Детонация в облаке смеси

Детонация в газе, образовавшем в неограниченном пространстве облако, возможна если размер этого облака превышает критический.

В таблице приведём минимальные диаметры для смесей детонационноспособного вещества и воздуха в неограниченном пространстве.

№	Вещество	Содержание в смеси, %	Диаметр, м
	Ацетилен С2Н2	12,5	3,12
	С2Н4О	12,3	11,7
	ЭтиленС2Н4	9,5	31,7
	Пропилен С3Н6	6,6	58,5
	Пропан С3Н8	5,7	85,8
	Этан С2Н6	5,7	109,6
	Водород Н2	29,6	109,6
	Метан СН4	12,3

Турбулизация облака сопровождается уменьшением критического диаметра детонации.

Ударная волна, образующаяся при объёмном сферическом взрыве облака детонационноспособного вещества, последовательно проходит:

– зону детонационной волны;

– зону, создаваемую продуктами взрыва;

– ближнюю и дальнюю зоны воздушной ударной волны;

– зону вырождения воздушной ударной волны в звуковую.

Зона детонационной волны находится в пределах облака. Радиус облака углеводородного газа, состоящего из смеси пропана С₃Н₈ и бутана С₄Н₁₀, приближённо может быть определён по следующей формуле:

, м;

где М - количество углеводородного газа, образовавшего облако, т.

В пределах первой зоны избыточное давление на фронте детонационной волны:

кПа.

Радиус зоны действия продуктов взрыва составляет:

, м

Избыточное давление на фронте волны в пределах второй зоны изменяется от 1350 кПа до 314 кПа и может быть определено по формуле:

, м;

где R – расстояние от центра взрывной системы до рассматриваемой точки.

Для зоны действия воздушной ударной волны предварительно определяется относительное расстояние:

,

где R₃ - расстояние от центра взрывной системы до рассматриваемой точки в пределах третьей зоны, R₃ > R₂.

Избыточное давление на фронте воздушной ударной волны в зоне ближнего взрыва при y Ј 2:

, кПа;

в зоне дальнего взрыва при y > 2:

, кПа.

Данная методика расчёта параметров объёмного, сферического взрыва облака углеводородного газа имеет приближённый характер.

По другой методике при расчёте детонационного взрыва определяют параметры детонационной волны и воздушной ударной волны.

Начальный радиус полусферического облака определяется по формуле

,

где V_об – объём полусферического облака детонирующей смеси.

где k_исп – коэффициент перехода вещества в из жидкого состояния в парообразное (k_исп = 1); G – масса вещества; V_m – молярный объём; М_m – молярная масса; С_стх – стехиометрическая концентрация детонирующего вещества в смеси с воздухом:

b – удельный стехиометрический коэффициент (для пропана b =5).

При взрыве в пределах облака волна распространяется со скоростью

, м/с;

k – показатель адиабаты (k =1,3); Qсм – химическая энергия детонирующей смеси газа (пара) с воздухом [для пропана Qсм = 2,801×10⁶ Дж/кг].

Продолжительность детонации

, с.

Максимальное избыточное давление на фронте детонационной волны

, Па;

где Р₀ – атмосферное давление; r_см – плотность смеси.

Масса облака смеси

Тротиловый эквивалент

где Q_H – удельная энергия детонирующего вещества;

Радиус зоны продуктов взрыва

,

где a – вспомогательная величина

;

А – вспомогательная величина

.

Продолжительность фазы сжатия ударной волны

Избыточное давление на фронте волны на границе зоны продуктов взрыва (на расстоянии r_пв):

, Па;

где Р₀ – атмосферное давление; r_см – плотность смеси.

Относительный импульс фазы сжатия на расстоянии r_пв

Импульс фазы сжатия на расстоянии r_пв

Относительное расстояние

Избыточное давление на расстоянии R > r_пв

Относительное избыточное давление на расстоянии R > r_пв

Относительное расстояние

Относительный импульс фазы сжатия на расстоянии R > r_пв

Импульс фазы сжатия на расстоянии r_пв

.

Дата добавления: 2014-01-07