Ohrozenie plameňom a tlakom pri odľahčení výbuchu

 

Pri odľahčení výbuchu veľká časť čerstvej výbušnej zmesi vypustenej zo zariadenia zhorí vo vnútri zariadenia. Pre výpočet dĺžky plameňa pri výbuchu zmesi prachu so vzduchom uvádza literatúra rovnice.

 

a) pre homogénnu zmes          LF,H  =  8  .  V0,3

kde:

    LF,H   maximálna dĺžka plameňa homogénnej zmesi v m

     V chránený objem v m3

 

Rovnica platí pre:

 

 

                                      LF,I  =  15  .  V-0,25

 

Kde:

   LF,I  maximálna dĺžka plameňa nehomogénnej zmesi v m

 

 

Pri podlhovastých nádobách s pomerom výšky  k priemeru nádoby  H/D ³  2 je nutné počítať s väčšou dĺžkou plameňa ako vypočítanou podľa vyššie uvedených rovníc.

 

6.2.3 Tlakový účinok

 

Najväčší tlakový účinok vo vzdialenosti RS od odľahčovacej plochy sa vypočíta podľa rovnice:

 

                                  pmax  =  200 . pred.max  . A0,1  . V0,18

 

Pri väčšej vzdialenosti r od odľahčovacej plochy sa tlak znižuje na hodnotu:

 

                               pr = pmax   . (RS  . I  . r )1,5

 

Rovnice platia za týchto podmienok:

 

 

6.2.4 Sila a impulz spätného rázu

 

Ako je znázornené na obrázku 6.6 pri odľahčení výbuchu je nutné uvažovať o pôsobení sily spätného rázu a nádobu riadne ukotviť tak, aby táto sila neuviedla chránenú nádobu do pohybu.

Sila spätného rázu sa vypočíta podľa rovnice:

 

FR.max =  a.A.pred.max.

 

Kde:

FR.max   sila spätného rázu v N

      A           odľahčovacia plocha v m2

       pred.max   maximálny redukovaný tlak v bar

 

 

Kde:

   tD          doba pôsobenia spätného rázu v s

  KSt         kubická konštanta v bar.m.s-1

            chránený objem v m3

             odľahčovacia plocha v m2

   pred.max   maximálny redukovaný tlak v bar

 

 

 

 

Obr. 6.6 Znázornenie sily spätného rázu klopného momentu

 

Veľkosť impulzu sily pôsobiacej na odľahčené zariadenie sa vypočíta podľa rovnice:

 

                               I  =  0,52  .  FR.max   .  tD

 

Kde:

           celkový impulz sily pôsobiacej na odľahčené zariadnie v kN.s

 

Účinok spätného rázu je možné kompenzovať umiestnením dvoch rovnako veľkých odľahčovacích otvorov súmerne na protiľahlé steny nádoby.

 

6.2.5 Odľahčenie stavieb

 

V niektorých prípadoch kde nejde vylúčiť nebezpečných koncentrácií vo vnútri zariadenia napr. prašné technológie ako sú briketárne, pri skladovaní a manipulácii s prašnými materiálmi (podzemné chodby, spojovacie chodby), alebo pri spracovaní, skladovaní či doprave plynov resp. horľavých kvapalín (kompresné stanice) je vhodné tiež stavbu chrániť pred účinkami možného výbuchu.

 

Pre pravouhlé priestory sa odľahčovacia plocha stanoví pomocou rovnice:

 

Kde:  L1  L2   L3    rozmery haly, chránenej miestnosti v m

                           keď  L1  <  L2   <    L3    a L3    £  3.Ö L1 .  L2  

 

                     pre kovové prachy   b  = 10,5

 

      pd     priepustný tlak vo vnútri budovy v kN.m-2

 

Je vhodné umiestniť odľahčovacie prvky v blízkosti miesta predpokladanej iniciácie, alebo rovnomerne pozdĺž celého povrchu chránenej miestnosti.

Poškodenie chránených prvkov nastáva pri tlakových hodnotách uvedených v tab. 6.1.

 

Tab. 6.1   Tlaková odolnosť stavebných prvkov

 

Stavebný prvok

Tlaková odolnosť v bar

Okenné tabule

0,02  -  0,20

Dvere

0,02  -  0,05

Presklená stena (drôtené sklo)

0,06  -  0,07

Ľahké dielčie steny, ľahké strechy

0,06   - 0,15

Voľne stojaca stena z páelených tehál

0,07  -  0,15

Nearmovaná betónová stena (hrúbka 20 cm)

0,15  -  0,20

Oceľovo betónové budovy odolné proti zemetraseniu

0,80  -  1,50

Priemyselné budovy s ľahkým oceľovým rebrovaním

0,20  -  0,30

Priemyselné budovy s ťažkým oceľovým rebrovaním

0,30  -  0,40

 

 

6.2.6 Druhy odľahčovacích prvkov

 

Odľahčovací prvok (zariadenie pre uvoľnenie tlaku resp. poistné ústrojenstvo) môže byť navrhnuté pre jeden výbuch a jeho odľahčenie (napr. poistné membrány, strechy, priečky) alebo pre niekoľkonásobné použitie (klapky, ventily, okná, dvere).

 

Ako odľahčovacie prvky sa používajú membrány, klapky, alebo pružinové ventily, prípadne na potrubie odľačovacie komíny. Pri stavbách to môžu  byť okná, dvere, ľahko zbúrateľné steny, stropy, strechy a podobne.