Приклад 12-б

Оцінити ступінь пошкодження приміщення в цегляній безкаркасній будівлі з залізобетонним перекриттям при вибуху в ньому газоповітряної суміші та швидкісний натиск вибуху при перекиданні устаткування за умовами:

– маса суміші m = 2 кг; – теплота згоряння суміші Q = 40·10³ Дж·кг^-1; – коефіцієнт участі пальної суміші у вибуху Z = 0,5;

– початкова температура повітря Т_О = 300 К;– густина повітря до вибуху ρ_в = 1,29 кг·м^-3; – теплоємність повітря с_В = 1,01·10³ Дж·кг^-1·К^-1; Р_O = 101 кПа;

– об`єм приміщення V_пр = 100 м³; – коефіцієнт негерметичності і неадіабатичності К_Н = 3;

– параметри устаткування: a= 3 м; b= 2 м; G= 20 кН; C_x =0,8; S= 6 м².

1. Визначення надмірного тиску при вибуху газоповітряної суміші:

кПа.

За розрахунком згідно додатку 41 очікується середня ступінь пошкодження приміщення.

2. Визначення швидкісного натиску вибуху:

кПа;

.

Необхідний тиск при перекиданні перевищує швидкісний натиск вибуху, тому устаткування не перекинеться.

Тротиловий еквівалент газоповітряних сумішей М_Т (кг) визначається із співвідношення (12.5), в якому K_ef=Q/Q_Т та η=1, тобто в припущенні, що енергія вибуху півсферичної хмари повністю відбита поверхнею, над якою ця хмара утворилася. З урахуванням викладеного:

, (12.36)

де: С_В – маса речовини, що вибухає у складі хмари ГПС (кг); Q – теплота, що виділяється при згоранні даної речовини (кДж/кг); Q_Т – теплота вибуху тротилу (4520 кДж/кг).

Q є табличною величиною (додаток 44), яка показує кількість енергії, що виділяється при вибуху (згоранні) одиниці маси даної речовини.

Значення C_В визначається співвідношенням

, (12.37)

де: M_ХР – маса речовини, що знаходилася в об'ємі до аварії (до вибуху), кг;

δ – коефіцієнт, залежний від способу зберігання речовини, що показує частку речовини, перехідну при аварії в газ:

δ = 1 – для газів при атмосферному тиску;

δ = 0,5…0,6 – для зріджених газів, що зберігаються під тиском;

δ = 0,1 – для зріджених газів, що зберігаються ізотермічно;

δ = 0,02…0,07 – для розлитих ЛЗР.

Об'єм газової хмари V₀ та розмір півсфери газової хмари r₁ (рис. 12.6, зона І) залежать від кількості початкової речовини, що знаходилася в сховищі до аварії, і способу його зберігання. Визначення цих параметрів може бути виконано по формулах:

, м³; , м; (12.38)

де: V_a – об'єм кіломоля ідеального газу (постійна Авогадро: V_a= 22.4 м³/кмоль); μ – молярна маса речовини, що зберігається (кг/кмоль); c_стх – стехіометрична об'ємна концентрація (у абсолютних долях).

Радіус зони детонаційної хвилі r₁, м, для найбільш часто використовуваних вуглеводнів можна приблизно розраховувати за емпіричною формулою:

. (12.39)