При взрывах газовоздушных смесей

При авариях на предприятиях со взрывоопасной и пожароопасной технологией, на складах и хранилищах, где хранятся, и на транспорте, на котором перевозятся взрывоопасные и пожароопасные вещества, вследствие истечения газообразных или сжиженных углеводородных продуктов и перемешивании их с воздухом образуются взрывоопасные и пожароопасные газовоздушные смеси. Смеси горючих газов (метана, пропана, бутана и др.) с воздухом взрывоопасны при любой температуре окружающей среды. Смеси паров легковоспламеняющихся жидкостей с воздухом относятся к взрывоопасным, если температура вспышки их ниже или равна 45°С. Взрыв или возгорание этих газовоздушных смесей происходит при определенном содержании газа в воздухе (от нижнего концентрационного порога воспламенения до верхнего концентрационного порога воспламенения). Взрывоопасны также смеси горючих пылей с воздухом с нижним концентрационным порогом воспламенения (НКПВ) ниже 15 г/м³ и менее взрывоопасны – с НКПВ =15 – 65 г/м³.

При взрыве газовоздушной смеси образуется очаг взрыва с ударной волной, вызывающей разрушения зданий, сооружений и оборудования аналогично тому, как это происходит от ударной волны ядерного взрыва.

В очаге взрыва газовоздушной смеси принято выделять три круговые зоны (рис. 4):

1 – зона детонационной волны;

2 – зона действия про­дуктов взрыва;

3 – зона воздушной ударной волны.

3она детонационной волны находится в пределах облака взрыва. Радиус этой зоны r_i, м, приближенно может быть рассчитан по формуле

r ₁ = 17,5 , (6)

где Q – количество сжиженного углеводорода, т.

В пределах зоны 1 действует избыточное давление, которое может приниматься постоянным, ΔP ₁ =1700 кПа.

Зона действия продуктов взрыва охватывает всю площадь разлёта продуктов взрыва газовоздушной смеси в результате её детонации. Радиус этой зоны

r ₂ = 1,7 r ₁.

Избыточное давление в пределах этой зоны ΔP ₂ изменяется от 1350 до 300 кПа и может быть определено по формуле

ΔP ₂ = 1300 + 50, (7)

где r – расстояние от центра взрыва до рассматриваемой точки, м.

В зоне действия воздушной ударной волны формируется фронт ударной волны, распространяющийся по поверхности земли.

Избыточное давление в этой зоне в за­висимости от расстояния до центра взрыва r ₃ может быть рассчитано. Для этого предварительно определяется относительная величина K:

K = 0,24 , (8)

где r ₃ – радиус зоны 3 или расстояние до точки, в которой требуется определить избыточное давление ударной волны ΔP ₃,кПа; r ₁ – радиус зоны 1.

При K 2: ΔP ₃ = ; (9)

при K > 2 ΔP ₃ = . (10)

Для определения избыточного давления на определенном расстоянии от места взрыва необходимо знать количество взрывоопасного вещества, хранящегося в ёмкости или ушедшего из трубопровода и смешавшегося с воздухом.

Пример 3.

При аварии на железной дороге вылилось, испарилось и смешалось с воздухом 150 т взрывоопасных углеводородов. Рассчитать ΔP_фmax,ожидаемое от взрыва этой газовоздушной смеси на территории механического цеха, расположенного в 500 м от места аварии.