Взрыв топливовоздушных, газовоздушных смесей

В очаге поражения при взрыве газовоздушной смеси образуются три зоны: зона детонационной волны; зона действия продуктов взрыва; зона действия воз­душной ударной волны [24].

Радиус зоны детонационной волны (зоны бризантного действия) R₁ рас­считывают по формуле (м)

(13.1)

где Q –количество сжиженного углеводородного газа, кг,

а – тротиловый эквивалент (табл. 3.2).

Тротиловый эквивалент – это коэффициент, равный отношению теплоты сгорания данного вещества Q_V к теплоте сгорания тринитротолуола (ТНТ)

Q_ТНТ

а = Q_V /Q_ТНТ (13.2)

где Q_ТНТ –теплота сгорания ТНТ, кДж/кг (Q_ТНТ = 4,52∙10³ кДж/кг).

Избыточное давление в пределах этой зоны может достигать 1700 кПа [9].

Избыточное давление Р_ф, (кПа) можно рассчитать по формуле М.В. Са­довского

(13.3)

где R – расстояние от центра взрыва до рассматриваемой точки, м;

Q' –количество углеводородного газа в тротиловом эквиваленте, кг;

Q = β · Q'·α

где β – доля прореагировавшего при взрыве газа, β = 0,1;

α – тротиловый эквивалент (табл. 13.2).

Таблица 13.2 – Физико-химические свойства углеводородных газов [24]

Вещество	Тротиловый эквивалент α	Максимальное давление взрыва Рmax,МПа	Удельная теплота сгорания Qv МДж/кг
Метан	0,716	0,72
Эчан	0,533	-	47,3
пропан	0,535	0,86	46,40
Бутан	0,486	0,86	45,8
Бензол	0,521	0.90	38,5
Толуол	0,546	-	41,06
Ксилол	0,563	-	42,86
Аммиак	0,512	0,6	18,6
Сероводород	0,425	-	14,0

Радиус зоны действия продуктов взрыва (зоны огненного шара) опреде­ляют по формуле (м)

R₂ = 1,7 ∙ R₁ (13.4)

Избыточное давление в зоне действия продуктов взрыва меняется в преде­лах от 300 до 1350 кПа. Его можно рассчитать по формуле (кПа)

(13.5)

где R – расстояние от центра взрыва до рассматриваемой точки, м.

Радиус зоны действия воздушной ударной волны находят по формуле (м)

R₃=12,3 ∙ R₁ (13.6)

Избыточное давление в зоне действия воздушной ударной волны рассчи­тывают по формулам (кПа);

- при К ≤ 2 (13.7)

- при К > 2 (13.8)

где К – относительная величина;

К = 0,24 (R/R₁) (13.9)

где R – расстояние от центра взрыва до рассматриваемой точки, м;

R₁ – радиус зоны детонационной волны, м.

Избыточное давление в третьей зоне можно также рассчитать по формуле (кПа)

(13.10)

Безвозвратные потери людей от воздействия ударной волны можно опре­делить из выражения

N_cм = 3∙Р∙Q^0,666 (13.11)

где Q – количество сжиженного углеводородного газа, т;

Р –плотность населения, тыс.чел/км.

Характер разрушений объектов ударной волной определяется по табл. 13.3 или 13.4.

Таблица 13.3 – Уровни разрушения здания от ударной волны взрыва

Характеристика повреждения здания	Избыточное давление, кПа
Полное разрушение здания
Тяжелое повреждение здания, здание подлежит сносу
Среднее повреждение, возможно восстановление
Разбито 90% остекления
Разбито 50% остекления	0,2
Разбито 5% остекления	0,0,5

Таблица 13.4 – Степень разрушения объектов

Объекты	Степени разрушения
сильная	средняя	слабая
Избыточное давление, Рф кПа
Цех с легким металлическим каркасом	50-30	30-20	20-10
Кирпичные здания	30-20	20-12	12-8
Цистерны ж/д	90-60	60-40	40-20
Грузовая машина		50-40	40-20
Линия электропередач	120-80	70-50	40-20
Трубопроводы наземные
Трубопроводы на эстакадах	50-40	40-30	30-20
Резервуар ТСМ наземный	100-50	50-30	30-10
Резервуар ТСМ подземный	200-100	100-50	50-30
Теплоэлектроцентраль	25-20	20-15	15-10
Водонапорные башни	60-40	40-20	20-10
Деревянные дома	30-20	20-10

Пример 13.1. Требуется определить избыточное давление, ожидаемое в районе меха­нического цеха, расположенного в кирпичном здании, при взрыве емкости, в которой нахо­дится 100 т сжиженного пропана. Расстояние от емкости до цеха 300 м.

Решение. Определяем радиус зоны детонационной волны по формуле (13.1), подстав­ляя Q в кг и выбрав тротиловый эквивалент для пропана по табл. 13.2 (а = 0,535)

Вычисляем радиус зоны действия продуктов взрыва по формуле (13.4):

Определяем радиус зоны действия воздушной ударной волны по формуле (13.6)

Цех находится в зоне воздушной ударной волны, т.к. расстояние от центра взрыва до цеха 300 м.

Так как цех находятся в третьей зоне, вычисляем избыточное давление только для этой зоны. Находим избыточное давление на расстоянии 300 м, определив предварительно коэф­фициент К:

К = 0,24 R/R₁ = 0,24·(300/65.7) = 1 ,9 < 2

Так как К< 2, выбираем формулу для расчета избыточного давления (13.7): 700

Характер разрушений определим по табл. 3.4. При 60 кПа кирпичное здание, получит полное разрушение.

Вывод. При взрыве 100т сжиженного пропана цех окажется под воздействием ударной волны с избыточным давлением около 60 кПа. Здание получит полное разрушение.

Дата добавления: 2014-11-20