Как рассчитать давление взрыва кислородного баллона

Расчёт кислородного баллона противогаза

Малолитражные баллоны для изолирующих противогазов со сжатым кислородом можно рассчитывать по формуле:

где r a — наружный радиус баллона, мм; r i — внутренний радиус баллона, мм; k — установленный наименьший предел текучести материала, из которого изготовляется баллон, кг/см2; q — коэффициент безопасности, который по действующим нормам должен быть не меньше 1,5, в соответствии с чем и испытательное давление для баллонов превышает рабочее давление в 1,5 раза; P— максимальное рабочее давление в баллоне — 200 кг/см2.

За предел текучести принимается то напряжение, при котором наступает текучесть материала, ясно видная при наблюдении этого процесса на испытательной машине.

В сомнительных случаях за предел текучести принимается то напряжение (в кг/см2), при котором на пробной полоске материала получается остаточное удлинение, превышающее 0,2% первоначальной длины.

Для изготовления баллонов применяются углеродистые стали с пределом текучести от 35 до 45 кг/мм2 (3500—4500 кг/см2), легкие алюминиевые сплавы (лауталь, аннтикородаль и др.) с пределом текучести 25—26 кг/мм2, высококачественные стали со значением k 60—80 кг/мм2 и легированные стали (хромоникелевые, хромоникелевованадиевые и хромоникелевомолибденовые) с пределом текучести 85—95 кг/мм2.

Малолитражные баллоны представляют собой цилиндры, ограниченные со стороны оснований полушариями с радиусами, равными радиусу оснований.

Внутренний объем баллона (водная емкость или емкость по воде) может быть с достаточным приближением вычислена по следующей формуле:

где V 0 — водяная емкость в л; r — внутренний радиус баллона в см; h — высота цилиндрической части баллона в см.

Задача 2

Произошел физический взрыв баллона с кислородом. Рассчитать энергию взрыва баллона, тротиловый эквивалент, избыточное давление во фронте ударной волны на расстоянии 5 м от эпицентра взрыва и скоростной напор воздуха (№ варианта см. табл. 2, прил. 1).

1. Определим энергию взрыва баллона, кДж,

где Р – давление в сосуде перед разрушением (определяется при испытаниях), принимаем согласно табл. 4, прил. 2; — атмосферное давление, =101 кПа; V – объем баллона (табл. 4, прил. 2), ; — показатель адиабаты (табл. 4, прил. 2).

1. Определим тротиловый эквивалент, кг,

1. Найдем избыточное давление во фронте ударной волны, кПа,

где R – расстояние от эпицентра взрыва, R=5 м. Для свободно распространяющейся в атмосфере ударной волны воздушного взрыва: 4. Найдем скоростной напор воздуха, кПа,

1. При взрыве баллона с кислородом объект окажется в зоне воздействия ударной волны с избыточным давлением 22,19 кПа. В соответствии с табл. 2,3 (прил. 2) сделаем оценку степени разрушения объекта и степени тяжести поражения людей.

Объект находится в области среднего разрушения. Ущерб от аварии 30-60%. Тяжесть поражения людей – травмы средней тяжести (10-12% из числа пораженных нуждаются в медицинской помощи).

Задача 3

В результате аварии на объекте разрушилась не обвалованная емкость, содержащая 25 т хлора. Промышленный объект расположен в 300 м от места аварии. Местность открытая. Численность работающих на промышленном объекте 152 чел., противогазами не обеспечены. Метеоусловия: ясный день, ветер восточный 2 м/с. Оценить химическую обстановку и наметить меры по защите персонала объекта (№ варианта см. табл. 3, прил. 1). Решение

1. Определим степень вертикальной устойчивости воздуха по табл. 5, (прил. 2) – конвекция.
2. Определим глубину распространения зараженного воздуха с поражающей концентрацией, км,

где 1,96 – глубина распространения зараженного воздуха при скорости ветра 1 м/с (табл. 7,8, прил. 2); 0,7 – поправочный коэффициент на ветер при конвекции (табл. 6, прил. 2). Для обвалованных емкостей глубина распространения облака зараженного воздуха уменьшается в 1,5 раза.

1. Найдем ширину зоны химического заражения, км,

Ширина зоны химического заражения определяется так: — при инверсии;— при изотермии;— при конвекции.

1. Площадь зоны химического заражения, км 2 ,

1. Определим время подхода зараженного облака к промышленному объекту, мин,

где R – расстояние от места разлива АХОВ до данного объекта, м; W – средняя скорость переноса облака воздушным потоком, м/с (табл. 9, прил. 2).

1. Вычислим время поражающего действия АХОВ, час,

где 1,3 – время испарения АХОВ (ч) при скорости ветра 1 м/с (табл. 10, прил. 2); 0,7 – поправочный коэффициент на скорость ветра (табл. 6, прил. 2).

1. Определим площадь разлива АХОВ, м 2 ,

где В – объем разлившейся жидкости, т; 0,05 – толщина слоя, м.

1. Найдем возможные потери людей в очаге химического заражения (табл. 11, прил. 2).

В соответствии с примечанием табл. 11 структура потерь рабочих и служащих на объекте будет: со смертельным исходом — средней и тяжелой степени — легкой степени — Всего со смертельным исходом и потерявших работоспособность 103 человека. Результаты расчетов сводим в табл. 1. Рис. 2. Распространение ядовитого облака при разливе АХОВ. Таблица 1 Результаты оценки химической обстановки

Источник заражения	Тип АХОВ	Количество АХОВ, т	Глубина заражения, км	Общая площадь зоны заражения, км 2	Потери от АХОВ, чел	Приме-чание
Разрушенная емкость	хлор	25	1,37	0,75	48	—

Давление в кислородном баллоне: характеристики резервуара

Кислород – популярное окисляющее вещество, которое используют в сварке, при резке металлов или в медицине. Максимальное давление в кислородном баллоне на 40 л – 150 кг/см2, минимальное — 125. У летучего сырья нет запаха и цвета, но оно отлично поддерживает горение. Из-за взрывоопасности газ транспортируют в специальных емкостях, также очень важно знать все о допустимом уровне давления внутри баллона. Об этом и расскажем далее.

Параметры баллона

Кислород при окислении выделяет в атмосферу много тепла. Избыток энергии может спровоцировать возгорание или детонирование (взрыв). Баллоны – безопасный сосуд, который облегчает перемещение при использовании вещества. При выборе емкости обращают внимание на 3 параметра.

Строение

Конструкции для перевозки кислорода делают бесшовным методом из высоколегированных или углеродистых марок стали. Толщина стен у резервуаров – 6-8 мм. Баллоны выполняют в форме цилиндра с закруглением с одной из сторон. У емкости выпуклое днище. В нижней части есть башмак из металлической ленты, который помогает удерживать изделие в вертикальном положении.

В области горловины располагают кольцо для монтажа колпака безопасности. Устройство устанавливают поверх вентиля. Элемент используют для защиты от попадания внутрь взрывоопасных компонентов, еще ограждает редуктор от механических повреждений.

Читайте также:
Все о давлении в баллоне с углекислотой

Важной дополнительной деталью кислородного баллона является вентиль. Устройство создают из латуни. Сплав меди и цинка по химическим показателям намного превосходит другие металлы. У вещества высокая устойчивость к окислению и коррозийным процессам, что необходимо при работе с газом.

Латунный штампованный вентиль – запорная деталь, благодаря которой элемент подсоединяют к кислородному баллону. В нижней части корпуса расположен хвостовик с резьбой для горловины, сбоку – штуцер для трубки. Между емкостью и элементом вкручивают клапан и муфту с седлом, между компонентами устанавливают уплотнитель из меди.

При вращении вентиля по часовой стрелке механизм закрывает отверстие для газа. При обратном движении клапан поднимается, открывает скважину и кислород начинает выходить. Надежность оборудованию обеспечивает механическое строение конструкции.

Баллоны по ГОСТу надо окрашивать в голубой оттенок. Черной краской поперек резервуара пишут название газа. На верхней овальной части поверхности выбивают клеймо производителя и информацию о емкости:

• вес;
• дату освидетельствования;
• давление (рабочее, пробное).

Чтобы данные были хорошо видны, верх оставляют неокрашенным. Вес стандартного баллона варьируется от 67 до 105 кг. Масса дополнительных деталей – до 10 кг. Высота у сорокалитровых моделей – 1,37-1,46 м, пятидесятилитровых – 1,68-1,76 м.

Давление

Параметр отвечает за объем газа, который может выдержать резервуар. Максимальное давление в кислородном баллоне на 40 л – 150 кг/см2, минимальное — 125. В емкость помещается 6 тысяч литров или 6 кубометров. Вместительность моделей на 50 л – 200 кг/см2, что составляет 10 м3 летучего вещества.

Давление в резервуаре может меняться под воздействием температуры. Благоприятным считают градус +20 С, уже при +40С показатель увеличится на 10 единиц. При нуле снизится на 10, при -40С уменьшиться на 30 кг/см2.

Характеристика давление важна при заправке кислородных баллонов. Профессионалы используют специальную формулу, позволяющую точно определить параметр. В вычислениях учитывают вместительность конкретной модели в кубических дециметрах.

Виды кислорода

Выбор разновидности зависит от задач, которое должно вещество выполнять. Для сварки и резки металла используют недорогое техническое сырье. Состав кислорода обязательно соответствует нормам ГОСТа 5583-48.

Летучий компонент производят методом ректификации низкотемпературной из воздуха. Газ в компрессоре вначале сжимают, потом резко охлаждают до комнатной температуры. В итоге получают концентрированный жидкий кислород. Вещество можно выделять при электролизе воды.

Дополнительно газ делят на 2 сорта, которые отличаются долей разных примесей. В составе технического вида могут содержаться незначительные включения соединений и едва уловимый запах. Характеристики не влияют на работу, поэтому вещество не очищают.

Медицинский вид – концентрированный вариант, в котором нет примесей и посторонних ароматов. Газ поставляют только в новых баллонах, а состав должен полностью соответствовать нормам ГОСТа 5583-48. У сырья очень сложный, дорогостоящий и трудоемкий процесс производства, что отражается на стоимости.

Медицинский сжиженный кислород относят к лечебным средствам, поэтому у производителя должна быть лицензия. Сырье проходит несколько этапов проверки, позволяющие выявить брак на любой стадии. Отличить вид от технического можно по надписи на баллоне и по сопроводительной документации.

Читайте также:
Как правильно подключается газовый баллон к кухонной плите на даче

Сфера использования

Сжатый кислород – популярный газ, область применения которого зависит от вида сырья. Медицинское вещество используют во время реанимации пациентов. Элемент оказывает благоприятное воздействие на сердце и легкие, поэтому часто назначают лечебные процедуры при проблемах со здоровьем. Компонент берут для насыщения коктейлей при кислородном голодании.

Технический газ быстро нагревается и долго поддерживает высокие температуры. Полученная сплошная струя прожигает металл любой плотности, что позволяет разрезать или спаивать детали. Характеристика полезна как в строительстве, так и в бытовом использовании. В металлургии вещество усиливает КПД печей, чем улучшает качество готовой продукции.

В химической промышленности применяют во время производства сложных кислот и взрывчатки. В целлюлозной отрасли кислородом очищают и отбеливают бумагу, в рыбной – обогащают пруды. В авиации газ участвует в окислении двигательного топлива.

Правила использования

Кислород – опасный газ, который может взорваться при контакте с огнем, маслом. Герметичный баллон ограждает сырье от соприкосновения с неблагоприятными условиями, но неприятность может возникнуть при падении или нагревании солнечными лучами. Существуют рекомендации, позволяющие обезопасить людей при эксплуатации летучего вещества.

Сварка

Внутри резервуара кислород не взорвется, но из-за высоких окислительных свойств есть ограничения по материалам. При контакте с жирами происходит мгновенное выделение тепла, что приводит к пожару. При работе с газом запрещено использование одежды, на которой остались масляные следы. При взаимодействии с веществом ткань может загореться, что спровоцирует последующий взрыв.

Кислород запрещено совмещать с асфальтом и углем, древесиной и бумагой. Пропитанные концентрированной сжатой жидкостью материалы способны детонировать. После работ с веществом нужно проветривать одежду в течение получаса.

Горючие и воспламеняющиеся компоненты располагают минимум в 5-10 м от емкости с газом. По технике безопасности резервуар размещают в вертикальном положении. Перед подключением баллоны обезжиривают тряпкой. Конструкцию подсоединяют крепко и устойчиво, иначе конструкция рухнет.

Если вентиль замерз, то запрещено отогревать огнем. Лучше подержать резервуар в теплом помещении или использовать горячую воду. Колпак легче отсоединить ключом, но некоторые модели откручиваются вручную. При движениях стараются не делать резких рывков, иначе возможно воспламенение.

При осмотре поверхности запорной детали обращают внимание на вмятины, царапины. Запрещена эксплуатация оборудования с поврежденной емкостью или с просроченным сроком годности. Ингредиенты при случайном попадании могут обжечь слизистую глаз и обморозить кожу. Работы с веществом проводят в защитных рукавицах и маске.

Читайте также:
Насосная станция не набирает давление и не отключается: устраняем неполадки

Заправка

Надежность и безопасность эксплуатации резервуара зависит от правильности заправки. На станцию вещество поступает в жидком виде, а в баллоны попадает в форме газа. Процедуру осуществляют через вентиль, к которому подсоединяют герметично трубу. Один конец подключают к базе, второй – к емкости.

Соединительные детали прикручивают плотно, но не пережимают. Обязательно следят за герметичностью соединения. Кран аккуратно открывают до характерного шипения. Прекращение шума – признак наполненности емкости.

Закачку для объемных резервуаров осуществляют при помощи насоса, небольшие сосуды можно без дополнительного оборудования. Давление в полном кислородном баллоне редуктором, иначе конструкцию может разорвать. По завершении процедуры вентиль завинчивают, откручивают трубу.

Как хранят и перемещают

Хранение резервуаров с газом прописано в ГОСТе 26460. В помещении должно быть электричество, отопление и вытяжная вентиляция. Рядом с веществом запрещено располагать другие газы, горючие ингредиенты и нагревательные приборы. Здание находится в удалении от производственных построек. Резервуары держат в металлических ящиках с отверстиями, далеко от направленного солнца.

Для перемещения баллонов с кислородом используют специальную технику (носилки, тележки). Емкости запрещено носить на руках (плечах). При перевозке на дальние расстояния нужен автомобиль с грузовым отсеком. Резервуары укладывают горизонтально в ячейки, для уплотнения и защиты от соударений применяют войлок. Если мероприятия проходят в жару, то конструкцию прячут под брезентом.

Опустошенную емкость мелом помечают словом «Пустой», закрывают колпак и заглушку. Кислород из баллонов нельзя полностью расходовать, поэтому оставляют немного вещества под давлением 0,5 кг/см2. Остатки нужны для лабораторного анализа состава газа на заправочной станции. Если информация совпадает с данными от прошлой процедуры, то не надо промывать оборудование.

Читайте также:
3 способа врезки в трубу водопровода под давлением

Заключение

Кислород – важное вещество, которое используют в медицине, строительстве и разных отраслях промышленности. Огне- и взрывоопасные характеристики газа помогает нейтрализовать хранение в баллонах. Правильная эксплуатация и обслуживание оборудования защитит от возможных проблем.

Как взрывается кислородный баллон

Неправильная эксплуатация или транспортировка кислородного баллона могут стать причиной взрыва с печальными последствиями, а порой и с человеческими жертвами. Разрушения, вызванные взрывом кислородного баллона, порой соизмеримы с разрушениями от взрыва тротила.

Почему взрывается кислородный баллон

Существует несколько причин взрыва кислородного баллона.

• Высокая окислительная активность кислорода. Многие горючие вещества и материалы становятся взрывоопасными при контакте с кислородом. В результате может произойти взрыв и возникнуть пожар.
• Опасность взрыва может возникнуть из-за высокого давления внутри баллона, нагрева, повышения содержания кислорода в объеме воздуха.
• Взрыв может быть вызван искрой, возникшей при работе металлическим инструментом, например, гаечным ключом.
• Резиновые уплотнители, укрепляющие и герметизирующие выходной вентиль баллона, могут загореться при высоком давлении.
• Пористые органические вещества (угольная мелочь, сажа, торф, ткани из шерсти и хлопка и т.п.), пропитанные жидким кислородом, могут стать причиной воспламенения и сильного взрыва.
• Контакт кислорода с маслом или другими смазочными материалами может закончиться возгоранием и привести к взрыву.

Наиболее частая причина — человеческий фактор

Согласно статистике чаще всего причиной трагических аварий является человеческий фактор, в первую очередь — нарушение правил техники безопасности и техники эксплуатации. Порой это происходит по причине незнания, порой по причине небрежности и безответственности.

Чтобы избежать этого, на предприятии должны регулярно проводиться инструктажи и с последующей проверкой уровня подготовки персонала к работе с газовыми баллонами и другими устройствами. Должно быть выделено и специально оборудовано помещение, предназначенное для работы с газовым оборудованием. Кроме того, для транспортировки и хранения баллонов должны иметься специальные приспособления.

Все это существенно снижает риск возгорания и взрыва баллона с кислородом, но, к сожалению, не исключает его полностью.

Взрыв баллона с кислородом от масла

Причиной сильного взрыва баллона и пожара может стать контакт горюче-смазочных материалов с жидким кислородом. В результате их соприкосновения образуются взрывоопасные соединения, которые могут сдетонировать и взорваться при нагревании баллона, его трении, ударе или сотрясении. При высокой концентрации кислорода в воздухе опасность образования таких соединений увеличивается. Особо опасным является соединение масел с жидким кислородом или под большим давлением. Опасность возгорания и взрыва имеет место и при заправке баллона, если в него попадает масло. Взрывы кислородных баллонов происходят и при откручивании вентиля кислородного баллона испачканными маслом рукавицами. По правилам ТБ в местах хранения и использования кислорода должен висеть плакат с надписью «Маслоопасно».

При погрузке, разгрузке, транспортировке, хранении и использовании баллонов с кислородом необходимо исключить: удары их друг о друга, падение, повреждение и загрязнение баллонов смазочными материалами. Баллоны необходимо защитить от действия осадков, солнечных лучей и других источников тепла.