Сжатые газы

В промышленности часто приходится сжимать как инертные (азот, диоксид углерода, фреоны, воздух), так и горючие газы. При этом сжатый газ (пар) находится в герметичных сосудах различных геометрических форм и объемов. Однако в ряде случаев сжатие газов (паров) в технологических системах происходит случайно вследствие превышения регламентированной скорости нагрева жидкости внешним теплоносителем или в результате неуправляемой экзотермической химической реакции в жидкой фазе, а также других химических превращений с газообразованием без взрывных химических процессов.

При взрывах сосудов от превышения давления могут возникать сильные ударные волны, образуется большое число осколков, что приводит к серьезным разрушениям и травмам. При этом общая энергия взрыва переходит в основном в энергию ударной волны и кинетическую

энергию осколков. Составляющие общей энергии взрыва Е – это энергия волны Е_р и кинетическая энергия Е_к, которые могут быть определены по формулам, приведенным выше (см. п. 8.2). Общая энергия взрыва Е определяется по формуле:

Е = [(Р₂ – Р₁)/(k -1)]V₁

или рассчитывается как работа адиабатического расширения сжатого газа А по формуле:

Е = А Р₁V₁ (1 – Р_о/Р₁) ,

где k – показатель адиабаты;

Р₁ – начальное авление в сосуде;

V₁ – начальный удельный объем газов;

Р_о – атмосферное давление.

Для технологических объектов с высокими значениями параметров сжатых газов и энергетических потенциалов Е уровень опасности можно оценивать по энергетическим балансам как ударных волн (Е_р = 0,6 – 0,4 Е), так и разлета осколков (Е = 0,4 – 0,6 Е).

При оценке разрушающей способности сосудов со сжатыми газами пренебрегают влиянием осколков на взрывную волну, а учитывают лишь уменьшение энергии взрыва на величину кинетической энергии осколков. Кроме того, принимают, что отрицательный удельный импульс близок по абсолютному значению к положительному. Заметим, что при взрывах высокоэнергетических взрывчатых веществ отрицательный импульс пренебрежимо мал по сравнению с положительным.

При разрушении сосудов со сжатыми горючими газами (парами) высвобождение энергии может сопровождаться образованием парового облака и последующим его взрывом. При мгновенном (практически одновременном) воспламенении выбрасываемых газов (паров) при разрушении сосудов масштабы разрушения можно прогнозировать по сумме энерговыделения расширяющихся газов и сгорания их в атмосфере.