Расчет тротилового эквивалента взрыва и безопасного расстояния по действию воздушных ударных волн

 

Тротиловый эквивалент вещества рассчитывается по формуле:

 

η_тнт= (2.2)

где η - тротиловый эквивалент парогазовой смеси; Q_взр = Q_н – теплота взрыва вещества, кДж/кг;Q_ТНТ = 4,184∙10³ кДж/кг – теплота взрыва тротила (тринитротолуола).

 

Тротиловый эквивалент взрыва (мощность взрыва) – это мощность взрыва. Из определения тротилового эквивалента взрыва следует, что тротиловый эквивалент взрыва есть условное количество взорвавшегося тротила.

Тротиловый эквивалент взрыва (мощность взрыва) парогазовых сме-

сей рассчитывается по формуле:

 

М_тнт= (2.3, а)

или с учетом (2.2):

М _ТНТ = h ∙ m ∙ η (2.3, б)

 

где М_ТНТ – масса условно взорвавшегося тротила;

m – масса горючего вещества пожаровзрвывоопасной смеси;

g – доля потенциальной энергии, перешедшей в кинетическую энергию взрыва.

При взрыве парогазовой смеси углеводородных топлив в ограничен-

ном объеме (помещении, оборудовании) коэффициент g принимается рав-

ным 1, при взрыве в неограниченном объеме (взрыв облака парогазовой

смеси) коэффициент g, как правило, принимают равным 0,4.

Размер безопасной зоны по действию давления воздушной ударной

волны взрыва рассчитывают по формуле:

 

R _без =15 (2.4)

 

где R_без – безопасное расстояние по действию ударной волны взрыва, м;

М_ТНТ – тротиловый эквивалент взрыва, кг.

 

П р и м е р 1. Рассчитать тротиловый эквивалент взрыва бутана.

Р е ш е н и е:

1. Теплота взрыва бутана принимается равной его низшей теплоте

сгорания. Значение Q _н для бутана составляет 2,67·10³ кДж/моль. При пере-

счете на 1 кг бутана теплота взрыва составит:

 

Q _взр = = = 46∙10³ кДж/кг.

 

2. Согласно соотношению (2.2) тротиловый эквивалент взрыва бутана

в смеси стехиометрического состава будет: С₄Н₁₀

 

η_С4Н10 = = =10.9≈11

 

П р и м е р 2. Рассчитать тротиловый эквивалент возможного аварийного взрыва 20 кг бутана с воздухом:

а) в технологическом оборудовании;

б) в облаке.

Р е ш е н и е.

1. Тротиловый эквивалент взрыва бутана в смеси стехиометрического

состава равен 10,9 (см. пример 1).

2. Тротиловый эквивалент возможного аварийного взрыва при взрыве

в технологическом оборудовании рассчитывается по формуле (2.3б), при

условии g=1.

М _ТНТ = η ∙ m ∙g = 10,9∙20∙1 = 220 кг (тротила).

 

3. Тротиловый эквивалент возможного аварийного взрыва при взрыве

облака рассчитывается по формуле (2.3, б) при условии g=0,4.

 

М _ТНТ = η ∙ m ∙g = 10,9∙20∙0,4 = 90 кг (тротила).

 

П р и м е р 3. Для случаев взрывов, рассмотренных в примере 2, рас-

считать безопасное расстояние по действию ударной воздушной волны.

Р е ш е н и е.

1. Безопасное расстояние по действию ударной воздушной волны при

взрыве в технологическом оборудовании (согласно 2.4) будет равно:

 

R_без=15 =15 91 м.

 

2. Безопасное расстояние по действию ударной воздушной волны при

взрыве облака (согласно 2.4) будет равно:

 

R_без=15 =15 67 м.

 

Контрольные задачи

1. Определить тротиловый эквивалент аварийного взрыва облака из

смеси паров ацетона с воздухом и безопасное расстояние по действию

ударной волны взрыва. Концентрация паров горючего в смеси 0,2 кг/м³.

Объем облака 2500 м³.

2. Определить количество взорвавшихся паров бензола, если после

аварии отмечены разрушения на расстоянии 100 м от эпицентра взрыва.

Взрыв произошел в помещении.

3. Определить возможность разрушения металлического резервуара,

рассчитанного на давление 5·10⁵ Па, при взрыве паров толуола.

 

Задание для самостоятельной работы

Рассчитать максимальное давление взрыва и безопасное расстояние

по действию ударной волны взрыва для парогазовоздушной смеси i -го ве-

щества. При расчете максимального давления взрыва принять давление и

температуру до взрыва равными: Р _о = 10⁵ Па, Т _о = 273 К.

Расчет безопасного расстояния выполнить как для условия взрыва в

ограниченном объеме, так и для взрыва в открытом пространстве. Расчет

выполнить для горючего вещества массой m_i.

Т а б л и ц а 1