<<
>>

Прогнозирование последствий аварий, вызванных взрывами

  Горение, протекающее со стремительным высвобождением энергии и достижением избыточного давления, называется взрывным горением.

Различают два принципиально разных режима взрывного горения — дефлаграционный и детонационный.

При скорости распространения пламени, не превышающей скорость звука, возникает дефлаграционное гоцение, при котором продукты сгорания нагреваются до температуры 1500 — 3000 °С и генерируются ударные волны с максимальным давлением 20 — 100 кПа. В ударную волну переходит около 40 % энергии взрыва.

Дефлаграционное горение может переходить в режим детонационного горения, при котором скорость распространения пламени достигает 1 — 5 км/с. Избыточное давление в пределах детонационного облака может достигать 2 МПа. Такому переходу способствует турбулизация процесса горения при встрече фронта пламени с препятствиями. При этом поверхность фронта пламени становится неровной, а толщина пламени увеличивается, что вызывает рост скорости распространения пламени. При детонационном горении нагрузки значительно возрастают. В связи с этим режим детонационного горения принят за расчетный для прогнозирования обстановки при авариях, сопровождающихся взрывом.

При взрыве газовоздушных смесей различают две зоны: детонационной волны — в пределах облака газовоздушной смеси — и воздушной ударной волны — за его пределами. В зоне облака действует детонационная волна, избыточное давление (Дра) во фронте которой принимают постоянным в пределах облака газовоздушной смеси и приблизительно равным 1,7 МПа.

При проведении расчетов зону действия детонационной волны считают ограниченной радиусом г0, который определяют из допущения, что газовоздушная смесь после разрушения емкости образует в открытом пространстве полусферическое облако.

Объем этого облака определяют по формуле


где к = 3,14.

Поскольку 1 кмоль идеального газа при нормальных условиях занимает обьем 22,4 м3, объем образовавшейся газовоздушной смеси должен составить


где к — коэффициент, учитывающий долю активного газа (долю продукта, участвующего во взрыве); Q — количество сжиженных углеводородных газов в хранилище до взрыва, кг; С — стехиометрическая концентрация газа, об. % (справочные данные); тк — молярная масса газа, кг/кмоль.

Из условия равенства полусферы и объема образовавшейся смеси получим


Этой формулой широко пользуются при проведении расчетов по определению последствий взрывов углеводородных газов.

Значение коэффициента к выбирают в зависимости от способа хранения продукта: к = 1 — для газообразных веществ, хранящихся в резервуарах; к = 0,6 — для газов, сжиженных под давлением; к = 0,1 — для газов, хранящихся в изотермических емкостях; к = 0,05 — при аварийном разливе легковоспламеняющихся жидкостей.

Зона действия воздушной ударной волны начинается сразу за внешней границей облака газовоздушн ей смеси. Давление во фронте ударной волны (Дрф) зависит от расстояния до центра взрыва и определяется по табл. 32.4 исходя из соотношения


где г — расстояние от центра взрыва до рассматриваемой точки. 476

Таблица 32.4. Изменение даьления во фронте ударной волны при удалении от центра взрыва

г/г0

amp;Рф, кПа

г/г0

amp;Рф, кПа

0-1

1700

3

80

1,01

1232

4

50

1,04

814

5

40

1,08

568

6

30

1,20

400

8

20

1,40

300

12

10

1,80

200

50

5

2,70

100

Таблица составлена путем аппроксимации значений, полученных с помощью формул, характеризующих зависимость давления от расстояния до центра взрыва [47].

При взрыве газовоздушных и пылевоздушных смесей в производственных помещениях нагрузка действует на объект изнутри.

Величина ее определяется типом горючего вещества и его массой, степенью заполнения внутреннего объема помещения горючим веществом, а также его расположением в помещении. Установление параметров взрыва является сложной задачей и подробно изложено в специальной литературе. Ориентировочную оценку возможных последствий взрыва внутри помещения производят по величине избыточного давления, возникающего в объеме производственного помещения в соответствии с положениями НПБ 105-03 по формулам, представленным в гл. 6.

Поражение людей при взрыве может явиться результатом как прямого, так и косвенного воздействия ударной волны. Травмы и контузии, получаемые людьми при взрыве, могут носить характер крайне тяжелых, тяжелых, средней тяжести и легких поражений [48].

Характеристика степени барического воздействия взрыва

на человека, кПа

Безопасно для человека              . Менее 20

Легкое поражение (ушибы, вывихи, временная потеря слуха,

общая контузия)              20 — 40

Среднее поражение (контузия головного мозга, повреждение органов слуха, разрыв барабанных перепонок, кровотечение

из носа и ушей)              40 — 60

Сильное поражение (сильная контузия всего организма,

потеря сознания, переломы конечностей, повреждения

внутренних органов)              60—100

Пирог смертельного поражения              100

Летальный исход в 50% случаев              250 — 300

Безусловное смертельное поражение              gt; 300

При оценке барического воздействия на здания и сооружения выделяют четыре степени разрушения, которым соответствует определенный ущерб, выраженный в процентах от стоимости здания:

Слабое (повреждение или разрушение крыш, оконных

и дверных проемов)              10—15

Среднее (разрушение крыш, окон, перегородок, чердачных

перекрытий, верхних этажей)              30 — 40

Сильное (разрушение несущих конструкций и перекрытий,

при котором ремонт нецелесообразен)              50

Потное (обрушение зданий, сооружений)              100

Таблица 32.5.

Значения избыточного давления при взрыве горючих смесей, приводящего к разрушению здапий, кПа

Тип зданий

Степень разрушения зданий

слабая

средняя

сильная

полная

Кирпичные и каменные: малоэтажные многоэтажные

8-20

8-15

20-35

15-30

35-50

30-45

50-70

45-60

Железобетонные крупнопанельные:

малоэтажные

многоэтажные

10-30

8-25

30-45

25-40

45-70

40-60

70-90

60-80

Железобетонные монолитные: многоэтажные повышенной этажности

25-50

25-45

50-115

45-105

115-180

105-170

180-250

170-215

Железобетонные крупнопанельные с железобетонным и металлическим каркасом и крановым оборудованием грузоподъемностью, т: до 50 50-100

5-30

15-45

30-45

45-60

45-75

60-90

75-120

90-135

Со стенами типа «сэндвич» и крановым оборудованием грузоподъемностью до 20 т

10-30

30-50

50-65

65-105

Складские помещения с металлическим каркасом и стенами из листового металла

5-10

10-20

20-35

35-45

Количество полностью, сильно, средне- и слаборазрушенных зданий определяют путем сопоставления величины давления, характеризующей прочность зданий, и давления, характеризующего воздействие взрыва.

В табл. 32.5 приведены интеовалы давления, действие которого вызывает ту или иную степень разрушения жилых, общественных и производственных зданий при взрывах взрывчатых веществ и горючих смесей.

Анализ воздействия ударной волны на людей и строения показывает, что человек, защищенный от вторичных поражающих факторов взрыва, способен выжить там, где прочные здания разрушаются полностью. 

<< | >>
Источник: под ред. Л.К.Марининой.. Безопасность труда в химической промышленности : учеб. пособие для студ. высш. учеб, заведений. 2006

Еще по теме Прогнозирование последствий аварий, вызванных взрывами:

  1. 9.9. Классификация аварий и катастроф
  2. 3.4. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ФИНАНСОВОЙ УСТОЙЧИВОСТИ ПРЕДПРИЯТИЯ. МОДЕЛИ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ БАНКРОТСТВА
  3. ВУЛКАНИЧЕСКИЕ ВЗРЫВЫ
  4. когнитивный ВЗРЫВ
  5. 4 фазы демографического взрыва и фаза вымирания
  6. Демографический взрыв в глобальном масштабе
  7. Взрыв знаний Пророчество 20: Взрывное ускорение научно-технического прогресса.
  8. ДРУГИЕ ТЯЖЕЛЫЕ РАССТРОЙСТВА, ВЫЗВАННЫЕ НАРУШЕНИЯМИ РАЗВИТИЯ
  9. 2.1. Необходимые расходы, вызванные предсмертной болезнью наследодателя
  10. 219. О НОВОВВЕДЕНИЯХ, ВЫЗВАННЫХ ВО ФЛОРЕНЦИИ ДЕЙСТВИЯМИ ИЗГНАННИКОВ
  11. Оценка улучшения бизнес-результатов, вызванного применением информационных технологий
  12. 1. От периферийных противоречий централизованного государства к социальному взрыву территориального государства
  13. 42. Возмещение расходов, вызванных смертью наследодателя, и расходов на охрану наследства и управления им
  14. 9.5. Методы прогнозирования
  15. 12.2. Бюджетное прогнозирование
  16. 2. Возмещение расходов, вызванных смертью наследодателя, и расходов на охрану наследства и управление им