Файл: Методические указания для самостоятельной работы и выполнению лабораторных работ по дисциплине Специальная подготовка.docx

3. Расчетно-графическая работа «Прогнозирование обстановки и расчет параметров взрыва».

Цель работы: изучить методику расчета избыточного давления, оценку устойчивости объекта от ударной волны, а также определить степень поражения людей на объекте.

Общие сведения

Продукты, способные взрываться, делят на две группы:

взрывоопасные вещества (ВОВ, газо-топливно-воздушные смеси, пыли).

взрывчатые вещества (ВВ, тринитротолуол, гексоген, динамит и др).

При взрывах хранилищ с топливом, резервуаром с горючим ударная волна несет значительные разрушения, травмы и гибель людей.

Если предусмотреть мероприятия по повышению устойчивости объектов, то можно предотвратить опасные последствия или уменьшить нанесенный ущерб аварий.

Ударной волной называют область резкого сжатия среды, которая в виде сферического слоя распространяется во все стороны от места взрыва.

Под фазой сжатия (С) подразумевают образовавшийся слой сжатого воздуха, а фазой разряжения (Р) – зону пониженного давления.

Разность между максимальным давлением взрыва Р_ф и нормальным атмосферным давлением Р_атм представляет собой избыточное давление взрыва Р_изб.
(3.1)
Величиной Р_изб определяется характер разрушений объектов, что также обусловлено их удалением от места взрыва.

Разрушения объектов ударной волной делят на: слабые, средние, сильные, и полные.

Пределом устойчивости элемента является нижний значение избыточных давлений в диапазоне средних разрушений.

Предел устойчивости объекта – это наименьшее значение из пределов устойчивости элементов.

При сильных и полных разрушениях объекты восстановлению не подлежат.

Ориентировочно оценку возможных последствий взрывов внутри помещения можно производить по величине избыточного давления, возникающего в объеме производственного помещения.

---

Внутренний взрыв.

Для горючих газов, паров легковоспламеняющихся и горю­чих жидкостей, состоящих из атомов Н, О, N, Cl, F, L, В_г, избыточное давление взрыва
( 3.2)

где Р_мах – максимальное давление взрыва стехиометрической газо- или паровоздушной смести в замкнутом объеме, кПа (определяется экспериментально или по справочным данным, при отсутствии данных допускается принимать равным 900 кПа); Р₀ – начальное давление, кПа (допускается принимать равным 101 кПа); М_т – масса горючего газа или паров легковоспламеняющейся или горючей жидкости, поступивших в результате аварии в помещение, кг; Z – доля участия взвешенного дисперсного продукта во взрыве (табл. 3.4 прил. 3); р_г – плотность пара или газа, кг/м³ (табл. 3.3 прил. 3); V_св – свободный объем помещения, м³ (принимают условно равным 80% геомет­рического объема помещения); С_ст – стехиометрическая концентрация, %; К_н – коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неадиабатичность процесса горения (допускается принимать равным 3).
Стехиометрическая концентрация С_ст объемных долей ГГ или паров ЛВЖ и ГЖ в %, вычисляемая по формуле:
(3.3)
где β – стехиометрический коэффициент кислорода в реакции сгорания, определяемый по формуле

(3.4)
где - n_c, n_н, n_o, n_x - число атомов С, Н, О и галоидов в молекуле горючего.
Массу горючего газа, поступивших в помещение в результате разрушения емкостей, находящихся под давлением, М_т , кг определим по формуле

---

(3.5)
где V_a – объем газа, вышедшего из емкости, находящейся под давлением, м³, определяемый по формуле
(3.6)
где Р₁ –давление в аппарате, кПа; V - объем емкости, находящихся под давлением, м³.
Массу паров легковоспламеняющейся или горючей жидкости, поступивших в результате аварии в помещение, М_т , кг определим по формуле
(3.7)

J_n – интенсивность испарения, кг/(с·м²) (см. табл. 3.2 прил. 3);

F – площадь испарения, м²;

Т – время испарения, с.

Наружный взрыв.

При взрывах (ВВ) воздушная ударная волна определяется избыточным давлением и давлением скоростного напора.

Избыточное давление Р_изб определяется по формуле:
(3.8)
где Р_изб – избыточное давление взрыва, кПа; G – масса тротилового заряда (тротиловый эквивалент), кг; R - расстояние от источника взрыва до объекта, м.

Давление скоростного напора Р_ск (кПа) определяется по формуле:




(3.9)

Зона действия взрыва (ВВ) определяется по формуле
, (3.10)
где x– параметр уровня поражения (х =4,7 (^P_ф ^{= 50 кПа)} – полные разрушения; (х = 6,4 (^P_ф ^{= 30 кПа)} – сильные разрушения; (х = 8,2 (^P_ф ^{= 20 кПа)} – средние разрушения; (х = 13,5 (^P_ф^{= 10 кПа)} – слабые разрушения.
При взрывах (ВОВ), например, энергию взрыва емкостей

---

, находящихся под давлением, можно рассчитать, как работу адиабатического расширения сжатого газа по формуле
(3.11)

где – Р_г - давление газа в емкости, Па; Р₀ - атмосферное давление, Па; V₀ - объем емкости, м³; - значения показателя адиабаты (табл. 3.7 прил. 3).
Определяем массу эквивалентного заряда G, кг по формуле
, (3.12)
где Е_уд.в – удельная энергия взрыва, Дж (Е_уд.в =0,6Е);

Q_тнт – удельная теплота взрывчатого превращения тротилового заряда, Дж/кг (Q_тнт=4,52·10⁶ Дж/кг)

Радиус поражения и устойчивость объекта.

Под радиусом поражения понимается расстояние от центра взрыва до зон, в пределах которых объект подвергается избыточным давлениям во фронте ударной волны. Он характеризует слабые, средние, сильные и полные разрушения.

Объект считается неустойчивым, если предел устойчивости объекта меньше избыточного давления взрыва Р_уст<Р_изб.

При воздействии ударной волны на человека она мгновенно охватывает его и подвергает сильному сжатию, что воспринимается человеком как удар. Скоростной напор создает значительное лобовое давление, которое приводит к перемещению тела в пространстве.

Степень воздействия ударной волны зависит от мощности взрыва расстояния, положения тела человека и характеризуется: легкими, средними, тяжелыми, крайне тяжелыми травмами или приводит к гибели людей (таблица 3.10 прил. 3).

---

Задания

1. Определить предел устойчивости элементов и предел устойчивости объекта (таблица 3.1).

Таблица 3.1 Исходные данные

Вариант	Наименование объекта			Номера элементов
1	Механический цех			1, 6, 7, 8, 10
2	Вычислительный центр			2, 13, 14, 16, 18
3	Жилой дом		3, 4, 14, 15, 20
4	Ремонтный цех		1, 6, 8, 12, 15
5	Перегрузочный участок			2, 4, 5, 9, 25
6	Помещение АТС		2, 14, 20, 21, 23
7	Управление		2, 14, 15, 18, 21
8	Больничный корпус		2, 14, 15, 22, 23
9	Механический цех		1, 6, 8, 12, 15
10	Ремонтный цех			1, 6, 7, 8, 10

Элементы выбрать по соответствующим каждому варианту номерам из табл. 3.8 прил. 3 и определить предел устойчивости элементов как нижнее избыточное давление в диапазоне средних разрушений, а предел устойчивости объекта – как минимальное значение из пределов устойчивости элементов.
2. Расчет избыточного давления и оценка повреждений здания

---