Фізико-хімічні і вибухонебезпечні властивості деяких речовин

Речовина	ρ, кг/м3	КМВ з повітрям, %	Ρс, кг/м3	Qг, МДж/кг
Метан	0,716	5,0-16,0	1,232	2,76
Пропан	2,01	2,1-9,5	1,315	2,80
Бутан	2,67	1,8-9,1	1,328	2,78
Ацетилен	1,18	2,5-81	1,278	3,39
Оксид вуглецю	1,25	12,5-74,0	1,280	2,93
Аміак	0,77	15,0-28,0	1,180	2,37
Водень	0,09	4,0-75,0	0,933	3,42
Етилен	1,26	3,0-32,0	1,285	3,01

Потім, визначивши P_max (табл. 2.2.12) для даної вибухонебезпечної суміші, у табл. 2.2.13 для прийнятих зон з ΔР_ф1 = 100 кПа, ΔР_ф2 = 50 кПа, ΔР_ф3 = 20 кПа, ΔР_ф5 = 7 кПа, знаходять числове значення відношення R_n/R₁ і, отже, радіуси (R_n):

, (2.2.2.)

де n=1, 2, 3, 4, 5 – показник зони ураження;

– визначається за допомогою табл. 2.2.13.

При аварійному зруйнуванні газопроводів і ємностей з вуглеводним паливом, перезбагачена паливом суміш не детонує, а інтенсивно горить із зовнішньої поверхні, витягується і утворює вогнянну кулю, яка, підіймаючись, приймає грибоподібну форму. Уражаюча дія вогненної кулі характеризується її розмірами і часом теплової дії на об'єкти і людей. Їх величина залежить від загальної маси рідини в ємностях у момент вибуху.

Таким чином, алгоритм визначення розмірів небезпечних зон в районах вибуху газо і пароповітряних сумішей у відкритій атмосфері можна представити так:

1. Знаходять величину максимального тиску в зоні детонації при вибуху заданої паливо повітряної суміші (P_max, кПа) в повітряному просторі, використовуючи дані табл. 2.2.12.

2. Визначають радіус зони детонації R₁ за допомогою формули (2.2.1).

3. Знаходять відношення R_n/R₁ у табл. 2.2.13 для ΔР_ф1 = 100 кПа, ΔР_ф2 = 50 кПа, ΔР_ф3 = 20 кПа, ΔР_ф4 = 10 кПа та ΔР_ф5 = 7 кПа.

4. Розраховують радіуси зон R₁₀₀, R₅₀, R₂₀, R₁₀, , R₇ за допомогою формули (2.2.2).

Приклад. В результаті розгерметизації ємності де зберігався краплинний пропан в кількості Q = 10 т, відбувся вибух пропано-повітряної суміші. Визначити радіуси зон зруйнувань для ΔР_ф1 = 100 кПа, ΔР_ф2 = 50 кПа, ΔР_ф3 = 20 кПа, R₄ = 7 кПа, прийнявши К = 0,6.

Розв’язання завдання:

1. Визначають радіус зони детонації: м.

2. У табл. 2.2.12 для пропану знаходять P_max= 860 кПа ≈ 900 кПа.

3. У табл. 2.2.13 для P_max і ΔР_ф знаходять значення відношень R_n/R₁: ΔР_ф1 = 100 кПа, R₂/R₁= 1,8 (R₁₀₀/R₁= 1,8), ΔР_ф2 = 50 кПа, R₃/R₁ = 2,9 (R₅₀/R₁ = 2,9), ΔР_ф3 = 20 кПа, R₄/R₁ = 5 (R₂₀/R₁ = 5) та ΔР_ф4 = 7 кПа, R₅/R₁ = 10 (R₇/R₁ = 10).

4. Застосовуючи формулу 2.2.2, розраховують радіуси зон зруйнувань:

R₁₀₀=1,8R₁=1,8·33=60 (м); R₅₀=2,9R₁=2,9·33=95 (м);

R₂₀=5R₁=5·33=165 (м); R₇=10R₁=10·33=330 (м).

Примітка. Радіуси зони сильних (R_c) і слабих зруйнувань (R_сл) та R₁ визначаються за допомогою табл. 2.2.14 при Q = 10т і P_max = 900 кПа: R = R₅₀ = 95м, R_сл= R₂₀=165 м _і R₁=33 м.

Друга методика розрахунку параметрів зони вибуху паливо-повітряної суміші передбачає поділ осередку ураження на 3 зони: зону детонації; зону дії продуктів вибуху та зону повітряної ударної хвилі.

Зона дії детонаційної хвилі (зона I) знаходиться в межах хмари паливо-повітряної суміші. Радіус цієї зони R₁ визначається за допомогою формули:

,

де Q − маса вибухонебезпечної речовини, що зберігається в ємності, т.

В межах зони I діє детонаційна хвиля з надмірним тиском (ΔР_ф1 ), який приймається постійним: ΔР_ф1 = 1700 кПа.

Зона дії продуктів вибуху (зона II) – охоплює всю площу розльоту продуктів детонації. Радіус цієї зони становитиме 1,7R₁, тобто .

Надмірний тиск в межах зони II змінюється від 1350 до 300 кПа згідно закону:

,

де R – відстань від центру вибуху до об’єкту, м.

В зоні дії повітряної ударної хвилі (зона III) – формується фронт ударної хвилі, що поширюється над поверхнею землі. Радіус зони ІІІ R₃ − це відстань від центру вибуху до об’єкту, в якому визначається надмірний тиск повітряної ударної хвилі (ΔР_ф3). В залежності від відстані до центру вибуху він може бути оцінений за допомогою співвідношень:

ΔΡ_ф=700 / [3(1+29,8·х³)^0,5−1] при (х=0,24R/R₁)≤ 2:

ΔΡ_ф=22 / [х(lgx+0,158)^0,5] при (х=0,24R/R₁)≥ 2.

Приклад. Визначити надмірний тиск в районі механічного цеху при вибуху суміші пропану в кількості Q = 100 т з повітрям, якщо відстань від ємності до цеху − 300м.

Розв’язання завдання:

1. Визначають радіус зони детонації (зони I):

м.

2. Обчислюють радіус зони дії продуктів вибуху (зони II):

R₂ = 1,7R₁ = 1,7·80 = 136 (м).

3. Знаходять радіус зони дії повітряної ударної хвилі (зони III) R₃ = 300 (м).

4. Порівнюючи відстані від механічного цеху до центру вибуху (R₃ = 300 м) із знайденими радіусами зони I (R₁ = 80 м ) і зони II (R₂ = 136 м), можна стверджувати, що цех знаходиться в межах дії повітряної ударної хвилі (в зоні III).

5. Визначають відносну величину:

x= 0,24 R₃/R₁= 0,24·300/80=0,9.

Тобто x <2.

6. Надмірний тиск повітряної ударної хвилі у механічному цеху буде:

ΔΡ=700 / [3(1+29,8· x ³)0,5–1] = 60 кПа.

Висновок. Механічний цех знаходитиметься в зоні повних зруйнувань (ΔР_ф>50 кПа).