Прогнозирование последствий взрыва шарового газгольдера с газом под давлением

Взрыв шарового газгольдера сжатого кислорода объемом V  произошел вследствие превышения регламентированного давления. Аппарат рассчитан для работы под давлением . Взрыв произошел при давлении . Плотность газа при нормальном давлении , показатель адиабаты . Оценим последствия взрыва сжатого воздуха в шаровом газгольдере (определим радиусы зон различной степени поражения ударной волной зданий и сооружений) и определим вероятность поражения человека на расстоянии R,м.

Определим перепад давлений по формуле:

                                          (1.1)

где	P	давление парогазовой смеси в емкости;
		атмосферное давление, принятое МПа.

Рассчитаем плотность газа при давлении во время взрыва по формуле:

                                      (1.2)

где

Показатель адиабаты.

Рассчитаем полную массу газов:

                                                (1.3)

где

V

объем парогазовой смеси.

Рассчитаем удельную энергию газа:

                                              (1.4)

Тротиловый эквивалент составит:

                                             (1.5)

где

удельная энергия взрыва тротила, равная 4,24*10^6Дж/кг.

Эквивалент по ударной волне оцениваем с коэффициентом 0,6:

                                         (1.6)

Применительно к наземному взрыву принимаем значение:

                                              (1.7)

Рассчитаем избыточное давние ударной волны, воздействующее на здания, находящиеся на расстояниях 20м, 30м, 50м, 70м и 100м. По полученным данным определим степень разрушения зданий по таблице 1. Избыточное давление на фронте ударной волны на расстоянии R определяется по формуле М.А. Садовского:

                                 (1.8)

                                           (1.9)

где

R

расстояние от эпицентра взрыва до реципиента, м.

 

Таблица 1.1 – Предельно допустимые избыточные давления при сгорании газо-, паро - или пылевоздушных смесей в помещении или открытом пространстве.

Степень поражения	Избыточное давление, кПа
Полное разрушение зданий	100
50 %-ное разрушение зданий	53
Средние повреждения зданий	28
Умеренные повреждения зданий (повреждения внутренних перегородок, рам, дверей и т. п.)	12
Малые повреждения (разбита часть остекления)	3

 

Задаваясь различными кратными расстояниями от источника взрыва, определяется характер повреждения всех близко расположенных объектов.

Для определения вероятности поражения человека на заданном расстоянии по формулам (1.8) и (1.10) рассчитываем избыточное давление во фронте ударной волны и удельный импульс для расстояний 70м.

                                                 (1.10)

Условная вероятность поражения избыточным давлением, развиваемым при взрыве парогазовоздушных смесей, человека, находящегося на определенном расстоянии от эпицентра аварии, определяется с помощью «пробит-функции» , которая рассчитывается по формуле:

                                 (1.11)

                            (1.12)

С помощью таблицы 1.2 определяем вероятность поражения человека.

 

 

Таблица 1. 2 – Связь вероятности поражения с функцией «пробит»

Р,%	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
0		2,67	2,95	3,12	3,25	3,38	3,45	3,52	3,59	3,66
10	3,72	3,77	3,82	3,86	3,92	3,96	4,01	4,05	4,08	4,12
20	4,16	4,19	4,23	4,26	4,29	4.33	4,36	4,39	4,42	4,45
30	4,48	4,50	4,53	4,56	4,59	4,61	4,64	4.67	4,69	4,72
40	4,75	4,77	4,80	4,82	4,85	4,87	4,90	4,92	4,95	4,97
50	5,00	5,03	5,05	5,08	5,10	5,13	5,15	5,18	5,20	5,23
60	5,25	5,28	5,31	5,33	5,36	5,39	5,41	5,44	5,47	5,50
70	5,52	5,55	5,58	5,61	5,64	5,67	5,71	5,74	5,77	5,81
80	5,84	5,88	5,92	5,95	5,99	6,04	6,08	6,13	6,18	6,23
90	6,28	6,34	6,41	6,48	6,55	6,64	6,75	6,88	7,05	7,33
99	7,33	7,37	7,41	7,46	7,51	7,58	7,65	7,75	7,88	8.09

 

Пример

Взрыв шарового газгольдера сжатого кислорода объемом 700  произошел вследствие превышения регламентированного давления. Аппарат рассчитан для работы под давлением . Взрыв произошел при давлении . Плотность газа при нормальном давлении , показатель адиабаты . Оценим последствия взрыва сжатого воздуха в шаровом газгольдере (определим радиусы зон различной степени поражения ударной волной зданий и сооружений) и определим вероятность поражения человека на расстоянии R=70м.

Решение

Определим перепад давлений по формуле:

 = 2,2-0,1=2,1 МПа

Рассчитаем плотность газа при давлении во время взрыва по формуле:

                                      

Рассчитаем полную массу газов:

                                                    

Рассчитаем удельную энергию газа:

                             

Эквивалент по ударной волне оцениваем с коэффициентом 0,6:

 

Рассчитаем избыточное давние ударной волны, воздействующее на здания, находящиеся на расстояниях 20м, 30м, 50м, 70м и 100м. По полученным данным определим степень разрушения зданий по таблице 1. Избыточное давление на фронте ударной волны на расстоянии R определяется по формуле М.А. Садовского:

     

  

где

R

расстояние от эпицентра взрыва до реципиента, м.

 

При R=20м, - полое разрушение зданий

При R=30м, - 50% разрушения зданий

При R=50м, - средние разрушения зданий

При R=70м, - умеренные повреждения зданий

При R=100м, - умеренные повреждения зданий

Для определения вероятности поражения человека на заданном расстоянии по формулам (1.8) и (1.10) рассчитываем избыточное давление во фронте ударной волны и удельный импульс для расстояний 70м.

Условная вероятность поражения избыточным давлением, развиваемым при взрыве парогазовоздушных смесей, человека, находящегося на определенном расстоянии от эпицентра аварии, определяется с помощью «пробит-функции» , которая рассчитывается по формуле:

С помощью таблицы 1.2 определяем вероятность поражения человека.

Человек, находящийся на расстоянии 70м, может получить травмы различной степени тяжести с вероятностью 62%.

Вывод

Из результатов расчета видно, что, в зависимости от расстояния, значение избыточного давления ударной воздушной волны колеблется в диапазоне от 12кПа до 197кПа; вероятность поражения человека, находящегося на расстоянии 70м от эпицентра взрыва составляет 62%.