Показано, что основные причины значительных разрушений жилых зданий при аварийных взрывах две. Первая причина заключается в малой несущей способности зданий относительно горизонтальных нагрузок. Газовоздушные смеси могут воспламеняться (взрываться) только тогда, когда содержание газа в смеси находится в определенных (для каждого газа) пределах.

Горючие газы могут воспламеняться или взрываться, если они смешаны в определенных соотношениях с воздухом и нагреты не ниже температуры их воспламенения. Воспламенение и дальнейшее самопроизвольное горение газовоздушной смеси при определенных соотношениях газа и воздуха возможно при наличии источника огня (даже искры).

В связи с этим различают нижний и верхний концентрационные пределы воспламеняемости. Существование пределов воспламеняемости вызывается тепловыми потерями при горении. При разбавлении горючей смеси воздухом, кислородом или газом тепловые потери возрастают, скорость распространения пламени уменьшается, и горение прекращается после удаления источника зажигания.

Эта особенность — различие скоростей распространения пламени и импульсов давления (ударной волны) — широко используется на практике для защиты газовых устройств и помещений от разрушения при взрыве. Для этого в проемах стен и перекрытий устанавливаются легко открывающиеся или разрушающиеся фрамуги, рамы, панели, клапаны и т.д. Возникающее при взрыве давление зависит от особенностей конструкции устройств защиты и коэффициента сброса kсб, представляющего собой отношение площади защитных устройств к объему помещения.

Наиболее опасны взрывы смесей с воздухом углеводородных газов (метана, пропана, бутилена, бутана, этилена и др.), а также паров воспламеняющихся жидкостей. Для практических расчетов можно пренебречь изменением молярного состава ГВС в процессе горения (n1=n0) и принять в качестве рабочего тела воздух.

Журнал издается с 2003 года. В журнале публикуются научные обзоры, статьи проблемного и научно-практического характера. Журнал представлен в Научной электронной библиотеке. Журнал зарегистрирован в Centre International de l’ISSN. Для того чтобы могли протекать реакции горения, необходимо создать условия для воспламенения смеси топлива и окислителя. Воспламенение может быть самопроизвольным и вынужденным.

§ 8.3. Концентрационные пределы взрываемости газовоздушных смесей

Процесс воспламенения характеризуется тем, что имеются определенные границы (пределы), вне которых воспламенение не наступает ни при каких условиях. При незначительном содержании газа количество теплоты, выделившейся при горении, недостаточно для доведения соседних слоев смеси до температуры воспламенения, т.е. для распространения пламени.

8.5. Пределы воспламеняемости и взрываемости

В практике используются оба способа воспламенения горючих смесей: самовоспламенение и зажигание. Эта скорость называется скоростью распространения пламени в газо-воздушной смеси и является важнейшей характеристикой, определяющей условия протекания и стабилизации горения.

Разрушения зданий при аварийных взрывах бытового газа.

Повышение давления выше атмосферного для некоторых смесей (например, водорода с воздухом) сужает пределы воспламенения, а для других (смесь метана с воздухом) – расширяет. При давлении ниже атмосферного верхний и нижний пределы сближаются, т.е. концентрационные пределы воспламенения сужаются.

https://youtu.be/a8OckYm6VNo

Рассмотрим явления, происходящие в холодной горючей среде при ее локальном поджигании, которое заключается в быстром разогреве малого объема горючей среды до весьма высокой температуры. Если реакция в разогретом газе экзотермическая, как это всегда имеет место при горении, то происходит разогрев соседнего слоя газа, обусловленный теплопроводностью. Зона интенсивной реакции, или зона горения, перемещается в пространстве – происходит распространение пламени.

Водоснабжение, канализация и газоснабжение

При этом скорость реакции и скорость тепловыделения мы будем рассматривать не как объемные, а как поверхностные характеристики и будем относить их к единице поверхности фронта пламени. Для уменьшения последствий аварийных взрывов внутри газифицированных жилых зданий необходимо определить основные факторы, определяющие их устойчивость при воздействии взрывных нагрузок. Обусловлено это тем, что, как показывает анализ последствий аварийных взрывов, наибольшее количество травм и человеческих жертв вызвано именно обрушением строительных конструкций.

На рис.1 приведены зависимости скорости нормального горения от концентрации горючего в смеси. Приведены данные по пропану и метану, т.к. в бытовых целях используются именно эти вещества. Поэтому видимая скорость пламени представляет собой сумму скоростей расширения смеси и скорости нормального горения.

Избыточное давление при внутреннем дефлаграционном взрыве в замкнутом объёме достигает 700…900кПа. При взрывах внутри зданий и сооружений, избыточное давление не должно превышать значений, превышающих несущую способность строительных конструкций.

Следует отметить, что видимая скорость пламени замедляется в сторону стен без сбросных проемов и увеличивается в сторону стен со сбросными проемами. Если сбросной проём остеклен, то он в процессе взрывного горения вскрывается.

Глава I. ГОРЮЧИЕ ГАЗЫ

При использовании в качестве ПК легкосбрасываемых конструкций (ЛСК) величина максимального давления в основном зависит от характерных размеров помещения и инерционности ЛСК (рис.4). Вследствие истечения не прореагировавшей смеси через открытый или вскрывшийся проём только часть первоначально имевшейся смеси успевает прореагировать при внутреннем дефлаграционном взрыве.

Поэтому при частичной загазованности помещения (свыше 15-20%) взрывные нагрузки близки к нагрузкам, которые реализуются в полностью загазованных помещениях. В этом случае происходит двухстадийный взрыв. Максимальное давление в смежных помещениях может быть в несколько раз больше, чем при взрыве в одном изолированном помещении с проёмами наружу (рис.5).

Рис.10. Остаточный прогиб оконной решетки после взрыва в квартире. На рис.12, рис.13 были приведены примеры обрушения кирпичных зданий при аварийных взрывах. Вторая причина – установка в помещениях с газовыми приборами усиленных вариантов остекления. Газовоздушные смеси образуются на ряде производств в нормальных или аварийных условиях и могут стать источником очень мощных взрывов.

Читайте также: