Семинар 6 (Вариант на 2017)Взрывоопасная обстановка(1) (1254561), страница 3

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

Текст из файла (страница 3)

Таким наихудшим случаем является детонационное горение смеси стехиометрического состава.

(Стехиометри­ческим называется такой состав смеси, в которой горючее и окислитель находятся в пропорции, необходимой для их полного взаимодействия в процессе окисления.)

Скорость распространения процесса детонационного горения внутри облака очень велика и превышает скорость звука. Давление внутри облака за время взрыва вообще говоря не постоянно. Однако для проведения приближенной оценки параметров взрыва можно условно принять, что облако имеет форму полусферы с центром на поверхности земли, взрыв ГВС происходит мгновенно и давление в процессе взрыва одинаково 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 расчетные соотношения, позволяющие рассчитать скорость детонационного горения, время полной детонации облака, давление в детонационной волне и др. Однако, главное,, что при этом следует помнить- при детонационном взрыве практических мер защиты внутри и вблизи облака НЕ СУЩЕСТВУЕТ.

3.2.2. Параметры ударной волны на расстояниях R> r_o. (вне радиуса полусферы )

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 системы нестационарных уравнений газовой динамики в сферических координатах в переменных Лагранжа и позволяет получать результаты удовлетворительно согласующиеся с экспериментальными данными для горючих смесей различных углеводородов с воздухом, в первую очередь пропана с воздухом.)

Это следующие формулы (ф-лы Гельфанда): - максимальное избыточное давление во фронте ударной волны (кПа):

; (8)

; (9)

где: M_Т - тротиловый эквивалент наземного взрыва полусферического облака ГВС (кг);

- приведенный радиус взрыва по ф-ле (4),

R – расстояние от (центра) взрыва,( м); (от взорвавшейся емкости ) P₀ - атмосферное давление, равное 100 кПа. - удельный импульс ( Па.с ):

; (10)

. (11)

Вариант ЗАДАЧИ на формулы Гельфанда

Определить (с помощью расчета по формулам Гельфанда) избыточное давление и удельный импульс во фронте ВУВ (воздушной ударной волны) на расстоянии 100 м. от емкости, в которой находится 10 т пропана, хранящегося в жидком виде под давлением, при ее разгерметизации и взрыве образовавшейся ГВС.

1. Определение массы пропана в составе ГВС

кг 2. Определение тротилового эквивалента (ф-ла 2а) кг 3. Определение приведенного радиуса взрыва (ф-ла 4) 4. Определение избыточного давления во фронте ударной волны (ф-ла 9) ,

откуда , следовательно (по ф-ле 8):

кПа

5. Определение значения удельного импульса ударной волны (ф-ла 10)

откуда , и (по ф-ле 10):

Па с

Для МНОГИХ веществ, способных образовывать ГВС, возможно также использование приближенного метода расчета, основанного на расчете размеров облака и статистических данных. При этом рассчитывается объем газового облака V₀ и радиус полусферы газового облака r₀, которые зависят от количества исходного вещества, находившегося в хранилище до аварии, и способа его хранения. Определение этих параметров может быть выполнено по формулам:

, м³;

Отсюда можно вывести формулу для определения радиус полусферы газового облака r₀

,

где: V_a - объем киломоля идеального газа (постоянная Авогадро:V_a=22.4 (м³/кмоль);

M_ХР - масса вещества, находившегося в хранилище до образования облака (до аварии)(кг);

σ – коэффициент, зависящий от способа хранения вещества, показывающий долю вещества,

(указанный к формуле (2б) на стр.3,

μ- молярная масса хранящегося вещества (кг/кмоль); c_стх- стехиометрическая объемная концентрация (в абсолютных долях). (см.стр.8)

Окончательная формула для расчета r₀ получает вид

⁽¹²⁾

Значения параметров, характеризующих некоторые вещества, приведены в таблице Б3.

Таблица Б3

Значения параметров, характеризующие некоторые вещества и их смеси с воздухом.

Вещество	μ кг/кмоль	cстх	Вещество	μ кг/кмоль	Cстх
Аммиак	17	0.1972	Пропилен	42	0.0446
Ацетилен	26	0.0775	Этан	30	0.0566
Бутан	58	0.0313	Этилен	28	0.0654
Метан	16	0.0945	Ацетон	42	0.0499
Пропан	44	0.0403	Бензол	78	0.0284

Приближенная оценка параметров взрывной волны за пределами облака может быть проведена по таблице Б4, в которой представлены значения избыточного давления ∆P_ф заранее рассчитанные для различных значений R/r_o, где R расстояние от места взрыва (м). Значения параметров, указанных в таблице, получены исходя из давления внутри газового облака 1700 кПа.

Таблица Б4.

Значения максимального избыточного давления и эффективного времени действия ударной волны при взрыве ГВС

Пример 3

Определить по таблице по приближенной оценке избыточное давление во фронте ВУВ (воздушной ударной волны) на расстоянии 100 м. от емкости, в которой находится 10 т пропилена, хранящегося в жидком виде под давлением, при ее разгерметизации и взрыве образовавшейся ГВС.

Исходные данные

При хранении газа пропилена в жидком виде под давлением σ=0,5 (см. стр.3)

Масса газа пропилена, находившегося в хранилище до образования облака (до аварии),

M_ХР = 10 т = 10.000 кг.

Из табл.Б3 для пропилена: μ = 42 кг/кмоль , c_стх = 0,0446,

Расстояние от емкости (места взрыва) R = 100 м.

Найти: по приближенной оценке избыточное давление во фронте ВУВ (воздушной

ударной волны) ∆P_ф = ?( кПа)

Расчет

1. Определение r₀ ( по ф-ле 12)

=

= 2,2 (0,5.100002/42.0,0446) ^0,3333 = 2,2 .(5000/1,8732) ^0,3333 = 2,2(2670) ^0,3333=2,2.13,87=

= 30,5 м

1. Определение R/r₀ = 100/30,5 = 3.278 ≈ 3,3 м

2. По таблице Б4 находим, что для R/r₀ = ≈3,3 значение ∆P_ф лежит

между 80 кПа для R/r₀ =3 и 50 кПа для R/r₀ =4.

После проведения интерполяции по формуле

80 + (50-80). (3,3-3)/(4-3) = 80 +(-30) .0,3 /1 = 80 – 9 = 71

получаем

ОТВЕТ: избыточное давление во фронте ВУВ будет равно 71 кПа.

Для специфики взрыва ГВС, образовавшегося от таких тяжелых углеводородов,

как пропан, бутане и этан, в качестве приближенных расчетов можно с достаточной точностью пользоваться для определения радиуса сферы газового облака r_o (в м) БОЛЕЕ УПРОЩЕННОЙ формулой (12а),

^(12а)

где: М_ХР - количество вещества, находившегося в хранилище до аварии (взрыва) в кг;

(если М_ХР берется в ТОННАХ, то коэффициент перед корнем должен быть 18,5)

0.6 - коэффициент, учитывающий способ хранения тяжелых углеводородов.

Характеристики

Список файлов семинаров