Взрывное горение ГПВС в производственных помещениях и емкостях

 

Фронтальное (послойное) горение ГПВС в закрытых (герметичных) помещениях от точечного источника зажигания происходит послойно при дозвуковой скорости распространения пламени с повышением давления во всем объеме, поскольку границы помещения не дают возможности расширяться продуктам горения. Выделяющееся при этом тепло переходит во внутреннею энергию газа.

Для горючих газов, паров легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, состоящих из атомов Н, О, N, Cl, F, L, Вг, избыточное давление взрыва , где P _max – максимальное давление взрыва стехиометрической газо-воздушной или паро-воздушной смеси в замкнутом объеме; определяется экспериментально или по справочным данным, при отсутствии данных допускается принимать равным 900 кПа; P ₀ – начальное давление, кПа; допускается принимать равным 101 кПа; m _r – масса горючего газа или паров легковоспламеняющейся или горючей жидкости, поступивших в результате аварии в помещение, кг; Z – доля участия взвешенного дисперсного продукта во взрыве; ρ_r – плотность газа, кг/м³; V _св– свободный объем помещения, м³; определяется как разность между объемом помещения и объемом, занимаемым технологическим оборудованием; если свободный объем помещения определить невозможно, то его принимают условно равным 80 % геометрического объема помещения; С_сr – стехиометрический коэффициент; К _н– коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неадиабатичность процесса горения; допускается принимать равным 3.

Избыточное давление взрыва для химических веществ кроме упомянутых выше, а также для смесей , где Н _r – теплота сгорания, Дж/кг; ρ_св – плотность воздуха до взрыва при начальной температуре, кг/м³; С_р – удельная теплоемкость воздуха, Дж/(кг·К); допускается принимать равной 1,01·10³ Дж/(кг·К); Т ₀ – начальная температура воздуха, К.

Максимальное избыточное давление при горении углеводородных газов может достигать до 0,65 МПа. Адиабатный нагрев газа в закрытом объеме иногда приводит к детонационному горению вблизи стен и образованию газодинамической волны уплотнения с давлением, превышающим максимум давления при фронтальном горении. В этих случаях максимальное избыточное давление может достигать 2 МПа, а в случае образования отраженной волны – до 10 МПа.

 

 

Приложение 6

Взрывы аэрозолей

 

Взрывы пыли, в основном, происходят по дефлаграционному механизму (взрывное горение). Переход к детонации возможен в длинных штольнях шахт, на конвейерных линиях большой протяженности за счет турбулизации пыли.

Максимальное избыточное давление DР (МПа) взрыва аэрозоля в помещениях зданий определяют по формуле .

 

 

Приложение 7

Барическое воздействие на человека, здания и сооружения

 

Приведем общую характеристику барического воздействия взрыва на человека, кПа:

- для человека безопасно < 10

- легкое поражение (ушибы, вывихи, временная потеря слуха, общая контузия) 10-40

- среднее поражение (контузия головного мозга, повреждение органов слуха,

разрыв барабанных перепонок, кровотечение из носа и ушей) 40-60

- сильное поражение (сильная контузия всего организма, потеря сознания,

переломы конечностей, повреждения внутренних органов) 60-100

- порог смертельного поражения 100

- летальный исход в 50 % случаев 250-300

- безусловное смертельное поражение > 300

 

При оценке барического воздействия на здания и сооружения принимают четыре степени разрушений:

- слабые разрушения – повреждение или разрушение крыш, оконных и дверных проемов. Ущерб – 10-15 % от стоимости здания;

- средние разрушения – разрушения крыш, окон, перегородок, чердачных перекрытий, верхних этажей. Ущерб – 30-40 %;

- сильные разрушения – разрушение несущих конструкций и перекрытий. Ущерб – 50 %. Ремонт нецелесообразен;

- полное разрушение – обрушение зданий, сооружений.

Зависимость степени разрушений от величины избыточного давления на фронте ударной волны представлена в таблице 4.

Табл. 4. Избыточное давление (Δ Р _ф, кПа), соответствующее степени разрушения

Объект	Разрушение
полное	сильное	среднее	слабое
Здания жилые: кирпичные многоэтажные кирпичные малоэтажные деревянные	30-40 35-45 20-30	20-30 25-35 12-20	10-20 15-25 8-12	8-10 8-15 6-8
Здания промышленные: с тяжелым металлическим или железобетонным каркасом с легким металлическим каркасом или бескаркасные	60-100   60-80	50-60   40-50	40-50   30-50	20-40   20-30
Промышленные объекты: ТЭС котельные трубопроводы наземные трубопроводы на эстакаде трансформаторные подстанции ЛЭП водонапорные башни	25-40 35-45 20-30 120-200	20-25 25-35 30-40 40-60 80-120 40-60	15-220 15-25 40-50 20-40 50-70 20-40	10-15 10-15 — — 10-20 20-40 10-20
Резервуары: стальные наземные газгольдеры и емкости ГСМ и химических веществ частично заглубленные для нефтепродуктов подземные
Металлические и железобетонные мосты	250-300	200-300	150-200	100-150
Железнодорожные пути
Тепловозы массой до 50 т
Цистерны
Вагоны цельнометаллические
Вагоны товарные деревянные
Автомашины грузовые

 

 

Приложение 7