Избыточное давление взрыва

Параметры взрыва

Вопрос 1. Общие сведения о взрыве, параметры взрыва.

Взрывом называется процесс быстрого (за сотые доли секунды) физического или химического превращения веществ или их смесей с выделением большого количества энергии.

Таким образом, отличиями от других видов превращений веществ являются:

- время превращения;

- энергия превращения.

В основе одних взрывов лежит явление детонации, происходящее при физическом разложении веществ (взрыв тротила, ядерный взрыв и т.п.) (детонационные взрывы)

В основе других взрывов лежит быстро протекающая реакция горения газо-паро-пылевоздушных смесей, занимающих часть или весь объем помещения, взрывное горение горючих смесей. В технической литературе такие взрывы еще называются аварийными, т.к. они возникают вследствие аварийных режимов работы технологического оборудования, электроустановок и т.п.

В решении задачи ПВЗ зданий нас, как работников пожарной охраны, интересуют взрывы аварийные, т.к. природа их возникновения и развития описывается теорией горения. Именно о таких взрывах мы будем говорить в этой теме.

Рассмотрим, какими же параметрами характеризуется взрывное горение смесей (аварийный взрыв).

Для простоты восприятия материала рассмотрим схему на рисунке 1.

	ВЗРЫВ
	ПАРАМЕТРЫ ВЗРЫВА
Избыточный объем	Температура горения	Скорость истечения газов	Расчетное время	Избыточное давление

Рис. 1. Характеристики параметров взрывного горения

Основным из вышеперечисленных параметров является избыточное давление, поэтому рассмотрим его более подробно, а по остальным только конечные уравнения без вывода их (вывод уравнений параметров взрыва дан на страницах 371-380 учебника для ВУЗов под редакцией Кудаленкина В.Ф. «Пожарная профилактика в строительстве»).

Основным признаком взрыва является мгновенное изменение давления, зависящего от температуры и объёма продуктов горения.

Для замкнутого объёма, полностью заполненного взрывоопасной смесью и при полном сгорании её, при стехиометрической концентрации определяется по уравнению:

где: Р_в – давление взрыва;

Р₀ - начальное значение давления в помещении.

А при частичном загазовании по уравнению:

где: W_ом - объём взрывоопасной смеси, при стехиометрической концентрации;

W_пом - объем помещения, м³;

Абсолютное давление, воздействующее на ограждающие конструкции при взрывном горении смеси в замкнутом объёме, определяется по уравнению Я.Б. Зельдовича:

При первоначальное давление при взрыве увеличится в раз:

где: Т_в - температура продуктов горения при взрыве, К;

Т_н - начальная температура смеси, К.

n,m – число молей в реакции горения

Подставив значение давления взрыва в формулу избыточного давления получим следующее значение:

Таблица 1

Избыточное давление на конструкции, Па	Степень разрушения конструкций
Менее 5´10^3	Разрушение остекления, легких перегородок, вскрытие ЛСК, дверей, ворот (слабые разрушения)
5´10^3<DРв<5´10^4	Разрушение плит покрытия, перекрытий, кровли, кирпичных стен толщиной до 51 см, бетонных стен толщиной до 26 см (средние разрушения)
5´10^4<DРв<5´10^5	Разрушение зданий со стальным каркасом, кирпичных стен толщиной до 64 см (сильные разрушения)
Более 5´10^5	Полное разрушение кирпичных и железобетонных зданий

Возникающие при взрыве нагрузки на ограждающие конструкции могут достигать сотен тысяч Паскалей. Допустимое же давление для конструкций, при котором они сохраняют несущую, и ограждающую способность, значительно меньше давления, развивающегося при взрыве.

При обеспечении взрывозащиты зданий, необходимо стремится к тому, чтобы избыточное давление, возникающее при взрыве, не превышало допустимого для конструкций. Снизить давление при взрывах в производственных помещениях до величин, безопасных для прочности и устойчивости основных строительных конструкций, позволяет применение легкосбрасываемых конструкций.

Допустимое избыточное давление при взрыве Р_доп может быть определено экспериментальным или расчётным путём.

Наглядно это можно представить изменения давления при взрыве на рисунке 2:

DРв
DРдоп
	t^вн	t^в
	t^вп

Рис. 2. Изменения давления при взрыве:

1 – в замкнутом объёме; 2 – с легкосбрасываемыми конструкциями

Если применение ЛСК обеспечивает снижение нагрузок до 5´10⁵ Па, то проверка несущей способности при взрыве существующих основных конструкций не нужна.

При DР_доп более 5´10³ Па, необходимо производить расчёт взрывоустойчивости конструкций, а для этого надо знать уравнения, по которым оп­ределяются параметры взрыва.

Избыточный объём продуктов взрыва

где: DW_в – избыточный объем продуктов взрыва;

e - степень расширения продуктов горения при взрыве;

W_cм - объём взрывоопасной смеси;

W_пом - объём помещения;

Р_доп ^- допускаемое давление на конструкции;

Р₀ - начальное давление.

Дата добавления: 2014-01-07