Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Величина показателя адиабаты газов






БАЛТИЙСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ РЫБОПРОМЫСЛОВОГО ФЛОТА

КАФЕДРА ЗАЩИТЫ В ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЯХ

 

ТЕМА №4: Основные показатели (параметры взрыва)
ЛЕКЦИЯ № 13 Взрыв емкости при ее разгерметизации под давлением газа
Содержание: 1. Основные понятия о взрыве емкости в результате ее разгерметизации под давлением инертного газа; 2. Основные понятия о взрыве емкости в результате ее разгерметизации под давлением горючего газа.
Учебные цели: 1. Дать понятие о взрыве емкости при ее разгерметизации под давлением газа и расчете основных параметров взрыва.
Литература: 1. Г.Н. ХрамовТеория горения и взрыва. Учебное пособие, Издательство СПбГТУ, 2002г. 2. Хитрин А.Н. Физика горения и взрыва. Издательство Московского университета, 1957г. 3. 3. Демидов П.Г. Шандыба В.А., Щеглов П.П. Горение и свойства горючих веществ. М: Химия, 1981г.

 

 

д.т.н., профессор

А.В. Кипер

 

Калининград

Основные понятия о взрыве емкости в результате ее разгерметизации под давлением инертного газа

 

Взрыв емкости при разгерметизации под внутренним давлением газа, относится к группе физических взрывов.

Взрыв емкости могут вызывать инертные газы под давлением, сжатые или сжиженные углеводородные газы, перегретые водяные пары и так далее.

Процессы, сопровождающие такие взрывы, относятся к адиабатическим процессам. Как известно, адиабатическое изменение состояния системы протекает без обмена теплом между системой и окружающей средой.

Для оценки параметров взрыва емкости, находящейся под внутренним давлением газа используется энергетический подход.

При взрыве металлической емкости, содержащей газ под давлением, образуются осколки, формируется воздушная ударная волна и происходит тепловое излучение.

Поражающее действие осколков чаще бывает определяющим фактором такого взрыва.

Для расчета параметров взрыва металлической емкости используется математический аппарат, применяемый при определении характеристик взрыва ГВС или ПВС в замкнутом объеме. Энергия взрыва находится из уравнения

.

Энергию взрыва емкости под действием внутреннего давления инертного газа можно вычислить через работу адиабатического расширения газа и записать в виде

(45)

где

Е – энергия взрыва, Дж;

Рг – давление газа в емкости, Па;

Р0 – атмосферное давление, Па;

V – объем емкости, м3;

g – показатель адиабаты газа.

Значения g некоторых газов приведены в таблице 7.

Таблица 7

Величина показателя адиабаты газов

Газ g
Воздух Аргон Гелий Насыщенный пар 1.4 1.67 1.67 1.135

При расчете параметров взрыва металлической емкости согласно рекомендациям принимаются следующие значения коэффициентов:

b1=0.3, b2=0.7, b3=0.

Расчет давления во фронте воздушной ударной волны при разрушении емкости производится по формуле Садовского, и уравнению расчета тротилового эквивалента, которое в данном случае имеет вид:

,

где β 1=0.3.

Главную опасность при этом представляют осколки, образующиеся при разрушении емкости. Движение каждого осколка с известной начальной скоростью V0 можно описать системой дифференциальных уравнений в проекциях на оси декартовой системы координат

;

, (46)

где m – масса осколка, кг;

с1, с2 – коэффициенты лобового сопротивления и подъемной силы осколка соответственно;

s1, s2 - площадь лобовой и боковой поверхностей осколка, м2;

ρ 0 – плотность воздуха, кг/м3;

α – угол вылета осколка;

x, y, , , , – соответственно координаты осколка, его скорости и ускорения в осях декартовой системы координат.

 
 

Расчетная траектория движения осколка изображена на рисунке 6.

Рис. 6. Система сил, действующих на осколок в полете

На рисунке 6 обозначено:

F1 - сила инерции;

F2 - сила лобового сопротивления;

F3 - подъемная сила;

F4 - сила тяжести;

α - угол вылета осколка.

Система уравнений (46) решается при следующих начальных условиях:

t=0, х=0, у=0, , . (47)

Для определения начальной скорости используется уравнение

, (48)

 
 

где må - суммарная масса осколков, равная массе оболочки, кг, а величины Е, имеют смысл определенный ранее.

Траектории корней полученных при решении системы уравнений (46 – 48) отображены на рисунке 7.

Рис.7. Система кривых для оценки дальности полета осколков

 

При использовании кривых на рисунке 7 следует учитывать, что большинство осколков, образующихся при взрыве, имеют неправильную форму и коэффициент их подъемной силы С2Y=0. Для плоских осколков СY¹ 0.

Коэффициент С1Х для некоторых тел, в функции отношения (числа Маха), где C0 – скорость звука в атмосфере, можно определить из рисунка 8, где: 1 – кривая значений коэффициента С1Х для куба;

2 – аналогичная кривая для цилиндра;

3 – для шара.

 

 
 

Рис.8. Кривые зависимостей коэффициента СХ от V0/C0

Для приближенных расчетов максимальной дальности разлета осколков в безвоздушном пространстве можно использовать уравнение

, (49)

где - максимальная дальность разлета осколков, м;

V0 – начальная скорость полета осколков, м/с;

g=9, 81 м/с2 – ускорение свободного падения.

Однако, рассчитанная таким образом дальность полета осколков, при больших величинах V0, превышает истинное значение. Поэтому при определении истинной дальности, расчетная дальность ограничивается сверху величиной следующим образом:

, (50)

где Е – энергия взрыва, Дж;

QV.TP –удельная теплота взрыва тротила, Дж/кг, определяется из таблицы 2;

- дальность ограничения.

В практике часто используются значения полученные экспериментально при взрыве тротиловых зарядов в металлической оболочке (бомб, снарядов и так далее).






© 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.