1.4. Расчет тротилового эквивалента взрыва и безопасного расстояния по действию воздушных ударных волн

Тротиловый эквивалент вещества - это отношение теплоты взрыва 1 кг вещества (в смеси с окислителем) к теплоте взрыва 1 кг тротила (тринитротолуола).

Тротиловый эквивалент вещества рассчитывается по формуле:

, (9)

где  - тротиловый эквивалент парогазовой смеси; - теплота взрыва вещества, кДж/кг; Q _ТНТ = 4,18710³ кДж/кг - теплота взрыва тротила (тринитротолуола).

Тротиловый эквивалент взрыва (мощность взрыва) - это отношение энергии, выделившейся при взрыве к теплоте взрыва 1 кг тротила.

Из определения тротилового эквивалента взрыва следует, что тротиловый эквивалент взрыва есть условное количество взорвавшегося тротила.

Тротиловый эквивалент взрыва (мощность взрыва) парогазовых сме­сей рассчитывается по формуле:

(10, а)

или с учетом (9):

М_тнт = т, (10, б)

где М_ТНТ - масса условно взорвавшегося тротила; т - количество горючего вещества пожаровзрвывоопасной смеси;  - доля потенциальной энергии, перешедшей в кинетическую энергию взрыва.

При взрыве парогазовой смеси углеводородных топлив в ограниченном объеме (помещении, оборудовании) коэффициент  принимается равным 1, при взрыве в неограниченном объеме (взрыв облака парогазовой смеси) коэффициент , как правило, принимают равным 0,4.

Размер безопасной зоны по действию давления воздушной ударной волны взрыва рассчитывают по формуле:

_{, (11)}

где R_без - безопасное расстояние по действию ударной волны взрыва, м; М_ТНТ - тротиловый эквивалент взрыва, кг.

1.5. Примеры решения задач

П р и м е р 1. В складском помещении, размеры которого составляют 10х8х4 м³, находится в емкостях легковоспламеняющаяся жидкость – бензол. В результате разгерметизации одной емкости из нее вытекает в помещение 10 кг бензола, который испаряется. Рассчитать избыточное давление взрыва в помещении и определить категорию помещения склада по пожаровзрывоопасности.

Р е ш е н и е:

Категорию помещения по взрывопожарной опасности можно определить, если будет известно избыточное давление взрыва в помещении. Для определения этого давления выпишем характеристики бензола C₆H₆ из таблицы 3: = 78,113 кг/кмоль; = 40576 кДж/кг; t_всп = -12С.

Избыточное давление взрыва в помещении определим по формуле (2), кПа

.

При расчетах было принято или рассчитано:  

= 900 кПа; = 101 кПа; = 10 кг; Z = 0,3 (табл. 2);

= 0,81084 =256 м³ ( формула (3));

кг/м³ (формула (4));

; ; ; %; 

= 3.

Найденное избыточное давление кПа превышает 5 кПа (табл. 1), поэтому помещение склада по взрывопожарной опасности относится к категории «А».

П р и м е р 2. Определить категорию трехэтажного производственного здания. Общая площадь помещений здания 1500 м²; площади помещений категорий А – 5 м², Б – 12 м², В – 75 м², Г – 190 м².

Р е ш е н и е:

Определение категории здания следует осуществлять путем последовательной проверки их принадлежности к категориям от высшей (А) к низшей (Д).

Суммарная площадь помещений категорий А,Б и В составляет 5% площади всех помещений здания, но не более 200 м², поэтому здание относится к категории В.

П р и м е р 3. Рассчитать тротиловый эквивалент взрыва бутана.

Р е ш е н и е.

1. Теплота взрыва бутана принимается равной его низшей теплоте сгорания. Значение Q_Н для бутана составляет 2,6710³ кДж/моль. При пересчете на 1 кг бутана теплота взрыва составит:

=4610³ кДж/кг.

2. Согласно соотношению (9) тротиловый эквивалент взрыва бутана в смеси стехиометрического состава будет равен:

.

П р и м е р 4. Рассчитать тротиловый эквивалент возможного аварийного взрыва 20 кг бутана с воздухом:

а) в технологическом оборудовании,

б) в облаке. Р е ш е н и е.

1. Тротиловый эквивалент взрыва бутана в смеси стехиометрического состава равен 10,9 (см. пример 1).

2. Тротиловый эквивалент возможного аварийного взрыва при взрыве в технологическом оборудовании рассчитывается по формуле (10, б) при условии  = 1.

М_тнт = т = 10,9201 = 220 кг (тротила).

3. Тротиловый эквивалент возможного аварийного взрыва при взрыве облака рассчитывается по формуле (10, б) при условии  = 0,4.

М_тнт = т = 10,9200,4 = 90 кг (тротила).

П р и м е р 5. Для случаев взрывов, рассмотренных в примере 2, рассчитать безопасное расстояние по действию ударной воздушной волны.

Р е ш е н и е.

1. Безопасное расстояние по действию ударной воздушной волны при взрыве в технологическом оборудовании (согласно 11) будет равно:

= 15 91 м.

2. Безопасное расстояние по действию ударной воздушной волны при взрыве облака (согласно 1.4) будет равно:

= 15 67 м.