Характеристика зон действия взрыва

               СОДЕРЖАНИЕ

1. Характеристика зон действия взрыва
2. Как произвести расчет избыточного давления для газовоздушных смесей при взрыве в помещении?
3. Решение задачи

    Список  используемой литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Характеристика зон действия взрыва.  

Взрыв – это происходящее внезапно событие, при котором освобождается большое количество энергии в ограниченном объёме за короткий промежуток времени.

Основные поражающие факторы взрыва:

• воздушная ударная волна,
• осколочные поля.

Зоны действия взрыва 

 

Зона 1 – зона действия детонационной волны;

Зона 2 – зона действия продуктов взрыва;

Зона 3 (а, б, в) –  зона действия воздушной ударной  волны:

3 а – сильных  разрушений,

3 б – средних  разрушений,

3 в – слабых  разрушений.

В зависимости от среды, в которой происходят взрывы, они бывают подземными, наземными, воздушными, подводными и надводными.

Масштабы последствий  взрывов зависят от их мощности и  среды, в которой они происходят. Радиусы зон поражения при  взрывах могут доходить до нескольких километров.

Наибольшим  разрушениям от взрывов подвергаются здания и сооружения больших размеров с лёгкими несущими конструкциями, значительно возвышающиеся над  поверхностью земли. Подземные и  заглубленные в грунт сооружения с жёсткими конструкциями обладают значительной сопротивляемостью разрушению.

В зонах 1 и 2 действия взрыва происходит полное поражение людей: разрыв на части, обугливание под  действием расширяющихся продуктов  взрыва, имеющих очень высокую  температуру.

В зоне 3 поражение людей вызывается воздействием ударной волны. Основной причиной появления у людей травм служит мгновенное повышение давления воздуха, что воспринимается человеком как резкий удар. При этом возможны повреждения внутренних органов, разрыв кровеносных сосудов, барабанных перепонок, сотрясение мозга, переломы и травмы. Кроме того, ударная волна может отбросить человека на значительное расстояние и причинить ему при ударе о землю (или препятствие) различные повреждения. Наиболее тяжёлые повреждения получают люди, находящиеся в положении стоя и вне укрытий. Кроме самой ударной волны человеку могут быть нанесены травмы летящими во все стороны осколками.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Как произвести расчет избыточного давления для газовоздушных смесей при взрыве в помещении?

Избыточное давление ∆ р, кПа, для индивидуальных горючих веществ, состоящих из атомов С, Н, О, N, Cl, Вr, I, F, рассчитывают по формуле

,                                                    (1)

где p_max – максимальное давление, развиваемое при сгорании стехиометрической газовоздушной или паровоздушной смеси в замкнутом объеме, определяемое экспериментально или по справочным данным. При отсутствии данных допускается принимать p_max равным 900 кПа;

р₀ – начальное давление, кПа (допускается принимать равный 101 кПа);

т – масса горючего газа (ГГ) или паров легковоспламеняющихся (ЛВЖ) и горючих жидкостей (ГЖ), вышедших в результате расчетной аварии в помещение, кг

 Z– коэффициент участия горючего при сгорании газопаровоздушной смеси;

V_св – свободный объем помещения, м³;

r _{г, п} – плотность газа или пара при расчетной температуре t_р, кг/м³, вычисляемая по формуле

,                                                               (2)

где М– молярная масса, кг/кмоль;

v₀– мольный объем, равный 22,413 м³/кмоль;

t_р – расчетная температура, ° С.

В качестве расчётной температуры следует принимать максимально возможную температуру воздуха в данном помещении в соответствующей климатической зоне или максимально возможную температуру воздуха по технологическому регламенту с учетом возможного повышения температуры в аварийной ситуации. Если такого значения расчетной температуры t_р по каким-либо причинам определить не удается, допускается принимать ее равной 61 ° С;

С_ст – стехиометрическая концентрация ГГ или паров ЛВЖ и ГЖ, % (об.), вычисляемая по формуле

,                                                                          (3)

где – стехиометрический коэффициент кислорода в реакции сгорания;

n_с, n_н, n_о, n_х — число атомов С, Н, О и галоидов в молекуле горючего;

Кн – коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неадиабатичность процесса горения. Допускается принимать Кн равным трем.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Решение задачи.

Решение:

Избыточное  давление взрыва в помещении, где  произошел взрыв в результате аварии, определяется по формуле: 

∆Р₁ =  m * Q_т * P₀ * z     1     , кПа

          V_св* Р_в*С_р*Т₀     К_н

      где    m   - масса взрывоопасного  вещества, образовавшего газопаро- или паро–воздушную смесь, попавшего в результате аварии в помещение, кг;

Q_т - количество  тепла, выделяющегося при разложении ( теплота сгорания), Дж/кг;

P₀ - начальное давление в помещении, кПа;

z - коэффициент  участия горючего газа во взрыве;

V_св - свободный объем помещения, м³; разность между объемом помещения и объемом оборудования; допускается принимать условно равным 80% геометрического объема помещения;

Р_в - плотность воздуха до взрыва при начальной температуре Т₀, кг/м3;

С_р - теплоемкость воздуха, Дж/(кг*К);

Т₀ - начальная температура воздуха, К;

К_н - коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неадиабатический процесс горения, допускается принимать К_н=3.

Концентрация  смеси определяется по формуле:

   К = m / V_св ,  г/м³ ,

где  m- масса газо-воздушной смеси, г;

V_св - свободный объем помещения, принимаемый с учетом  объема оборудования условно равным 80% от геометрического объема помещения, м³

 Определяем  концентрацию газовоздушной смеси:

К =1000×10³/0,8×10×12 ×100=100 г/м³

Полученное значение  сравниваем  со  значениями предельных концентраций. Для пропана  НКПВ = 36.6 г/м³, а ВКПВ =  173.8 г/м³. Следовательно, взрыв возможен при наличии источника инициирования.

Пользуясь табличными данными, определяем величину избыточного  давления:

 

∆Р₁ =      1000   × 47    ×   10⁶    ×101    × 0,5      1    =      220кПа     

           0,8×10×12×100×1,293×1,01×103×290       3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список  использованной литературы:

1. Практикум по БЖД  под ред. Бережного С. А. –  Тверь: ТГТУ, 1997 г.