الصوامع، والفواصل الإعصارية، ووحدات الترشيح، والمطاحن، وخطوط النقل — كل معدّة تتعامل مع غبار ناعم قابل للاحتراق تحمل خطرَ إشعال. وحين يقع الإشعال يرتفع الضغط في حجم مغلق ارتفاعًا سريعًا جدًا.
وحتى حيث يكون الهدف منعَ الانفجار منعًا تامًا، يجب أن يأخذ التصميم في الحسبان ما يحدث إذا وقع.
ثلاث استراتيجيات
التنفيس. لوح ضعيف ينفتح عند ضغط محدد ويصرّف اللهب في اتجاه آمن. وهو الطريق الأشيع والأقل كلفة. وتُحسب مساحةُ التنفيس من الحجم ومن شدة انفجار الغبار ومن متانة المعدّة.
الإخماد. يُكشَف ارتفاعُ الضغط ويُحقَن عاملُ إخماد. ويُستخدم حيث يتعذر التنفيس — داخل المباني، ومع المنتجات السامة.
العزل. يمنع انتقال الانفجار إلى معدّات أخرى عبر الخطوط المتصلة. وهو الحماية الرئيسية من الانفجار المتسلسل بين الصوامع.
ما الذي يضيفه التحليل
ضغطُ الانفجار نفسه يُحدَّد عادةً بطرائق حساب قياسية. أما إسهام CFD الملموس فيقع في مواضع أخرى:
- نفاثة التنفيس وكرة النار. إلى أين يذهب اللهبُ وموجةُ الضغط الخارجان من لوح التنفيس، وإلى أي مدى؟ على هذا تتوقف مسافاتُ الأمان ومواقع العاملين — وهي مسألة قابلة للانضغاط وعابرة.
- تراكم الغبار. موضعُ ترسّب الغبار يبيّن موضع الخطر. وهذه مسألة نقل جسيمات، والمناطق الميتة هي النقاط الحرجة.
- فعالية الالتقاط والتهوية. إبقاءُ تركيز الغبار العالق دون الحدّ الأدنى للانفجارية هو الإجراء الأول؛ وهي مسألة كفاءة التقاط.
تنبيه
نمذجةُ الانفجارات مجال حساس، ولا ينبغي استعمال النتائج بوصفها قيمًا مطلقة. فالأساس هو المواصفات المختصة والتوصيفُ التجريبي للغبار (شدة الانفجار، وطاقة الإشعال الدنيا)؛ والتحليل يسندها ولا يحلّ محلها.
المراجع
- Magnussen, B. F. & Hjertager, B. H. (1977). On mathematical modeling of turbulent combustion with special emphasis on soot formation and combustion. Symposium (International) on Combustion, 16(1), 719–729. DOI: 10.1016/S0082-0784(77)80366-4
- Morsi, S. A. & Alexander, A. J. (1972). An investigation of particle trajectories in two-phase flow systems. Journal of Fluid Mechanics, 55(2), 193–208. DOI: 10.1017/S0022112072001806