Аварии на взрывоопасных объектах. Ядерные взрывы, страница 5

, м³  и  , м,

где - объем киломоля идеального газа;

- объемная концентрация газа в смеси; - молекулярная масса; - масса горючей компоненты, кг; - коэффициент, учитывающий способ хранения продукта: 1-для газов при нормальном давлении; 0,5-для газов сжиженных под давлением; 0,1-для газов сжиженных охлаждением; 0,02...0,07-при  растекании ЛВЖ.

Тротиловый эквивалент наземного взрыва полусферического облака ГПВС

,

где  - масса горючего облака, кг; - теплота взрыва горючего, Дж/кг (прил.3); -теплота взрыва тротила.

Избыточное (эффективное) давление детонационной волны

,

где  - показатель адиабаты продуктов детонации; - плотность смеси, ; Р₀-стандартное давление, Па.

 - отраженная детонационная волна.

б) Параметры воздушной ударной волны (R>R₀)

Максимальное избыточное давление ВУВ

;  ,

где  и  R -текущее расстояние, м.

Удельный импульс,

;

Уточнённый радиус детонационной волны

Замечания:

1)  -табл. величины; «сmх» - означает стехиометрический состав.

2)  Стандартное давление  при  воздуха (МСА -международная стандартная атмосфера).

3)  На границе облака  при

3. Взрывы ГПВС (пылевоздушных смесей) в замкнутом

объеме (помещениях)

Избыточное давление при взрыве ГПВС, состоящих из атомов C, H, O, N, Cl, Br, I, F.

,                (3.1)

где P_max – максимальное давление взрыва стехиометрической ГПВС в замкнутом объёме(при отсутствии данных допускается  принимать в расчётах P_max=900 кПа);

C - масса горючего материала (газа, паров ЛВЖ или ГЖ), кг;

Z - коэффициент участия горючего во взрыве (Z=0,5 для ГГ; Z=0,3 - для ЛВЖ и ГЖ);

V_СВ –свободный объём помещения, м³(V_СВ=0.8V₀, здесь V₀ – полный объём помещения);

ρ_Г,Пст – плотность газа или пара стехиометр. состава, кг/м³ (прил.3);

С_стх – стехиометр. концентрация горючего материала, %(объёма);

К_н – коэффициент, учитывающий негермитичность помещения и неадиабатичность процесса горения(допускается принимать К_н=3);

Объём газа, вышедшего из аппарата V_а=0.01РV, м³, где Р – давление  в аппарате, кПа; V – объём аппарата, м³.

Масса горючего материала, вышедшего в помещение С=V_а ρ_Г,Пст, кг.

Избыточное  давление при взрыве других ГПВС и пылей   (для пыли в МПа),     (3.2)

где С - масса горючего вещества, поступившего в помещение в результате аварийного вскрытия емкости (для пыли - общая масса дисперсного продукта), кг; - теплота сгорания вещества, Дж/кг (прил.7); - начальные давление, температура и плотность воздуха в помещении (если они не заданы, то допускается брать как для МСА); - удельная теплоемкость воздуха (допускается принимать .

Z –коэффициент участия продукта во взрыве ((см 3.1), для пыли z=0,5); V_СВ и К_н – те же, что  в (3.1), К_н=2…3.

При взрывах гибридных смесей , т.е. общее давление определяется как сумма давлений от паров и пыли.

Если в (3.2) массу горючего вещества заменить через , тогда

.

4. Тепловое действие взрывов

А. Взрывы конденсированных ВВ, ГПВС и ЯВ

Радиус огненного шара R_ош, км и время его существования t_ош  ,с определяются зависимостями

R_ош=0.052С^0.4,   и

t_ош=0.32 где С – тротиловый эквивалент воздушного или наземного взрывов.

Полные тротиловые эквиваленты С_т воздушного или наземного взрывов выражаются в килотоннах, а радиус - в км.

Тепловой поток (энергетическая освещенность) от огненного шара,

,

где  , ∙К⁴ - константа Стефана-Больцмана; T=8000К - эквивалентная  температура излучения огненного шара как черного тела;

- энергетическая светимость огненного шара; k-коэффициент прозрачности атмосферы, k=0,12...0,96, а k^¢-коэффициент ослабления излучения (табл.3.1);

R – удаление объекта, м.

Тепловая доза (тепловой импульс, энергетическая экспозиция) Q, Дж/м², . Принимая q и Т постоянными, получим , где t, с, время облучения (экспозиции). При максимальном облучении t =t_ош, тогда , Дж/м².

Таблица 3.1

Значения коэффициентов к и к^¢

Характеристика атмосферы	Дальность видимости, км	к
Воздух очень прозрачен                       (очень ясно)	До100	0,96	0,04
Хорошая прозрачность	До 50	0,92	0,08
Средняя прозрачность	До 20	0,80	0,2
Слабая (легкая) дымка	До 10	0,66	0,4
Сильная дымка	До 5	0,36	0,8
Очень сильная дымка (туман)	До 1	0,12	4

Замечания.

1. В некоторых источниках приводятся иные зависимости для определения  и , т.е.

, м; , с                (3.3)

где С – масса тротила или масса ВВ (смеси ГПВС) в тротиловом эквиваленте, кг. Расчет по этим зависимостям приводит к завышенным результатам, которые значительно отличаются от опытных данных. Так, по опытным данным, для взрыва тротила массой менее одной тысячи тонн – 1 кт  м, а »0,2 с. В силу этого при расчетах целесообразно избегать применения зависимостей (3.3).

2. Тепловая доза (тепловой импульс) Q может рассчитываться и по иной зависимости, исходя из следующих соображений. Общая энергия, выделяемая при воздушном взрыве боеприпаса мощностью 1 кт  Дж. Известно, что на тепловую энергию при взрыве расходуется примерно одна треть от общей энергии взрыва, т.е.:

, Дж,

где С – тротиловый эквивалент, кт. Тогда тепловой импульс Qна расстоянии R, м можно рассчитывать делением  на облучаемую поверхность S,  с учетом коэффициента k, т.е.:

, Дж/м²    (3.4)

или , кДж/м²                    (3.5)

В формулах (3.4); (3.5): С – тротиловый эквивалент (мощность) взрыва, кт, а в формуле (3.5)  и R- радиус огненного шара и расстояние до объекта, км;  – коэффициент (табл.3.1); е – основание натурального логарифма. Этими зависимостями можно пользоваться для самоконтроля при расчетах теплового воздействия взрывов.