5.3. ВЗРЫВЫ ГВС И ГПВС НА ОТКРЫТОМ ПРОСТРАНСТВЕ

При разрушении резервуара с горючим веществом образуются ГВС, состав и объем которой зависят от типа горючего газа и объема резервуара. При взрыве ГВС различают две зоны действия – детонационная волна (в пределах облака ГВС) и воздушная ударная волна (за пределами этого облака). В зоне облака ГВС действует детонационная волна, избыточное давление на фронте которой принимается постоянным (в пределах облака ГВС):

= 17 атм (1.7 МПа).

В расчетах принимается, что зона действия детонационной волны ограниченных радиусом R₀, который определяется из допущения, что ГВС после разрушения резервуара образует в открытом пространстве получаемое облако объемом V (рис. 5.2).

Рис. 5.2. Зона действия детонационной волны

Объем облака определяется по формуле

, м³                          (5.5)

где R₀ – радиус облака ГВС, м.

Предполагая, что образующаяся ГВС является идеальным газом, объем образовавшейся при аварийной ситуации смеси определяется по формуле:

, м³                                 (5.6)

где k – коэффициент, учитывающий долю активного продукта (долю продукта, участвующего во взрыве);

М – масса сжиженных углеводородных газов в резервуаре до взрыва, кг;

m – молярная масса газа, кг/кмоль;

С – стехиометрическая концентрация газа, % по объему.

V₁ = 22.4 м³/кмоль – объем одного киломоль идеального газа при нормальных условиях.

Приравнивая (5.5) и (5.6), получим формулу для расчета радиуса облака ГВС:

,                                     (5.7)

или

     , м                                 (5.8)

Для расчета R₀ необходимо знать значения k, M, m, C. Значения безразмерного коэффициента k выбираются в зависимости от способа хранения продукта:

k = 1 – для резервуаров с газообразными веществами;

k = 0.6 – для газов, сжиженных под давлением;

k = 0.1 – для газов, сжиженных охлаждением (хранящихся в изотермических емкостях);

k = 0.05 – при разливе легковоспламеняющихся жидкостей.

Значения m и C для наиболее распространенных ГВС и ГПВС приведены в табл. 5.9 и 5.10.

Таблица 5.9

Характеристики ГВС

После расчета зоны действие детонационной волны (= 1.7 МПа) проводит расчет воздушной ударной волны. Зона действия ВУВ начинается сразу за внешней границей облака ГВС. Давление на фронте ВУВ  зависит от расстояния до эпицентра взрыва (R/R₀) и берется из таблицы 5.11.

Таблица 5.10

Характеристика ГПВС

Таблица 5.11

Зависимость давления во фронте ударной волны от расстояния до эпицентра взрыва

Пример

Определить давление ударной волны на расстоянии 200 метров от центра взрыва облака ГВС, образующегося при разрушении резервуара с 1000 тонн сниженного под давлением пропана.

Исходные данные:

М = 10⁶ кг;

m = 44 кг/кмоль;

k = 0.6;

С = 4.03 %.

1. Определяем радиус R₀ облака ГВС по формуле (5.8)

 м.

2. Находим отношение R/R₀ =.

3. По табл. 5.11 для R = 1.3 значение  = 350 кПа = 3.5 атм.