2020-05-25
3026
| Газ, среда | γ =Cр/СV |
| Воздух, водород, окись углерода, азот, кислород | 1,4 |
| Метан, углекислый газ | 1,3 |
| Пары воды | 1,135 |
| Аргон, гелий | 1,67 |
| Ацетилен | 1,24 |
| Хлор | 1,36 |
| Сернистый газ | 1,29 |
| Сероводород | 1,34 |
Определяем (с учетом соотношения Еудв = 0,6Е) массу эквивалентного заряда, кг, по формуле:
, (4.3)
где Qтнт – теплота взрыва тринитротолуола (тротила), кДж/кг, Qтнт=4,52·106 Дж/кг.
Избыточное давление во фронте ударной волны на расстоянии R определяется по формуле М.А. Садовского:
, (4.4)
где ΔРф – избыточное давление во фронте ударной волны, кПа;
G – масса тротилового заряда, кг;
R – расстояние от центра взрыва до объекта, м.
Примечания: 1. Формула справедлива для наземного взрыва, а также для воздушного взрыва на R > 8Н, Н — высота взрыва, м.
2. Для взрывчатых веществ (кроме тротила) вместо «G» в формулу подставляется значение G’ = αG. Величину G’ называют тротиловым эквивалентом.
Дальность разлета осколков зданий, сооружений и вулканических камней Lmax, м, определяется по формуле:
, (4.5)
где g – ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с;
V0 – начальная скорость полета осколков, м/с, вычисляется по соотношению:
, (4.6)
где М0 – суммарная масса осколков, равная массе здания, резервуара, кг;
М – масса горючего вещества, кг;
Qv – удельная теплота взрыва вещества, Дж/кг;
Еоск – доля энергии, идущая на разлет осколков.
Формула для определения Lmax дает завышенные значения, так как рассчитана для полета осколков в безвоздушном пространстве. Поэтому дальность полета осколков ограничивают соотношением (Lx):
, (4.7)
где G – масса эквивалентного тротилового заряда, кг.
Масса резервуара цилиндрической формы вычисляется по формуле:
, (4.8)
Объем резервуара цилиндрической формы соответственно:
, (4.9)
где ρ – удельный вес железа (металла), ρ =7,8 г/см3;
δ – толщина оболочки, см;
r и r1 – внешний и внутренний радиус резервуара, см;
h – длина цилиндрического резервуара, см.
Рис. 4.1. Схема сечений цилиндрического и шарового резервуаров
для расчета их объемов
Пример 4.1. Определить радиусы зоны поражения осколками при взрыве сосуда находящегося под давлением (ацетиленовый баллон).
Решение.
Ацетиленовые баллоны могут взорваться по следующим причинам:
1) при резких толчках и ударах, приводящих к разрушению металла баллона или, как правило, к оседанию пористой массы с образованием в ней пустот. Оседание массы, в свою очередь, способствует увеличению объема полого пространства в верхней части баллона. Если объем полого пространства будет превышать 75 – 150 см3, то ацетилен, выделяясь в это пространство и находясь в нем под высоким давлением, становится взрывоопасным;
2) при сильном нагреве (свыше 30 – 40 °С), который уменьшает растворимость ацетилена в ацетоне, вследствие чего повышается его давление;
3) при неплотности соединения вентиля с редуктором, в результате чего ацетилен может выходить в атмосферу, создавая опасность взрыва ацетилено-воздушной смеси в помещении и, как следствие, ацетиленового баллона.
Рассчитаем масштабы зон поражения при взрыве баллона массой 80 кг, объемом 50 л, в котором находится ацетилен под давлением:
Определяем по формуле 4.1 энергию взрыва баллона, Дж:
Эквивалентный тротиловый заряд, кг, определяем по формуле 4.3:
Дальность разлета осколков определяем по формуле 4.7, м:
Пример 4.2. Определить степень разрушений на расстоянии R =100 м при взрыве варочного котла на ЦБК при следующих исходных данных: V = 320 м3, P = 22·105 Па, h = 11,3 м, r = 3 м, ρ = 7,8 г/см3,– плотность материала стенок котла (сталь), δ = 2 см, γ = 1,135.
Решение:
Определяем по формуле 4.1 энергию взрыва котла, Дж:
Рассчитываем массу эквивалентного тротилового заряда, кг:
Вычисляем избыточное давление во фронте ударной волны, кПа, на расстоянии R =100 м по формуле М.А. Садовского (4.4):
Величина избыточного давления во фронте ударной волны менее 10 кПа безопасна для людей на открытой местности.
Определяем дальность разлета осколков, м:
Масса цилиндрического резервуара (формула 4.8), кг:
,
м2/с2
Отсюда радиус разлета без учета сопротивления воздуха, формула 4.5:
м
Выбираем радиус разлета осколков Lx < Lmax = 1498 м.
Варианты заданий для самостоятельного решения приведены в таблице 4.3
Таблица 4.3
Варианты заданий
| № вар | Тип резервуара | Размеры резервуара | Газ | Расстояние до объекта, R, м | Давление в резервуаре | ||
| h, м | r, м | δ, см | |||||
| 1 | Цилиндрический | 8 | 4 | 1 | Водород | 60 | 106 |
| 2 | Шаровой | - | 6 | 2 | Аргон | 100 | 106 |
| 3 | Шаровой | - | 5 | 1 | Водород | 30 | 5∙105 |
| 4 | Цилиндрический | 10 | 3 | 3 | Метан | 50 | 8∙105 |
| 5 | Цилиндрический | 12 | 3 | 3 | Пары воды | 50 | 106 |
| 6 | Цилиндрический | 14 | 3 | 3 | Кислород | 60 | 106 |
| 7 | Шаровой | - | 4 | 2 | Сернистый газ | 200 | 106 |
| 8 | Шаровой | - | 5 | 1 | Сероводород | 100 | 9∙105 |
| 9 | Цилиндрический | 5 | 3 | 1 | Ацетилен | 50 | 106 |
| 10 | Цилиндрический | 8 | 3 | 3 | Хлор | 200 | 106 |
| 11 | Шаровой | - | 2 | 2 | Гелий | 50 | 5∙105 |
| 12 | Шаровой | - | 3 | 2 | Пары воды | 80 | 106 |
| 13 | Шаровой | - | 5 | 2 | Окись углерода | 50 | 9∙105 |
| 14 | Шаровой | - | 5 | 2 | Воздух | 120 | 106 |
| 15 | Шаровой | - | 5 | 3 | Пары воды | 90 | 106 |
| 16 | Шаровой | - | 5 | 1 | Сероводород | 70 | 106 |
| 17 | Цилиндрический | 10 | 2 | 1 | Метан | 50 | 8∙105 |
| 18 | Цилиндрический | 5 | 3 | 3 | Водород | 100 | 106 |
| 19 | Шаровой | - | 7 | 4 | Пары воды | 70 | 7∙105 |
| 20 | Шаровой | - | 7 | 2 | Пары воды | 80 | 106 |
| 21 | Шаровой | - | 6 | 3 | Окись углерода | 150 | 9∙105 |
| 22 | Шаровой | - | 2 | 3 | Воздух | 120 | 106 |
| 23 | Шаровой | - | 5 | 3 | Пары воды | 90 | 106 |
| 24 | Цилиндрический | 8 | 2 | 2 | Водород | 60 | 106 |
| 25 | Цилиндрический | 15 | 3 | 2 | Метан | 100 | 106 |
| 26 | Шаровой | - | 10 | 3 | Пары воды | 120 | 106 |
| 27 | Цилиндрический | 12 | 4 | 1 | Метан | 210 | 106 |
| 28 | Шаровой | - | 6 | 4 | Гелий | 75 | 106 |
| 29 | Цилиндрический | 14 | 5 | 2 | Окись углерода | 90 | 7∙105 |
| 30 | Шаровой | - | 5 | 3 | Гелий | 100 | 106 |
