Диссертация (1172877), страница 3
Текст из файла (страница 3)
В случаеRx < 0,2 величина Px полагается равной 18, а в выражение (1.7) подставляется значение Rx = 0,142.Для детонации облака гетерогенной ГВС расчѐт производится по следующим формулам:Px = 0,125/ Rx + 0,137/(Rx)2 + 0,023/(Rx)3 ± 10% ,Ix = 0,022/ Rx ± 15%.(1.8)(1.9)Зависимости (1.8) и (1.9) справедливы для значений Rx > 0,25. В случае еслиRx < 0,25, величина Px полагается равной 18, а величина Ix = 0,16.При дефлаграционном взрывном превращении облака ГВС к параметрам,влияющим на величины избыточного давления и импульса положительной фазы,добавляются скорость распространения фронта пламени ϑ и степень расширенияпродуктов сгорания ε. Видимая скорость фронта пламени определяется по таблице №2 приложения №3 [5] в зависимости режима взрывного превращения:1-й класс – детонация или горение со скоростью фронта пламени 500 м/с ибольше;2-й класс – дефлаграция, скорость фронта пламени 300–500 м/с;173-й класс – дефлаграция, скорость фронта пламени 200–300 м/с;4-й класс – дефлаграция, скорость фронта пламени 150–200 м/с;5-й класс – дефлаграция, скорость фронта пламени определяется по формуле:ϑ = k1 ∙ (Mг)1/6,(1.10)где k1 – константа, равная 43;Mг – масса горючего вещества, содержащегося в облаке, кг;6-й класс – дефлаграция, скорость фронта пламени определяется по следующей формуле:ϑ = k2 ∙ (Mг)1/6 ,(1.11)где k2 – константа, равная 26.Безразмерное давление Рх1 и безразмерный импульс фазы сжатия Iх1 рассчитываются по формулам:Рх1 = (ϑ / с0)2 ((ε –1)/ ε)(0,83/Rx – 0,14(Rx)2),(1.12)Iх1 = (ϑ / с0)((ε –1) / ε)(1–0,4(ε –1) ϑ / ε с0)(0,06/ Rx + 0,01/(Rx)2–0,0025//(Rx)3, (1.13)где с0 – скорость звука в воздухе, м/с;ε – степень расширения продуктов сгорания.Выражения (1.12) и (1.13) справедливы для Rx > 0,34, в противном случае Rxпринимается равным 0,34.Затем по формулам (1.6)–(1.9) рассчитываются Рх2 и Iх2, которые соответствуют детонационному режиму.
После сравнения значений, полученных при детонационном и дефлаграционном горении, берут минимальное значение.Рх = min(Рх1, Рх2), Iх = min(Iх1, Iх2).(1.14)Далее после определения безразмерных величин вычисляются соответствующие им размерные величины:∆Р = Рх ∙ Р0;I = Iх(Р0)2/3Е1/3/ с0.(1.15)(1.16)18Таким образом, определены искомые величины максимального избыточного давления в волне сжатия и импульса фазы сжатия на заданном расстоянии отместа воспламенения смеси.1.2.2 Методика, используемая в «Методике определения расчѐтных величинпожарного риска на производственных объектах»(приказ МЧС России №404 от 10.06.2009 г.)В данной методике [6] при определении параметров волны давления присгорании ГВС рассчитывается в зависимости от ожидаемого режима сгорания облака.
Режим сгорания облака зависит от класса горючего вещества и вида окружающего пространства. Режимы сгорания разделяются на шесть классов по диапазонам скоростей их распространения также как и в методике [5].1-й класс режима сгорания облакаРассчитывается безразмерное расстояние по формуле (1.5), затем безразмерное давление Рх и импульс фазы сжатия Ix по формулам:ln(Px) = –1,124 –1,66 ln(Rx) + 0,26(ln(Rx))2,(1.17)ln(Ix) = –3,4217 – 0,898 ln(Rx) – 0,009(ln(Rx))2.(1.18)Формулы (1.17) и (1.18) справедливы для значений Rx > 0,2.
В случае Rx <0,2 величина Px полагается равной 18, а в выражение (1.18) подставляется величина Rx = 0,14.Размерные величины избыточного давления и импульса фазы сжатия определяются по формулам (1.15) и (1.16).2–6-й классы режима сгорания облакаРассчитывается безразмерное расстояние Rx от центра облака по формуле(1.5). Значения безразмерного давления Px1 и импульса фазы сжатия Ix1 вычисляются по формулам:()()()19()()Формулы (1.19) и (1.20) справедливы для значений Rх > 0,34, если Rх < 0,34,то Rх = 0,34.Безразмерные величины избыточного давления и импульса фазы сжатия Рх1и Ix1 подставляются в формулы (1.15) и (1.16) вместо Рх и Ix.Отличием методики [6] от методики [5] является то, что в методике [5] параметры взрыва для газовой и гетерогенной ГВС рассчитываются по-разному, вто время как в [6] определяются одинаково.1.2.3 Методика, разработанная М.А.
СадовскимДанная методика [7] может использоваться после перевода конденсированного взрывчатого вещества в тротиловый эквивалент по формуле (1.1).Методика основана на результатах целенаправленных научных экспериментальных исследований. Прошла многократную проверку как при крупных тротиловых взрывах, так и при ядерных испытаниях на Семипалатинском ядерном полигоне, и ныне стала классической.Первоначально формула для определения давлений на фронте ВУВ привоздушном взрыве имела следующий вид:где Ризб – избыточное давление на фронте волны, кгс/см2;Rx – приведѐнное расстояние,√где М – масса заряда, кг.Для использования в системе СИ и удобства вычислений формула преобразована к виду:20(∙())Для определения радиуса с заданным давлением расчѐт проводится по формуле:∙√∙где Кв – коэффициент, равный 1 – для воздушного взрыва и 2 – для наземноговзрыва.1.2.4 Методика, используемая в «Определение категорий помещений, зданийи наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности»СП 12.13130.2009В методике [8] для определения избыточного давления, развиваемого присгорании ГВС, используется формула:()где Р0 – атмосферное давление, кПа (допускается принимать равным 101 кПа);r – расстояние от геометрического центра газовоздушного облака, м;mпр – приведенная масса газа или пара, кг.Приведѐнная масса газа или пара рассчитывается по формуле:где qг – удельная теплота сгорания газа или пара, Дж/кг;Q0 – константа, равная 4,52∙106 Дж/кг;Mг – масса горючих газов / паров, поступивших в результате аварии в окружающее пространство, кг;Z – коэффициент участия горючих газов / паров в горении, который допускаетсяпринимать равным 0,1.Импульс волны давления i вычисляется по формуле:21∙1.2.5 Методика, используемая в «Системе стандартов безопасности труда.Пожарная безопасность технологических процессов.
Общие требования.Методы контроля» ГОСТ Р 12.3.047–2012В данной методике [9] максимальное избыточное давление и импульс положительной фазы волны сжатия определяется по тем же формулам, что и в приказе МЧС РФ от 10 июля 2009 г. № 404 «Об утверждении методики определениярасчетных величин пожарного риска на производственных объектах».1.3 Анализ существующих методик расчета нагрузок на здания и сооруженияпри дефлаграционном горении смесей в открытом пространстве1.3.1 Общая характеристика дефлаграционных взрывовДефлаграционные аварийные взрывы в отличие от детонационных взрывовконденсированных взрывчатых веществ (ВВ) и детонационных взрывов газовоздушных смесей характеризуются значительно более медленной (дозвуковой) скоростью распространения пламени . При взрывах больших объемов ГВС в открытом (неограниченном) пространстве наиболее характерными скоростями пламениявляются скорости 140÷240 м/с.При дефлаграционном взрыве имеют место 3 зоны действия взрывной волны.В 1 зоне, расположенной в радиусе 0 < R < R0 (R0 – радиус огненного шара)от центра взрыва, происходит взрывное горение горючей смеси, которое воспринимается со стороны как развитие огненного шара (полушара).
В этой зоне на сооружение последовательно действуют взрывная волна, движущаяся перед фронтом пламени, а затем раскаленные до 1600÷2000 ℃ продукты взрыва, которыенеподвижны. Избыточное давление в продуктах взрыва на 1÷3 % меньше, чем22перед фронтом пламени, и оно имеет постоянное значение до окончания взрывного горения. После окончания взрывного горения на здание и сооружение, расположенные в 1 зоне, воздействует давление разрежения, распространяющееся отконечного положения фронта пламени к центру взрыва.Во 2 зоне, расположенной в интервале R0 < R < Rдог (Rдог – радиус догонаволной разрежения волны сжатия), на здание последовательно воздействуетфронт взрывной волны и повышающееся до максимального значения Р избыточное давление. После прохождения максимального давления Р на здание воздействует понижающееся избыточное давление и затем давление разрежения.На всем протяжении 1 и 2 зон избыточное давление на фронте взрывнойволны Рф и другие параметры фронта взрывной волны остаются постоянными.Снижение значений указанных параметров с расстоянием, пройденным взрывнойволной, начинается на границе 2 и 3 зон при R = Rдог и продолжается при R > Rдог.В то же время на протяжении всей 2 зоны происходит быстрое снижение величин максимального давления Р и скоростного напора q соответственно от значений Рmax и qmax, на границе с 1 зоной и до значений Рmax и qmax на границе с 3 зоной.В 3 зоне, располагающейся на расстоянии R > Rдог, взрывная волна перестает подпитываться энергией от фронта пламени и превращается в типичную сферическую ударную волну, в которой максимальное давление и другие параметры(скорость потока, плотность, скоростной напор) приходятся на фронт ударнойволны.
После прохождения фронта ударной волны все параметры в волне снижаются, и затем наступает фаза разрежения [10].1.3.2 Методики расчѐта параметров воздушных волн сжатияпри дефлаграционных взрывах, основанные на расчѐте параметровволн сжатия от сферы, расширяющейся во времениМетодики определения динамических характеристик воздушной ударнойволны (ВУВ) при дефлаграционном горении газовоздушных смесей, основанныена расчете параметров волн сжатия от сферы, расширяющейся во времени, кото-23рые моделирует дефлаграционный взрыв в открытом пространстве, подробноизлагаются в [11–16].
Рассмотрим основные их положения.За характерный линейный размер принимается радиус огненного шара (облака продуктов взрыва в момент окончания процесса горения), который определяется по формуле:∙(∙)где z – доля горючего вещества, участвующая во взрыве (z = (0,05÷0,5));СТХ– степень расширения продуктов сгорания стехиометрической смеси;НКПВ– степень расширения продуктов сгорания при нижнем концентрационномпределе воспламенения смеси;CСТХ – концентрация горючего в стехиометрической смеси, кг/м3;CНКПВ – нижний концентрационный предел воспламенения смеси, кг/м3.Максимальные значения избыточного давления ∆Pmax и значение скоростного напора qmax, скорости потока воздуха Umax и плотности воздуха ρmax наблюдаются непосредственно в 1 зоне перед фронтом пламени.Максимальное значение избыточного давления при дефлаграционном взрыве определяется как∆∆∙[[]⁄]⁄Максимальное значение скоростного напора при дефлаграционном взрывевычисляется по формуле:ρ∙∙()ρ()24За фронтом пламени в 1 зоне волны сжатия скоростной напор отсутствуетqmax = 0 и продукты взрыва неподвижны Umax = 0.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
