Методика расчета. При взрывах оборудования основным поражающим фактором является ударная воздушная волна [6]

 

При взрывах оборудования основным поражающим фактором является ударная воздушная волна [6].

При оценке параметров аварийного взрыва емкости с инертным газом (смесью газов) допускается, что оболочка имеет сферическую форму. Тогда напряжение в стенке сферической оболочки определяется по формуле:

σ = ΔP · r/(2d), (1)

где σ – напряжение в стенке сферической оболочки, Па;

ΔP – перепад давлений, Па;

r – радиус стенки оболочки, м;

d – толщина стенки оболочки, м.

Преобразование формулы (1) позволяет рассчитать разрушающее давление (условие разрушения - σ ≥ σ_в):

ΔP = 2d · σ_в/ r, (2)

где σ_в – временное сопротивление разрушению материала, Па.

Давление парогазовой смеси в емкости:

Р = ΔP + Р₀, (3)

где Р₀ – атмосферное давление, 0,1·10⁶ Па.

Уравнение изэнтропы:

Р/Р₀ = (ρ/ρ₀)^γ, (4)

где γ – показатель адиабаты газа;

ρ₀ – плотность газа при атмосферном давлении, кг/м³,

ρ – плотность газа при давлении в емкости, кг/м³.

Плотность газа при давлении в емкости определяется после преобразования уравнения изэнтропы (4):

ρ = ρ₀ · (Р/Р₀)^1/γ, (5)

Полная масса газа:

С = ρ · V, (6)

где V – объем парогазовой смеси, м³.

При взрыве емкости под внутренним давлением Р инертного газа (смеси газов) удельная энергия Q газа:

Q= ΔP/[ρ · (γ - 1)] (7)

 

В случае сжатого взрывоопасного газа:

Q = Q_в + ΔP/[ ρ· (γ - 1)], (8)

где Q_в – удельная энергия взрыва газовой смеси, Дж/кг.

Тротиловый эквивалент взрыва емкости с газом составит:

q_тнт = Q · С/ Q_тнт, (9)

где Q_тнт – удельная энергия взрыва тротила, равная 4,24·10⁶ Дж/кг.

Эквивалент по ударной волне оценивается с коэффициентом 0,6:

q_у.в. = 0,6 · q_тнт (10)

Применительно к наземному взрыву принимается значение:

q = 2 · q_у.в. (11)

Избыточное давление на фронте ударной волны (ΔР_фр, МПа) на расстоянии R определяется по формуле М.А.Садовского для сферической УВВ в свободном пространстве [7]:

, (12)

где , R – расстояние от эпицентра взрыва до реципиента, м.

В таблице 2 представлены значения предельно допустимого избыточного давления ударной волны при сгорании газо-, паро- или пылевоздушных смесей в помещении или открытом пространстве [7], для которых подбираются расстояния для определения зон поражения.

Таблица 2 – Предельно допустимые избыточные давления при сгорании газо-, паро- или пылевоздушных смесей в помещении или открытом пространстве

Степень поражения	Избыточное давление, кПа
Полное разрушение зданий (смертельное поражение человека)
50 %-ное разрушение зданий
Средние повреждения зданий
Умеренные повреждения зданий (повреждения внутренних перегородок, рам, дверей и т.п.)
Нижний порог повреждения человека волной давления
Малые повреждения (разбита часть остекления)

 

Импульс волны давления, кПа·с:

I = 0,4 (13)

Формулы (12,13) справедливы при условии ≥0,25.

Условная вероятность поражения избыточным давлением, развиваемым при взрыве парогазовоздушных смесей, человека, находящегося на определенном расстоянии от эпицентра аварии, определяется с помощью «пробит–функции» Pr, которая рассчитывается по формуле [8]:

Pr = 5 – 0,26·ln(V), (14)

где

Связь функции Рr с вероятностью Р той или иной степени поражения находится по таблице 3 [8].

 

 

Таблица 3 – Связь вероятности поражения с функцией «пробит»

Р,%
		2,67	2,95	3,12	3,25	3,38	3,45	3,52	3,59	3,66
	3,72	3,77	3,82	3,86	3,92	3,96	4,01	4,05	4,08	4,12
	4,16	4,19	4,23	4,26	4,29	4.33	4,36	4,39	4,42	4,45
	4,48	4,50	4,53	4,56	4,59	4,61	4,64	4.67	4,69	4,72
	4,75	4,77	4,80	4,82	4,85	4,87	4,90	4,92	4,95	4,97
	5,00	5,03	5,05	5,08	5,10	5,13	5,15	5,18	5,20	5,23
	5,25	5,28	5,31	5,33	5,36	5,39	5,41	5,44	5,47	5,50
	5,52	5,55	5,58	5,61	5,64	5,67	5,71	5,74	5,77	5,81
	5,84	5,88	5,92	5,95	5,99	6,04	6,08	6,13	6,18	6,23
	6,28	6,34	6,41	6,48	6,55	6,64	6,75	6,88	7,05	7,33
	7,33	7,37	7,41	7,46	7,51	7,58	7,65	7,75	7,88	8.09

 

Основной целью расчетов по данной методике является определение радиусов зон различной степени поражения УВВ зданий, сооружений и человека и определение вероятности поражения людей, находящихся на определенном расстоянии от эпицентра взрыва.