2.2 Взрывы газопаровоздушных смесей

При взрыве газопаровоздушных смесей (ГВС) зону детонационной волны, ограниченную радиусом r₀, можно определить по формуле

r₀ = , м, (2.1)

где 1/ 24 - коэффициент, м/кДж^1/3;

Э - энергия взрыва смеси, определяемая из выражения

Э = V_ГПВС  _стх  Q_стх, кДж, (2.2)

где V_ГПВС - объем смеси, равный

V_ГПВС = 100 V_г / С, (2.3)

где V_г - объем газа в помещении;

С - стехиометрическая концентрация горючего по объему в % (табл. 2.2);

_стх - плотность смеси стехиометрического состава, кг/м³ (табл. 2.2);

Q_стх - энергия взрывчатого превращения единицы массы смеси стехиометрического состава, кДж/кг;

V₀ - свободный объем помещения, равный V₀=0,8V_п, м³;

V_п - объем помещения;

при V_ГПВС > V₀ объем смеси V_ГПВС принимают равным V₀ .

В нормативной литературе по взрывозащите зданий взрывобезопасности производств существуют специальные методики по определению массы и объема газа, распространяющегося в помещении при аварийной ситуации. Эти методики предусматривают тщательное изучение технологического процесса. Для оперативного прогнозирования последствий взрыва в производственных помещениях расчеты целесообразно проводить для случая, при котором будут максимальные разрушения, то есть когда свободный объем помещения, где расположены емкости с газом, будет полностью заполнен взрывоопасной смесью стехиометрического состава.

Тогда уравнение (2.2) по определению энергии взрыва можно записать в виде

Э = , кДж , (2.4)

Далее принимается, что за зоной детонационной волны с давлением 17 кгс/см², действует воздушная ударная волна. Давление во фронте воздушной ударной волны определяется с использованием данных табл. 2.2.

Таблица 2.2 - Характеристики газопаровоздушных смесей

Вещество, характеризующее смесь	Формула вещества, образующего смесь	Характеристики смеси
		mk кг/кмоль	стх, кг/м3	Qстх, МДж/кг	С, об. %
Газовоздушные смеси
Аммиак	CH3	15	1,180	2,370	19,72
Ацетилен	C2H2	26	1,278	3,387	7,75
Бутан	C4H10	58	1,328	2,776	3,13
Бутилен	C4H8	56	1,329	2,892	3,38
Винилхлорид	C2H3Cl	63	1,400	2,483	7,75
Водород	H2	2	0,933	3,425	29,59
Дивинил	C4H6	54	1,330	2,962	3,68
Метан	CH4	16	1,232	2,763	9,45
Окись углерода	CO	28	1,280	2,930	29,59
Пропан	C3H8	44	1,315	2,801	4,03
Пропилен	C3H6	42	3,314	2,922	4,46
Этан	C2H6	30	1,250	2,797	5,66
Этилен	C2H4	28	1,285	3,010	6,54
Паровоздушные смеси
Ацетон	C3H6O	58	1,210	3,112	4,99
Бензин авиационный		94	1,350	2,973	2,10
Бензол	C6H6	78	1,350	2,937	2,84
Гексан	C6H14	86	1,340	2,797	2,16
Дихлорэтан	C2H4Cl2	99	1,49	2,164	6,54
Диэтиловый эфир	C4H10O	74	1,360	2,840	3,38
Ксилол	C6H10	106	1,355	2,830	1,96
Метанол	CH4O	32	1,300	2,843	12,30
Пентан	C5H12	72	1,340	2,797	2,56
Толуол	C7H8	92	1,350	2,843	2,23
Циклогексан	C6H12	84	1,340	2,797	2,28
Этанол	C2H6O	46	1,340	2,804	6,54

Взрыв природного газа при разгерметизации газопровода внутри производственного помещения

Исходные данные: V_п=126 м³; _ст=1,232 кг/м³; Q_стх=2,763 МДж/кг;

С=9,45 %.

Определить давление ударной волны на расстоянии 30 м от контура помещения при разрушении его ограждающих конструкций.

Расчет:

1. Э=100*V_O*_ст* Q_стх/ С;

Э=100*126*0,8*1,232*2,763/9,45=3630,95 кДж

2. r_o= ;

r_o= =15,36 м

по таблице 2.3 P=86 кПа (0,86 кгс/см²).

Таблица 2.3 - Зависимость давления от расстояния до центра взрыва.

r/r0	0 - 1	1,01	1,04	1,08	1,2	1,4	1,8	2,7
Р,кПа	1700	1232	814	568	400	300	200	100

r/r0	3	4	5	6	8	12	20
Р,кПа	80	50	40	30	20	10	5

Определим степень разрушения по таблице 2.4

Таблица 2.4 - Предельно допустимое избыточное давление взрыва в помещениях или на открытом пространстве

Степень поражения	Избыточное давление, кПа
Полное разрушение зданий	100
50 %-ное разрушение зданий	53
Средние повреждения зданий	28
Умеренные повреждения зданий (повреждение внутренних перегородок, рам, дверей и т.п.)	12
Нижний порог повреждения человека волной давления	5
Малые повреждения (разбита часть остекления)	3

В соответствии с таблицей определяем, что при ∆Р=86 кПа происходит полное разрушение.

Рисунок 2.3 – Расположение ООО «УФК»

В зону разрушений входят помещение газовых топок, взрывается часть газопровода и часть помещения цеха ДСП.