Вывод. Дальность полета осколков при взрыве ПВС 333м. 13.4. Взрыв емкостей (сосудов) под давлением

Работа установок и сосудов, находящихся под давлением, в результате на­рушения их герметичности (из-за недостаточной прочности или устойчивости режимов эксплуатации) может сопровождаться взрывами.

К установкам и сосудам, работающим под давлением, относятся водо­грейные и паровые котлы, автоклавы, компрессоры, холодильные установки, ресиверы, теплообменники, трубопроводы, баллоны.

Автоклав - аппарат для проведения процессов при нагреве и под давлением выше атмосферного. Компрессор - устройство для сжатия и подачи воздуха или другого газа под давлением. Ресивер - сосуд для скапливания газа, пара, посту­пающего в него, и расходуемого через трубы меньшего сечения, предна­значенный для сглаживания колебаний давления. Трубопроводы - устройства для транспортировки жидкостей и газов, условно подразделяются на трубопро­воды низкого давления до 100 МПа и высокого давления - выше 100 МПа. Бал­лоны - устройства для хранения и перевозки сжатых, сжиженных и растворен­ных газов, могут быть высокого и низкого давления (стандартные баллона вме­стимостью 40 л при давлении газа 12,5-15 МПа). Сосуды - стационарные и пе­редвижные устройства, предназначенные для хранения транспортировки сжи­женных газов (цистерны, бочки, сосуды Дьюара с вакуумной термоизоляцией).

Взрыв емкостей, находящихся под давлением, относится к группе физиче­ских взрывов, при которых при разрушении емкости происходит быстрое рас­ширение газа и образование ударной волны и поля осколков. Наиболее частые причины взрывов: падение резервуара, разрыв швов, нарушение правил экс­плуатации и др.

Энергия взрыва сосуда под давлением (Дж) определяется по формуле [24]

r-\

1-

W

•>

(13.21)

где Р_г - давление пара (газа) в емкости, Па; Р0 - атмосферное давление, Па; V0 - объем емкости, м3,

у - значение показателя адиабаты (у = 1,4 - воздух, водород, оксид угле­рода, азот, кислород; у = 1,24 - ацетилен; у = 1,3 - метан, углекислый газ; у = 1,36 - хлор; у = 1,35 - пары воды; у = 1,29 - сернистый газ; у = 1,67 -аргон, гелий; у = 1,34 - сероводород).

Масса эквивалентного заряда определяется по формуле (кг)

Q'= 0,6 Е / Q_tht, (13.22)

где QТНТ - теплота сгорания тринитротолуола, кДж/кг (Q_Tht⁼4,52-10³ к Д ж/кг).

Избыточное давление взрыва емкости под давлением (кПа) рассчитывается по формуле (13.3) М.В. Садовского.

Дальность полета осколков (максимальная) рассчитывается по формуле (м)

max

(13.23)

Пример 13.4. Определить степень разрушения одноэтажных деревянных и многоэтажных кирпичных зданий, расположенных на расстоянии 100 м от эпи­центра взрыва парового котла, находящегося под давлением Р_г = 22-10 Па, Р0 =

10⁵ Па. Объем котла равен 320 м³.

Решение. Рассчитаем энергию взрыва котла, находящегося под давлением, по формуле (13.21), приняв показатель адиабаты для паров воды у = 1,35

у-\

1_ 10.

7

22-10 -320 1,35-1

1-

1, 35-1

= 16,2-10⁵Дж

Определим по формуле (13.22) массу эквивалентного заряда, подставляя в формулу теплоту сгорания ТНТ в Дж Q' = 0,6Е/Q_tht = 0,616,21СР/4,51& =

Определим избыточное давление во фронте ударной волны на расстоянии 100м от эпицентра взрыва по формуле (13.3)

АР_ф =95-3/0,6-g' / R + 390-lJQ^IR² +1300-£/ / R³

-л/216²/100²+1300-216/100³=7,4/<-Я<я

Рассчитаем максимальную дальность полета осколков по формуле (13.23) L_max = 238 • з/g⁷ = 238 • УШ = 1428 м

Вывод. Избыточное давление взрыва емкости под давлением 7,4 кПа при­ведет к слабым разрушениям деревянных домов, дальность полета осколков со­ставит 1428 м.

13.5. Оценка устойчивости оборудования к скоростному напору ударной волны

Для сооружений и оборудования, быстро обтекаемых ударной волной взрыва (трансформаторы, станки, антенны, дымовые трубы, опоры и т.п.) наи­большую опасность представляет скоростной напор воздуха, движущийся за фронтом ударной волны [14].

Давление скоростного напора зависит от избыточного давления взрыва.

Давление скоростного напора воздуха, движущегося за фронтом ударной иолны, определяется по формуле

АР_ск=2,5АР\/(АРф

(13.24)

где АР_СК - давление скоростного напора, кПа, Рф2 - избыточное давление, кПа.

Давление скоростного напора в зависимости от избыточного давления представлено на рис. 13.1.

Рис. 13.1. Зависимость скоростного напора от избыточного давления

Оборудование сдвинется с места, если смещающая сила Р_см будет превос­ходить силу трения F_mp и горизонтальную составляющую силы крепления Q_г