Cuatro explotarán, ¿entonces explotará la harina? ¿Cuáles son los requisitos?
Hablamos de explosión de polvo
Shi Jianye (Mannheim, Alemania)
¿Explotará la harina? Esto es algo increíble para la mayoría de la gente. Lo creas o no, la mayoría de las sustancias en polvo que utilizamos son explosivas de alguna manera.
Recuerdo haber visto "Cien mil porqués" cuando era niño. Había un breve artículo sobre cómo explota la harina: poner un poco de harina en un frasco, agitarla unas cuantas veces y luego encenderla. fuego. Boom, la presión de la harina quemada hará volar la tapa. Muchos años después, la prevención de las explosiones de polvo se convirtió en el tema de mis obras, desde China hasta Alemania.
El 14 de diciembre de 1785 se produjo una explosión de harina en un molino harinero de Turín, Italia. Esta fue la primera explosión de polvo registrada en el mundo. Desde entonces, se han reportado con frecuencia accidentes por explosiones de pólvora. Según las estadísticas, los accidentes por explosión de cereales ocurren en todo el mundo aproximadamente una vez al día, y unas diez veces al año son bastante graves. El 4 de febrero de 1979 se produjo una explosión de harina en el partido Bremen Roland M.L. en el molino harinero de Bremen, Alemania. Murieron 14 personas, 17 resultaron heridas y los daños materiales ascendieron a 100 millones de marcos (el autor visitó la fábrica en 1993, vio el vídeo grabado después de la explosión y se entrevistó con el empresario de la fábrica). Se puede ver que los accidentes, especialmente cuando alguien muere, lo golpean duramente. Aunque la compañía de seguros compensó todas las pérdidas de la fábrica, él incluso quiso dejar de administrarla. 1987 El 15 de marzo se produjo una explosión de polvo de lino en la fábrica textil Yam de Harbin, China, que mató a 58 personas e hirió a 177 más. Una fábrica de 13.000 metros cuadrados fue destruida, lo que provocó pérdidas directas de más de 10 millones de yuanes. De 1983 a 1992, cada año se produjeron en Estados Unidos 15 accidentes por explosión de polvo de cereales, con una pérdida anual media de casi 12 millones de dólares.
Para evitar el desastre provocado por la explosión de pólvora, los países occidentales han comenzado a estudiar el fenómeno de la explosión de pólvora en las últimas décadas. Dado que la explosión de pólvora involucra muchas disciplinas como la cinética de reacciones químicas, la mecánica de fluidos bifásicos gas-sólido, la mecánica de explosiones, la termodinámica, la electrostática, la mecánica e incluso la biología, su mecanismo es muy complejo. Aunque algunos científicos de diferentes disciplinas han propuesto algunos modelos de ignición y propagación del polvo, su alcance de aplicabilidad es pequeño o sólo un conjunto de ecuaciones matemáticas cualitativas. No existe un significado universal ni un patrón universalmente aceptado. De hecho, el polvo objeto de estudio es complejo en sí mismo: es un término colectivo para todas las sustancias en polvo. Se puede dividir en polvo orgánico (como cereales y alimentos, cosméticos, medicinas, fibras textiles, carbón y tabaco, etc.) y polvo inorgánico (como polvo de aluminio, polvo de magnesio y azufre, etc.). , se puede dividir en escamas, esféricas y fibrosas. Los diferentes tipos y formas de polvo tienen diferentes comportamientos explosivos. Generalmente se cree que existen tres condiciones necesarias para una explosión de polvo:
1. Una fuente de ignición con suficiente energía
2. Que haya un espacio relativamente cerrado que contenga oxígeno;
3. El polvo de este espacio alcanza una concentración explosiva menor.
Cuando estos tres elementos están presentes al mismo tiempo, un brote será inevitable. En el caso del polvo de grano, cuando la concentración ronda los 40 g/m3 (equivalente a estirar cinco dedos), si alguien enciende un cigarrillo o realiza operaciones de soldadura y corte, ¡las consecuencias serán desastrosas! Te aconsejo que abandones este lugar del bien y del mal lo antes posible. Por cierto, las normas nacionales de salud ambiental estipulan que la concentración de polvo en el lugar de trabajo no debe exceder los 5 mg/m3. Esta concentración es bastante baja. Podrás desahogar tu ira mientras bailas en una discoteca sin restricciones. De repente aparecerá humo colorido desde algún lugar, lo que se sumará a la atmósfera dramática. No tenía idea del daño potencial que este humo podría causar a tu cuerpo, especialmente a tus pulmones.
La quema de maicena observada con cámaras de alta velocidad es un proceso interesante: lento y perezoso. Es un poco como el azúcar que hierve en la olla cuando cocinas batatas ralladas en la cocina. A medida que aumenta la temperatura de la estufa, el azúcar se derrite, el color se intensifica y ruedan innumerables burbujas grandes y pequeñas. Sólo cuando se calienta la maicena la burbuja "hirviente" tiene una llama en su superficie. Sin embargo, la verdadera explosión rosa es un proceso violento. Es una reacción en cadena instantánea que ha pasado por el proceso de concepción, ocurrencia, desarrollo y finalmente desastre.
Su propagación es similar a la de un dominó: bajo la influencia de una fuente de ignición, una o varias partículas de polvo en llamas transfieren energía a sus partículas adyacentes no quemadas en el espacio tridimensional, formando una pequeña bola de fuego. Cuando la energía de combustión de esta pequeña bola de fuego puede elevar la temperatura de la superficie de la bola de fuego hasta el punto natural del polvo circundante, el polvo adyacente continuará produciendo una reacción en cadena, haciendo que la bola de fuego se expanda rápidamente y forme una explosión. Si la temperatura de combustión de la pequeña bola de fuego no puede elevar la temperatura del polvo circundante por encima del punto natural, la bola de fuego se autoextinguirá y no habrá peligro de explosión.
La gravedad de una explosión de polvo está determinada por la distribución y concentración del polvo en el espacio y el grado de perturbación del espacio por el flujo de aire. Cuanto más uniforme sea la distribución del polvo, más cerca estará de la concentración óptima de explosión y cuanto mayor sea la perturbación del flujo de aire, más violenta será la explosión. En la producción industrial, no es la explosión primaria de polvo la que causa el mayor daño, sino su explosión secundaria. La explosión inicial puede ser pequeña, pero la onda de choque, la vibración o la turbulencia resultantes en el aire intensifican la perturbación del flujo de aire, provocando que el polvo depositado sobre la superficie sólida se vuele y forme una nueva nube de polvo. La nube de polvo recién formada es encendida por las llamas de la explosión existente, provocando una explosión secundaria catastrófica, conocida como explosión secundaria. Mientras se den las condiciones para una explosión secundaria frente a las llamas de la explosión, la explosión se extenderá y hará volar una buena fábrica hasta quedar irreconocible. Los incendios, los gases tóxicos, el derrumbe de viviendas y la pérdida de control del agua y la electricidad causados por explosiones secundarias pueden causar daños secundarios a las personas.
Para prevenir las explosiones de pólvora y reducir su daño, los científicos e ingenieros han investigado mucho, y también han surgido diversas tecnologías debido al transporte. Hay dos ideas principales: una es evitar explosiones. Por ejemplo, eliminar la electricidad estática, el calor generado por la fricción de equipos mecánicos, las chispas de impacto metálico y las superficies calientes generadas por la soldadura y el corte; agregar gas inerte para reducir la concentración de oxígeno; establecer un sistema de ventilación y eliminación de polvo para reducir la concentración de polvo en el aire; etc. El segundo es limitar el desarrollo y la propagación de explosiones de pólvora y reducir sus daños. Por ejemplo, los equipos con alto riesgo de explosión están relativamente aislados; instalación de puertas, ventanas y conductos a prueba de explosiones en equipos y estructuras de edificios para liberar rápidamente la presión de la explosión; instalación de dispositivos mecánicos y químicos a prueba de explosiones para aislar la explosión dentro de un recinto; cierta área; instalación de dispositivos químicos de supresión de explosiones. Apague la explosión inicial, etc. Cabe señalar que estas tecnologías todavía tienen muchas deficiencias en las aplicaciones industriales y este problema no se ha solucionado por completo.
Las sustancias en polvo están ampliamente disponibles como productos intermedios, productos finales o subproductos de la mayoría de los productos. Dondequiera que haya polvo, existe la posibilidad de que se produzcan explosiones de polvo. Aunque la explosión rosada es muy peligrosa y causa un gran desastre, no es necesario hablar de decoloración "rosa". En comparación con las explosiones de gas y líquido, las condiciones para su explosión son relativamente duras. Las sustancias en polvo se utilizan ampliamente en la producción y la vida debido a su fuerte plasticidad y fácil transporte, y se han convertido en una parte indispensable de los seres humanos. Si bien las personas aprovechan sus ventajas, a menudo ignoran o desconocen su lado potencialmente peligroso. Con la adopción de nuevas máquinas y el aumento de la capacidad de producción, el riesgo de explosiones aumenta repentinamente en lugares que al principio no eran peligrosos o no lo eran. Por ejemplo, después de que la industria textil utilizara máquinas peinadoras y otros equipos en la década de 1960, se produjeron accidentes por explosión. Una vez que se reconocen los peligros, la gente toma medidas preventivas. En términos generales, los beneficios del uso de sustancias en polvo superan con creces las pérdidas causadas por la explosión de la pólvora. Este cuchillo corta pan y dedos. Casi no hay tecnología o producto en la sociedad moderna que no tenga la naturaleza de un arma de doble filo. El problema es que podemos utilizar sus ventajas para evitar sus deficiencias, maximizar sus fortalezas y evitar sus debilidades, de modo que pueda beneficiar bien a la sociedad humana.