Методика проведения расчетов.

Рассмотрим условия и последствия произошедшего теплового взрыва пропана при его транспортировке в вагоне-цистерне, оказавшейся в зоне пожара, как показано на рисунке.

 

Из уравнения следует, что температура внешней среды, а следовательно, и внутри цистерны, при которой давление превысит предел прочности корпуса, будет определяться по формуле

где - температура внутри цистерны, К.

Заменим давление газа на предел прочности конструктивного материала (Р ), получим:

При производстве, транспортировке и хранении сжиженных газов, в том числе и пропана, температура окружающей среды, как правило, не превышает 300 К. Следовательно, температура более 300….500 К для вагона-цистерны с пропаном возникла в результате чрезвычайных ситуаций (диверсии, пожара), которые могут привести к тепловому взрыву.

Последствия теплового взрыва оцениваются по методике, выработанной в результате многочисленных исследований.

Для определения параметров воздушной ударной волны (ВУВ) массу сжиженного газа приводят к адекватному заряду взрывчатого вещества (ВВ) тротила (тринитротолуола, ТНТ)- наиболее распространенного эталонного ВВ.

Для этого используется зависимость

,

где 0,074 – тротиловый эквивалент сжатого газа, находящегося в сосудах;

- масса газа в вагоне-цистерне, кг.

,

где - объем цистерны, м ; - плотность пропана, кг/м .

В соответствии с законом подобия (принцип «кубического корня») и принимая за заряд эталона ВВ С1=500 кг, при наземном взрыве которого на расстоянии r = 30 м давление во фронте составляет ∆Р= 1 кг/см =100 кПа, что соответствует радиусу полных разрушений административных и жилых зданий, определяется радиус полных разрушений от возникшего теплового взрыва пропана в вагоне-цистерне:

.

Радиус сильных разрушений можно ожидать на удалении:

.

Радиус средних разрушений составит:

.

 

Радиус слабых разрушений составит:

 

а радиус опасности для человека составит:

.

Для сравнения: в США определяется по формуле

.

По результатам практических исследований получена математическая зависимость для оценки дальности разлета фрагментов вагона-цистерны в результате возникшего теплового взрыва.

Опыт показывает, что в результате повышения давления внутри цистерны происходит отрыв торцевых стенок по сварным швам основы корпуса. В связи с этим основными фрагментами разлета вагона-цистерны в результате взрыва будут торцевые стенки.

Радиус разлета фрагментов ()зависит от площади и веса стенок:

=

где r - расстояние от торца адекватного ВВ до торцевых стенок вагона-цистерны (принимается равным 0,1 м);m - масса фрагмента, кг; - площадь фрагмента, м .

,

где - диаметр цистерны, м.

,

где - плотность стали конструкционной, из которой изготовлены стены корпуса, кг/м ; - толщина стенок вагона-цистерны, мм.