Классификация взрывного режима

Для оценки действия взрыва возможные взрывные режимы превращения топли-вовоздушной смеси разбиты на шесть классов по диапазонам скоростей их распространения.

класс 1 Детонация или горение со скоростью фронта пламени 500м/с

класс 2 Дефлаграция, скорость фронта пламени 300 - 500 м/с

класс 3 Дефлаграция, скорость фронта пламени 200 - 300 м/с

класс 4 Дефлаграция, скорость фронта пламени 150 - 200 м/с

класс 5 Дефлаграция, скорость фронта пламени определяется соотношением:

Vг = к1*М1/6 (3.37)

где к1 - константа лежащая в диапазоне от 35 до 43,

М- масса топлива, содержащегося в облаке горючей смеси в кг. класс 6 Дефлаграция, скорость фронта пламени определяется соотношением:

Vг = к2*М1/6 (3.38)

где к2 - константа лежащая в диапазоне от 17 до 26,

М- масса топлива, содержащегося в облаке горючей смеси в кг. Ожидаемый режим взрывного превращения определяется с помощью экспертной таблицы 3.3, в зависимости от класса топлива и класса окружающего пространства

Таблица 3.3

При определении максимальной скорости фронта пламени для взрывных процессов 2-4 классов дополнительно рассчитывается видимая скорость фронта пламени по соотношению (2). В том случае, если полученная величина больше максимальной скорости, соответствующей данному классу, она принимается за верхнюю границу диапазона ожидаемых скоростей взрывного процесса в топливо-воздушной смеси.

Для дальнейших расчетов необходимо оценить агрегатное состояние топлива смеси. Предполагается, что смесь гетерогенная, если более 50% топлива содержится в облаке в виде капель. Провести такие оценки можно исходя из величины давления насыщенных паров топлива при данной температуре и времени формирования облака. Для летучих веществ, таких как пропан при температуре +20°С, смесь можно считать газовой, а для веществ с низким давлением насы-

принимается равным 5 см для веществ класса 1, 20 см для веществ класса 2, 50 см для веществ класса 3 и 150 см для веществ класса 4.

класс II Сильно загроможденное пространство: наличие полузамкнутых объемов высокая плотность размещения технологического оборудования, лес, большое количество повторяющихся препятствий,

класс III Средне загроможденное пространство: отдельно стоящие технологические установки, резервуарный парк.

класс IV Слабо загромождение и свободное пространство.

щенного пара (распыл дизтоплива при +20°С) расчеты проводятся в предположении гетерогенной топливо-воздушной смеси.

3.4.2. Расчет максимального избыточного давления и импульса фазы сжатия воздушных ударных волн

После того, как определен вероятный режим взрывного превращения, рассчитываются параметры воздушных ударных волн (избыточное давление ЛР и импульс фазы сжатия I+) в зависимости от расстояния от центра облака.

Детонация газовых и гетерогенных ТВС.

Для вычисления параметров воздушной ударной волны на заданном расстоянии от центра облака, при детонации облака ТВС, предварительно рассчитывается соответствующий безразмерный радиус по соотношению:

Rx=R/(E/P0)1/3, (3.39)

где R - расстояние от центра облака, Р0- атмосферное давление, Е - эффективный энергозапас смеси.

Если соотношения записаны в функции аргумента Л = R0/E1/3, величина Е задается в МДж, то Л = 2.15 Rx. После этого рассчитываются величины безразмерного давления (Рх) и импульс фазы сжатия (Ix). В случае детонации газовой смеси расчет проводится по формулам:

1п(Рх) = -1.124 - 1.66(ln(Rx)) + 0.260 In(Rx))2, (3.40)

1п(1х) = -3.4217 - 0.898(In(Rx)) - 0.0096 In(Rx))2. (3.41)

Зависимости (3.40, 3.41) справедливы для значений Rx больших величины Rk = 0.2, в случае если Rx < Rk , то Рх полагается равным 18, а в выражение (3.41) вместо Rx подставляется величина Rxх = 0.14. В случае детонации облака гетерогенной топливо-воздушной смеси:

Рх = 0.125/ Rx + 0.137/Rx2 + 0.023/ Rx3 , (3.42)

1х = 0.022/Rх , (3.43)

Рх = 0.271/ Л + 0.62/Л2 + 0.236/ Л3, (3.42I)

1х = 0.047/Л. (3.431)

Зависимости (3.42, 3.43) справедливы для значений Rx больших величины Rk = 0.2, в случае если Rx < Rk , то Рх полагается равным 18, а в выражение (3.43) вместо Rx подставляется величина Rxх = 0.134.

После определения безразмерных величин давления и импульса фазы сжатия,

вычисляются соответствующие им размерные величины:

ЛР= Рх Р0, (3,44)

I+ = 1х * Р0 2/3 * Е1/3/С0. (3.45)

Дефлаграция газовых и гетерогенных ТВС.

В случае дефлаграционного взрыва облака ТВС, к параметрам влияющим на величины избыточного давления и импульса положительной фазы добавляются величины скорости видимого фронта пламени (u) к степень расширения продуктов сгорания (а). Степень расширения продуктов сгорания дли газовых смесей принимается а = 7. для гетерогенных - а =4. Для расчета параметров ударной волны при дефлаграционном взрыве гетерогенных облаков эффективная величина энергозапаса смеси домножается на коэффициент х=(а-1)/а. Как и для случая детонации, предварительно рассчитывается соответствующее безразмерное расстояние Rх от центра облака (3.39).

3.5. Параметры волны давления при взрыве резервуара с перегретой жидкостью или сжиженным газом при воздействии на него очага

пожара

Избыточное давление ЛР и импульс i в ударной волне, образующиеся при взрыве резервуара с перегретой ЛВЖ, ГЖ или СУГ в очаге пожара, определяются по формулам:

ЛР=Р0(0,8r-1 + r-2+5Шпрр,r-3) (3.49)

i=123 тр r-1 (3.50)

тпр =Т, приведенная масса, кг (3.51)

r - расстояние от центра резервуара, м.

Я0 = 4.52106 Дж / кг;

Eeff - эффективная энергия взрыва, рассчитываемая по формуле:

= kCm {T - Tb), (3.52)

к - доля энергии ударной волны (допускатеся принимать равной 0,5); Cp - удельная теплоемкость жидкости (допускатеся принимать равной

2000 Дж/(кг К);

m - масса ЛВЖ, ГЖ или СУГ, содержащаяся в резервуаре, кг;

Т - температура жидкой фазы, К;

Ть - нормальная температура кипения, К.

При наличии в резервуаре предохранительного устройства (клапана или мембраны) величина Т определяется по формуле:

Затем рассчитываются величины безразмерного давления (Рх1) и импульса фазы сжатия (Ix1)

Рх1 = u2/C02(a-1 )/а (0.83/ Кх - 0.14/ Кх2) (3.46)

Ix1 = (1-0.4)(0.06/ Кх +0.01/ Кх2 - 0.0025/ Кх3) (3.47)

где W = (а-1)/а u2/C02

Выражения (3.46, 3.47) справедливы для значений Кх больших величины Ккр1 = 0.34, в случае если Кх < Ккр1 , выражения (3.46, 3.47) вместо Кх подставляется величина Ккр1. Далее вычисляются величины (Рх2) и (Ix2), которые для случая детонации газовой смеси рассчитываются по соотношениям (3.40, 3.41), а для детонации гетерогенной смеси - по соотношениям (3.42, 3.43) Окончательные значения Рх и Ix выбираются из условия: Рх = т1п(Рх1, Рх2);

Ix = min(Ix1, Ix2). (3.48)