Ряд технологий, применяющихся на современных производствах, основаны на использовании взрывоопасных газов, газовых баллонов под высоким давлением. Стандартные баллоны имеют емкость до 500 л, давление до 20 МПа. В настоящем задании требуется рассчитать разрушающее давление и мощность взрыва в помещении:

- I, смеси пропана с воздухом;

- II, газового баллона под высоким давлением.

Взрыв смеси пропана с атмосферным воздухом

Исходные данные:

· объем помещения V_П=300м³;

· температура смеси до взрыва – Т₁=293К (20˚С);

· давление смеси до взрыва Р₁=0,1МПа;

· химическая реакция взрыва:

· С₃Н₈+5О₂+18,8N₂→3СО₂+4Н₂О+18,8N₂;

· температура взрыва – Т₂=2428К (2155˚С);

· объем взрывающейся газовой смеси V; м³-3, 10, 50, 100; в том числе относительный объем (100 V/V_П, %).

Последовательность выполнения расчетов [3]:

1) Расчет величины давления, образующегося в очаге взрыва газов смеси:

,                                                          (4.5.1)        

где n₁=24,8 – количество молекул в стехиометрическом составе смеси до взрыва;

n₂=25,8 – количество молекул в стехиометрическом составе смеси после взрыва;

.

2) Расчет величины разрушающего давления в помещении:

.                                                    (4.5.2)        

Расчеты выполняются для каждого взрывающегося объема; результаты записываются во второй графе таблицы 4.1.

Таблица 4.1 – Результаты расчета последствий взрыва смеси пропана с воздухом в помещении, объемом 300м³

3) Расчет энергии взрыва А, МДж:

,                                  (4.5.3)              

где т=1,41 – показатель адиабаты воздуха.

Расчеты выполнить для каждого взрывающегося объема, результаты записать в графе 3 таблицы 4.1.

Например:

.

4) Расчет мощности взрыва W, МВт:

,                                                              (4.5.4)       

где , с – продолжительность взрыва,              (4.5.5)  

где:      

υ=0,39 м/с – скорость распространения взрывного процесса в газовой смеси

4.1) Пример – Расчеты продолжительности и мощности взрыва, для V = 3 м³

, тогда

Рассчитать значение τ и W для всех взрывающихся объемов; значения W записать в четвертой графе таблицы 4.1.

5) Сравнить значения Р_разр с критическими значениями разрушающего давления для основных строительных материалов и конструкций, таблица 2.

Таблица 4.2 – Критические разрушающие давление для строительных конструкций из стекла, дерева, кирпича, бетона

материал	стекло	дерево	кирпич	бетон
	5-10	10-20	25-30	100-150

Сделать выводы и записать в графе пять таблицы 4.1.

Взрыв газового баллона в помещении

Исходные данные:

· объем помещения V_П=300м³;

· объем баллона V=0,1м³ (100л);

· давление газа в баллоне Р=15МПа;

· атмосферное давление Р_атм=0,1МПа;

Последовательность выполнения расчетов:

1) Расчет разрушающего давления, образующегося в процессе взрыва

;                                                           (4.5.6)

.

Вывод - возможно частичное разрушение оконных стекол.

Расчет мощности взрыва ресивера при превышении