Расчет площади сбросных отверстий
При расчете требуемой площади проходного сечения устройств сброса давления взрыва достаточно выполнить следующее условие: повышение давления в защищаемом объеме при горении среды должно быть полностью компенсировано снижением давления вследствие истечения газов через сбросное отверстие. Для этого необходимо удалять за единицу времени из объема максимальное количество паров:
G = Fuρ(ε – 1), (9.5)
где F – поверхность фронта пламени; u – нормальная скорость рас-пространения фронта пламени; ρ – плотность удаляемого газа; ε – степень расширения газов при сгорании.
Предельное значение плотности газа можно выразить формулой
, (9.6)
где р – абсолютное значение давления в защищаемом аппарате; k – показатель адиабаты; индекс «0» обозначает начальное значение параметров.
Степень расширения газов при сгорании изменяется в зависимости от их температуры. При адиабатическом сжатии горючего газа в процессе развития взрыва величину ε можно выразить в зависимости от давления
. (9.7)
Итак, для эффективной взрывозащиты любого объекта, обусловленной сбросом давления, необходимо, чтобы предохранительное устройство могло обеспечить расход газов не менее
. (9.8)
Максимальный относительный перепад давлений на сбросном отверстии равен
ν = р´/р . (9.9)
Максимальную поверхность фронта пламени можно выразить формулой
F = f Fmax , (9.10)
где Fmax – максимальная поверхность пламени, найденная геометрически в предположении, в первом приближении, что от точки поджога пламя распространяется во все стороны с одинаковой скоростью и поэтому имеет сферическую форму; f – коэффициент искривления фронта пламени.
Если поджог пламени осуществляется не в центре сосуда, а, например, у стенки, то максимальная поверхность фронта пламени может быть найдена графически или аналитически при известных геометрических размерах сосуда. Если возможная точка поджога заранее известна, как чаще всего и бывает на практике, то расчет необходимо вести на самый неблагоприятный случай, когда в процессе горения поверхность фронта пламени может быть максимальной (обычно это и соответствует случаю поджога в центре объема).
Наиболее неблагоприятный случай – когда через сбросное отверстие истекают не продукты сгорания, а холодные газы. Тогда их температуру можно выразить как
. (9.11)
Площадь сбросного отверстия определяется по формулам:
- для докритического режима истечения, когда 
; (9.12)
- для критического режима истечения, когда 
, (9.13)
где u – нормальная скорость распространения пламени в данной смеси; 
– начальная плотность горючей смеси; α – коэффициент истечения газа через сбросное отверстие; М – молекулярная масса; R – универсальная газовая постоянная.