11. Виды взрывного превращения облаков твс.

ДЕТОНАЦИЯ Самым опасным видом взрывного превращения является детонация. Детонационная волна распространяется по невозмущенному веществу со сверхзвуковой скоростью, приводя к локальному повышению давления в зоне химического превращения исходного вещества в конечные продукты. В результате детонации образуется ограниченная область продуктов детонации, имеющих высокие давления и температуру, расширение которой приводит к образованию взрывных волн в воздухе (или грунте) и взаимодействию их с какими-либо препятствиями. При рассмотрении взрывных волн на значительном расстоянии от места взрыва его источник можно рассматривать как точечный.

В основе моделирования взрывов лежит принцип «кубического корня» Хопкинсона: «Подобные ударные волны образуются на тождественно равных приведенных расстояниях в тех случаях, когда два заряда одного и того же ВВ подобной геометрии, но различного размера детонируют в одинаковой атмосфере».При этом приведенное расстояние Z определяется как:

г де R — расстояние от заряда; М — масса заряда ВВ; Е — энергия ВВ.

В

При расчете избыточного давления в воздушной ударной волне при крупномасштабных взрывах конденсированных ВВ обычно используют формулу Садовского: где ,

– масса ВВ, - теплота взрыва ВВ и тротила,

Рис. 14.2. Соотношение между избыточным давлением и приведенным расстоянием

еличина М относится к массе стандартного ВВ, для других ВВ используют массу ТНТ-эквивалента. Зависимость избыточного давления от приведенного расстояния рис. 14.2.

ВЗРЫВЫ ТВС. Вид аварийного взрыва облака ТВС зависит от чувствительности смеси и загроможденности пространства, занимаемого облаком. При оценке вида взрывного превращения по чувствительности горючие смеси делятся на 4 класса:

1. класс — особо чувствительные (ацетилен, водород, окись этилена и т.д.); 2класс — чувствительные (бутан, пропан, пропилен, сероуглерод, этилен, ШФЛУ, этан и т.д.); 3класс — среднечувствительные (ацетон, бензин, гексан, сероводород, метиловый, этиловый и пропиловый спирты, СПГ, формальдегид и т.д.); 4класс — слабочувствительные (аммиак, бензол, керосин, метан, окись углерода, фенол и др.).

Окружающие пространства в зависимости от их геометрических характеристик делятся на 4 вида:

Вид 1 — наличие длинных труб, полостей, каверн, заполненных горючей смесью, при сгорании которой возможно ожидать формирования турбулентных струй продуктов сгорания и ускорения пламени. Вид 2 — сильнозагроможденное пространство: наличие полузамкнутых объемов, высокая плотность размещения технологического оборудования, лес. Вид 3 — среднезагроможденное пространство: отдельно стоящие технологические установки, резервуарный парк. Вид 4 — слабозагроможденное и свободное пространство.

Определив чувствительность смеси и загроможденность пространства, можно по экспертной табл. определить вид взрывного превращения.

Диапазон 1 — детонация или горение со скоростью фронта 500 м/с и выше. Диапазон— дефлаграция, скорость фронта пламени 300— 500 м/с. Диапазон 3 — дефлаграция, скорость фронта пламени 200— 300 м/с. Диапазон 4 — дефлаграция, скорость фронта пламени 150— 200 м/с. Диапазон 5 — дефлаграция, скорость пламени V_Г = 43 • М_г ^1/6(м/с), где М_г — масса топлива в облаке, кг. Диапазон 6 — дефлаграция, скорость фронта пламени V_Г = = 26 • M_Г^1/6 (м/с). Здесь М_Г — масса горючего газа, содержащегося в облаке ТВС.

При определении взрывных нагрузок необходимо определить эффективный энергозапас ТВС.

При расчете параметров взрыва облака, лежащего на поверхности земли, величина эффективного энергозапаса удваивается. Теплота сгорания q_Г в ТВС (МДж/кг) берется из справочных данных.

Оценки последствий взрыва различаются для газового и гете­рогенного состояния топлива в смеси. Предполагается, что смесь гетерогенная, если более 50 % топлива содержится в облаке в виде капель, в противном случае ТВС считается газовой. Для летучих веществ (пропан) смесь считается газовой, а для веществ с низким давлением насыщенного пара (распыл дизтоплива при 20 °С) смесь считается гетерогенной