tema6_2 (Лекции ЗчС и ГО), страница 2

определять расстояние от меставзрыва по заданному значению PФ, можно либо решать уравнение третьей степени (5)относительно R , либо воспользоваться соотношением:2R3337 1  1;PФ (6)Формула (6) дает хорошее совпадение с результатами точного решения уравнения(5) и для значений R в интервале от 2 до 12 ошибка не превышает 10%. При этом расхождение тем больше, чем большеPФ.Удельный импульс I определяется по соотношениюКафедра защиты в ЧС и гражданской обороныКурс «Основы гражданской защиты в чрезвычайных ситуациях»I    P( t) dt  0.43 MT 20R, (кПа с)5(7)где: P(t) - функция, характеризующая изменение избыточного давления вофронте ударной волны за период времени от 0 до + ;Кроме приведенных соотношений для расчета значений избыточного давления вофронте ВУВ и удельного импульса в технической литературе имеются соотношения длярасчета значений и других параметров ударной волны: максимальное давление разряжения, длительность фазы разряжения, скорость распространения ударной волны, давлениескоростного напора, температура во фронте ударной волны и др., однако в данном курсеэти соотношения не рассматриваются.Пример 1.Прямая постановка задачи.Определить избыточное давление, которое будет испытывать прибор, установленный на расстоянии 10 м.

от места взрыва 1кг гексогена во взрывном устройстве, размещенном на грунте.1. Определение тротилового эквивалента:MT  2kMBB = 2 . 0.6 . 1.3 . 1 = 1.56 кг2. Определение R :R  R 3 MT  10 3 1.56  8.623. Определение PФ:8427070084270700 PФ    14.5кПа8.62R2R38.6228.623RОбратная постановка задачи.Определить максимальное расстояние, на котором допускается установить прибор, выдерживающий давление 14.5 кПа, от места взрыва 1 кг гексогена во взрывномустройстве, размещенном на грунте.1.

Определение R :2R3337 1  1  3PФ 2337 1 1  8.3714.52. Определение тротилового эквивалента:MT  2kMBB = 2 . 0.6 . 1.3 . 1 = 1.56 кг3.Определение R:R  R 3 MT  8.373 156.  9.7 мФакультет военного обучнияТема “Оценка последствий взрыва”6Оценка параметров ударной волны при взрыве газовоздушных смесей.Параметры ударной волны на расстояниях R < roПри 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 обычнорасчеты проводят для худшего случая, при котором разрушительные последствия взрыванаибольшие.Таким наихудшим случаем является детонационное горение смеси стехиометрического состава. Скорость распространения процесса детонационного горения внутриоблака очень велика и превышает скорость звука.

Давление внутри облака за времявзрыва вообще говоря не постоянно. Однако для проведения приближенной оценки параметров взрыва можно условно принять, что облако имеет форму полусферы с центромна поверхности земли, взрыв ГВС происходит мгновенно и давление в процессе взрываодинаково 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 расчетныесоотношения, позволяющие рассчитать скорость детонационного горения, время полнойдетонации облака, давление в детонационной волне и др.Параметры ударной волны на расстояниях R > ro.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 Б.Е.Гельфандом в 1985 году.

Решение получено интегрированием системынестационарных уравнений газовой динамики в сферических координатах в переменныхЛагранжа и позволяет получать результаты удовлетворительно согласующиеся с экспериментальными данными для горючих смесей различных углеводородов с воздухом.Максимальное избыточное давление во фронте ударной волны (кПа): PФ  P0  P ;(8)lgP  0.65  218. lgR  0.52( lgR ) 2 ;R  R 3 MT ,(9)где: MТ - тротиловый эквивалент наземного взрыва полусферического облакаГВС (кг);P0 - атмосферное давление, равное 100 кПа.Удельный импульс ( Па с ):I I3MT ;(10)lgI  211.  0.97 lgR  0.44( lgR ) 2 .(11)Кафедра защиты в ЧС и гражданской обороныКурс «Основы гражданской защиты в чрезвычайных ситуациях»7Тротиловый эквивалент (кг) определяется из соотношения (2), в котором k=Q/Q Ти =1, т.е.

в предположении, что энергия взрыва полусферического облака полностьюотражена поверхностью, над которой это облако образовалось. С учетом изложенного:M Т  2M В Q QТ ,(12)где: MВ - масса вещества, взрывающегося в составе облака ГВС (кг);Q - теплота, выделяющаяся при сгорании данного вещества (кДж/кг);QТ - теплота взрыва тротила (4520 кДж/кг).Q представляет собой табличную величину (таблица 3), которая показывает количество энергии, выделяющейся при взрыве (сгорании) единицы массы данного вещества.Значение MВ определяется соотношениемMB  M ХР ,(13)где: MХР - масса вещества, находившегося в хранилище до аварии (до взрыва); - коэффициент, зависящий от способа хранения вещества, показывающий долювещества, переходящую при аварии в газ:=1 - для газов при атмосферном давлении,=0.5 - для сжиженных газов, хранящихся под давлением,=0.1 - для сжиженных газов, хранящихся изотермически,=0.02-0.07 - для растекшихся ЛВЖ;Объем газового облака V0 и размер полусферы газового облака r0 зависят от количества исходного вещества, находившегося в хранилище до аварии, и способа егохранения.

Определение этих параметров может быть выполнено по формулам:V M3V MMХРV0  a ХР , м3; ro  3 a ХР  2,23(14) c cmx2c cmxc cmx , м ;где: Va - объем киломоля идеального газа (постоянная Авогадро:Va=22.4куб.м./кмоль);- молярная масса хранящегося вещества (кг/кмоль);cстх- стехиометрическая объемная концентрация (в абсолютных долях).Приближенно для наиболее часто используемых углеводородов можно пользоваться при расчетах формулой:ro  18,53 0,6M ХР , мт;где: МХР - количество вещества, находившегося в хранилище до аварии (взрыва) в0.6 - коэффициент, учитывающий способ хранения.Значения параметров, характеризующих некоторые вещества, приведены в таб-лице 3.Таблица 3Факультет военного обучнияТема “Оценка последствий взрыва”8Значения параметров, характеризующих некоторые вещества и их смеси с воздухом.Веществокг/кмольcстхQкДж/кгВеществоCQкДж/кгстхкг/кмольАммиак170.1972Ацетилен26Бутан580.0775160.4442481Этан30458Этилен280.473500.4706545000.458000566Ацетон420004030.0446000945ПропанПропилен900.0313Метан186502000.280499464Бензол78005000.380284550Пример 2.Определить с помощью расчета по формулам избыточное давление и удельныйимпульс во фронте ВУВ на расстоянии 100 м.

от емкости, в которой находится 10 т.пропана, хранящегося в жидком виде под давлением, при ее разгерметизации и взрывеобразовавшейся ГВС.1. Определение массы пропана в составе ГВСMB  M ХР  05.  10000  5000 кг2. Определение тротилового эквивалентаM Т  2M В Q QТ  2  5000  46.4 102655 кг4.523.

Определение приведенного радиуса взрываR  R 3 M Т  100 3 102655  214.4. Определение избыточного давления во фронте ударной волныlgP  0.65  218. lgR  052. (lgR) 2  0.65  218.  lg 214.  052.  lg 214.   0.0135 ,2. , следовательнооткуда P = 10-0.0135  097 PФ  P0  P  100097.  97 кПа5. Определение значения удельного импульса ударной волныlgI  2.11  097.

lgR 0.44(lgR) 2  2.11  097. lg 2.14  0.44lg 2.14  184.2откудаI I3I  101.84  69.2 ,MT  69.23 102655  3240 Па сПриближенная оценка параметров взрывной волны за пределами облака можетбыть проведена по таблице 4, в которой представлены значения избыточного давленияPф и эффективного времени действия фазы сжатия, заранее рассчитанные для различКафедра защиты в ЧС и гражданской обороныКурс «Основы гражданской защиты в чрезвычайных ситуациях»9ных значений R/ro.

Значения параметров, указанных в таблице, получены исходя из давления внутри газового облака 1700 кПа.Таблица 4.Значения максимального избыточного давления и эффективного времени действия ударной волны при взрыве ГВСR/r00 1.01.01.01.11.21.41.8114831712815650403020Pф кПа003248000030.30.50.70.91.01.01.11.210 r073470705с/мR/r02.34568121540108050403020107.2.7Pф кПа010 r03с/м81.71.782.182.302.593.023.5353.764.39Пример 3.Определить приближенным методом, по таблице избыточное давление во фронтеВУВ на расстоянии 100 м. от емкости, в которой находится 55 т.

пропана, хранящегося вжидком виде под давлением, при ее разгерметизации и взрыве образовавшейся ГВС.1. Определение r0ro  33VaМBМB 2,232c cmxc cmx =2,2305. 10000= 31 м440.04032. Определение R/r0 = 100/31 = 3.23. По таблице 4 находим, что Pф = 80 кПа (с учетом интерполяции 74 кПа).Оценка степени повреждения зданий в условиях городской застройки.При взрывах в условиях городской застройки характер распространения ударнойволны существенно изменяется из-за ее многократного отражения и экранированиястенами зданий. По этим же причинам обычно используемые для расчета значений Pформулы, в том числе и рассмотренные выше, неприменимы.Для оценки степени повреждения или разрушения зданий в городе широко используется формула, полученная в Великобритании по результатам анализа последствийбомбардировок во время второй мировой войны:R  K3 MT / 6 1  ( 3180 / MT ) 2(15)где: R - расстояние от места взрыва в метрах;MT - тротиловый эквивалент заряда в килограммах;K - коэффициент, соответствующий различным степеням разрушения:К<5.6 - полное разрушение зданий;Факультет военного обучнияТема “Оценка последствий взрыва”10К=5.6-9.6 - сильные разрушения здания (здание подлежит сносу);К=9.6-28 - средние разрушения (возможно восстановление здания);К=28-56 - разрушение внутренних перегородок, дверных и оконных проемов;К=56 - разрушение 90% остекления.Пример 4.Определить для условий городской застройки расстояние, начиная с которогоздания получат сильные разрушения при взрыве боеприпаса, начиненного 500 кг гексогена.1.