Оценка устойчивости объекта к воздействию ударной волны при взрыве бензина

Цель занятия: 1) Определение радиусов зон разрушений и избыточного давления во фронте ударной волны.

2) Оценка последствий взрыва бензина.

Разрушение и повреждение зданий, сооружений, технологических установок, емкостей и трубопроводов на пожаровзрывоопасных предприятиях могут привести к истечению газообразных или жидких углеводородных продуктов. Наиболее опасны смеси газов (метана, пропана, бутана, этилена, водорода, сероводорода, бутилена и др.) с воздухом.

Наиболее сложная обстановка складывается в зонах взрыва газо- и пылевоздушных смесей, а также паровоздушных, например, при розливе нефтепродуктов, особенно бензина.

Скорость распространения пламени при взрывном горении, характеризующая максимальное давление в детонационной волне, достигает 300-320 м/с. Причем такое давление при взрывах смесей различных углеводородных веществ может изменяться от 500 до 2000 кПа. Оно нарастает при этом сравнительно медленно, время же его действия - всего несколько десятков, а иногда и сотен миллисекунд. Поэтому можно считать, что нагрузки от взрыва газовоздушной смеси в целом близки к импульсным.

При взрыве газовоздушной смеси образуется очаг взрыва с ударной волной, вызывающей разрушение зданий, сооружений и оборудования, аналогично тому, как это происходит от ударной волны ядерного взрыва.

В очаге взрыва газовоздушной смеси принято выделять три круговые зоны (рисунок 8.1)

I - зона детонационной волны;

II – зона действия продуктов взрыва;

III - зона воздушной ударной волны.

Рисунок 8.1 - Зоны очага взрыва газовоздушной смеси

1 Зона детонационной волны (зона I) находится в пределах облака взрыва. Радиус этой зоны r₁, м, приближенно может быть определен по формуле

r₁ = (8.1)

где Q - количество сжиженного углеводородного топлива, т.

В пределах зоны I действует избыточное давление, которое может приниматься постоянным ΔР₁ = 1700 кПа.

2 Зона действия продуктов взрыва (зона II) охватывает всю площадь разлета продуктов газовоздушной смеси в результате ее детонации. Радиус этой зоны

(8.2)

3 Избыточное давление в пределах зоны II ΔР₂ в кПа может быть определено по формуле

ΔР₂ (8.3)

4 В зоне действия воздушной ударной волны (зона III) формируется фронт ударной волны, распространяющейся по поверхности земли. Избыточное давление в зоне III ΔР₃, в зависимости от расстояния до центра взрыва, может быть определено по графику, или определено по формулам.

Для этого предварительно определяется относительная величина

(8.4)

где r₁ - радиус зоны I;

r₃ - радиус зоны III или расстояние от центра взрыва до точки, в которой требуется определить избыточное давление воздушной ударной волны

при Ф<2 (8.5)

при Ф>2 (8.6)

5 Продолжительность существования огненного шара рассчитывается по формуле

, с

6 Величина теплового импульса определяется в зависимости от значения избыточного давления ударной волны, возникшей в результате взрыва бензина (приложение Р), т.е. по ΔР₃.

7 На план предприятия наносят зоны ударной воздушной волны с указанием величины избыточного давления и оценивают степень разрушения объектов по приложению С.

8 Определяют величины тепловых импульсов, вызывающих возгорание элементов цехов и материалов, находящихся в них по приложению Т.

Задача

На объекте взорвалась цистерна с бензином массой М тонн. Определите характер разрушения цеха, пожарную обстановку на объекте. Цех находится на расстоянии L м от цистерны с бензином.

Параметры	Варианты исходных данных
М, т							3,5		2,5
L, м

На странице 39 дан генплан молочноконсервного завода, на которой наносятся зоны очага взрыва паровоздушной смеси и определяется характер разрушений зданий и сооружений.

Генплан молочноконсервного завода

1 – производственный корпус; 2 – административно-бытовой корпус;

3- жестяно-баночный цех; 4 – механические мастерские; 5 – склад;

6 – компрессорная; 7 – трансформаторная; 8 – склад; 9 – котельная;

10 – склад ГСМ; 11 – гараж; 12 – открытая стоянка; 13 – градирня;

14 – мойка; 15 – магазин; 16 – резервуар для пожаротушения;

17 – артезианская скважина; 18 – очистные сооружения; 19 - проходная

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №9