Расчет зоны ЧС при взрыве емкости, находящейся под давлением газа (пара).

Взрыв емкостей, находящихся под давлением, относится к группе физических взрывов, при которых при разрушении емкости происходит быстрое расширение газа и образование ударной волны и поля осколков. Наиболее частые причины такой ЧС: падение резервуара, разрывы швов. Энергия взрыва, Дж, определяется по формуле:

(6.1)

 

где Рr— давление газа в емкости, Па; Р0— атмосферное давление, Па; V0 — объем емкости, м3; у — значения показателя адиабаты (см.табл. 4).

Таблица 4

Значения показателя адиабаты некоторых газов

 

Газ, среда у=Cр /Су
Воздух, водород, окись углерода, азот, кислород 1,4
Метан, углекислый газ 1,3
Пары воды 1,135
Аргон, гелий 1,67
Ацетилен 1,24
Хлор 1,36
Сернистый газ 1,29
Сероводород 1,34

После разрушения здания (резервуара) образуется воздушная ударная волна и поле осколков. Энергия взрыва распределяется по соотношению:

 

(6.2)

где Е— энергия взрыва в помещении; Еудв — энергия, идущая на образование ударной волны (Еудв = 0,6Е); Еоск — энергия, идущая на разлет осколков (Еоск = 0,4Е).

Определяем (с учетом соотношения Еудв = 0,6Е) массу эквивалентного заряда, кг, по формуле:

(6.3)

 

где QVTHT - теплота взрыва тротила, Q = 4,52*106 кДж/кг.

Избыточное давление во фронте ударной волны на расстоянии R определяется по формуле М.А.Садовского:

 

(6.4)

где ∆Рф — избыточное давление, кПа; G — масса тротилового заряда, кг; R — расстояние от центра взрыва до объекта, м.

Примечания: 1. Формула справедлива для наземного взрыва, а также для воздушного взрыва на R > 8Н, Н — высота взрыва, м.

2. Для ВВ (кроме тротила) вместо «G» в формулу подставляется значение G = aG. Величину G называют тротиловым эквивалентом.

Дальность разлета осколков зданий, сооружений и вулканических камней Lmax , м, определяется по формуле

(6.5)

где g — ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с ; V0 — начальная скорость полета осколков, м/с, вычисляется по соотношению

 

(6.6)

где М0 — суммарная масса осколков, равная массе здания, резервуара, кг; М — масса горючего вещества, кг; Qv — удельная теплота взрыва вещества, Дж/кг; Ррск — доля энергии, идущая на разлет осколков (Ррск = -0,4).

Формула для определения L,мax дает завышенные значения, так как рассчитана для полета осколков в безвоздушном пространстве. Поэтому дальность полета осколков ограничивают соотношением (Lx):

Lmax> Lx (6.7)

Lx=238* = 238* (6.8)

Масса цилиндрического резервуара:

(6.9)

Масса шарового резервуара:

(6.10)

Объемы соответственно:

(6.11)

(6.12)

где d — удельный вес железа (металла), d=7,8 г/см3;

— толщина оболочки, см; r и r1 - внешний и внутренний радиус резервуара, см; h — длина цилиндрического резервуара, см. Исходные данные приведены в табл.5.

Таблица 5

Варианты по расчету зон ЧС при взрывах резервуаров

 

№ п/п Тип уезервуара Размеры резервуара, м Газ Расстоя­ние до объекта R,m Давление в резервуаре Рг, Па
Цилиндриче­ский L=12;r=4, σ=1 см Водо­род 106
Шаровой г= 10, σ=2 см Аргон 106
» г=5, σ=1 см Водо­род 5*105
Цилиндриче­ский 1=15; r=3, σ=3 см Метан 8*105
» L=15;r=3, σ=3 см Пары воды 106
» L=15;r=3, Σ=3 см Кисло­род 106
Шаровой г=12, σ=2 см Сернис­тый газ 10б
» г=5. σ=1 см Серово­дород 9*105
Цилиндриче­ский L=10;r=3, σ=1 см Ацети­лен 106
» L=15;r=3. σ=3 см Хлор 106
Шаровой г=10, σ=2 см Гелий 5*105
» г=10, σ=2 см Пары воды 106
» г=12, σ=2 см Окись углеро­да 9*105
Шаровой 1=12, σ=2 см Воздух 106
» г=12, σ=3 см Пары воды 106
» г=5, σ=1 см Серово дород 106
Цилиндрический L=10; г=2, σ=1 см Метан 8*105
» L=15; r=3, σ=3 см Водо­род ПО 106
Шаровой Г=10, σ=4 см Пары воды 7*105
» r=10, σ=2 см » 106
» г=12, σ=3 см Окись углеро­да 9*105
» г=14, σ=3 см Воздух 106
» г=12, σ=3 см Пары воды 106
Цилиндрический L=10;r=2, σ=2 см Водо­род 106
» L=15;r=3, σ=2 см Метан ПО 106
Шаровой г=10, σ=3 см Пары воды 106
Цилиндрический L=12;r=4, σ=1 см Метан 106
Шаровой г=10. σ=4 см Гелий 106
Цилиндрический L=14; г=5, σ=2 см Окись углеро­да 7*105
Шаровой г=15, σ=3 см Гелий 106

 

 


Практическое занятие №7.