|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
|
|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Глава 5. Поражающее действие взрываСтр 1 из 14Следующая ⇒
Глава 5. Поражающее действие взрыва Законы подобия при взрывах При воздушном взрыве в однородной атмосфере и наземном взрыве зарядов различной массы G 1 и G 2 (с одним и тем же значением Qv) одинаковые величины давления во фронте ударной волны будут иметь место на расстояниях, определяемых соотношением
Импульсы давления в фазах сжатия ударных волн взрывов этих зарядов и продолжительности фаз сжатия на расстояниях R 1 и R 2, определяемых соотношением (5.14), соотносятся в виде
В случае воздушного взрыва над поверхностью земли соотношению (5.14) удовлетворяют как эпицентральное расстояние R э, так и высота взрыва H. Взрыв облака газовоздушной смеси на поверхности земли Целый ряд тяжелых катастроф имел место при взрывах газовоздушных смесей в атмосфере. При аварии, сопровождающейся разгерметизацией емкости, содер-жащей сжатый или сжиженный горючий газ, или разрыве газопровода об-разуется облако газовоздушной смеси. Характер взрыва облака ГВС зави-сит от ряда факторов: его размеров, распределения и концентрации горю-чей примеси по облаку, величины энергии инициирования. Возможны ре-жимы горения, взрывного горения, детонации, а также их комбинации. Воспламенение облака происходит при наличии источника зажигания. При этом возможен переход дефлаграционного дозвукового режима горения к детонационному сверхзвуковому. Детонационный режим может возник-нуть и непосредственно, например, от взрыва детонатора или электричес-кой искры, если размеры облака превышают некоторое критическое значе-ние. При оценке параметров взрыва облако взрыва приближенно принима-ют в форме полусферы. Взрыв в режиме детонации . Наиболее тяжелые последствия наблюю-даются при детонации облака ГВС. Такой взрыв может иметь место при значениях радиуса облака R0, концентрации горючей примеси r п, энергии зажигания, отвечающих условиям:
где R кр. – характерный размер облака, м; Евоспл. – энергия воспламенения, Дж; НКПд, ВКПд– нижний и верхний концентрационные пределы горючей примеси, определяющие область детонации ГВС, кг/м3. Значения R кр., НКПд, ВКПд, Евоспл. для некоторых горючих газов приве-дены в табл.30. В этой таблице приведены также данные о концентрации горючей примеси r *, кг/м3, при которой газовоздушная смесь наиболее чувствительна к детонации; значения нижнего НКП, кг/м3, и верхнего ВКП, кг/м3, концентрационных пределов примеси, определяющих область воспламенения ГВС [16]. Таблица 30 Концентрационные пределы воспламенения и детонации газовоздушных смесей и минимальные размеры облака, Способного детонировать
Согласно данным этой таблицы диапазон НКП – ВКП шире диапазона НКПд - ВКПд, что следует учитывать при оценке обстановки при авариях, сопровождающихся выбросом горючих газов в атмосферу. Режимы горе-ния газовоздушных смесей в диапазоне НКП – ВКП зависят от выполнения или невыполнения условий (5.26). Вероятность взрыва в режиме детона-ции повышается при наличии на местности различных предметов, зданий, деревьев, способствующих тубулизации процесса распространения пламени по облаку. При детонации ГВС параметры детонационной волны, распространя-ющейся по облаку газовоздушной смеси, т.е. давление во фронте Следует отметить, что максимальные параметры взрыва имеют место при стехиометрическом составе смеси. Стехиометрической называется оп-тимальная по составу смесь, в которой количество всех компонентов пол-ностью соответствует уравнению реакции взрывчатого превращения. При избытке горючего вещества смесь называется богатой, при избытке окислителя – бедной. При нормальных условиях (температура 0° С, давление 1атм) взрывная реакция для газовоздушных смесей с горючим веществом вида C а Нв опи-сывается уравнением (1.39)
Теплота взрыва горючего газа Qv определяется согласно закону Г.Г.Гесса, как разность между суммой теплот образования продуктов взры-ва ( Теплоту взрыва горючих веществ определяют также экспериментально с помощью калориметрических установок. Значения теплоты образования некоторых горючих газов приводятся в табл.31. Значения теплоты образования СО2 и Н2О даны ранее в табл.4. Таблица 31 Теплота образования горючих газов и жидкостей
Стехиометрическая концентрация горючей примеси r п.стх, кг/м3, при нормальных условиях применительно к смеси вида (1.39) вычисляется по соотношению где m1 – масса одного киломоля горючего вещества; a, в – число атомов углерода и водорода в молекуле горючего вещества. Плотность смеси стехиометрического состава r стх, кг/м3, при нормальных условиях находится по соотношению где m1, m2, m3 – масса одного киломоля горючего вещества, кислорода и азота соответственно; а, в – имеют то же значение, что и в формуле (5.27). Если величины r п.стх, r стх необходимо привести к иным начальным условиям, пользуются зависимостями: где Т – заданная температура смеси, К; P – заданное давление, Па. Теплота взрыва газовоздушной смеси Q v.стх, Дж/кг, и теплота взрыва горючей примеси Q v, Дж/кг, применительно к смеси вида (1.39), связаны соотношением Значения r стх, r п.стх, Q v.стх, Q v для некоторых газовоздушных смесей приведены в табл.32. Таблица 32 Отсюда
Так как температура взрыва T=t + 273°, получаем Т=2510 + 273 ≈ 2780К. По приведенной выше реакции взрывчатого превращения пропано-воздушной смеси находим N0 = 24.8; N = 25.8. Положим в соотношении (5.39) значения P0=101.3 кПа, T0 = 288 K, тогда давление рассматриваемого взрыва оценивается величиной
При взрыве в производственных и жилых помещениях давление Р ослабляется вследствие наличия оконных и дверных проемов и неполного участия горючей смеси во взрыве. Давление взрыва в этом случае определяется по приближенному соотношению Здесь В соотношении (5.40) коэффициент α учитывает долю горючего вещества, участвующего во взрыве, коэффициент χ - негерметичность помещения. Соотношение (5.40) используется также при оценке давления взрыва аэрозолей и горючих пылей. При взрыве аэрозолей под величинами М, Qv в этом соотношении подразумевают массу в кг. и теплоту взрыва в кДж/кг горючего вещества в составе аэрозоля; величины P0, ρ0, T0, V0, Cp сохраняют прежние значения; коэффициенты α=0.3, χ=3. Значения Qv в важных частных случаях образования аэрозолей таким топливом как бензин , керосин, мазут, нефть составляют 42·103, 44·103, 39.8·103, 42·103 кДж/кг соответственно. При взрыве горючих пылей под величинами M, Qv понимают массу в кг и теплоту взрыва в кДж/кг горючей пыли, величины P0, ρ0, T0, V0, Cp имеют прежний смысл, коэффициенты α=0.5, χ=3. Значения теплоты взрыва горючих пылей Qv приведены в табл. 33 [9]. Таблица 33 Глава 5. Поражающее действие взрыва |
Последнее изменение этой страницы: 2019-04-19; Просмотров: 332; Нарушение авторского права страницы
(5.14)
, 
(5.15)
, (5.26)
, ско-рость распространения фронта D, скорость и плотность продуктов детона-ции за фронтом 
, 
находятся по соотношениям (4.75), (4.76), где при-нимается: r – плотность смеси, кг/м3, Qv – теплота взрыва смеси, Дж/кг, g – показатель адиабаты продуктов взрыва ГВС. При этом скорость распрост-ранения фронта детонационной волны может составлять 1800-2500 м/с, а давление во фронте достигает значений 1400-1800 кПа.
, 
) и теплотой образования горючего вещества ( 
). Теплота образования молекул простых веществ N2, O2 равна нулю.
, (5.27)
, (5.28)
; 
(5.29)
(5.30)
; 
(5.40)
– избыточное давление взрыва, кПа; М – масса горючего газа или паров легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, вышедших в результате аварии в помещение, кг ; Qv– теплота взрыва горючего вещества, кДж/кг; P0, ρ0, T0 - давление в кПа, плотность в кг/м3, температура воздуха в помещении в º K до взрыва соответственно; Cp – удельная теплоемкость воздуха (Cp =1.01 кДж/кг·град.); V0 – свободный объем помещения, м3; коэффициенты α=0.5, χ =3.