Odľahčenie výbuchu

 

Odľahčenie výbuchu znamená, že pri vzniku výbuchu alebo po určitom rozšírení výbuchu (ihneď alebo po dosiahnutí určitého tlaku) sa na krátku dobu alebo trvalo otvorí pôvodne uzatvorená nádoba. Odľahčovacie zariadenie musí reagovať tak, aby zariadenie nebolo v žiadnom prípade namáhané nad svoju rázovú pevnosť.

Princíp ochrany pri odľahčeniach výbuchu teda spočíva v tom, že pri rozvoji výbuchu a dosiahnutí určitej relatívne nízkej hodnoty reakčného tlaku odľahčovacieho prvku, pri ktorom dôjde k otvoreniu odľačovacieho otvoru a tým prepojeniu pôvodne uzavretého vnútorného priestoru zariadenia alebo nádoby s vonkajším prostredím, je možný únik čerstvej výbušnej zmesi resp. spalín zo zariadenia, a to takou rýchlosťou, aby sa vyrovnal nárast objemu vo vnútri zariadenia a vyvinutý tlak, tzv. maximálny redukovaný tlak, ktorý  by sa vyvinul v neodľahčenej nádobe. Pritom otvorenie odľačovacieho prvku môže byť trvalé (u odľahčovacích membrán) alebo len po dobu pretlaku zariadení a úniku (v prípade klapiek a ventilov).

Zníženie tlaku pri výbuchu v nádobe (zariadení) z pmax na pred.max umožní podstatne zmenšiť hrúbku steny nádoby a tým jej hmotnosť a cenu.

Hrúbka steny resp. pevnosť častíc zariadenia alebo nádoby, sa dimenzuje buď ako pri nádobách odolných výbuchovému tlaku alebo ako pri nádobách odolných voči výbuchovému „rázu“. Rozdiel je v tom, že ako najvyšší tlak nepovažujeme maxim. výbuchový tlak pmax danej zmesi, ale maximálny redukovaný tlak pred.max.

Výbuchová krivka t.j. priebeh vodľahčenej nádobe a porovnaný s maximálnym výbuchovým tlakom je uvedený na obr. 6.3

 

 

Obr. 6.3 Výbuchová krivka v odľahčenej nádobe

Veľkosť maximálneho redukovaného tlaku závisí na včasnosti otvorenia odľahčovacieho otvoru, teda na statickom reakčnom tlaku pstat.  A na veľkosti odľahčovacích otvorov A.

 

Čím je reakčný tlak vyšší, tým väčší objem výbušnej zmesi prehorí (zreaguje) do momentu otvorenia nádoby a tým bude vyšší  maximálny redukovaný tlak pred.max .

Čím je veľkosť odľahčovacích otvorov väčšia, tým účinnejšie je odvádzanie narastajúceho objemu a tým je nižší  výsledný maximálny redukovaný  tlak pred.max.

Preto je vhodné voliť veľkosť statického reakčného tlaku odľahčovacieho prvku pstat čím najnižší. Naráža to však na problém kolísania pracovného tlaku vo vnútri zariadenia. Statický eakčný tlak je preto nutné zvoliť tak, aby bol vyšší ako najvyšší možný pracovný tlak, inak by trvalo  dochádzalo k otváraniu zariadenia resp. k praskaniu (trhaniu) membrán. Musí byť teda splnené                                         pstat      <       pprac

    pprac    pracovný tlak v Pa

 

6.2.1 Veľkosť odľahčovacích otvorov  

Vypočíta sa podľa nasledujúcich rovníc  :

 

Pre horľavé plyny a pary horľavých kvapalín za predpokladu že,

- kubická konštanta  kG  £   55 MPa.m.s-1

- maximálny redukovaný tlak     pred.max   £  0,2 MPa    

- statický reakčný tlak         pstat     £  0,05 MPa

- objem chránenej nádoby      V £ 1000 m3

 

 

 

 

Do vzorca je nutné dosadiť hodnoty tlaku v bar a KG v bar.m.s-1

 

 

Pre prachy za predpoklau, ťe

- statický reakčný pretlak odľahčovacieho prvku je         pstat    =  0,01 až 0,1 MPa

- maximálny redukovaný výbuchový pretlak     pred.max   =  0,01 až  0,2 MPa 

- maximálny výbuchový tlak     pmax   =  0,5 až 1,2  MPa     s kubickou konštantou

 KSt = 1 až 80  MPA.m.s-1

 

 

 Do vzorca je nutné dosadiť hodnoty tlaku v bar a KSt v bar.m.s-1

 

Pri pozdĺžnych nádobách, kde výška (dĺžka) H je väčšia ako dva priemery D, (H > 2.D), je nutné odľahčovaciu plochu vypočítanú pre kubickú nádobu zväčšiť   pri homogennom rozdelení prachu o DA:

 

Do vzorca je nutné dosadiť hodnoty tlaku v baroch.

Pri pneumatickej preprave prachu do zásobníka a vyústenia potrubia v osi zásobníka dochádza pri dopravnej rýchlosti wd£ 40m.s-1 k nerovnomerného rozdeleniu prachu v zásobníku  preto tiež výbuchové parametre sú nižšie.

Tomu zodpovedá možné zmenšenie odľahčovacej plochy v porovnaní s rovnomerným rozdelením prachu  je nutné konzultovať s príslušným odborným pracoviskom.

Pre takéto nerovnomerné rozdelenie prachu v priestore sa veľkosť odľahčovacej plochy vypočíta:

 

                  

kde:

DZ  fiktívny priemer v m

DF   priemer prívodného potrubia v m

 

Túto rovnicu je možné použiť pre: