Расчет избыточного давления в зоне действия ударной волны

Наиболее распространенными взрыво- и пожароопасными смесями являются смеси с воздухом углеводородных газов (метана. пропана, этилена, пропилена и т.д.), легковоспламеняющихся горючих жидкостей (ЛВЖ), к которым относят продукты переработки нефти: бензины, керосины и т.д.

В очаге взрыва газовоздушной смеси выделяются три зоны:

- зона детонационной волны (в пределах облака взрыва);

- зона действия продуктов взрыва (охватывает всю площадь разлета продуктов газовоздушной смеси);

- зона воздушной ударной волны (формирует фронт ударной волны).

Радиус зоны детонационной волны (м) определяется по формуле:

(1)

где Q – расчетная масса взрывоопасного вещества, т.

Расчетная масса взрывоопасного вещества определяется по формуле:

(2)

где W_Ж – скорость испарения жидкости, т / (м² ∙ с); F_Ж – площадь разлива, м²; t_Ж – время испарения жидкости, с.

Скорость испарения жидкости определяется по формуле:

(3)

где В – вспомогательный коэффициент, учитывающий скорость и температуру воздушного потока; М_Ж – молярная масса жидкости; Р_нас. – давление насыщенных паров жидкости при заданной температуре, Па.

Радиус зоны действия продуктов взрыва (м) определяется по формуле:

(4)

Избыточное давление в пределах зоны действия продуктов взрыва (кПа) равно:

(5)

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

Избыточное давление зоне воздушной ударной волны (кПа) в зависимости от расстояния от центра взрыва определяется по формулам:

для параметра F_i < 2:

(6)

для параметра F_i > 2

(7)

Параметр F₁ определяется по формуле:

(8)

где L – расстояние до рассматриваемого объекта, м.

Для оценки возможных последствий воздействия ударной волны на объект избыточное давление корректируют по формуле:

, (9)

где К₁ – коэффициент ориентации объекта на центр возможного взрыва; К₂ – коэффициент экранировки, учитывающий возможность затенения объекта соседними сооружениями застройки; К₃ – коэффициент перфорации, отражающий влияние проемности (отношение площади остекления к полной поверхности стеновых ограждений α).

Неблагоприятной считается ориентация наибольшей стены по нормали к направлению распространения ударной волны (К₁ = 1), благоприятной – при расположении стен под углом 45 ˚ (К₁ = 0); для промежуточных положений объекта принимают К₁ = 1.

При расположении объекта на открытой территории (а также, когда расстояние до ближайшего строения превышает 50…79 м) – К₂ = 1; при наличии экранирующих построек, расположенных на линии распространения ударной волны на расстояниях менее 50 м – К₂ = 0,7-0,9 в зависимости от степени затенения.

Для промышленных и гражданских зданий с проемами значение К₃ принимают равным в соответствии с табл.1.

 

Таблица 1

Значения К₃

α	0 – 0,3	0,3 – 0,5	0,5 – 0,7	> 0,7
К3	1,1		0,9	0,85

 

Избыточное давление ударной волны для различных уровней разрушения объектов приведено в табл. 2.

Таблица 2

Значения избыточного давления ударной волны при различных уровнях разрушения

Наименование объекта	Избыточное давление ударной волны, кПа, при
слабом разрушении	среднем разрушении	сильном разрушении	полном разрушении
Массивные промышленные здания с металлическим каркасом	20 – 30	30 – 40	40 – 50	50 – 70
Бетонные и железобетонные здания, антисейсмические здания	25 – 80	80 – 120	120 – 200	> 200
Здания с легких металлическим каркасом	10 – 20	20 – 30	30 – 50	50 – 70
Многоэтажные железобетонные здания с большой площадью остекления	8 – 20	20 – 40	40 – 90	90 – 100
Здания из сборного железобетона	10 – 20	20 – 30	30 – 40	40 – 60
Кирпичные производственные вспомогательные здания из железобетона	8 – 12	12 – 20	20 – 30	30 – 40
Складские кирпичные здания	10 – 20	20 – 30	30 – 40	40 – 50
Легкие строения с металлическим каркасом и шиферной кровлей	10 – 25	25 – 30	30 – 50	> 50
Кирпичные малоэтажные здания	8 – 15	15 – 25	25 – 35	35 – 45
Кирпичные многоэтажные здания	8 – 12	12 – 20	20 – 30	30 – 40
Деревянные здания	6 – 8	8 – 12	12 – 20	20 – 30
Разрушение остекления зданий	0,5 – 1	1,0 – 1,5	1,5 – 3	>3
Котельные, ГРП кирпичные	8 – 12	12 – 20	20 – 30	30 – 40
Административные многоэтажные здания с металлическим и железобетонным каркасом	20 – 30	30 – 40	40 – 50	50 – 60

 

1. Расчет вероятности возникновения пожара или взрыва на объекте в зоне