Задание 4.1.
Рассчитать параметры воздуха во фронте воздушной ударной волны: плотность воздуха ρф, массовую скорость воздуха υm за фронтом ВУВ, скорость фронта υф, давление скоростного напора ∆P ск.
Дано: избыточное давление ∆Pф=30 кПа во фронте ударной волны.
Решение:
В условиях нормальной атмосферы:
– давление воздуха при н.у.
- температура воздуха при н.у.
- плотность воздуха при н.у.
- универсальная газовая постоянная
- молярная масса воздуха
– постоянная адиабата для воздуха
1) Для нахождения плотности воздуха во фронте ВУВ прежде вычислим необходимые коэффициенты.
Подставим найденные значения и найдем искомую величину:
2) Чтобы найти массовую скорость воздуха за фронтом ВУВ, рассчитаем скорость звука в воздухе.
Теперь можно перейти к нахождению массовой скорости воздуха за фронтом ВУВ.
3) Найдем скорость фронта ВУВ.
4) Найдем давление скоростного напора ВУВ.
Задание 4.2.
В результате аварийной утечки горючего газа в атмосферу образовалось облако газовоздушной смеси. Каков тротиловый эквивалент этого облака по ударной волне в случае его взрыва? Считать, что взрыв произошел при концентрации горючего вещества, равной НКПВ.
Дано: вид горючего вещества - метан и горизонтальный размер L=25 м облака ГВС.
Решение:
Для метана имеем плотность ρ = 0,72 кг/м³ (кг/ 
) и удельную теплоту сгорания Q = 50,0 (МДж/кг). Долю горючего вещества в облаке ГВС для открытого пространства принимают z = 0.1. Нижний предел воспламенения метана (НКПВ) равен 5%. Предполагаем, что облако ГВС примет сферическую форму, радиус которой будет равен L/2, а удельная теплота сгорания тротила 
(МДж/кг).
1) Рассчитаем объем пропана в облаке газовоздушной смеси при его концентрации, равной НКПВ.
|
|
2) Узнаем массу пропана в облаке.
3) Теперь можно рассчитать тротиловый эквивалент облака газовоздушной смеси.
Задание 4.3.
Определить вероятность разрушения объекта при аварийном взрыве на складе конденсированных взрывчатых веществ.
Дано: вид взрывчатого вещества - Пластит и его масса G=1.8 кг, вид объекта – трубопровод наземный R=110 м до него.
Решение:
Пластит практически не чувствителен к удару, прострелу пулей, огню, искре, трению, химическому воздействию. Надежно взрывается от стандартного капсюля-детонатора № 8, погруженного в массу ВВ на глубину не менее 10мм. Теплота взрыва пластита Q = 4,52 МДж/кг.
По классификации пространства по видам в соответствии со степенью его загроможденности объект, данный в задании соответствует 4 виду – слабозагроможденное, свободное пространство.
Из выше сказанного следует, что режим взрывного превращения в этом случае будет соответствовать режиму дефлаграции со средней скоростью фронта пламени 
(м/с). Взрыв наземный, так как плотность пластита (1300 кг/ ) больше плотности воздуха (1.29 кг/ ).
1) Определяем энергозапас W облака газовоздушной смеси (удваивается по сравнению с воздушным взрывом).
2) Определяем безразмерное расстояние 
для объекта:
Будем рассматривать химические взрывы в нормальной атмосфере (T0 = 273 К, P0=1.013*105 Па),
3) Рассчитываем безразмерное избыточное давление 
и импульс 
по формуле для 
4) Рассчитываем избыточное давление и импульс:
5) Определяем пробит – функции и вероятности разрушений:
Слабые разрушения, возможно восстановление:
|
|
Средние разрушения, трудно восстанавливаемые повреждения:
Сильные разрушения, невосстанавливаемые повреждения, обрушения:
Задание 4.4.
В результате аварийной утечки горючего газа из технологической установки, находящейся вне помещения, образовалось облако газовоздушной смеси. Оценить вероятность разрушения производственного здания или поражения людей в случае взрыва облака ГВС. Использовать вероятностный метод прогнозирования.
Дано: вид – пропилен и масса горючего вещества G=460 кг в облаке ГВС; расстояние от центра облака до здания или людей R=120 м; степень повреждения здания: 2 – сильное;
Решение:
Пропилен относится ко 1 классу ГВ; Окружающее пространство: вид 3. Режим – дефлаграция со средней скоростью 400 м/с.
Q (пропилен) = 
(МДж/кг) – удельная теплота сгорания
ρ(пропилен) = 1.88 (кг/ 
, 
из этого следует, что взрыв наземный.
1) Определяем энергозапас W облака газовоздушной смеси (удваивается по сравнению с воздушным взрывом).
2) Определяем безразмерное расстояние для объекта:
3) Рассчитываем безразмерное избыточное давление и импульс по формуле для
Рассчитываем избыточное давление и импульс:
4) Определяем пробит – функцию и вероятность разрушения:
Слабые разрушения, возможно восстановление:
Средние разрушения, трудно восстанавливаемые повреждения:
Сильные разрушения, невосстанавливаемые повреждения, обрушения:
Задание 4.5.
Неисправность газораспределительной аппаратуры привела к утечке газа в помещении внутри жилого здания. Оценить состояние здания в случае взрыва газа в помещении. Считать, что, взрыв газа происходит при его концентрации, равной НКПВ, а объем ГВС меньше свободного объема помещения.
|
|
Дано: газ –пропилен; свободный объем помещения – 
- отношение свободного объема помещения 
к объему ГВС V.
Решение:
Теплота сгорания пропилена 29,3 МДж/кг; нижний концентрационный предел воспламенения пропилена – 2,1 % объема газовоздушной смеси; в расчетной формуле полагаем, что доля пропана, участвующего во взрыве 
, и для помещения с окнами и дверьми в обычном исполнении χ=3; 
.
1) Находим объем пропана в газовоздушной смеси при его концентрации, равной НКПВ:
2) Масса проипилена в газовоздушной смеси равна:
3) Рассчитываем избыточное при взрыве газа в помещении:
При внутреннем взрыве, как в нашем случае, для разрушения здания достаточно избыточного давления в размере 20-25 кПа. Т.к. полученное нами давление выше достаточного, то здание будет разрушено.
Задание 4.6.
В результате аварийного взрыва расположенное на некотором расстоянии производственное здание получило повреждения. Определить тротиловый эквивалент взрыва.
Дано: поражение человека – средние; расстояние до человека – R=120 м.
Решение:
1) Предположим, что производственное здание является кирпичным (блочным) малоэтажным. Тогда избыточное давление для средних разрушений в этом случае 
. Определяем среднее избыточное давление в ударной волне, соответствующее указанному разрушению.
2) Используя формулу Садовского как кубическое уравнение, находим тротиловый эквивалент взрыва G, вызвавшего такие же разрушения:
