5. Основные параметры взрыва

5.1. Расчёт температуры и давления взрыва

Теплота взрыва определяется как сумма внутренней энергии взрывчатой смеси U_СМ и теплоты сгорания данного вещества Q_Г:

Q_ВЗР = U_СМ + Q_Г (5.1.1)

Величина U_СМ равна сумме произведений количества, изохорной теплоемкости (при постоянном объёме) и начальной температуры компонентов взрывчатой смеси.

U_{СМ .}= n₁ C_V1T₀ + n₂ C_V2T₀ +…+ n_n C_VnT₀ (5.1.2)

Здесь C_V1, C_V2, C_Vn - мольная изохорная теплоёмкость компонентов исходной взрывчатой смеси, кДж/(кгК);

Т₀ - начальная температура смеси, К.

Для веществ в газообразном агрегатном состоянии мольная изохорная теплоемкость компонента может быть вычислена по формуле:

C_V = С_P – R (5.1.3)

где С_р — мольная изобарная теплоемкость (при постоянном давлении);

R = 8,31 Дж/(мольК) - универсальная га­зовая постоянная.

При горении газовых смесей в закрытом объёме продукты горения не совершают работу расширения. Энергия взрыва расходуется только на нагрев продуктов взрыва. Поэтому теплота взрыва будет равна сумме внутренних энергий продуктов взрывчатого горения:

Q_ВЗР = U_ПГ = (5.1.4)

Произведения находят по справочным таблицам.

Температуру взрыва газовых смесей при постоянном объёме вычисляют по методу расчёта температуры горения смеси при постоянном давлении, то есть методом последовательных приближений, учитывая что не может превышать Q_ВЗР.

По температуре взрыва находят давление взрыва:

Р_ВЗР = (5.1.5)

Давление при взрыве газо-воздушной смеси в закрытом объеме зависит от соотношения температуры взрыва и начальной температуры, отношения числа молекул продуктов горения к числу молекул исходной смеси . При взрыве газо-воздушной смеси давление обычно не превышает 1,0 МПа, если первоначальное давление смеси было нормальным.

Значение максимального давления взрыва используют в расчётах предохранительных клапанов, взрывных мембран и оболочек взрывонепроницаемого электрооборудования.

Литература

1. ГОСТ - 12.1.044.- 89. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения. - М.: Издательство стандартов, 1990.

2. Процессы горения /Абдурагимов И.М. и др. М.: ВИПТШ, 1984.

3. Горшков В.И. Самовозгорание веществ и материалов. – М.: ВНИИПО, 2003. – 446 с.

4. Корольченко А.Я., Корольченко Д.А. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения. Справочник: в 2-х ч. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Асс. «Пожнаука», 2004

5. Корольченко А.Я. Процессы горения и взрыва. – М.: Пожнаука, 2007. – 266 с. ил.

6. Материальный баланс процесса горения. Методические указания по курсу «Теория горения и взрыва» / сост. Д.Г.Снегирев. Иваново: ИФА ГПС МЧС РФ, 2002.

7. Тепловой баланс процесса горения. Методические указания по курсу «Теория горения и взрыва» / сост. Д.Г.Снегирев. Иваново: ИФА ГПС МЧС РФ, 2002.

8. Основы теории самовоспламенения. Самовозгорание веществ и материалов / сост. А.В. Петров, Т.А. Мочалова, Д.В.Батов. - Иваново: ООНИ ИвИ ГПС МЧС России, 2008. – 64 с.

Составители: Батов Дмитрий Вячеславович Мочалова Татьяна Александровна Петров Андрей Вячеславович