Дефлаграционные взрывы (взрывное сгорание смесей)

Облака ГПВС, переобогащенные топливом, не детонируют, а интенсивно горят, образуя огненный шар.

Радиус огненного шара и время его существования

,

где C - масса испарившегося вещества, кг;

-коэффициенты, которые достаточно близки для жидких ракетных топлив и сжиженных газов

Температура огненного шара T=2500К - для ракетных топлив и T=1350К - для горючих газов.

Тепловой поток

,

где -константы.

Тепловая доза (тепловой импульс)

Q=qt или Q=qt_ош.

Опасным для человека является (первая степень ожога). Для небольших огненных шаров, образуемых при взрывах пропана, пентана, октана в воздухе (С10 кг) А₂=1,07, =0,181 в формуле для t_ош

Расчет параметров осколков

Осколки при взрывах делятся на первичные (фрагменты материала, емкости, оболочки) и вторичные, возникающие под действием ударной волны на различные объекты. Начальная скорость первичного осколка, м/с:

,

где Q принимается из значения:

Q_m – удельная теплота взрыва конденсированных ВВ;

Q_mстх – удельная теплота взрыва ГПВС, находящейся без избыточного давления;

Q = (Q_mстх + P/ ( - 1)) –полная энергия смеси взрывоопасного газа, находящегося под давлением;

Q = P/ ( - 1) – энергия инертного газа, находящегося под избыточным давлением.

=С/m. В зависимостях: С - масса заряда, кг; Q - удельная теплота взрыва, Дж/кг; m – масса оболочки, кг;

.

Здесь: - плотность газа при нормальных условиях, кг/м³;

- плотность газа в емкости, кг/м³;

 - показатель изентропы (табличная величина);

- избыточное давление в емкости, Па;

Р –внутреннее давление в емкости, Па;

- атмосферное давление. Р = Р – Р₀.

Радиус разлета осколков

, м,

где H - высота центра взрыва, м;

g - ускорение свободного падения, м/с².

Пороговая скорость осколка массой m, кг, по критерию тяжелого ранения человека:

, м/с .

3.4.2. Оценка радиоактивной обстановки

1. Спад уровней радиации (УР) на местности подчиняется зависимости где, P₀ и P_t – УР на местности на время t₀ и t; t₀; t – время, прошедшее после ЯВ (аварии); n- показатель степени, характеризует скорость распада смеси р/нуклидов, n=0,4…0,6 –для АЭС и 1,2 – для ЯВ.

Если t₀=1 часу, то P₀= P₁

P_t=P₁(t)^-n= P₁/ tⁿ; P₁=t_iⁿP_ti=K_пiP_ti , (4)

где K_п=tⁿ-коэффициент пересчета мощности дозы излучения (УР) с любого времени t, на которое она определена, на любое другое время, прошедшее после ЯВ (аварии).

2. Приведение УР к одному времени после ЯВ (аварии).

В практике расчетов чаще всего удобнее привести все измеренные мощности дозы (УР) к 1 часу после ЯВ (аварии). Из (4.4) P₁=Р_ttⁿ. Логарифмирование дает lgP₁ - lgP_t –nlgt = 0, т.е. уравнение прямой. Удобнее К_п представить табличным значением К_п=tⁿ.

3. Определение показателя степени «n».

Показатель степени в (4) может быть определен по двум замерам УР на одном и том же месте с некоторым интервалом по времени, но при условии, что время взрыва (аварии) известно. Из зависимости (4) следует, что

P₁ t₁ⁿ= P₂ t₂ⁿ; P₁/P₂= t₂ⁿ/ t₁ⁿ

Логарифмируя равенство, получим

,

где P₁, P₂ УР на местности на время t₁ и t₂ после взрыва (аварии).

4. Определение времени ЯВ (аварии)

Это время определяется из зависимости

,

где P₁, P₂ УР на местности, измеренные на одном и том же месте с интервалом замера от 0,25 часа до 6 часов по астрономическому времени; t=t₂-t₁ – интервал времени между замерами, час. t₂ –определяет время, прошедшее от взрыва (аварии) до второго измерения УР на местности. Астрономическое время взрыва T_взр=Т_2изм-t₂, час. Соотношение получено из (4)

P₁ t₁ⁿ= P₂ t₂ⁿ, P₁(t₂-t)ⁿ=P₂t₂ⁿ; P₂/P₁=(t₂-t)ⁿ/ t₂ⁿ,

извлекая из равенства корень n степени получим:

;

Для ЯВ .

Задаваясь соотношением Р₂/Р₁ (от 0,95 до 0,2) и t (от 0,25 до 2 часов) можно представить t₂ табличными значениями.

5. Определение возможных доз облучения за время пребывания в зонах радиоактивного загрязнения.

Получаемая доза облучения определяется по зависимости

, (5)

где Р₁- мощность дозы излучения, пересчитываемая на 1 час после взрыва (аварии);

– дозовый коэффициент, табличная величина;

К_осл – коэффициент ослабления ИИ защитной преградой (средой), величина табличная или расчетная.

6. Коэффициент ослабления ИИ преградой.

,

где h – толщина слоя материала преграды, см ;

d_пол – слой половинного ослабления ИИ материалом, см, табличная величина.

Коэффициент ослабления может определяться как

,

где Р_откр , Р_зд – мощности дозы на открытой местности и в здании (сооружении).

7. Суммарная доза облучения D_сум с учетом ранее полученной дозы облучения (остаточной дозы D_ост)

D_сум=D_ост+D_получ,

где D_получ рассчитывается во формуле (5);

D_ост –определяется по таблице в зависимости от времени после облучения (числа недель), прил. 17.

8. Определение допустимого времени пребывания людей в зонах загрязнения или допустимого времени начала работы в них.

Исходными данными являются: D_зад- заданная (установленная) доза облучения, Р₁, t_нач или t_обл - время начала или продолжительность облучения (решение обратной задачи).

По D_зад из (5) определяется K_доз. Тогда t_нач=f(K_доз;t_обл) или t_обл=f(K_доз;t_нач) определяются из таблиц справочника.

t_обл

t_нач K_доз

Допустимое время пребывания людей в зонах загрязнения (Т=t_к-t_н) можно определить по зависимости:

Из (5)

;

; ; ; учитывая, что Р_н=Р₁t^-n, то

; = .

Если n=1,2 , то

9. Если радиационный фон неоднороден на местности (обычно при движении в зонах загрязнения) и время облучения T мало, то получаемая доза

D = или D₁= ,

где - средняя мощность дозы облучения на участке (пересчитывается к одному часу после аварии, т.е. P_ср1).

Если доза облучения задана, то определяется коэффициент пересчёта K_п, как:

или

По К_п определяется время начала облучения - t_нач.

При преодолении зон РЗМ средняя мощность дозы P_ср берется для расчетов по следующим соотношениям:

при полном пересечении следа перпендикулярно оси следа ; если движение начинается или заканчивается на следе, то ; при движении под углом 45 градусов , при движении параллельно оси следа .

10. Основное условие радиационной защищённости (обычно рассчитывается на одни сутки)

С С_б и С= ,

где С - коэффициент защищённости.

Здесь: 24 – число часов в сутках;

t – время пребывания на открытой местности, ч;

t_i – время пребывания в зданиях (сооружениях и т.д.),ч;

t+ =24 ч;

К_осл – коэффициент ослабления i – м зданием (сооружением, техникой);

С_б - коэффициент безопасной защищенности.

Здесь: D - доза радиации, получаемая на открытой местности за сутки (или за любой расчётный защитный период); рассчитывается по формуле (5).

D_зад – заданная доза облучения на сутки (или расчётный защитный период), рад.

11. Расчёт потребного количества смен для работы на загрязнённой территории

Вариант1. Потребное количество смен n= ,

где D_сум – суммарная доза облучения, которая может быть получена на открытой территории за всё время работ (определяется по формуле (5));

D_зад – заданная доза облучения для смены.

Вариант 2. n ,

где Т_общ – время, необходимое для выполнения работ, ч;

Т_см – допустимое время работы одной смены по заданной дозе облучения.