Взрывы гпвс (пылевоздушных смесей) в замкнутом объеме (помещениях)

Для горючих газов, паров легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, состоящих из атомов H, O, N, Cl, F, Br избыточное давление взрыва рассчитывается по формуле:

, (7.1)

где P_max – максимальное давление взрыва стехиометрической ГПВС в замкнутом объёме(при отсутствии данных допускается принимать в расчётах P_max=900 кПа);

C - масса горючего материала (газа, паров ЛВЖ или ГЖ), кг;

Z - коэффициент участия горючего во взрыве (Z=0,5 для ГГ; Z=0,3 - для ЛВЖ и ГЖ);

V_СВ –свободный объём помещения, м³(V_СВ=0.8V₀, здесь V₀ – полный объём помещения);

ρ_Г,Пст – плотность газа или пара стехиометр. состава, кг/м³ ;

С_стх – стехиометр. концентрация горючего материала, %(объёма);

К_н – коэффициент, учитывающий негермитичность помещения и неадиабатичность процесса горения(допускается принимать К_н=3);

Объём газа, вышедшего из аппарата V_а=0.01РV, м³, где Р – давление в аппарате, кПа; V – объём аппарата, м³.

Масса горючего материала, вышедшего в помещение С=V_а ρ_Г,Пст, кг.

Избыточное давление при взрыве других ГПВС и пылей (для пыли в МПа), (7.2)

где С - масса горючего вещества, поступившего в помещение в результате аварийного вскрытия емкости (для пыли - общая масса дисперсного продукта), кг;

- теплота сгорания вещества, Дж/кг;

- начальные давление, температура и плотность воздуха в помещении (если они не заданы, то допускается брать как для МСА);

- удельная теплоемкость воздуха (допускается принимать

.

Z –коэффициент участия продукта во взрыве ((см 7.1), для пыли z=0,5);

V_СВ и К_н – те же, что в (7.1),

К_н=2…3.

При взрывах гибридных смесей , т.е. общее давление определяется как сумма давлений от паров и пыли.

Если в (3.2) массу горючего вещества заменить через , тогда

Тепловое действие взрывов

Для взрывов конденсированных ВВ, ГПВС и ЯВ

Радиус огненного шара R_ош, км и время его существования t_ош ,с определяются зависимостями:

R_ош=0.052С^0.4, и t_ош=0.32

г де С – тротиловый эквивалент воздушного или наземного взрывов.

Полные тротиловые эквиваленты С_т воздушного или наземного взрывов выражаются в килотоннах, а радиус - в км.

Тепловой поток (энергетическая освещенность) от огненного шара,

,

где ,- константа Стефана-Больцмана; T=8000К - эквивалентная температура излучения огненного шара как черного тела;

- энергетическая светимость огненного шара;

k-коэффициент прозрачности атмосферы, k=0,12...0,96,

k^ -коэффициент ослабления излучения (табл.8.1);

R – удаление объекта, м.

Замечания.

1. В некоторых источниках приводятся иные зависимости для определения и , т.е.

, м; , с (1)

где С – масса тротила или масса ВВ (смеси ГПВС) в тротиловом эквиваленте, кг.

Расчет по этим зависимостям приводит к завышенным результатам, которые значительно отличаются от опытных данных. Так, по опытным данным, для взрыва тротила массой менее одной тысячи тонн – 1 кт м, а 0,2 с.

В силу этого при расчетах целесообразно избегать применения зависимостей (1).

Таблица 12

Значения коэффициентов к и к^

Характеристика атмосферы	Дальность видимоти , км	к
Воздух очень прозрачен (очень ясно)	До100	0,96	0,04
Хорошая прозрачность	До 50	0,92	0,08
Средняя прозрачность	До 20	0,80	0,2
Слабая (легкая) дымка	До 10	0,66	0,4
Сильная дымка	До 5	0,36	0,8
Очень сильная дымка (туман)	До 1	0,12	4

2. Тепловая доза (тепловой импульс) Q может рассчитываться и по иной зависимости, исходя из следующих соображений. Общая энергия, выделяемая при воздушном взрыве боеприпаса мощностью 1 кт Дж. Известно, что на тепловую энергию при взрыве расходуется примерно одна треть от общей энергии взрыва, т.е.:

, Дж,

где С – тротиловый эквивалент, кт. Тогда тепловой импульс Q на расстоянии R, м можно рассчитывать делением на облучаемую поверхность S, с учетом коэффициента k, т.е.:

, Дж/м² (2)

или , кДж/м² (3)

В формулах (2); (3):

С – тротиловый эквивалент (мощность) взрыва, кт, а в формуле (3) и R- радиус огненного шара и расстояние до объекта, км; – коэффициент (табл.12); е – основание натурального логарифма. Этими зависимостями можно пользоваться для самоконтроля при расчетах теплового воздействия взрывов.

3. В расчетах теплового излучения необходимо помнить, что при наземных взрывах поток излучения, достигающий объекта (мишени), будет реально меньше расчетного на 25-50% в силу его затенения, поглощения (отражения) различными местными предметами. Реальное его значение близко к тепловому потоку от воздушных взрывов, хотя мощность наземного взрыва примерно в два раза больше мощности воздушного взрыва.

Тепловая доза (тепловой импульс, энергетическая экспозиция) Q, Дж/м², . Принимая q и Т постоянными, получим , где t, с, время облучения (экспозиции). При максимальном облучении t =t_ош, тогда

, Дж/м².