Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь FAQ Написать работу КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Методики оценки зон разрушений при взрывах газо-воздушных смесей (ГВС).Содержание книги
Поиск на нашем сайте
Рассмотрим упрощенные методики решения типовых задач при взрывах на взрывоопасных объектах (ВОО) [10, 12,13]. В работах [6, 9,10] рассмотрены методики: 1. При взрыве газо- и паровоздушных углеводородных веществ [9]; 2. При взрывах пылевоздушных смесей и аэрозолей. Так как для взрывоопасных объектов экономики (ОЭ) наиболее характерны аварии с выбросом газо- и паровоздушных смесей углеводородных веществ с образованием детонационных взрывов, то ниже даются методики оценки зон разрушений именно для этих случаев. Такие взрывы могут происходить в неограниченном (открытая атмосфера) и ограниченном (в замкнутом объеме) пространстве в результате разрушений газопроводов, разлива сжиженного горючего газа, его испарения, неисправностей технологической аппаратуры, трубопроводов, утечек газа в помещениях и т.д. При этом имеют место детонационные взрывы [7, 10, 9, 14]. К ГВС относят: метан, пропан, бутан, этилен, пропилен, бутилен и др.
Взрывы ГВС в открытой атмосфере [9,10]
Существуют различные методики расчета, но все они основаны на принципе подобия Хопкинсона и подчинены закону «кубического корня». В практике широко используют две методики, которые дают достоверные результаты. Первая методика определения параметров зон разрушения.
Это упрощенная и достаточно объективная методика, рассмотренная в работах [9, 10]. На основе анализа и обобщения материалов аварий со взрывом ГВС в очаге поражения (взрыва) на открытой местности (атмосфере) выделяют две зоны: детонации (детонационной волны); распространения (действия) ударной волны (УВ). Условный (расчетный) радиус зоны детонации (детонационной волны) r0 определяют по эмпирической формуле:
r0=18.5· (2.5),
где k – коэффициент, характеризующий объем газов или паров веществ, переходящих во взрывоопасную смесь. Его значения в расчетах принимаются k=0.4-0.6 [15, 16]. В некоторых методиках значение коэффициента k принимают в зависимости от способа хранения продукта: k = 1 - для резервуаров с газообразным веществом; k = 0,6 - для газов, сжиженных под давлением; k = 0,1 - для газов, сжиженных охлаждением (хранящихся в изотермических емкостях); k = 0,05 - при аварийном разливе легковоспламеняющихся жидкостей; – количество вещества, разлившегося из разгерметизированной емкости (хранилища); 8,5 – эмпирический коэффициент, который позволяет учесть различные условия возникновения взрыва (характеристики ГВС, состояние атмосферы, форму облака, мощность источника воспламенения, место его инициирования и др.). За пределами зоны детонации избыточное давление ударной волны (ΔРф) резко снижается до атмосферного. В литературных источниках [7, 9,10, 14] предлагаются те или иные зависимости для расчета максимальных значений ΔРф в зоне детонации с учетом расстояния до места взрыва, например во второй методике, приведенной ниже. В этой же методике для расчетов используются обобщенные данные изменения избыточного давления (ΔРф) исходя из расстояния, выраженного в долях от радиуса зоны детонации (r1/r0) и максимального давления (Pmax) в зоне детонации (табл. 2) [9]. При этом Pmax для различных ГВС находится по табл.2 из справочников [10, 14]. Зону распространения (действия) УВ обычно разбивают на несколько (n) зон [10] с радиусами: · смертельных поражений или полных разрушений (R100) с избыточным давлением на внешней границе ΔРф=100 кПа (ΔРф > 50 кПа); · сильных и полных разрушений соответственно с ΔРф=30 кПа и ΔРф=50 кПа (R50); · средних с ΔРф=20 кПа · слабых с ΔРф=10 кПа (R20) · безопасную зону с ΔРф < <10 кПа, т.е. ΔРф=6 -7 кПа (R6, 7). *По международным нормам безопасным · для человека является Δ Рф=7 кПа [10,14]. Затем, определив Pmax (табл. 2) для данной ГВС, вытекшей при аварии из емкости (хранилища), по табл. 3 [7] при принятых зонах с ΔРф1=100 кПа, ΔРф2=50 кПа, ΔРф3=20 кПа, R6,7=7кПа находим отношения r1/r0 и, следовательно, радиусы (Rn) принятых зон, зная r0 из (2.5)
(2.6)
и Rn=cn ·r0 (2.7),
где n – показатель той или иной принятой зоны; cx= определяется по табл.3.
По аналогии с характеристиками зон разрушений при воздействии воздушной УВ ядерных взрывов [6-8] определяют размеры опасных зон, в которых возникнут сильные, возможные (слабые) разрушения жилых и промышленных зданий в районах взрыва газо- и паровоздушных смесей углеводородных газов и жидкостей [9]. Следует сказать, что учитывая импульсный характер воздействия нагрузок от УВ, избыточное давление при взрыве ГВС, вызывающее сильные разрушения, будет примерно в 1,5-1,7 раза больше, чем при ядерном взрыве, т.е примерно ΔРф ГВСср~50 кПа, а возможные слабые разрушения – ΔРф ГВСсл=20 кПа [9,14]. Тогда радиусы зоны сильных (Rc) и слабых (Rсл) разрушений:
Rсл = R20 = r0 ·с20,
Rc = R50 = r0 · с50
Отношения R50/r0 и R20/r0 могут быть определены как по табл.3, так и по табл.4 [9]. В табл. 4 приведены значения радиусов зон сильных (Rc = R50) и слабых (Rcл = R20) разрушений для массы разлившейся ГВС из разгерметизированной емкости (Q) – Q=1-10000 т и максимальных значений давлений Pmax=500-2000 кПа [9].
Таблица 2 Физико-химические и взрывоопасные свойства некоторых веществ и их ГВС
Таблица 3
Изменение ΔРф в зависимости от r1/r0 и ΔРmax в зоне детонации
Таблица 4 Радиусы зон сильных и слабых разрушений
Скорость распространения детонационной волны [10,14] рассчитывается по зависимости
(2.8),
где - показатель адиабаты продуктов детонации, определяемый по табл.2, Q - теплота взрыва единицы массы ГВС или удельная теплота сгорания ГВС с воздухом, Дж/кг (табл.2). Время полной детонации [10] облака ГВС находится по формуле:
tд= (2.9)
При аварийном вскрытии газопроводов и емкостей, разлитиях ГВС и их испарении облако, переобогащенное топливом, не детонирует, а интенсивно горит с внешней поверхности, вытягивается и образует огненный шар, который, поднимаясь, принимает грибовидную форму. Поражающее действие огненного шара характеризуется его размерами и временем теплового воздействия на объекты и людей, которое определяется временем горения (временем существования) огненного шара. Их величина зависит от общей массы жидкости в емкости в момент взрыва. В работах [9,10] приводятся расчетные зависимости для определения радиуса и времени существования огненного шара.
Таким образом, алгоритм определения размеров опасных зон в районах взрыва газо- и паровоздушных смесей в открытой атмосфере можно представить в следующем виде: 1. Найти величину максимального давления в зоне детонации при взрыве заданной ГВС (Pmax, кПа) в воздушном пространстве, используя табл. 2. 2. Определить радиус детонации r0 по формуле (2.5); 3. Найти отношения r1/r0 по табл. 3 при Δ Рф1=100 кПа, ΔРф2=50 кПа, ΔРф3=20 кПа, ΔРф 4=7 кПа; 4. Рассчитать радиусы зон R100, R50, R20, R7 по формуле (14); 5. Определить (дополнительно) по табл. 4 радиусы зон сильных (Rc=R50) и слабых (Rсл=R20) разрушений, а также R50/r0 и R20/r0 при известной массе ГВС разлившейся из разгерметизированного хранилища (емкости) Q и Pmax.
Пример 1. В результате разгерметизации емкости с сжиженным пропаном в количестве Q=10т, произошел взрыв пропано-воздушной смеси. Определить радиусы зон разрушений при ΔРф1=100 кПа, ΔРф2=50 кПа, ΔРф3=20 кПа, ΔРф 4=7 кПа, приняв к=6.
Решение: r0=18.5· = r0=18.5· =18,5·1.8=33
Из табл.2 для пропана Pmax=860кПа ≈ 900кПа. Из табл. 3 при Pmax и Δ Рф1=100 кПа: r1/r0=1,8, R100/r0=1,8; при ΔРф2=50 кПа: r1/r0=2,9, R50/r0=2,9; при ΔРф3=20 кПа: r1/r0=5, R20/r0=5; при Δ Рф4=7 кПа: r1/r0=10, R7/r0=10.
Примечание. Аналогично по табл.4 при Pmax=900кПа и Q=10 т: r50/r0=2,9 или R50/r0=2,9; r20/r0=5 или R20/r0=5
Радиусы зон разрушений согласно (2.7):
R100=1,8 r0=1,8 · 33=60(м); R50=2,9 ·r0=2,9 · 33=95(м);
R20=5·r0=5 · 33=165(м); R7=10·r0=10 · 33=330(м).
Примечание. Радиусы зоны сильных (Rc) и слабых разрушений (Rсл) и r0 определим по табл. 4 (дополнительно) при Q=10т и Pmax=900кПа: Rc=R50=95м, Rсл=R20=165м и r0=33м. = =1802
где =1,257 и =2,8 · 106 Дж/кг определены для пропано-воздушной смеси по табл.2. В общем случае по табл.2 можно было определить и D=1850 м/с [10].
tд=r0/D, tд1=33/1802=0,018
Контрольный пример. В населенном пункте расположена емкость с ацетиленовоздушной смесью в количестве 100т. Определить радиусы зон сильных и слабых разрушений при полной разгерметизации емкости и к=0,6.
Ответ: r0 =72 м, Rc = 216 м, Rcл=382 м, Pmax=1003 кПа. Задания для самостоятельной работы: В результате разгерметизации емкости с сжиженным газом произошел взрыв газовоздушной смеси. Определить радиусы зон разрушений при заданных условиях, приняв к=6.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2016-07-14; просмотров: 2845; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.144.255.198 (0.007 с.) |