Раб-4. Методические указания для самостоятельной работы и выполнению лабораторных работ по дисциплине Специальная подготовка
![]()
|
3. Расчетно-графическая работа «Прогнозирование обстановки и расчет параметров взрыва».Цель работы: изучить методику расчета избыточного давления, оценку устойчивости объекта от ударной волны, а также определить степень поражения людей на объекте. Общие сведенияПродукты, способные взрываться, делят на две группы: взрывоопасные вещества (ВОВ, газо-топливно-воздушные смеси, пыли). взрывчатые вещества (ВВ, тринитротолуол, гексоген, динамит и др). При взрывах хранилищ с топливом, резервуаром с горючим ударная волна несет значительные разрушения, травмы и гибель людей. Если предусмотреть мероприятия по повышению устойчивости объектов, то можно предотвратить опасные последствия или уменьшить нанесенный ущерб аварий. Ударной волной называют область резкого сжатия среды, которая в виде сферического слоя распространяется во все стороны от места взрыва. Под фазой сжатия (С) подразумевают образовавшийся слой сжатого воздуха, а фазой разряжения (Р) – зону пониженного давления. Разность между максимальным давлением взрыва Рф и нормальным атмосферным давлением Ратм представляет собой избыточное давление взрыва Ризб. ![]() Величиной Ризб определяется характер разрушений объектов, что также обусловлено их удалением от места взрыва. Разрушения объектов ударной волной делят на: слабые, средние, сильные, и полные. Пределом устойчивости элемента является нижний значение избыточных давлений в диапазоне средних разрушений. Предел устойчивости объекта – это наименьшее значение из пределов устойчивости элементов. При сильных и полных разрушениях объекты восстановлению не подлежат. Ориентировочно оценку возможных последствий взрывов внутри помещения можно производить по величине избыточного давления, возникающего в объеме производственного помещения. Внутренний взрыв. Для горючих газов, паров легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, состоящих из атомов Н, О, N, Cl, F, L, Вг, избыточное давление взрыва ( ![]() где Рмах – максимальное давление взрыва стехиометрической газо- или паровоздушной смести в замкнутом объеме, кПа (определяется экспериментально или по справочным данным, при отсутствии данных допускается принимать равным 900 кПа); Р0 – начальное давление, кПа (допускается принимать равным 101 кПа); Мт – масса горючего газа или паров легковоспламеняющейся или горючей жидкости, поступивших в результате аварии в помещение, кг; Z – доля участия взвешенного дисперсного продукта во взрыве (табл. 3.4 прил. 3); рг – плотность пара или газа, кг/м3 (табл. 3.3 прил. 3); Vсв – свободный объем помещения, м3 (принимают условно равным 80% геометрического объема помещения); Сст – стехиометрическая концентрация, %; Кн – коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неадиабатичность процесса горения (допускается принимать равным 3). Стехиометрическая концентрация Сст объемных долей ГГ или паров ЛВЖ и ГЖ в %, вычисляемая по формуле: ![]() где β – стехиометрический коэффициент кислорода в реакции сгорания, определяемый по формуле ![]() где - nc, nн, no, nx - число атомов С, Н, О и галоидов в молекуле горючего. Массу горючего газа, поступивших в помещение в результате разрушения емкостей, находящихся под давлением, Мт , кг определим по формуле ![]() где Va – объем газа, вышедшего из емкости, находящейся под давлением, м3, определяемый по формуле ![]() где Р1 –давление в аппарате, кПа; V - объем емкости, находящихся под давлением, м3. Массу паров легковоспламеняющейся или горючей жидкости, поступивших в результате аварии в помещение, Мт , кг определим по формуле ![]() Jn – интенсивность испарения, кг/(с·м2) (см. табл. 3.2 прил. 3); F – площадь испарения, м2; Т – время испарения, с. Наружный взрыв. При взрывах (ВВ) воздушная ударная волна определяется избыточным давлением и давлением скоростного напора. Избыточное давление Ризб определяется по формуле: ![]() где Ризб – избыточное давление взрыва, кПа; G – масса тротилового заряда (тротиловый эквивалент), кг; R - расстояние от источника взрыва до объекта, м. Давление скоростного напора Рск (кПа) определяется по формуле: ![]() (3.9) Зона действия взрыва (ВВ) определяется по формуле ![]() где x– параметр уровня поражения (х =4,7 (Pф = 50 кПа) – полные разрушения; (х = 6,4 (Pф = 30 кПа) – сильные разрушения; (х = 8,2 (Pф = 20 кПа) – средние разрушения; (х = 13,5 (Pф= 10 кПа) – слабые разрушения. При взрывах (ВОВ), например, энергию взрыва емкостей, находящихся под давлением, можно рассчитать, как работу адиабатического расширения сжатого газа по формуле ![]() где – Рг - давление газа в емкости, Па; Р0 - атмосферное давление, Па; V0 - объем емкости, м3; - значения показателя адиабаты (табл. 3.7 прил. 3). Определяем массу эквивалентного заряда G, кг по формуле ![]() где Еуд.в – удельная энергия взрыва, Дж (Еуд.в =0,6Е); Qтнт – удельная теплота взрывчатого превращения тротилового заряда, Дж/кг (Qтнт=4,52·106 Дж/кг) Радиус поражения и устойчивость объекта. Под радиусом поражения понимается расстояние от центра взрыва до зон, в пределах которых объект подвергается избыточным давлениям во фронте ударной волны. Он характеризует слабые, средние, сильные и полные разрушения. Объект считается неустойчивым, если предел устойчивости объекта меньше избыточного давления взрыва Руст<Ризб. При воздействии ударной волны на человека она мгновенно охватывает его и подвергает сильному сжатию, что воспринимается человеком как удар. Скоростной напор создает значительное лобовое давление, которое приводит к перемещению тела в пространстве. Степень воздействия ударной волны зависит от мощности взрыва расстояния, положения тела человека и характеризуется: легкими, средними, тяжелыми, крайне тяжелыми травмами или приводит к гибели людей (таблица 3.10 прил. 3). |