6.3 Моделирование взрывов

Использование пожаровзрывоопасных материалов в различных сферах жизнедеятельности людей неизбежно. Предусмотренное регламентом наличие горючей смеси в технологическом оборудовании, аварийные утечки или выбросы веществ в помещения с последующими пожарами и взрывами могут привести к значительному материальному ущербу, травмированию и гибели людей.

Проблема защиты от взрывов напрямую связана с проблемой противопожарной защиты. Зачастую пожары сопровождаются взрывами или инициируются ими. Моделирование динамики взрыва необходимо для прогнозирования развития аварийной ситуации и предотвращения ее катастрофических последствий. Ежегодно в Европе происходит около 2000 взрывов. Происходят взрывы на объектах различного назначения. Так в 1979 году на атомной станции Three Mile Island (США) произошел взрыв практически гомогенной 8% водородо - воздушной смеси. К счастью, достаточно высокое избыточное давление этого взрыва (186 кПа) оказалось ниже прочности бетонного корпуса станции.

В 1987 году произошел взрыв на фабрике в Харбине (Китай), погибло 58 и ранено 177 человек. В 1988 году в Великобритании произошла крупнейшая за 50 лет катастрофа на нефтедобывающей платформе Piper Alpha: взрыв и пожар унесли 167 жизней.

Взрывы углеводородо – воздушных смесей изучались интенсивно в конце ХХ века. В результате фундаментальных исследований существенно улучшено понимание физики явления и получены корреляции для инженерного подхода к расчету параметров систем защиты от взрывов. Причем указанные модели должны быть достаточно точными и в тоже время простыми, допускающими их использование, как в инженерных расчетах, так и при численном анализе последовательности развития аварийных событий. Далеко не все описанные в научной литературе математические модели протекания физических явлений отвечают этим условиям.

Так, при взрыве паровоздушного облака избыточное давление в ударной волне , кПа рассчитывается по формуле:

, (6.7)

где – атмосферное давление, кПа ,( =101 кПа);

– приведенная масса пара, кг;

– расстояние от эпицентра взрыва, м.

Приведенная масса пара , кг вычисляется по формуле:

, (6.8)

где - масса паров ЛВЖ, поступивших в результате аварии в окружающее пространство, кг;

- коэффициент участия пара во взрыве, значение которого допускается принимать равным 0,1;

- удельная теплота сгорания ЛВЖ, Дж/кг;

- константа, равная 4,52·10 ⁶ Дж/кг.

6.4 Контрольные вопросы

6.4.1 Что называется моделью?

6.4.2. Что является предметом теории подобия?

6.4.3 Модель, используемая при испытаниях строительных конструкций на огнестойкость.

6.4.4. Что понимается под полевыми (дифференциальными) моделями?

6.4.5. Основные проблемы, ограничивающие использование полевых моделей.

6.4.6. От каких факторов зависит скорость распространения огня по штабелям?

6.4.7. Как определяется давление в ударной волне при взрыве паровоздушного облака?