Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Величина показателя адиабаты газовСтр 1 из 3Следующая ⇒
БАЛТИЙСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ РЫБОПРОМЫСЛОВОГО ФЛОТА КАФЕДРА ЗАЩИТЫ В ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЯХ
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
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 С2=СY=0. Для плоских осколков СY¹ 0. Коэффициент С1=СХ для некоторых тел, в функции отношения (числа Маха), где C0 – скорость звука в атмосфере, можно определить из рисунка 8, где: 1 – кривая значений коэффициента С1=СХ 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).
|