Взрывы газовоздушных смесей (ГВС)

В открытом пространстве

С целью проведения расчетов с гарантированным запасом по объему инженерно-спасательных работ, при обосновании исходных данных принимают такой случай разрушения резервуара, чтобы образовавшийся при этом взрыв ГВС произвел максимальное поражающее воздействие. Этот случай соответствует разрушению того резервуара, в котором хранится максимальное количество горючего вещества на рассматриваемом объекте.

При взрыве ГВС различают две зоны действия: детонационная волна – в пределах облака ГВС; воздушная ударная волна (ВУВ) – за пределами облака ГВС.

В зоне облака действует детонационная волна, избыточное давление во фронте которой принимается постоянным в пределах облака ГВС и приблизительно равным = 17 кгс/см² (1,7 МПа).

Расчетные формулы, используемые при расчете последствий взрывов газовоздушных смесей.В расчетахпринимают, что зона действия детонационной волны ограничена радиусом , который определяется из допущения, что ГВС после разрушения емкости образует в открытом пространстве полусферическое облако. Объем полусферического облака может быть определен по формуле 2.1:

, м³, (2.1)

где – объем полусферического облака, м³;

= 3,14;

– радиус действия детонационной волны, м.

Учитывая, что киломоль идеального газа при нормальных условиях занимает 22,4 м³, объем образовавшейся ГВС при аварийной ситуации составит (формула 2.2):

, м³, (2.2)

где – объем полусферического облака, м³;

– коэффициент, учитывающий долю активного газа (долю продукта, участвующего во взрыве); принимают в зависимости от способа хранения продукта;

– количество сжиженных углеводородных газов в хранилище до взрыва, кг;

– стехиометрическая концентрация газа, % по объему;

– молярная масса газа, кг/кмоль.

Из условия равенства полусферы и объема образовавшейся смеси, получим радиус зоны действия детонационной волны (формула 2.3):

, м. (2.3)

Зона действия ВУВ начинается сразу за внешней границей облака ГВС. Давление во фронте ударной волны зависит от расстояния до центра взрыва, которое можно определить исходя из соотношения (формула 2.4):

, (2.4)

где – давление во фронте ударной волны, кПа;

r – расстояние от центра взрыва до рассматриваемой точки, м;

– радиус действия детонационной волны, м.

Пример:Требуется определить избыточное давление во фронте ударной волны ( ), ожидаемое в районе механического цеха при взрыве облака ГВС, образованного при разрушении резервуара с 10 т (Q) сжиженного под давлением пропана. Расстояние от центра взрыва до механического цеха (r) – 300 м.

Исходные данные:

– вещество, характеризующее смесь – пропан (ГГ);

– количество Q = 10 т = 10⁴ кг;

– расстояние от центра взрыва r – 300 м;

– способ хранения продукта – сжижен под давлением.

Определить:

– избыточное давление во фронте ударной волны – .

Расчет:

1. Находим по приложению А1 значения коэффициента k: для газов, сжиженных под давлением – k = 0,6.

2. Находим по приложению А2 значения , С: пропан – = 44 кг/кмоль; С = 4,03 % .

3. Определяем радиус зоны действия детонационной волны по формуле (2.3):

, м.

4. Определяем соотношение

5. По приложению А3 при определяем давление во фронте ударной волны = 12 кПа.