Оценка масштабов и прогнозирование обстановки при взрывах газопаровоздушных смесей (ГПВС) в открытом пространстве

Лабораторная работа №2

Процесс горения со стремительным высвобождением энергии и образованием при этом избыточного давления (более 5кПа) называется взрывным горением.

Различают два принципиально различных режима взрывного горения: дефлаграционный и детонационный.

При дефлаграционном горении распространение пламени происходит с малыми скоростями, значительно ниже скорости звука в воздухе.

При детонационном горении, распространение пламени происходит со скоростью, равной или превышающей скоростью звука в воздухе.

Для возникновения горения необходим инициирующий фактор (искра, лучистый поток, горячая поверхность) и выполнение некоторых обязательных условий:

− концентрация горючего газа в газовоздушной смеси должна быть в диапазоне между нижним, и верхним концентрационном пределами распространения пламени;

− энергия зажигания от инициирующего фактора должна быть не ниже минимально необходимой. Для большинства взрывчатых смесей энергия зажигания не превышает 30 Дж.

Верхний и нижний концентрационные пределы распространения пламени - это такие концентрации горючего в смеси с окислителем, выше и ниже которой смесь становится неспособной к распространению пламени.

Концентрация газа стехиометрического состава - это концентрация горючего газа в смеси с окислительной средой, при которой обеспечивается полное без остатка химического взаимодействие горючего и окислительной смеси.

При определенных условиях, за счет дополнительной турбулизации процесса горения, при встрече фронта пламени с препятствием, дефлатрационное горение переходит в детанационное горение.

Детанационное горение сопровождается значительными нагрузками, поэтому этот вид горения принимается за расчетный, при прогнозировании обстановки при авариях со взрывом.

Взрывы на промышленных предприятиях, базах и складах хранения, разделяются на две группы:

− взрывы в открытом пространстве;

− взрывы в произнодственных помещениях.

В открытом пространстве на промышленных предприятиях и базах хранения возможны взрывы газовоздушных смесей (ГВС), образующихся при разрушении резервуаров со сжатыми или сжиженными под давлением или охлаждением газами, а также мри аварийном разливе легковоспламеняющихся жидкостей.

Для проведения расчетов с гарантированным запасом по объему аварийно - спасательных и инженерно - восстановительных работ, в качестве исходных данных принимают такие параметры, которые оказывают максимальное разрушительное действие. Этот случай соответствует разрушению того резервуара горючего вещества.

При взрыве ГВС различают две зоны. Детонационная зона - зона детонационной волны в пределах облака ГВС, и зона действия воздушной ударной волны - за пределами облака ГВС.

Характеристика газопаровоздушной смеси приведена в таблице 1.

Таблица 1 Характеристика газопаровоздушной смеси

Вещество, характеризующее смесь	Формула вещества
Пропан			1,315	2,801	4,03

Количество газов в хранилище:

Хранение в газообразном виде:

Зона действия детонационной волны:

Радиус зоны давления ударной волны 1232 кПа:

Аналогично рассчитываются радиусы зон для остальных давлений ударной волны. Результаты расчета приведены в таблице 2.

Таблица 2 Радиусы зон давлений ударной волны

14,13
14,2713
14,6952
15,2604
16,956
19,782
25,434
38,151
42,39
56,52
70,65
84,78
113,04
169,56
706,5

Радиус зоны полных разрушений:

Радиус зоны сильных разрушений:

Радиус зоны средних разрушений:

Радиус зоны слабых разрушений:

График изменения давления на фронте ударной волны приведен на рисунке 1.

Рисунок 2 График изменения давления на фронте ударной волны

В радиусе 56,52 м от места взрыва произойдет массовая гибель людей и животных, будут полностью разрушены строения и около 5% защитных сооружений.

В радиусе 56,52…84,78 м будут сильно повреждены строения, будут местные завалы и область сплошных пожаров.

В радиусе 84,78…113,04 м строения получат средние разрушения. Коммунальные сети сохранятся. Могут быть местные завалы, пожары, человеческие жертвы.

В радиусе 113,04…169,56 строения получат слабые разрушения. Могут быть отдельные завалы, очаги пожаров. Люди могут получить травмы.

Выводы:

При взрыве 500 кг пропана зона разрушения составит 169,56 м. В данной зоне не рекомендуется размещение помещений для долговременного нахождения персонала предприятия.

Зона действия детонационной волны составит 706,5 м. В данной зоне не рекомендуется размещение жилых домов и объектов социальной инфраструктуры.