Приложение 4. Параметры ВУВ при разрушении резервуаров со сжатым газом

Приложение 4
(рекомендуемое)

Параметры ВУВ при разрушении резервуаров со сжатым газом

Исходными данными для оценки параметров ВУВ являются: давление газа в сосуде в момент разрушения P ₁, кПа, скорость звука в газе внутри сосуда a ₁, м/с,  ₁ - показатель адиабаты газа, P ₀ - атмосферное давление; a ₀ - скорость звука в воздухе. Оценка параметров ВУВ ведется графо-аналитическим методом в следующем порядке.

1. Величина давления на фронте ВУВ P _ф в момент разрушения сосуда определяется с использованием графиков зависимостей , изображенных на рис. 4.1 и 4.2.

Каждой кривой на рис. 4.1 и 4.2 соответствует определенное значение P _ф/P ₀, обозначенное рядом с кривой. Процедура определения сводится к нахождению кривой, ближайшей к точке с координатами {P ₁/P ₀ ; }, где значения a ₁ и P ₁ отвечают условиям конкретной задачи.

Величина a ₁ рассчитывается по формуле адиабатического приближения:

. (4.1)

В формуле (4.1) T ₁ - температура газа в сосуде в момент его разрушения; - молекулярный вес газа в сосуде, определяется из табл. 5.1;  ₁ зависит от температуры T и избыточного давления P. В табл. 4.1 приведены значения дробной части {a} показателя адиабаты  ₁ газов, находящихся под давлением, при некоторых значениях T и P. Среди реальных газов исключение составляет гелий, для которого в интервале T = 273-1473°К величина .

Чтобы с помощью таблицы получить истинное значение, надо разделить {a} на 1000 и прибавить к полученному результату единицу*.

------------------------------

* Например, для азота при T = 300 °К и P = 100 атм из табл. 4.1 {a} = 566; следовательно, decor:{Style = -91 Font = { Index = l3_fiSub }} 1=1+566/1000=1,566.

------------------------------

2. Приведенная в п. 1 процедура определения P _ф непосредственно осуществляется в случае, если значение  ₁ лежит в интервалах [1,33-1,47] и [1,58-1,75]; при этом используются графики рис. 4.1 и 4.2, соответственно. Если значение  ₁ лежит вне данных интервалов, то величина P _ф находится из решения следующего трансцендентного уравнения [4, т. 1, стр. 136]:

,

где  ₀ - показатель адиабаты воздуха. При решении данного уравнения следует использовать метод последовательных приближений.

Таблица 4.1

Дробная часть {a} показателя адиабаты  ₁некоторых газов

Газ	Температура Т	Давление Р, атм			Газ	Температура Т	Давление Р, атм
		1	10	100			1	10	100
Азот	300	401	417	566	Аммиак	320	308	410	-
	500	391	396	437		400	277	315	-
	1000	341	342	347		530	230	243	333
Аргон	300	670	697	960	Ацетилен	280	247	339	-
	500	668	676	753		300	233	299	-
	600	667	673	721		320	221	273	-
Водород	270	410	413	427	Воздух	300	402	418	571
	300	405	406	417		600	376	379	404
	500	397	397	398	Пропан	300	143	-	-
Кислород	300	396	414	599		360	109	147	-
	500	366	371	420		400	097	174	-
	700	337	339	353		600	069	074	150
Двуокись углерода	300	393	352	-	Окись углерода	280	402	424	698
	400	254	276	630		400	396	406	494
	600	214	229	291		600	376	331	409

Если сосуд разрушается после полного сгорания (детонации) смесей газов (паров топлива) с воздухом, то параметры продуктов взрыва надо принимать согласно табл. 5.1.

3. Рассчитывается приведенный радиус эквивалентного сферического сосуда и потенциальная энергия E в сосуде по формуле:

E=V _p(P ₁-P ₀)/( ₁-1) кДж, (4.2)

, (4.3)

где: V _p - фактический объем сосуда, м; ; r _с - радиус сферического сосуда объемом, равным V _p.

4. Определяется P _ф на заданном расстоянии R с использованием графиков , изображенных на рис. 4.3. Приведенное расстояние рассчитывается по формуле (4.3), в которой r _с надо заменить на R.

Для нахождения P _ф:

а) находится на рис. 4.3 точка с координатами (; P _ф/P ₀);

б) проводится из этой точки кривая, "параллельная" ближайшей к ней кривой рисунка. Значение P _ф/P ₀ (и соответственно P _ф) находится на пересечении построенной кривой с линией .

5. Величина удельного импульса ВУВ i ₊ на заданном расстоянии R определяется по графику зависимости приведенного импульса от приведенного расстояния (см. рис. 4.4), где рассчитывается по формуле:

. (4.4)

6. Метод расчета используется для оценки параметров ВУВ в случае:

а) разрушения сосудов со сжатыми или сжиженными газами, (воздух, азот и т.п.), н