Характеристика газопаровоздушных смесей
Горючий компонент |
V, м / с |
стх, кг/м 3 |
Qm стх, МДж/кг |
Qv стх, МДж/кг3 |
стх |
г |
Сстх, |
Р, МПа |
||||||||
Газовоздушные смеси |
||||||||||||||||
Аммиак |
1630 |
1,180 |
2,370 |
2,791 |
1,248 |
17 |
19,72 |
1,29 |
||||||||
Ацетилен |
1990 |
1,278 |
3,387 |
4,329 |
1,259 |
26 |
7,75 |
2,14 |
||||||||
Бутан |
1840 |
1,328 |
2,776 |
3,684 |
1,270 |
58 |
3,13 |
1,88 |
||||||||
Водород |
1770 |
0,933 |
3,425 |
3,195 |
1,248 |
2 |
29,59 |
1,2 |
||||||||
Метан |
1750 |
1,232 |
2,763 |
3,404 |
1,256 |
16 |
9,45 |
1,57 |
||||||||
Этан |
1800 |
1,250 |
2,797 |
3,496 |
1,257 |
30 |
5,66 |
1,69 |
||||||||
Пропан |
1850 |
1,315 |
2,801 |
3,676 |
1,257 |
44 |
4,03 |
1,89 |
||||||||
Этилен |
1880 |
1,285 |
3,010 |
3,869 |
1,259 |
28 |
6,54 |
1,91 |
||||||||
Угарный газ |
1840 |
1,280 |
2,930 |
3,750 |
1,256 |
28 |
29,59 |
1,82 |
||||||||
Паровоздушные смеси |
||||||||||||||||
Бензин |
- |
1,350 |
2,973 |
3,770 |
- |
94 |
2,10 |
- |
||||||||
Ацетон |
1910 |
1,210 |
3,112 |
3,766 |
1,259 |
42 |
4,99 |
1,85 |
||||||||
Окончание табл. 3.2.
Горючий компонент |
V, м / с |
стх, кг/м 3 |
Qm стх, МДж/кг |
Qv стх, МДж/кг3 |
стх |
г |
Сстх, |
Р, МПа |
||||
Бензол |
1860 |
1,350 |
2,937 |
3,966 |
1,261 |
78 |
2,84 |
1,96 |
||||
Гексан |
1820 |
1,340 |
2,797 |
3,748 |
1,261 |
86 |
2,16 |
1,86 |
||||
Пентан |
1810 |
1,340 |
2,797 |
3,748 |
1,258 |
72 |
2,56 |
1,84 |
||||
Толуол |
1830 |
1,350 |
2,843 |
3,838 |
1,260 |
92 |
2,23 |
1,90 |
||||
Циклогексан |
1870 |
1,340 |
2,797 |
3,748 |
1,248 |
84 |
2,28 |
1,77 |
||||
Диэтиловый эфир |
1830 |
1,360 |
2,840 |
3,862 |
1,261 |
74 |
3,38 |
1,91 |
||||
Ксилол |
1820 |
1,355 |
2,830 |
3,834 |
1,259 |
106 |
1,96 |
1,89 |
||||
Метанол |
1800 |
1,3 |
2,843 |
3,696 |
1,253 |
32 |
12,3 |
1,77 |
||||
Этанол |
1770 |
1,34 |
2,804 |
3,757 |
1,256 |
46 |
6,54 |
1,76 |
||||
Дихлорэтан |
1610 |
1,49 |
2,164 |
3,224 |
1,265 |
99 |
6,54 |
1,60 |
||||
Расчет максимума избыточного давления взрыва (в кг) на соответствующих расстояниях производят с применением "приведенных" расстояний и давлений по тротиловому эквиваленту наземного взрыва полусферического облака (Мт):
Мт = 2 М Qм стх / Qт,
где
М = стх
Vo
– масса горючего облака, кг; Qт
– энергия взрыва тротила
(Qт
= 4184 кДж / кг);
– "приведенное" расстояние, м/кг1/3;
– максимальное избыточное давление
ударной волны.
определяется
из выражения
,
откуда
и
.
Пример 7.
Произошел взрыв облака ГПВС, образовавшегося при разрушении резервуара, содержащего 100 т сжиженного пропана. Определить параметры ударной волны на расстоянии 500 м.
Исходные данные: Сстх = 4,03 % или 0,0403; г = 44; Qм стх = 2,801 МДж/кг; стх = 1,315 кг/м 3; К = 0,5 – для сжиженных газов.
Решение.
Vo = 22,4 0,5 100000 / (44 0,0403) = 631625,44 м 3;
м;
Мт = 2 1,315 631625,44 2,801 10 6 / 4,184 10 6 = 1,11 10 6 кг;
;
;
Рм = 101,3 0,252 = 25,5 кПа.
На основании подобных расчетов можно построить график изменения максимального давления ВУВ в зависимости от расстоянием, по которому и определяют зоны возможных разрушений конкретных сооружений и конструкций.
На основе обобщенных данных изменения избыточного давления при взрывах ГВС, произошедших на территории РФ и за рубежом, предлагается табличный метод определения размеров зон разрушений и давлений в зонах (см. журнал "Гражданская защита". – 1995. – № 11).
Исходя из количества вещества и степени перехода его в стехиометрическую смесь с учетом коэффициента К условный (расчетный) радиус зоны детонационной волны Ro (в м) определяем по формуле
где K = 0,5–0,6); M – масса, т.
Радиусы зон с расчетными значениями избыточного давления на внешних границах этих зон определяются из табл. 3.3, где приведены обобщенные данные изменения избыточного давления исходя из расстояния, выраженного в долях от радиуса зоны детонации (R / Ro), и максимального давления в зоне детонации. Например, при взрыве пропано-воздушной смеси, образовавшейся при разрушении емкости с 10 т сжиженного пропана, радиус зоны детонации
м.
При величине максимального давления в зоне детонации Рmах = 900 кПа, давлению Р = 100 кПа соответствует отношение R / Ro = 1,8.
Для определения зон сильных и слабых разрушений жилых и промышленных зданий в районах взрыва газопаровоздушных смесей углеводородных газов и жидкостей учитывается импульсный характер воздействия ВУВ этих взрывов. Так, избыточное давление при взрыве ГВС, вызывающее сильные разрушения, будет примерно в 1,5–1,7 раза больше, чем при ядерном взрыве. т. е. если при ядерном взрыве сильные разрушения происходят при Рф = 30 кПа, то при взрыве ГВС Рф = 30 1,7 = 50 кПа.
В табл. 3.3 приведены величины радиусов сильных и слабых разрушений для взрывов ГВС от 1 т до 10 кт при максимальных избыточных давлениях в зоне детонации от 500 до 2000 кПа.
Таблица 3.3
Избыточные давления в зависимости от соотношения R/Rо и максимального давления max в зоне детонации
max, кПа |
Величины , кПа в долях от R/Rо |
||||
500 |
900 |
1000 |
1700 |
2000 |
|
1,05 |
270 |
486 |
540 |
918 |
1080 |
1,1 |
155 |
279 |
310 |
527 |
620 |
1,2 |
115 |
207 |
230 |
391 |
460 |
1,4 |
90 |
167 |
180 |
306 |
360 |
1,8 |
55 |
100 |
110 |
195 |
220 |
2 |
48 |
86 |
96 |
163 |
192 |
3 |
25 |
45 |
50 |
82 |
100 |
4 |
15 |
26 |
29 |
50 |
58 |
6 |
8 |
14 |
16 |
28 |
32 |
8 |
5 |
9 |
10 |
18 |
20 |
10 |
4 |
7 |
8 |
13 |
16 |
12 |
3 |
5 |
6 |
10 |
12 |
15 |
2,5 |
4,5 |
5 |
8 |
10 |
20 |
1,5 |
2,7 |
3 |
5 |
6 |
30 |
1 |
1,8 |
2 |
3,7 |
4 |
Пример 8.
При радиусе детонации, определённом по приведённой выше формуле, Rо = 100 м и при максимальном давлении в зоне детонации Pmax = 1000 кПа давление P = 100 кПа будет при отношении R/Rо = 1,94. Тогда давление P = 100 кПа будет на расстоянии R = 194 м.
Таблица 3.4
Ориентировочные сведения о взрывоустойчивости оборудования, аппаратов и конструкционных элементах зданий и сооружений
Номер варианта |
Наименование элементов |
Предельная величина Pпр, кПа |
1 |
Каркасы зданий: |
|
железобетонные |
53 |
|
стальные |
55 |
|
Перекрытия зданий: |
||
2 |
промышленных |
35 |
кирпичных |
28 |
|
3 |
со стальным и ж / б каркасом |
30 |
с массивными стенами |
42 |
|
4 |
Полы, лестницы |
28 |
Стены зданий: |
||
5 |
шлакоблочных |
22 |
деревянных |
28 |
|
6 |
кирпичных в 2 кирпича |
45 |
7 |
кирпичных в 1,5 кирпича |
25 |
8 |
кирпичных в 2,5 кирпича |
53 |
Перегородки и кровля зданий: |
||
9 |
мягкие |
15,4 |
10 |
железобетонные |
17 |
11 |
кирпичные |
15,4 |
12 |
Воздушные линии электропередач |
50 |
13 |
Мачты, высоковольтные ЛЭП |
35 |
14 |
Ёмкости для хранения жидкостей: |
|
цилиндрические |
31 |
|
сферические |
90 |
|
15 |
Трубопроводы: |
|
наземные |
60 |
|
подземные |
200 |
|
16 |
Подъёмно-транспортное оборудование |
35 |
17 |
Электродвигатели |
170 |
18 |
Щиты электрические,трансформаторы |
70 |
19 |
Автоматика и выч. техника |
15,4 |
20 |
Кабельные каналы в грунте |
100 |
Примечание. Под взрывоустойчивостью понимается предельная величина Pпр, до которой рассматриваемый элемент сохраняет ремонтопригодность.
Таблица 3.5