теория горения-3

274Глава 7. Практикум по теории горения и взрыва

4.Определяем радиус детонационного действия:

5. Определяем отношение расстояния от центра взрыва до рас­ сматриваемого здания к радиусу детонационной волны:

^ .= 30 + 12 =

г0 12

Y

6. При — = 3,5 по табл. П7 приложения путем интерполяции

г0

получаем ДРф = 65 кПа.

7.5.3. Взрывы газопаровоздушных смесей в помещениях

При взрыве газопаровоздушных смесей (ГПВС) зону детонационной волны, ограниченную радиусом, можно определить по формуле

(7-6)

где 1/24 — коэффициент, м /к Д ж 1/ 3; Q — энергия взрыва смеси, определяемая из выражения

где рстх — плотность смеси стехиометрического состава, кг/м 3; Q — энергия взрывчатого превращения единицы массы смеси стехиометрического состава, кДж/кг; Ушвс — объем смеси, равный

где Сстх — стехиометрическая концентрация по объему, %; Vr3 —объем газа в помещении, м3.

Для оперативного прогнозирования последствий взрыва в производственных помещениях целесообразно произво­ дить расчеты для случая, при котором будут максимальные разрушения. Тогда следует считать, что свободный объем помещения, где расположены емкости с газом, будет полно­ стью заполнен взрывоопасной смесью стехиометрического

состава и уравнение по определению энергии взрыва будет иметь вид

(7.9)

где V{) = 0,8 V'II0M—свободный объем помещения; V'II0M— об­ щий объем помещения, м3. Объем смеси У твс принимают равным V0.

Пример 3. Произошел взрыв этилено-воздушной смеси при раз­ герметизации технологического блока внутри производственного помещения Vnou = 1296 м3; рстх = 1,285 кг/м 3; U = 3,01 М Дж/кг; Сстх= 6,54%. Определить давление воздушной ударной волны на рас­ стоянии 30 м от контура помещения при разрушении его огражда­ ющих конструкций.

Решение

1. Определяем энергию взрыва по формуле (7.9):

Определяем радиус детонационного действия по фор­ муле (7.6):

г0 = — ^/2,023-105 = 2,5 м.

3. Определяем отношение расстояния от центра взрыва до рассматриваемого здания к радиусу детонационной волны:

г 30 + 2,5 40

го 2-5

При г/г0 = 13 по табл. П7 приложения путем интерполя­ ции получаем АРф = 9,375 кПа.

7.5.4. Взрывы конденсированных взрывчатых веществ

Параметры взрыва конденсированных взрывчатых веществ (КВВ) зависят от вида взрывчатых веществ, эффективной массы, характера подстилающей поверхности

ирасстояния до центра взрыва. Расчет проводят в два этапа.

Вначале определяют приведенный радиус R' для рассма­

триваемых расстояний, а затем избыточное давление АРф во фронте воздушной ударной волны. Приведенный радиус в зоне взрыва определяют по формуле

где R — расстояние до центра взрыва взрывчатых веществ, м; г) — коэффициент, учитывающий характер подстила­ ющей поверхности: для металла он равен 1; для бетона — 0,95; для грунта и дерева — 0,6—0,8; т —масса взрывчатого вещества; Хэфф — коэффициент приведения рассматривае­ мого вида взрывчатых веществ к тротилу, определяется по табл. П9 приложения. В зависимости от величины приве­ денного радиуса избыточное давление может быть опреде­ лено по одной из следующих формул:

при R! ^ 6,2

700 ЛРф = - кПа; (7.11)

3- / l +(K')3

при R' > 6,2

ф3 - J ) g R ' - 0,332

Пример4. Определить значение АРфна расстоянии 20 м при взрыве тротила массой 100 кг. Подстилающая поверхность — металл.

Решение

1. Определяем приведенный радиус по формуле (7.10):

2. Так как при R' = 3,1 < 6,2, то АРф определяем по формуле (7.11):

7.5.5. Взрывы на магистральных газопроводах

Взрывное горение может происходить по дефлаграционному и детонационному режимам. При оперативном про­

гнозировании следует принимать, что процесс развивается в детонационном режиме.

Дальность распространения облака взрывной смеси в направлении ветра определяется по формуле

где 25 — постоянная; Мх — массовый расход газа, кг/с; WBT— скорость ветра, м/с.

Граница зоны детонации, ограниченная радиусом г0, в результате утечки газа за счет нарушения герметичности газопровода может быть определена по формуле

— <714>

Массовый секундный расход газа Мг из газопровода для критического режима истечения, когда основные параметры (расход и скорость) истечения зависят только от параметров разгерметизированного трубопровода, может быть определен по формуле

где i|/ —коэффициент, учитывающий расход газа в зависи­ мости от состояния потока (для звуковой скорости истече­ ния \|/ = 0,7); 5 — площадь отверстия утечки, принимается равной площади сечения трубопровода, м2; р — коэффици­ ент расхода, учитывающий форму отверстия (в расчетах принимается равным 0,8); Рг — давление на газопроводе, Па; Vr— удельный объем транспортируемого газа, опреде­ ляемый по формуле

где Т — температура транспортируемого газа, К; R0 —удель­ ная газовая постоянная, равная 486 Дж/(кг-К).

При разработке планов действий на схеме объекта вдоль магистральных нефте- и газопроводов рекомендуется нано­ сить зоны возможных сильных разрушений, границы кото­

рых определяются величиной критического избыточного давления 50 кПа.

При проведении оперативных расчетов следует учи­ тывать, что в зависимости от класса магистрального тру­ бопровода рабочее давление газа в нем может составлять: для газопроводов высокого давления —2,5 МПа, среднего давления 1,2—2,5 МПа; низкого давления — до 1,2 МПа. Диаметр газопровода может быть 150—1420 мм. Темпера­ тура транспортируемого газа может быть принята в рас­ четах равной 40°С. Состав обычного газа при отсутствии данных можно принять в соотношении: метан — 90%, этан — 4%, пентан — 2%, бутан — 2%, изопентан — 2%.

Пример 5Определить. границу г зоны возможных разруше­

ний и величину избыточного давления воздушной ударной волны. Исходные данные: d = 0,5 м; Рт= 1,9 МПа; t = 40°С; WBT = 1 м/с.

Решение

1. Определяем удельный объем транспортируемого газа по формуле (7.16):

2. Определяем массовый секундный расход газа по фор­ муле (7.15):

3. Определяем радиус детонационной волны по формуле (7.14):

г0 = 12,5 1-^- =12,5./— = 289 м. W BT V 1

4. Определяем границу зоны возможных разрушений при АРф = 50 кП. Из табл. П7 приложения г/г0 = 4, значит

г=4г0 = 289- 4 = 1156 м.

7.5.6. Задачи для самостоятельного решения

Задача 1. Произош ел взрыв облака ГВС, образованного при разрушении резервуара с те кг сжиженного газа. Определить

давление воздушной ударной волны на расстоянии г. Исходные данные брать из табл. П6 приложения.

Задача 2. В цехе по переработке пластмасс при разгерметиза­ ции технологического блока возможно поступление пыли в поме­ щение. Определить давление воздушной ударной волны на рассто­ янии г от контура помещения при разрушении его охлаждающих конструкций. Исходные данные брать из табл. П8 приложения.

Задача 3. Произошел взрыв газовоздушной смеси при разгерме­ тизации технологического блока внутри производственного поме­ щения. Определить давление воздушной ударной волны на рассто­

янии г от контура помещения при разрушении его ограждающих конструкций. Исходные данные брать из табл. П6 приложения.

Задача 4. Определить значение ЛРф на расстоянии гпри взрыве

282 Глава 7. Практикум по теории горения и взрыва

Окончание таблицы

Задача 5. Определить границу зоны возможных разрушений г с величиной критического избыточного давления воздушной удар­