2. Методика, учитывающая тип взрывного превращения (детонация/дефлаграция) при воспламенении ТВС

2.1. В данной методике учитывается дрейф и тип взрывного превращения (детонация/дефлаграция) при воспламенении облаков ТВС.

Для расчетов зон разрушения при взрывах ТВС следует использовать следующие соотношения.

Масса горючего вещества, способного участвовать во взрыве m_r (кг), определяется путем интегрирования концентрации выброшенного при аварии горючего вещества по пространству, ограниченному поверхностями и , по формуле:

где: x, y, z - пространственные переменные; и - поверхности в пространстве достижения соответственно верхнего и нижнего концентрационных пределов; c(x, y, z, t₀) - распределение концентрации в момент времени t₀, кг/м3; t₀ - момент времени воспламенения, с.

Если в результате расчета по формуле (6) в первичном облаке во взрывоопасных пределах окажется масса больше 10% всей массы топлива, находящейся в первичном облаке, то масса топлива во взрывоопасных пределах первичного облака принимается равной 10% всей массы топлива, находящейся в первичном облаке.

Рассчитываются основные параметры воздушных ударных волн (избыточное давление и импульс волны давления I) в зависимости от расстояния до центра облака (в том числе с учетом возможного дрейфа облака ТВС).

Для вычисления параметров воздушной ударной волны на заданном расстоянии R от центра облака при детонации облака ТВС предварительно рассчитывается соответствующее безразмерное расстояние по соотношению:

R_x = R / (E / P₀)^1/3, (7)

где: E - эффективный энергозапас ТВС, Дж (E = m_rq, где q - теплота сгорания топлива в облаке, m_r - масса сгораемого топлива); P₀ - атмосферное давление, Па.

При расчете параметров взрыва облака, лежащего на поверхности земли, величина эффективного энергозапаса удваивается.

Далее рассчитываются безразмерное давление P_x и безразмерный импульс фазы сжатия I_x.

2.1.1. В случае детонации облака газовой ТВС расчет производится по следующим формулам:

Зависимости (8) и (9) справедливы для значений R_x, больших величины R_x = 0,2 и меньших R_x = 50. В случае R_x < 0,2 величина P_x полагается равной 18,6, а величина I_x полагается равной 0,53.

В случае детонации облака гетерогенной ТВС расчет производится по следующим формулам:

Зависимости (10) и (11) справедливы для значений R_x больше величины 0,25. В случае если R_x < 0,25, величина P_x полагается равной 18, а величина I_x = 0,16.

2.1.2. В случае дефлаграционного взрывного превращения облака ТВС к параметрам, влияющим на величины избыточного давления и импульса положительной фазы, добавляются скорость видимого фронта пламени V_r и степень расширения продуктов сгорания . Для газовых смесей принимается = 7, для гетерогенных - = 4. Для расчета параметров ударной волны при дефлаграции гетерогенных облаков величина эффективного энергозапаса смеси домножается на коэффициент . Величина V_r определяется исходя из взрывоопасных свойств горючего вещества и загроможденности окружающего пространства, влияющего на турбулизацию фронта пламени.

Безразмерные давление P_x1 и импульс фазы сжатия I_x1 определяются по соотношениям:

где C₀ - скорость звука в воздухе, м/с.

Последние два выражения справедливы для значений R_x больше величины 0,34, в противном случае R_x в соотношениях (12) и (13) полагается равным 0,34.

Далее вычисляются величины P_x2 и I_x2, которые соответствуют режиму детонации и для случая детонации газовой смеси рассчитываются по соотношениям (8), (9), а для детонации гетерогенной смеси - по соотношениям (10), (11) (в формулах (8) - (11) величинам P_x2 и I_x2 соответствуют величины P_x и I_x). Окончательные значения P_x и I_x выбираются из условий:

P_x = min(P_x1, P_x2), I_x = min(I_x1, I_x2). (14)

После определения безразмерных величин давления и импульса фазы сжатия вычисляются соответствующие им размерные величины:

I = I_x(P₀)^2/3E^1/3/C₀. (16)

2.2. Для расчета условной вероятности разрушения объектов и поражения людей ударными волнами используется пробит-функция, значение которой определяется следующим образом:

а) вероятность повреждений стен промышленных зданий, при которых возможно восстановление зданий без их сноса, может оцениваться по соотношению:

где функция V₁ определяется по следующей формуле:

где: - избыточное давление, Па;

I - импульс, Па*с;

б) вероятность разрушений промышленных зданий, при которых здания подлежат сносу, оценивается по соотношениям:

где функция

При взрывах ТВС внутри резервуаров, разрушении оборудования, содержащего газ под давлением, в общем случае следует учитывать опасность разлета осколков и последующее развитие аварии, сопровождаемое "эффектом домино", с распространением аварии на соседнее оборудование, если оно содержит опасные вещества;

в) вероятность длительной потери управляемости у людей (состояние нокдауна), попавших в зону действия ударной волны при взрыве облака ТВС, может быть оценена по величине пробит-функции:

где функция

где m_т - масса тела живого организма, кг;

г) вероятность разрыва барабанных перепонок у людей от уровня перепада давления в воздушной волне определяется по формуле:

Вероятность отброса людей волной давления оценивается по величине пробит-функции:

где функция

При использовании пробит-функций в качестве зон 100-процентного поражения принимаются зоны поражения, где значение пробит-функции достигает величины, соответствующей вероятности 90 процентов. В качестве зон, безопасных с точки зрения воздействия поражающих факторов, принимаются зоны поражения, где значение пробит-функции достигает величины, соответствующей вероятности 1 процента.

2.3. Для расчета условной вероятности гибели людей, находящихся в зданиях, используются данные о гибели людей при разрушении зданий при взрывах и землетрясениях. Исходя из типа зданий и избыточного давления ударной волны оценивается степень разрушения производственных и административных зданий. Данные приведены в таблице N 3. Условная вероятность травмирования и гибели людей определяется по таблице N 4.

Данные уточняются при их обосновании с указанием источника информации.