1.2. Определение ожидаемого режима взрывного превращения

Перед проведение необходимых расчетов определимся с классификация окружающей территории и классификацией режимов взрывного превращения.

Классификация окружающей территории.

         В связи с тем что характер окружающего пространства в значительной степени определяет скорость взрывного превращения облака ТВС и, следовательно, параметры ударной волны, геометрические характеристики окружающего пространства разделены на виды в соответствии со степенью его загроможденности.           Вид 1. Наличие длинных труб, полостей, каверн, заполненных горючей смесью, при сгорании которой возможно ожидать формирование турбулентных струй продуктов сгорания с размером не менее трех размеров детонационной ячейки данной смеси. Если размер детонационной ячейки для данной смеси неизвестен, то минимальный характерный размер турбулентных струй принимается равным 5 см для веществ класса 1; 20 см - для веществ класса 2; 50 см - для веществ класса 3 и 150 см - для веществ класса 4.      Вид 2. Сильно загроможденное пространство: наличие полузамкнутых объемов, высокая плотность размещения технологического оборудования, лес, большое количество повторяющихся препятствий.      Вид 3. Средне загроможденное пространство: отдельно стоящие технологические установки, резервуарный парк.      Вид 4. Слабо загроможденное и свободное пространство.

Классификация ожидаемого режима взрывного превращения

         Известны два основных режима протекания быстропротекающих процессов - детонация и дефлаграция [11]. Для оценки параметров действия взрыва возможные режимы взрывного превращения ТВС разбиты на шесть диапазонов по скоростям их распространения, причем пять из них приходятся на процессы дефлаграционного горения ТВС, поскольку характеристики процесса горения со скоростями фронта меньшими 500 м/с имеют существенные качественные различия.            Ожидаемый диапазон скорости взрывного превращения определяется с помощью экспертной табл. 22.2 в зависимости от класса горючего вещества и вида окружающего пространства [12].

Таблица 22.2

Экспертная таблица для определения режима взрывного превращения

           Ниже приводится разбиение режимов взрывного превращения ТВС по диапазонам скоростей.         Диапазон 1. Детонация или горение со скоростью фронта пламени 500 м/с и больше.         Диапазон 2. Дефлаграция, скорость фронта пламени 300-500 м/с.         Диапазон 3. Дефлаграция, скорость фронта пламени 200-300 м/с.         Диапазон 4. Дефлаграция, скорость фронта пламени 150-200 м/с.         Диапазон 5. Дефлаграция, скорость фронта пламени определяется соотношением [12]:    

V= kМ, (2)

          где k- константа, равная 43.           Диапазон 6. Дефлаграция, скорость фронта пламени определяется соотношением [12]:

V= kМ, (3)

          где k- константа, равная 26.       Для дальнейших расчетов необходимо оценить агрегатное состояние топлива смеси. Предполагается, что смесь гетерогенная, если более 50% топлива содержится в облаке в виде капель, в противном случае ТВС считается газовой. Провести такие оценки можно исходя из величины давления насыщенных паров топлива при данной температуре и времени формирования облака. Для летучих веществ, таких, как пропан при температуре +20°С, смесь можно считать газовой, а для веществ с низким давлением насыщенного пара (распыл дизтоплива при +20°С) расчеты проводятся в предположении гетерогенной топливно-воздушной смеси. После того как определен вероятный режим взрывного превращения, рассчитываются основные параметры воздушных ударных волн (избыточное давлениеP и импульс волны давления I) в зависимости от расстояния до центра облака.

Для вычисления параметров воздушной ударной волны на заданном расстоянии R от центра облака при детонации облака ТВС предварительно рассчитывается соответствующее безразмерное расстояние по соотношению [13,14]:       R= R/(E/P). (4)

Примечание. Все соотношения также могут быть записаны в функциях аргумента = 100R/E. При принятых в Методике допущениях между Rисуществует простая связь:=2,15R.      Далее рассчитываются безразмерное давление Pи безразмерный импульс фазы сжатия I.           В случае детонации облака газовой ТВС расчет производится по следующим формулам [15]:

ln(P) = -1,124 - 1,66ln(R) + 0,26 (ln(R))± 10 %; (5) ln(I) = -3,4217 - 0,898ln(R) - 0,0096 (ln(R))± 15 %.(6)

          Зависимости (5) и (6) справедливы для значений R, больших величины R= 0,2 и меньших R= 24. В случае R< 0,2 величина Pполагается равной 18, а в выражение (6) подставляется значение R= 0,142.

      Далее вычисляются величины Pии I, которые соответствуют режиму детонации и для случая детонации газовой смеси рассчитываются по соотношениям (5),

(6), а для детонации гетерогенной смеси - по соотношениям (7), (8). Окончательные значения Pи I выбираются из условий:       P= min(P, P); I= min(I, I). (11)

          После определения безразмерных величин давления и импульса фазы сжатия вычисляются соответствующие им размерные величины. P = PPP; (12)

I = I(P)E/υ. (13)