Дать характеристику зон при взрыве газовоздушной смеси.

Прежде чем приступить к изложению основного материала и методик, целесообразно уточнить основные понятия и определения.

Процесс горения со стремительным высвобождением энергии и образованием при этом избыточного давления (более 5 кПа) называется взрывным горением.

При взрыве газовоздушных смесей различают две зоны действия: детонационной волны - в пределах облака ГВС и воздушной ударной волны - за пределами облака ГВС. В зоне облака действует детонационная волна, избыточное давление во фронте которой принимается постоянным в пределах облака ГВС и приблизительно равным DРд = 17 кгс/см2 (1,7 МПа).
В расчетах принимают, что зона действия детонационной волны ограничена радиусом r0, который определяется из допущения, что ГВС после разрушения емкости образует в открытом пространстве полусферическое облако.
Объем полусферического облака может быть определен по формуле

м3,

где Пи = 3,14.
Учитывая, что киломоль идеального газа при нормальных условиях занимает 22,4 м3, объем образовавшейся ГВС при аварийной ситуации составит

м3,

где k - коэффициент, учитывающий долю активного газа (долю продукта, участвующего во взрыве);
Q - количество сжиженных углеводородных газов в хранилище до взрыва, кг;
C - стихиометрическая концентрация газа в % по объему (табл. 6.2);
mk - молярная масса газа, кг/кмоль.

Из условия равенства полусферы и объема образовавшейся смеси, получим


м. (6.1)

При подстановке значений для метана mk=16 и С=9,45 (см. табл. 6.2), получим формулу

r0= 1,92 • м, (6.2)

где Q - количество метана до взрыва в тоннах.
Эта формула получила широкое распространение при проведении расчетов по определению последствий взрывов для углеводородных газов.
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.
Зона действия воздушной ударной волны (ВУВ) начинается сразу за внешней границей облака ГВС. Давление во фронте ударной волны дельта Рф зависит от расстояния до центра взрыва и определяется по рис. 6.1 или табл. 6.1, исходя из соотношения

дельта Рф = f (r / r0), (6.3)

где r - расстояние от центра взрыва до рассматриваемой точки.

Таблица 6.1

Таблица 6.1 и рис.6.1 составлены путем аппроксимации известных формул, характеризующих зависимость давления от расстояния до центра взрыва.

Рис. 6.1. Изменение значений дельта Рфв (кгс/см2) при взрыве пропанобутановых ГВС в зависимости от массы сжиженного газа Q (кг) и расстояния r (м)