Семинар 13 Защита от взрывов и оценка взрывоопасной обстановки (стр. 3 )

MT = 2 η k MВВ.

Затем надо будет рассчитать для выбранных ДИСКРЕТНЫХ i-тых значения избыточного давления во фронте волны ∆PФ i ВЕЛИЧИНЫ значения R i ПО ФОРМУЛЕ

_ 3_____

R i = R i √ МТ.

Остается связать полученные координаты R i с с взаимным расположением точки взрыва по расстоянию до ближайшей точки исследуемого здания и характеру разрушений по длине этого здания в направлении распространения фронта ударной волны.

3.1.в. Вариант ОБРАТНОЙ ЗАДАЧИ, по которой определяются зоны возможных разрушений в здании определенной длины.

Произошел взрыв тротила (k=1 массой MВВ =10кг. над грунтом (η=0,6) на расстоянии t =5 м от узкой стороны здания длиной 50 м. Определить зоны возможных разрушений в здании.

1.  Определение тротилового эквивалента (ф-ла 2):

MT = 2 η k MВВ.= 2.0,6. 1.10 = 12 кг

1а. Теперь полезно рассчитать значение величины

(MT )1/3 =(MT ) 0,3333= (12) 0,3333=2,3

2.  Определение i , (ф-ла 6):

i = [(1 + 337/ ∆PФ i )2 - 1 ] 0,3333,

Рассчитанные по ф-ле (6) величины i приведены в таблице

∆PФ i кПа	120	85	50	30	12
i	2,38	2,87	3,89	5,3	9,45
R i =i .2,3, м	5,4	6,6	8,95	12,2	21,7
L i м	0,4	1,6	3,95	7,2	16,7
l i =L i -Li -1, м	0	1,2	2,35	3,25	9,5

3.  Расчет по формуле, полученной из ф-лы (4), значений

R i = i . (MT )1/3= i . 2,3,

Результаты значений R i подставлены в таблицу.

4.  Определим расстояния L i до i-тых точек, в которых будет действовать фронта ударной волны с известными значениями ∆PФ i (кПа) по формуле

L i = R i – t = R i – 5

Результаты приведены в таблице

5. Определим для i-тых точек шаг l i по длине здания в 50 м, начиная от точки обреза узкой стороны здания, с которой начинает проходить, затухая, ударная волна l i = L i - L i -1

Результаты приведены в таблице.

3.2. Оценка параметров ударной волны при взрыве газовоздушных смесей (ГВС).

3.2.1. Параметры ударной волны на расстояниях R<ro (ro - радиус сферы газового облака)

При взрывах газовоздушных смесей параметры внутри газового облака могут изменяться в очень широких пределах в зависимости от условий взрыва, концентрации горючей компоненты и характера взрывного горения, которые при прогнозировании взрывов, особенно на открытом воздухе, учесть практически невозможно. Поэтому обычно расчеты проводят для худшего случая, при котором разрушительные последствия взрыва наибольшие.

Таким наихудшим случаем является детонационное горение смеси стехиометрического состава. (Стехиометри­ческим называется такой состав смеси, в которой горючее и окислитель находятся в пропорции, необходимой для их полного взаимодействия в процессе окисления.)

Скорость распространения процесса детонационного горения внутри облака очень велика и превышает скорость звука. Давление внутри облака за время взрыва вообще говоря не постоянно. Однако для проведения приближенной оценки параметров взрыва можно условно принять, что облако имеет форму полусферы с центром на поверхности земли, взрыв ГВС происходит мгновенно и давление в процессе взрыва одинаково и постоянно во всех точках, находящихся внутри облака.

Для большинства углеродоводородосодержащих газовых смесей стехиометрического состава можно принять, что давление внутри газового облака составляет 1700 кПа. Для проведения более точных расчетов в технической литературе приводятся расчетные соотношения, позволяющие рассчитать скорость детонационного горения, время полной детонации облака, давление в детонационной волне и др. Однако, главное,, что при этом следует помнить - при детонационном взрыве практических мер защиты внутри и вблизи облака НЕ СУЩЕСТВУЕТ.

3.2.2. Параметры ударной волны на расстояниях R> ro.(вне радиуса полусферы )

Формулы для определения значений параметров ударной волны на расстояниях, превышающих радиус полусферы газового облака в окружающем воздухе, получены путем апроксимации численного решения задачи о детонации пропановоздушной смеси, выполненной в 1985 году.( Решение получено интегрированием системы нестационарных уравнений газовой динамики в сферических координатах в переменных Лагранжа и позволяет получать результаты удовлетворительно согласующиеся с экспериментальными данными для горючих смесей различных углеводородов с воздухом, в первую очередь пропана с воздухом.)

Это следующие формулы (ф-лы Гельфанда): - максимальное избыточное давление во фронте ударной волны (кПа):

; (8)

; (9)

где: MТ - тротиловый эквивалент наземного взрыва полусферического облака ГВС (кг);

- приведенный радиус взрыва по ф-ле (4),

R – расстояние от (центра) взрыва,( м); (от взорвавшейся емкости?) P0 - атмосферное давление, равное 100 кПа. - удельный импульс ( Па. с ):

; (10)

. (11)

Пример 3.2.2а.(3)

Определить (с помощью расчета по формулам Гельфанда) избыточное давление и удельный импульс во фронте ВУВ (воздушной ударной волны) на расстоянии 100 м. от емкости, в которой находится 10 т пропана, хранящегося в жидком виде под давлением, при ее разгерметизации и взрыве образовавшейся ГВС.

1. Определение массы пропана в составе ГВС

кг

2. Определение тротилового эквивалента (ф-ла 2а)

кг

3. Определение приведенного радиуса взрыва (ф-ла 4)

4. Определение избыточного давления во фронте ударной волны (ф-ла 9)

,

откуда , следовательно (по ф-ле 8):

кПа

5. Определение значения удельного импульса ударной волны (ф-ла 10)

откуда , и (по ф-ле 10):

Па с

Для МНОГИХ веществ, способных образовывать ГВС, возможно также использование приближенного метода расчета, основанного на расчете размеров облака и статистических данных. При этом рассчитывается объем газового облака V0 и радиус полусферы газового облака r0, которые зависят от количества исходного вещества, находившегося в хранилище до аварии, и способа его хранения. Определение этих параметров может быть выполнено по формулам: