диплом1 (1193538), страница 5

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 5)

Тогда по формуле (1.2) Дж/кг

– концентрация горючего вещества в облаке ТВС, кг/ , для пропана ;

– стехиометрическая концентрация вещества в смеси с воздухом, кг/ , определяется по формуле

(3.4)

где в – стехиометрический коэффициент, определяется по формуле:

, (3.5)

где , , – число атомов C, H, O в молекуле горючего. Для нашего горючего – пропана ( , . Тогда по формуле (3.5)

Стехиометрическая концентрация по формуле (3.4) равна:

Так как то эффективный энергозапас рассчитывается по формуле (3.1):

При расчете параметров взрыва облака, лежащего на поверхности земли, величина эффективного энергозапаса удваивается. Для оценки объема газового облака ТВС можно воспользоваться простым соотношением:

(3.6)

где – масса горючего вещества, содержащегося в облаке ТВС, ;

– стехиометрическая концентрация вещества в смеси с воздухом, .

1. Определение ожидаемого режима взрывного превращения

В связи с тем, что характер окружающего пространства в значительной степени определяет скорость взрывного превращения облака ТВС и, следовательно, параметры ударной волны, геометрические характеристики окружающего пространства разделены на виды в соответствии со степенью его загроможденности.

Различают 4 вида пространства:

Вид 1. Наличие длинных труб, полостей, каверн, заполненных горючей смесью, при сгорании которой можно ожидать формирование турбулентных струй продуктов сгорания с размером не менее трех размеров детонационной ячейки данной смеси. В том случае если размер детонационной ячейки для данной смеси неизвестен, то минимальный характерный размер турбулентных струй принимается равным 5 см для веществ класса 1; 20 см – для веществ класса 2; 50 см – для веществ класса 3 и 150 см – для веществ класса 4.

Вид 2. Сильно загроможденное пространство: наличие полузамкнутых объемов, высокая плотность размещения технологического оборудования, лес, большое количество повторяющихся препятствий.

Вид 3. Средне загроможденное пространство: отдельно стоящие технологические установки, резервуарный парк.

Вид 4. Слабо загроможденное и свободное пространство.

Наш объект относится к 3 виду: средне загроможденное пространство: отдельно стоящие технологические установки, резервуарный парк.

1. Классификация ожидаемого режима взрывного превращения

Известны два основных режима протекания быстропротекающих процессов - детонация и дефлаграция. Для оценки параметров действия взрыва возможные режимы взрывного превращения ТВС разделены на шесть диапазонов по скоростям их распространения, причем пять из них приходятся на процессы дефлаграционного горения ТВС, поскольку характеристики процесса горения со скоростями фронта меньшими 500 м/с имеют существенные качественные различия.

Класс горючего вещества определяется по таблице 3.1. Пропан является веществом 2-го класса опасности – чувствительные вещества. Размер детонационной ячейки от 2 до 10 см.

Ожидаемый диапазон скорости взрывного превращения определяется с помощью таблицы 3.2 в зависимости от класса горючего вещества и вида окружающего пространства.

Таблица 3.2

Экспертная таблица для определения режима взрывного превращения

Класс горючего вещества	Вид окружающего пространства
	1	2	3	4
	Ожидаемый диапазон скорости взрывного превращения
1	1	1	2	3
2	1	2	3	4
3	2	3	4	5
4	3	4	5	6

Для нашего вещества и вида пространства ожидаемый диапазон скорости взрывного превращения третий: дефлаграция, скорость фронта пламени 200 - 300 м/с.

Уточняем скорость видимого фронта пламени :

(3.7)

где – масса горючего вещества, содержащегося в облаке ТВС,

;

– константа, равная 43

1. Оценка агрегатного состояния ТВС

Необходимо оценить агрегатное состояние топлива смеси. Предполагается, что смесь гетерогенная, если более 50 % топлива содержится в облаке в виде капель, в противном случае ТВС считается газовой. Провести такие оценки можно учитывая величины давления насыщенных паров топлива при данной температуре и времени формирования облака. Для летучих веществ, таких, как пропан при температуре плюс 20 °С, смесь можно считать газовой.

1. Расчет максимального избыточного давления и импульса фазы сжатия воздушных ударных волн

После того как определен вероятный режим взрывного превращения, рассчитываются основные параметры воздушных ударных волн (избыточное давление ΔР и импульс волны давления I) в зависимости от расстояния до центра облака.

Для вычисления параметров воздушной ударной волны на заданном расстоянии R=300 м от центра облака предварительно рассчитывается соответствующее безразмерное расстояние:

(3.8)

где - расстояние на котором требуется определить параметры воздействия ударной волны. Мы собираемся оценить воздействие ударной волны на близлежащие жилую застройку которая находится на расстоянии =300м от центра взрыва.

- эффективный энергозапас ;

– атмосферное давление, .

В случае дефлаграционного взрывного превращения облака ТВС к параметрам, влияющим на величины избыточного давления и импульса положительной фазы, добавляются скорость видимого фронта пламени (V_г) и степень расширения продуктов сгорания ( ). Для газовых смесей принимается =7. Для расчета параметров ударной волны при дефлаграции гетерогенных облаков величина эффективного энергозапаса смеси домножается на коэффициент .

Безразмерное давление определяется по формуле (3.9):

(3.9)

где – скорость звука в воздухе м/с;

– безразмерное расстояние ;

скорость видимого фронта пламени м/с.

Безразмерный импульс фазы сжатия определяется по формуле (3.10):

(3.10)

где – скорость звука в воздухе м/с;

– безразмерное расстояние ;

скорость видимого фронта пламени м/с;

степень расширения продуктов сгорания .

Далее вычисляются величины и по соотношениям:

(3.11)

(3.12)

где – безразмерное расстояние , тогда:

Окончательные значения и выбираются из условий:

(3.13)

(3.14)

После определения безразмерных величин давления и импульса фазы сжатия вычисляются соответствующие им размерные величины:

, (3.15)

, (3.16)

где – атмосферное давление, Па;

E – эффективный энергозапас Дж;

– скорость звука в воздухе м/с.

Па

Па с

1. Оценка поражающего действия

При взрывах ТВС существенную роль играют такие поражающие факторы, как длительность действия ударной волны, и связанный с ней параметр импульс взрыва.

1. Оценка вероятности повреждений промышленных зданий от взрыва облака ТВС

1. Вероятность повреждений стен промышленных зданий, при которых возможно восстановление зданий без их сноса, может оцениваться по соотношению ( :

(3.17)

где фактор рассчитывается с учетом перепада давления в волне и импульса статического давления по соотношению:

(3.18)

где давление Па;

импульс фазы сжатия Па с.

Тогда вероятность повреждения стен промышленных зданий равна:

1. Вероятность разрушений промышленных зданий, при которых здания подлежат сносу, оценивается по соотношению ( :

(3.19)

где фактор рассчитывается по формуле:

(3.20)

где давление Па;

импульс фазы сжатия Па с.

Тогда вероятность равна:

1. Оценка вероятности поражения людей при взрыве облака ТВС

1. Вероятность длительной потери управляемости у людей (состояние нокдауна), попавших в зону действия ударной волны при взрыве облака ТВС рассчитывается по формуле:

(3.21)

где фактор рассчитывается по формуле:

(3.22)

где безразмерное давление и приведенный импульс задаются выражениями:

(3.23)

(3.24)

где давление кПа;

импульс фазы сжатия Па с;

– атмосферное давление, Па;

масса тела живого организма, примем кг.

Тогда фактор равен:

Вероятность по формуле (9) равняется:

Характеристики

Список файлов ВКР