Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
5
Оценка поражающих факторов взрывов .
Основные расчетные формулы (упрощенные зависимости)
1. Взрывы конденсированных ВВ и ЯВ
Массу заряда и мощность взрыва ВВ (ЯВ) принято оценивать тротиловым эквивалентом в килограммах, кг, или килотоннах, кт (1 кт=1000 кг).
Масса заряда ВВ (ЯВ) в тротиловом эквиваленте равна , где - масса заряда данного ВВ, кг (кт); - коэффициент пересчёта данного ВВ на тротиловый эквивалент, величина табличная или определяется зависимостью К= QВВ/QT . Здесь QВВ и QT – теплоты взрыва данного ВВ и тротила (QT = 4240 кДж/кг).
Мощность взрыва ВВ (ЯВ) в тротиловом эквиваленте (полный тротиловый эквивалент взрыва) определяется зависимостью
|
|
* Для воздушного взрыва масса заряда и мощность взрыва численно совпадают. |
(1) |
где- поправочный коэффициент для наземного взрыва. Мощность наземного взрыва удваивается за счёт формирования полусферической волны и отражения части энергии от земли, а учитывает расход энергии взрыва на деформацию и выброс грунта (образование воронки) и равна для: 0,95-1 – стальных плит; 0.85-0.95 - бетона; 0.8 – плотных грунтов; 0.6-0.65 – средних грунтов.
Параметры ударной волны и теплового излучения (в 4.1) взрывов определяются половинной мощностью взрыва (половиной тротилового эквивалента взрыва), называемым тротиловым эквивалентом по ударной волне - , т.е. :
|
|
(2) |
Избыточное давление РФ, кПа, для свободно распространяющейся сферической ударной волны определяется по формуле:
|
(3) |
где - приведённое расстояние (высота), м/кг1/3 и равное
|
- для воздушного, |
(4) |
|
- для наземного взрывов. |
(5) |
R – расстояние от эпицентра (центра) взрыва до заданного объекта, м.
Удельный импульс волны фазы сжатия
|
- для воздушного, |
(6) |
||
|
-для наземного взрывов. |
Длительность фазы сжатия , С
|
; |
- для воздушного, |
(7) |
|
|
- для наземного взрывов. |
Скоростной напор волны
Избыточное давление в отраженной волне
Коэффициент отражения (до 13 при больших давлениях и для протяжённых объектов).
Безопасное расстояние действия ВУВ на людей:
, где - для открытой местности и - в укрытиях;
CУВ, кг - тротиловый эквивалент по ударной волне воздушного или наземного взрыва (см. формулу 2).
Безопасным для открыто расположенного человека принимается давление .
Действие волны на объекты с учетом различных экранирующих и отражающих объектов
где ki - табличные коэффициенты (только на здания и различные сооружения). При макс. их значениях
.
Взрывы подчиняются законам подобия, в основе которых лежит принцип кубического корня. Если известны и др. параметры ВУВ для заряда массой 1 на расстоянии 1, тогда те же давление и др. параметры волны для заряда массой будут на расстоянии , т.е.
2. Взрывы (детонация) ГПВС в открытом пространстве
а) Параметры детонационной волны
Начальный объем и начальный радиус полусферического облака ГПВС
, м3 ,
где - объем киломоля идеального газа;
- объемная концентрация газа в смеси;
- молекулярная масса;
- масса горючей компоненты, кг;
- коэффициент, учитывающий способ хранения продукта:
1-для газов при нормальном давлении;
0,5-для сжиженных газов под давлением;
0,1-для сжиженных охлаждением;
0,02...0,07-при растекании ЛВЖ.
, м
Тротиловый эквивалент наземного взрыва полусферического облака ГПВС
где - масса горючего облака, кг; - теплота взрыва горючего, Дж/кг; -теплота взрыва тротила.
Избыточное (эффективное) давление детонационной волны
,
где - показатель адиабаты продуктов детонации; - плотность, ;
-стандартное давление, Па. - отраженная детонационная волна.
- скорость детонационной волны, м/с;
tд=R0/Vд – время полной детонации облака.
б) Параметры воздушной ударной волны
Максимальное избыточное давление ВУВ
; ,
где и R -текущее расстояние, м.
Удельный импульс, ;
Уточнённый радиус зоны действия детонационной волны
, где - полный тротиловый эквивалент взрыва.
воздуха (МСА-международная стандартная атмосфера).
3. Взрывы ГПВС (пылевоздушных смесей) в замкнутом объеме (помещениях)
Избыточное давление при взрыве ГПВС, состоящих из атомов C, H, O, N, Cl, Br, I, F.
где Pmax – максимальное давление взрыва стехиометрической ГПВС в замкнутом объёме (при отсутствии данных допускается принимать в расчётах Pmax=900 кПа);
C - масса горючего материала (газа, паров ЛВЖ или ГЖ), кг;
Z - коэффициент участия горючего во взрыве (Z=0,5 для ГГ; Z=0,3 - для ЛВЖ и ГЖ);
V –свободный объём помещения, м3(Vсв=0.8*V0, здесь V0 – полный объём помещения);
ρГ,Пстх – плотность газа или пара стехиометр. состава, кг/м3;
Сстх – стехиометрическая концентрация горючего материала, %(объёма);
Кн – коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неадиабатичность процесса горения(допускается принимать Кн=3);
Объём газа, вышедшего из аппарата Vа=0.01∙Р∙V, м3, где Р – давление в аппарате, кПа;
V – объём аппарата, м3.
Масса горючего материала С=Vа∙Г,Пстх, кг.
Избыточное давление при взрыве других ГПВС и пылей (для пыли в МПа),
где С - масса горючего вещества, поступившего в помещение в результате аварийного вскрытия емкости (с учетом коэффициента , а для пыли - общая масса дисперсного продукта), кг; - теплота сгорания вещества, Дж/кг; - начальные давление, температура и плотность воздуха в помещении (если они не заданы, то допускается брать как для МСА); - удельная теплоемкость воздуха (допускается принимать ); - свободный объем помещения (за вычетом объема оборудования); Z=0,5 - доля участия продукта во взрыве с учетом негерметичности помещения; Kн=2...3 - коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неадиабатичность процесса горения.
При взрывах гибридных смесей , т.е. общее давление определяется как сумма давлений от паров и пыли.
Если в формуле массу горючего вещества заменить через , тогда .
4. Тепловое действие взрывов
А. Взрывы конденсированных ВВ, ГПВС и ЯВ
Радиус огненного шара и время его существования Rош , км и tош , с, определяются зависимостями
Rош=0.052С0.4 (4.1) и (4.2) ,
где С – половина полного тротилового эквивалента воздушного или наземного взрывов, т.е.
а СТ в формуле (4.2) – полный тротиловый эквивалент воздушного или наземного взрыва (мощность взрыва).
Тротиловые эквиваленты воздушного или наземного взрывов выражаются в килотоннах, а радиус - в км.
Примечание. Для взрывов ГПВС радиус огненного шара Rош принимается равным уточненному радиусу зоны действия детонационной волны Rо , т.е. Rош= Rо .
Тепловой поток (энергетическая освещенность),
где ∙К4 - константа Стефана-Больцмана; T=8000К - эквивалентная температура излучения огненного шара как черного тела;
- энергетическая светимость огненного шара;
K - коэффициент прозрачности атмосферы, K=0,12...0,96.
R – удаление объекта, м.
Тепловая доза (тепловой импульс, энергетическая экспозиция)
, где t, с - время облучения (экспозиции), Q=qtош..
Б. Дефлаграционные взрывы (взрывное сгорание смесей)
Облака ГПВС, переобогащенные топливом, не детонируют, а интенсивно горят, образуя огненный шар.
Радиус огненного шара и время его существования
,
где C - масса испарившегося вещества, кг; -коэффициенты, которые достаточно близки для жидких ракетных топлив и сжиженных газов
Температура огненного шара T=2500К - для ракетных топлив и T=1350К - для горючих газов.
Тепловой поток , где - константы.
Тепловая доза (тепловой импульс) Q=qt или Q=qtош.
Опасным для человека является (первая степень ожога).
Аварии (катастрофы) на радиационно-опасных объектах.
Ядерные взрывы
Зоны радиоактивного загрязнения местности.
|
Наименование, индекс и обозначение зон |
Уровень радиации (мощность дозы) на внешней границе зоны через 1 час после аварии (взрыва), рад/ч |
|
|
авария на АЭС |
ядерный взрыв |
|
|
Радиационной опасности, М, красным цветом |
0,014 |
- |
|
Умеренного загрязнения, А, синим цветом |
0,14 |
8 |
|
Сильного загрязнения, Б, зеленым цветом |
1,4 |
80 |
|
Опасного загрязнения, В, коричневым цветом |
4,2 |
240 |
|
Чрезвычайно опасного загрязнения, Г, черным цветом |
14 |
800 |
1. Спад уровней радиации на местности подчиняется зависимости (закон Вея-Вигнера)
, где - уровни радиации на местности за время ;
- время, прошедшее после аварии (взрыва).
Если часу, то ; n=0,4...0,5 - для АЭС и 1,2 - для ЯВ.
2. Коэффициенты пересчета мощности дозы (уровня радиации) с времени t на 1 час после аварии (взрыва) - табличная величина
, откуда .
или , (1)
где - дозовый коэффициент, учитывает спад мощности дозы радиации к моменту начала и за время облучения - табличная величина. Математически , где - время начала и конца облучения после аварии (взрыва).
, т.е. произведение мощности дозы на время облучения (если время облучения мало).
4. Коэффициент ослабления облучения преградой
,
где h - толщина слоя материала, см - табличная величина;
- слой половинного ослабления радиации материалом - табл. величина.
Коэффициент ослабления может определяться как ,
где - мощности дозы на открытой местности и в здании (сооружении).
5. Суммарная доза облученияс учетом ранее полученной дозы облучения (остаточной дозы -)
,
где - получаемая доза облучения (рассчитывается по формуле 1);
-остаточная доза облучения - табл. величина.
|
Время после облучения, недели |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
8 |
10 |
14 |
|
Остаточная доза,% |
90 |
75 |
60 |
50 |
42 |
35 |
25 |
17 |
10 |
6. Если доза облучения задается заранее, то рассчитывается как
, и по таблицам определяется допустимое время начала облучения или допустимая продолжительность облучения (решение обратной задачи).
t нач Kдоз
7. Если радиационный фон неоднороден на местности (обычно при движении по местности) и время облучения T мало, то получаемая доза
или ;
где - средняя мощность дозы радиации на участке (пересчитывается к одному часу после аварии, т.е. ).
Если доза задана, то определяется коэффициент пересчета Кп как
или . По Кп определяется время начала облучения – tнач
8. Основное условие радиационной защищенности (обычно рассчитывается на одни сутки) , где - коэффициент защищенности. (2)
Здесь: 24 - число часов в сутках; t - время пребывания на открытой местности, ч; -время пребывания в зданиях (сооружениях и т.д.);
; -коэффициент ослабления i-м зданием.
- коэффициент безопасной защищенности.
Здесь: D - доза радиации, получаемая на открытой местности за сутки (или за любой другой расчетный защитный период); рассчитывается по формуле (1). - заданная доза облучения на сутки (или расчетный защитный период), рад.
9. Расчет потребного количества смен для работ на загрязненной территории.
Вариант 1. Потребное количество смен ,
где - суммарная доза облучения, которая может быть получена на открытой местности за все время работ (определяется по формуле (1));
- заданная доза облучения для смены.
Вариант 2. , где - время, необходимое для выполнения всех работ, ч; - допустимое время работы одной смены по заданной дозе облучения.