C определенной погрешностью, можно заменить оба выражения для вычисления теплоемкости углекислого газа уравнением вида

= 9+0.00093t, при 0º < t < =3000º С. (43)

В качестве примера определим максимальное давление Р взрыва воздушной смеси пропана в замкнутом объеме при стехиометрической концентрации горючей примеси.

Реакция взрывчатого превращения такой смеси имеет вид

.

Вначале вычислим температуру взрыва, для чего

1) из таблицы определим теплоту взрыва пропана

Q_V = 46.4 МДж/кг=2042 кДж/г.моль=487 ккал/г.моль.

2) подсчитаем теплоемкость продуктов взрыва:

3 CO₂ ® 3·(9.4+0.0008t)=27+0.00279t;

4 H₂O ® 4·(5.96+0.00135t)=23.84+0.0054t;

18.8 N₂ ® 18.8·(4.96+0.0006t)=93.25+0.01128t;

S = 144.09+0.01947t.

3) Учитывая, что температура , уравнение теплоемкости продуктов взрыва можно записать в виде

C_V = 144.09+0.01947(T-273)=138.8+0.01947T

4) Подставив значение в (39), нетрудно получить

= (138.8+0.01947T)T

Отсюда

Из записанной выше реакции взрывчатого превращения пропан-воздушной смеси находим

N₀ =24.8;

N = 25.8.

Используя (38) определяем искомое давление:

.

При взрыве в производственных и жилых помещениях давление Р ослабляется вследствие наличия оконных и дверных проемов, и неполного участия горючей смеси во взрыве. Приближенно избыточное давление взрыва в этом случае определяется по формуле

, (44)

где – избыточное давление взрыва, кПа;

- масса горючего газа или паров легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, истекших в результате аварии в помещение, кг;

– теплота взрыва горючего вещества, кДж/кг;

, , - давление в кПа, плотность в кг/м³, температура воздуха в помещении в K до взрыва соответственно;

= 1.01 – удельная теплоемкость воздуха, кДж/кг·град;

– свободный объем помещения;

α =0.5 – коэффициент, учитывающий долю горючего вещества, участвующего во взрыве;

χ =3 – коэффициент, учитывающий негерметичность помещения.

Пример: Определить возможность взрыва и вероятное давление в котельной, работающей на газовом топливе, если при аварии трубопровода произошел выброс пропана массой М=400 кг. Объем котельной, не занятой оборудованием, =8000 м³, температура =288 К, плотность =1, 25 кг/м³, давление воздуха до взрыва - =101, 3 кПа.

Решение:

1) Из таблицы определяем удельную теплоту взрыва пропана

=46, 4 МДж/кг:

2) Рассчитываем концентрацию горючей примеси в воздухе котельной

=М/V₀=400/8000=0, 05 кг/м³;

3) Из таблицы 1, для газовоздушной смеси пропана определяем

НКП = 0.038 кг/м³ и ВКП=0.17 кг/м³.

Поскольку НКП< =0, 05кг/м³< ВКП, - горючая смесь взрывоопасна.

4) По формуле (41) вычисляем избыточное давление взрыва

кПа.

Максимальное давление взрыва газовых смесей в замкнутом объеме , кПа, может быть определено из следующих уравнений:

;

;

; (43)

;

;

,

где , , , - соответственно количество атомов углерода, водорода, кислорода и азота в молекуле горючего вещества;

– удельная теплота взрыва данного вещества, кДж/кг.

При детонации ГВС в замкнутом объеме (такой случай исключать нельзя) давление во фронте детонационной волны вычисляется из уравнения (5). В результате взаимодействия ударной волны с ограждающими конструкциями давление в замкнутом объеме может достигать до 10 МПа.