Взрывное горение гпвс в производственных помещениях и емкостях

Фронтальное (послойное) горение ГПВС в закрытых (герметичных) помещениях от точечного источника зажигания происходит послойно при дозвуковой скорости распространения пламени с повышением давления во всем объеме, поскольку границы помещения не дают возможности расширяться продуктам горения. Выделяющееся при этом тепло переходит во внутреннею энергию газа.

Для горючих газов, паров легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, состоящих из атомов Н, О, N, Cl, F, L, Вг, избыточное давление взрыва , где P_max – максимальное давление взрыва стехиометрической газо-воздушной или паро-воздушной смеси в замкнутом объеме; определяется экспериментально или по справочным данным, при отсутствии данных допускается принимать равным 900 кПа; P₀ – начальное давление, кПа; допускается принимать равным 101 кПа; m_r – масса горючего газа или паров легковоспламеняющейся или горючей жидкости, поступивших в результате аварии в помещение, кг; Z – доля участия взвешенного дисперсного продукта во взрыве; ρ_r – плотность газа, кг/м³; V_св – свободный объем помещения, м³; определяется как разность между объемом помещения и объемом, занимаемым технологическим оборудованием; если свободный объем помещения определить невозможно, то его принимают условно равным 80 % геометрического объема помещения; С_сr – стехиометрический коэффициент; К_н – коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неадиабатичность процесса горения; допускается принимать равным 3.

Избыточное давление взрыва для химических веществ кроме упомянутых выше, а также для смесей , где Н_r – теплота сгорания, Дж/кг; ρ_св – плотность воздуха до взрыва при начальной температуре, кг/м³; С_р – удельная теплоемкость воздуха, Дж/(кг·К); допускается принимать равной 1,01·10³ Дж/(кг·К); Т₀ – начальная температура воздуха, К.

Максимальное избыточное давление при горении углеводородных газов может достигать до 0,65 МПа. Адиабатный нагрев газа в закрытом объеме иногда приводит к детонационному горению вблизи стен и образованию газодинамической волны уплотнения с давлением, превышающим максимум давления при фронтальном горении. В этих случаях максимальное избыточное давление может достигать 2 МПа, а в случае образования отраженной волны – до 10 МПа.

Приложение 6

Взрывы аэрозолей

Взрывы пыли, в основном, происходят по дефлаграционному механизму (взрывное горение). Переход к детонации возможен в длинных штольнях шахт, на конвейерных линиях большой протяженности за счет турбулизации пыли.

Максимальное избыточное давление Р (МПа) взрыва аэрозоля в помещениях зданий определяют по формуле .

Приложение 7

Барическое воздействие на человека, здания и сооружения

Приведем общую характеристику барического воздействия взрыва на человека, кПа:

• для человека безопасно < 10

• легкое поражение (ушибы, вывихи, временная потеря слуха, общая контузия) 10-40

• среднее поражение (контузия головного мозга, повреждение органов слуха,

разрыв барабанных перепонок, кровотечение из носа и ушей) 40-60

• сильное поражение (сильная контузия всего организма, потеря сознания,

переломы конечностей, повреждения внутренних органов) 60-100

• порог смертельного поражения 100

• летальный исход в 50 % случаев 250-300

• безусловное смертельное поражение > 300

При оценке барического воздействия на здания и сооружения принимают четыре степени разрушений:

• слабые разрушения – повреждение или разрушение крыш, оконных и дверных проемов. Ущерб – 10-15 % от стоимости здания;

• средние разрушения – разрушения крыш, окон, перегородок, чердачных перекрытий, верхних этажей. Ущерб – 30-40 %;

• сильные разрушения – разрушение несущих конструкций и перекрытий. Ущерб – 50 %. Ремонт нецелесообразен;

• полное разрушение – обрушение зданий, сооружений.

Зависимость степени разрушений от величины избыточного давления на фронте ударной волны представлена в таблице 4.

Табл. 4. Избыточное давление (ΔР_ф, кПа), соответствующее степени разрушения

Объект	Разрушение
	полное	сильное	среднее	слабое
Здания жилые: кирпичные многоэтажные кирпичные малоэтажные деревянные	30-40 35-45 20-30	20-30 25-35 12-20	10-20 15-25 8-12	8-10 8-15 6-8
Здания промышленные: с тяжелым металлическим или железобетонным каркасом с легким металлическим каркасом или бескаркасные	60-100 60-80	50-60 40-50	40-50 30-50	20-40 20-30
Промышленные объекты: ТЭС котельные трубопроводы наземные трубопроводы на эстакаде трансформаторные подстанции ЛЭП водонапорные башни	25-40 35-45 20 20-30 100 120-200 70	20-25 25-35 50 30-40 40-60 80-120 40-60	15-220 15-25 130 40-50 20-40 50-70 20-40	10-15 10-15 — — 10-20 20-40 10-20
Резервуары: стальные наземные газгольдеры и емкости ГСМ и химических веществ частично заглубленные для нефтепродуктов подземные	90 40 100 200	80 35 75 150	55 25 40 75	35 20 20 40
Металлические и железобетонные мосты	250-300	200-300	150-200	100-150
Железнодорожные пути	400	250	175	125
Тепловозы массой до 50 т	90	70	50	40
Цистерны	80	70	50	30
Вагоны цельнометаллические	150	90	60	30
Вагоны товарные деревянные	40	35	30	15
Автомашины грузовые	70	50	35	10

Приложение 7