет повысить уровень безопасности и оптимизировать технологию вибрационной обработки ВВ с учётом их физико-химических и механических свойств.
4.4 Чувствительность ВВ к разрядам статического
электричества
Многие производственные процессы, особенно с применением диэлектрических материалов, сопровождаются образованием и накоплением электростатических зарядов. Статическая электризация чаще всего наблюдается при трении или скольжении поверхностей диэлектриков друг относительно друга или по поверхности металлов, при механическом разрушении диэлектриков, отрыве поверхностей одна от другой, распылении твердых и жидких аэрозолей, движении частиц в газовом потоке и пр. [29, 30, 31].
Пневматическое транспортирование промышленных ВВ и заряжание ими взрывных полостей сопровождаются электризацией. Уровень электризации в основном определяется состоянием контактирующих поверхностей и зависит от многочисленных факторов, в том числе от состава, дисперсности и влажности ВВ, скорости пневмотранспортирования, материала и электрического сопротивления трубопровода, влажности воздуха и т.п. Возникающие электростатические разряды при этом могут стать источниками воспламенения пылевоздушных смесей (ПВС), особенно при пневмозаряжании, когда образование пылевоздушных смесей возможно и вне трубопроводов. Наибольшей чувствительностью к искровым разрядам отличаются пылевоздушные смеси ВВ, они же отличаются и высокой электризуемостью, особенно пыли диэлектриков. Поэтому критерий чувствительности ВВ к электрической искре является основополагающим критерием с точки зрения электростатической безопасности, по которому можно оценить степень опасности воспламенения и разработать соответствующие меры.
Определение минимальной энергии зажигания пылевоздушных смесей проводится в основном по методу подачи заданной энергии искрового разряда в известный объём концентрации порошка. Один из вариантов установки определения чувствительности к искровому разряду представлен на рисунке 4.8.
 |
| Рисунок 4.8 - Схема установки для определения минимальной энергии зажигания ПВС |
Установка состоит из камеры 1, в которой распыляется и поджигается пылевоздушная смесь; киловольтметра 2; блока зарядки рабочего конденсатора 3; блока управления 4, с помощью которого автоматически синхронизируется работа распылителя 5 и искрообразующего устройства; счетного механизма 6, предназначенного для регистрации числа искровых разрядов. Дозатор (распылитель) 5 предназначен для создания и поддержания заданной концентрации ПВС исследуемого вещества до образования в ней искрового разряда. Искровой разряд образуется в момент выхода заслонки 7 из межэлектродного пространства под действием электромагнита 8. Искровой разряд формируется в межэлектродном промежутке (высоковольтный электрод 9 - заземленный электрод 10) с конденсатора С через индуктивность L от блока заданного напряжения 3.
Минимальная энергия воспламенения Wмин (Дж) рассчитывается из уравнения
, (4.14)где С – ёмкость разрядной цепи, Ф;
U1 и U2 – напряжение на разрядной емкости соответственно до и после пробоя искрового промежутка, В.
Минимальная энергия зажигания пылевоздушных смесей может быть также рассчитана аналитически по формуле, полученной на основе обработки экспериментальных данных:
, (4.15)