ПЛАН ЗАНЯТИЯ

по дисциплине “Теория горения и взрыва”

Вид занятия: ПЗ № 7 Расчет параметров воздушной ударной волны при детонации облака ГВС в открытой атмосфере

Тема № 4: Основные показатели (параметры) взрыва

Учебные цели:

Научить расчету параметров ударной волны при детонации облака ГВС в открытой атмосфере

Группы	Дата	Учебные часы по расписанию	Место проведения занятий

№ п/п	Перечень основных вопросов	Ориентировочное время (мин)	Организационно- методические особенности
1	Вводная часть 1. Проверка готовности студентов к занятию. 2. Вступление: - тема занятия; - учебные цели; - изучаемые учебные вопросы. 3. Выдача вариантов заданий.	10
2	Основная часть Учебные вопросы: 1. Расчет параметров воздушной ударной волны при взрыве облака ГВС	70
3	Заключительная часть 1.Подведение итогов занятия	10

Разработал д.т.н, профессор

А.В. Кипер

ЗАДАНИЕ

на практическое занятие № 7

по дисциплине “Теория горения и взрыва”

Тема: Расчет параметров детонации газовоздушной смеси в открытой атмосфере

Перечень вопросов практического занятия:

1. Расчет параметров воздушной ударной волны при взрыве облака ГВС

Методические указания студентам:

Подготовка к занятию.

Изучить задание на практическое занятие, конспект лекции № 9 и рекомендованную литературу. На занятии иметь калькулятор и несколько листов бумаги формата Ф4.

Порядок проведения занятия.

В начале практического занятия преподаватель проверяет подготовленность студентов и выдает варианты заданий. Студенты выполняют задание в соответствии с методикой и оформляют упрощенный отчет на бумаге формата Ф4. За 10 минут до окончания занятия работы предъявляются преподавателю.

Перечень литературы для подготовки к занятию:

1. Конспекты лекций № 7 - 10.

2. Г.Н. Храмов Физика горения при пожаре. Учебное пособие, Издательство СПбГТУ, 2002г.

3. Хитрин А.Н. Физика горения и взрыва. Издательство Московского университета, 1957г.

4. Демидов П.Г. Шандыба В.А., Щеглов П.П. Горение и свойства горючих веществ. М: Химия, 1981г.

5. Методические рекомендации на практическое занятие № 7

Определить: 1)давление фронта ударной волны на расстоянии при детонации облака ГВС, образовавшегося при разгерметизации емкости, содержащей n сжиженного газа; 2) .

Варианты заданий:

№ варианта	1	2	3	4	5	6
Химическая формула вещества	С2Н2	С4Н10	С3Н8	С3Н6	С2Н6	C2H4
R, м	92	164	200	140	175	124
, кг/м3	0.155	0.035	0.092	0.150	0.110	0.082
Способ получения сжиженного газа	сжатие при атмосферном давлении	сжижение под давлением	сжижение охлаждением	сжижение под давлением	сжатие при атмосферном давлении	сжижение под давлением
Масса газа (т)	50	75	115	65	123	92

Методика расчетов

При нормальных условиях (температуре 0 С, давлении 1 кг/cм²) взрывная реакция для ГВС с горючим веществом вида записывается следующим образом

(69)

Теплота взрыва ГВС определяется согласно закону Г.И. Гесса

= + - . (70)

Теплота образования молекул простых веществ N₂, O₂ равна нулю.

Значения теплоты образования некоторых горючих газов приводятся в табл.8, а продуктов взрыва в табл. 9.

Таблица 8. Значения теплоты образования горючих газов и жидкостей

Горючее вещество	Хим. формула	Агрегатное состояние	Тепл. образ. ккал/гмоль
Ацетилен Бутан Метан Пропан Этан Этилен	С2Н2 С4Н10 СН4 С3Н8 С2Н6 С2Н4	Газ Газ Газ Газ Газ Газ	-57.15 29.7 17.89 24.8 20.2 -12.56

Таблица 9. Значения теплоты образования продуктов взрыва

Вещество	Хим. формула	Теплота образования , ккал/гмоль
Двуокись углерода Окись углерода Вода (пар) Вода (жидкость) Простые вещества	CO2 CO H2O H2O H2, O2, N2, C	94,5 26,4 57,7 67,5 0

Избыточное давление (Па) фронта воздушной ударной волны рассчитывается из уравнений:

при

при _, (77)

где:

;

;

– радиус облака ГВС (м);

– атмосферное давление (Па);

- масса ГВС в облаке (кг).

=1.25.

П ри взрыве стехиометрической ГВС, параметры воздушной ударной волны рассчитываются из системы уравнений (78):

при при (78)

при

, (м),

Для расчета параметров взрыва ГВС, содержащих широко используемые газы бутан, бутилен, метан, пропан, пропилен, этан, этилен, допускается принимать

,

, (79)

где:_, - исходная масса сжатого или сжиженного газа в емкости, а также выброшенного в атмосферу при аварии.

Коэффициент  определяют в зависимости от способа хранения или транспортировки горючего вещества:

=1 для сжатых газов и газов при атмосферном давлении;

=0.5 для сжиженных под давлением газов;

=0.1 для газов, сжиженных охлаждением;

=0.020.07 - при растекании легковоспламеняющихся жидкостей.

Импульс I₊, определяется следующим образом:

(80)

, (81)

, (82)

. (83)

где - приведенный импульс давления, Па·с/кг^1/3;

- приведенное расстояние от центра взрыва, м/кг^1/3;

- тротиловый эквивалент массы ГВС, кг;

, – теплота взрыва горючего газа и тротила соответственно, Дж/кг;

- масса горючего газа в облаке, кг.

Эффективное время (с) действия фазы сжатия ударной волны, определяется по формуле:

. (84)

Пример: Определить давление фронта ударной волны на расстоянии R=300м при детонации облака ГВС, образовавшегося при разгерметизации емкости, содержащей 64 т. пропана сжиженного под давлением.

Решение:

1) Из (79) рассчитывается средний радиус облака

2) Давление фронта ударной волны вычисляется из (78), при R=300м  1.7R₀ = 94.4м.

кПа.

Таблица 10. Удельная теплота взрыва и плотность газовоздушных смесей стехиометрического состава

Горючее вещество	Химическая формула	кг/м3	МДж/кг	кг/м3	МДж/кг
Аммиак	NH3	1.130	2.37	0.150	18.6
Ацетилен	C2H2	1.278	3.39	0.090	48.3
Ацетон	C3H6O	1.210	3.11	0.129	28.6
Бутан	C4H10	1.328	2.78	0.0815	45.8
Бутилен	C4H8	1.329	2.89	0.0845	45.5
Бензол	C6H6	1.350	2.94	0.099	40.6
Водород	H2	0.933	3.43	0.0264	120
Метан	CH4	1.232	2.76	0.068	50
Метиловый спирт	CH3OH	1.305	2.82	0.176	20.9
Пропан	C3H8	1.315	2.80	0.079	46.4
Пропилен	C3H6	1.314	2.92	0.084	45.8
Этан	C2H6	1.250	2.80	0.076	46.4
Этилен	C2H4	1.285	3.01	0.082	47.4
Этиловый спирт	C2H5OH	1.340	3.38	0.134	33.8