Взрыв шарового газгольдера сжатого кислорода объемом V произошел вследствие превышения регламентированного давления. Аппарат рассчитан для работы под давлением . Взрыв произошел при давлении . Плотность газа при нормальном давлении , показатель адиабаты . Оценим последствия взрыва сжатого воздуха в шаровом газгольдере (определим радиусы зон различной степени поражения ударной волной зданий и сооружений) и определим вероятность поражения человека на расстоянии R,м.
Определим перепад давлений по формуле:
(1.1)
где | P | давление парогазовой смеси в емкости; |
атмосферное давление, принятое МПа. |
Рассчитаем плотность газа при давлении во время взрыва по формуле:
(1.2)
где | Показатель адиабаты. |
Рассчитаем полную массу газов:
(1.3)
где | V | объем парогазовой смеси. |
Рассчитаем удельную энергию газа:
(1.4)
|
|
Тротиловый эквивалент составит:
(1.5)
где | удельная энергия взрыва тротила, равная 4,24*106Дж/кг. |
Эквивалент по ударной волне оцениваем с коэффициентом 0,6:
(1.6)
Применительно к наземному взрыву принимаем значение:
(1.7)
Рассчитаем избыточное давние ударной волны, воздействующее на здания, находящиеся на расстояниях 20м, 30м, 50м, 70м и 100м. По полученным данным определим степень разрушения зданий по таблице 1. Избыточное давление на фронте ударной волны на расстоянии R определяется по формуле М.А. Садовского:
(1.8)
(1.9)
где | R | расстояние от эпицентра взрыва до реципиента, м. |
Таблица 1.1 – Предельно допустимые избыточные давления при сгорании газо-, паро - или пылевоздушных смесей в помещении или открытом пространстве.
Степень поражения | Избыточное давление, кПа |
Полное разрушение зданий | 100 |
50 %-ное разрушение зданий | 53 |
Средние повреждения зданий | 28 |
Умеренные повреждения зданий (повреждения внутренних перегородок, рам, дверей и т. п.) | 12 |
Малые повреждения (разбита часть остекления) | 3 |
Задаваясь различными кратными расстояниями от источника взрыва, определяется характер повреждения всех близко расположенных объектов.
Для определения вероятности поражения человека на заданном расстоянии по формулам (1.8) и (1.10) рассчитываем избыточное давление во фронте ударной волны и удельный импульс для расстояний 70м.
|
|
(1.10)
Условная вероятность поражения избыточным давлением, развиваемым при взрыве парогазовоздушных смесей, человека, находящегося на определенном расстоянии от эпицентра аварии, определяется с помощью «пробит-функции» , которая рассчитывается по формуле:
(1.11)
(1.12)
С помощью таблицы 1.2 определяем вероятность поражения человека.
Таблица 1. 2 – Связь вероятности поражения с функцией «пробит»
Р,% | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
0 | 2,67 | 2,95 | 3,12 | 3,25 | 3,38 | 3,45 | 3,52 | 3,59 | 3,66 | |
10 | 3,72 | 3,77 | 3,82 | 3,86 | 3,92 | 3,96 | 4,01 | 4,05 | 4,08 | 4,12 |
20 | 4,16 | 4,19 | 4,23 | 4,26 | 4,29 | 4.33 | 4,36 | 4,39 | 4,42 | 4,45 |
30 | 4,48 | 4,50 | 4,53 | 4,56 | 4,59 | 4,61 | 4,64 | 4.67 | 4,69 | 4,72 |
40 | 4,75 | 4,77 | 4,80 | 4,82 | 4,85 | 4,87 | 4,90 | 4,92 | 4,95 | 4,97 |
50 | 5,00 | 5,03 | 5,05 | 5,08 | 5,10 | 5,13 | 5,15 | 5,18 | 5,20 | 5,23 |
60 | 5,25 | 5,28 | 5,31 | 5,33 | 5,36 | 5,39 | 5,41 | 5,44 | 5,47 | 5,50 |
70 | 5,52 | 5,55 | 5,58 | 5,61 | 5,64 | 5,67 | 5,71 | 5,74 | 5,77 | 5,81 |
80 | 5,84 | 5,88 | 5,92 | 5,95 | 5,99 | 6,04 | 6,08 | 6,13 | 6,18 | 6,23 |
90 | 6,28 | 6,34 | 6,41 | 6,48 | 6,55 | 6,64 | 6,75 | 6,88 | 7,05 | 7,33 |
99 | 7,33 | 7,37 | 7,41 | 7,46 | 7,51 | 7,58 | 7,65 | 7,75 | 7,88 | 8.09 |
Пример
Взрыв шарового газгольдера сжатого кислорода объемом 700 произошел вследствие превышения регламентированного давления. Аппарат рассчитан для работы под давлением . Взрыв произошел при давлении . Плотность газа при нормальном давлении , показатель адиабаты . Оценим последствия взрыва сжатого воздуха в шаровом газгольдере (определим радиусы зон различной степени поражения ударной волной зданий и сооружений) и определим вероятность поражения человека на расстоянии R=70м.
Решение
Определим перепад давлений по формуле:
= 2,2-0,1=2,1 МПа
Рассчитаем плотность газа при давлении во время взрыва по формуле:
Рассчитаем полную массу газов:
Рассчитаем удельную энергию газа:
Эквивалент по ударной волне оцениваем с коэффициентом 0,6:
Рассчитаем избыточное давние ударной волны, воздействующее на здания, находящиеся на расстояниях 20м, 30м, 50м, 70м и 100м. По полученным данным определим степень разрушения зданий по таблице 1. Избыточное давление на фронте ударной волны на расстоянии R определяется по формуле М.А. Садовского:
где | R | расстояние от эпицентра взрыва до реципиента, м. |
При R=20м, - полое разрушение зданий
При R=30м, - 50% разрушения зданий
При R=50м, - средние разрушения зданий
При R=70м, - умеренные повреждения зданий
При R=100м, - умеренные повреждения зданий
Для определения вероятности поражения человека на заданном расстоянии по формулам (1.8) и (1.10) рассчитываем избыточное давление во фронте ударной волны и удельный импульс для расстояний 70м.
Условная вероятность поражения избыточным давлением, развиваемым при взрыве парогазовоздушных смесей, человека, находящегося на определенном расстоянии от эпицентра аварии, определяется с помощью «пробит-функции» , которая рассчитывается по формуле:
С помощью таблицы 1.2 определяем вероятность поражения человека.
Человек, находящийся на расстоянии 70м, может получить травмы различной степени тяжести с вероятностью 62%.
Вывод
Из результатов расчета видно, что, в зависимости от расстояния, значение избыточного давления ударной воздушной волны колеблется в диапазоне от 12кПа до 197кПа; вероятность поражения человека, находящегося на расстоянии 70м от эпицентра взрыва составляет 62%.