Главная Случайная страница Контакты | Мы поможем в написании вашей работы! | ||
|
(, – нижний и верхний соответственно концентрационные пределы воспламенения; , – то же для детонации; - концентрация горючей примеси, при которой ГВС наиболее чувствительна к детонации; – теплота взрыва)
Газ | Хим. Ф-ла | , кг/м3 | , кг/м3 | , кг/м3 | , кг/м3 | ρ٭, кг/м3 | , м | , МДж/кг |
Ацетилен | С2Н2 | 0,021 | 0,86 | 0,145 | 1,56 | 48,3 | ||
Бутан | С4Н10 | 0,045 | 0,22 | 0,065 | 0,135 | 45,8 | ||
Водород | Н2 | 0,0033 | 0,062 | 0,026 | 54,8 | |||
Метан | СН4 | 0,033 | 0,10 | 0,088 | ||||
Пропан | С3Н8 | 0,038 | 0,17 | 0,059 | 0,138 | 0,112 | 42,9 | 46,4 |
Пропилен | С3Н6 | 0,038 | 0,18 | 0,066 | 0,159 | 0,124 | 29,3 | 45,8 |
Этан | С2Н6 | 0,036 | 0,185 | 0,054 | 0,123 | 0,076 | 54,8 | 46,4 |
Этилен | С2Н4 | 0,034 | 0,37 | 0,119 | 15,6 | 47,4 |
При оценке возможных последствий взрыва ГВС из всех условий детонации горючей смеси относительно точно можно рассчитать только радиус облака ГВС , поэтому из трех условий детонации используется только первое: .
Следует отметить, что максимальное избыточное давление в ударной волне имеет место при стехиометрическом составе смеси. Стехиометрической называется оптимальная по составу смесь, в которой количество всех компонентов (горючего вещества и воздуха) полностью соответствует реакции взрывчатого превращения. Недостаток воздуха ведет к неполному сгоранию примеси; избыток воздуха, не участвуя в реакции, только лишь нагревается за счет взрыва, уменьшая тем самым энергию, идущую на ударную волну.
Для взрыва в режиме детонации ГВС стехиометрического состава дав-
ление во фронте детонационной волны, распространяющейся по облаку ГВС, и избыточное давление во фронте ударной волны на расстоянии от центра взрыва определяются выражениями:
, кПа при
, кПа при (1.21)
, кПа при .
Радиус облака ГВС для наиболее распространенных газов: бутан, бутилен, метан, пропан, пропилен, этан, этилен рассчитывается по формуле:
, м, (1.22)
где – масса горючего вещества в облаке ГВС, кг.
При определении величины принимают: , где – масса сжатого или сжиженного газа в разгерметизированной емкости или выброшенного в атмосферу при аварии на газопроводе. Коэффициент выбирают в зависимости от способа хранения или транспортировки горючего вещества: для сжатых газов и газов при атмосферном давлении; для газов, сжиженных под давлением; для газов, сжиженных охлаждением; при растекании легковоспламеняющихся жидкостей.
Формулы для расчета величины при детонации ГВС получены на основе численного решения задачи взрыва. Использование формулы Садовского в этом случае приводит к значительным погрешностям, так как она получена для взрыва точечного заряда, диаметр же облака ГВС может достигать нескольких десятков – сотни метров.
Дефлаграционный взрыв облака ГВС
При дефлаграционном взрыве волна давления отличается от “классической” воздушной ударной волны более плавным нарастанием избыточного давления до максимального значения 20-100 кПа.
Приближенный расчет избыточного давления на расстояниях, превышающих радиус облака ГВС в полтора-два раза, может быть про-
изведен по формуле Садовского для наземного взрыва. Тротиловый эквивалент взрыва ГВС в этом случае находится на основе энергетического подхода по формуле, аналогичной (1.20):
, (1.23)
где – масса горючего вещества в облаке ГВС, кг; – теплота взрыва газа, Дж/кг; – теплота взрыва тротила, Дж/кг; – доля прореагировавшего при дефлаграционном взрыве горючего вещества.
Величина составляет 0,02-0,1, при оценочных расчетах полагают . Масса горючего вещества в облаке ГВС рассчитывается так же, как и для взрыва в режиме детонации.
Пример 2. Произошел взрыв облака газовоздушной смеси, образовавшейся при разрушении емкости, содержащей 100 т сжиженного под давлением пропана. Определить избыточное давление во фронте УВ на расстоянии 400 м от аварийной емкости.
Решение. 1. Рассчитываем радиус облака ГВС ( кг, ):
м.
Для пропана м, , следовательно имеет место детонация газовоздушной смеси.
2. Находим избыточное давление для :
кПа.
Пример 3. Определить избыточное давление во фронте УВ на расстоянии 200 м от взрыва облака газовоздушной смеси, образовавшейся при разгерметизации емкости, в которой находилось 20 т сжиженного этана при температуре окружающей среды.
Решение. 1. Определяем радиус облака ГВС:
м.
Для этана м, , следовательно имеет место дефлаграционный взрыв.
2. Находим тротиловый эквивалент взрыва:
кг.
3. По формуле Садовского рассчитываем для наземного взрыва:
кПа.
Взрыв газовоздушной и пылевоздушной смесей в помещении
При воспламенении газовоздушной смеси в помещении происходит, как правило, дефлаграционный взрыв (хотя полностью исключить детонацию нельзя). Образующиеся газообразные продукты взрыва остаются в замкнутом объеме, поэтому для расчета давления может быть использовано уравнение состояния идеального газа. Применяя его к исходной газовоздушной смеси (до взрыва) и нагретым продуктам взрыва при неизменном объеме, можно получить приближенную формулу для расчета избыточного давления ∆Р в помещении:
, (1.24)
где – избыточное давление взрыва, кПа; – масса горючего газа или паров горючей жидкости в помещении, кг; - теплота взрыва горючего вещества, кДж/кг; – свободный объем помещения, м3; – соответственно давление (кПа), плотность (кг/м3), температура (К) воздуха в помещении до взрыва; Дж/(кг·К) – удельная теплоемкость воздуха при постоянном давлении; – коэффициент, учитывающий долю горючего вещества, участвующего во взрыве; – коэффициент, учитывающий негерметичность помещения ( для герметичных помещений, для помещений с окнами и дверьми в обычном исполнении).
Выражение (1.24) используется и для расчета давления взрыва аэрозолей и горючих пылей. В этом случае и – масса и теплота взрыва горючего вещества; для аэрозоля принимают , для пылей . Значения теплоты взрыва некоторых горючих пылей приведены в табл. 1.13.
Таблица 1.13
Дата публикования: 2014-11-02; Прочитано: 2098 | Нарушение авторского права страницы | Мы поможем в написании вашей работы!