انفجار ابر بخارات

انفجار ابر بخارات

فرمت: Pdf   تعداد صفحات: 15

مقدمه 

زمانیکه حجم زیادی از بخارات ناشی از تبخیر مایعات و یا گازهای قابل اشتعال در هوا منتشر شود در صورتی که این مقدار در محدوده بین حد پایین انفجار (LEL (lower explosion limit و حد UEL بالای انفجار (upper explosion limit) باشد با وجود جرقه انفجار ابر بخارات می تواند رخ دهد.

پیامد این نوع انفجار شار تشعشعی و افزایش فشار در محیط اطراف خواهد بود. انفجار ابر بخارات به دو صورت detonation و deflagration اتفاق می افتد که در بخش تئوری به آن اشاره شده است.

عامل اصلی انفجار ابر بخارات وجود جرقه است که ممکن است پس از تشکیل ابر بخارات بین ۱ تا ۵ دقیقه ایجاد شود. Lenoir و Davenport در سال ۱۹۹۲ این زمان تاخیری را بین ۶ ثانیه تا ۶۰ دقیقه بیان نموده اند. VCE زمانی اتفاق میافتد که گاز منتشر شده در محیط بعد از ۵ تا ۱۰ دقیقه منفجر شود.

برای اینکه ماده رها شده در محیط به واسطه ی ایجاد جرقه منفجر گردد چهار شرط لازم است.

1. ماده منتشر شده اشتعال پذیر باشد.
2. قبل از ایجاد جرقه ابعاد ابر منتشر شده از آزاد شدن ماده باید به اندازه کافی بزرگ باشد.
3. غلظت ابر بخارات باید در محدوده LEL و UEL باشد.
4. محیطی که در آن ماده رها شده است به اندازه کافی موانع و محدودیت داشته باشد.

تراکم اجسام در محلی که ممکن است انفجار رخ دهد در پیامدهای ناشی از انفجار اهمیت زیادی دارد هرچه تراکم ناشی از تجهیزات و ساختمانها بیشتر باشد موج انفجار قدرت بیشتری داشته و آثار مخرب آن بیشتر است.

اینکه انفجار بصورت detonation یا deflagration باشد به مقدار گاز، تراکم تجهیزات و انرژی جرقه بستگی دارد اگر زمان تاخیری جرقه زیاد باشد انفجار از نوع detonation خواهد بود اگر زمان ایجاد جرقه آنی باشد Flash Fire (حریق ناگهانی) اتفاق خواهد افتاد.

2- روش های مدلسازی انفجار ابر بخارات

2-1- روش معادل (TNT Equivalent Method) TNT

این روش یک مدل ساده و تجربی می باشد که توسط Braise & Simpson در سال۱۹۶۸  پیشنهاد شد. در این روش هر ماده قابل انفجار می بایست به جرم معادل TNT تبدیل شود. در این روش ابتدا جرم معادل TNT محاسبه شده و سپس با توجه به فاصله منبع انفجار تا هدف فاصله اسکیل (Z) محاسبه می شود.

2-1-1- روش محاسبه جرم معادل TNT

M_TNT: جرم معادل TNT (kg)
MG: جرم ماده اشتغال زا و حاضر در انفجار (kg)
H∆c: انرژی احتراق به ازای یک کیلوگرم از ماده قابل انفجار (kj/kg)
H∆_TNT: انرژی احتراق به ازای یک کیلوگرم از TNT (حدود ۴۷۶۰kj/kg)
f_E: بازده انفجار (بین ۰.۰۱ تا ۰.۱ در نظر گرفته می شود)

برای بعضی از مواد بازده انفجار در جدول ۱ تعریف شده است.

جدول ۱: بازده انفجار برخی از مواد

روش محاسبه فاصله اسکیل (Z):

X: فاصله از مرکز انفجار تا هدف (متر)
Z: فاصله اسکیل (scaled distance) (فاصله ای که فاقد بعد می باشد)
M_TNT: جرم معادل (kg) TNT

ج- روش های محاسبه فشار اسکیل: (فشاری که بدون بعد بوده و بایستی نهایتا در فشار اتمسفریک ضرب شده تا دارای بعد یا واحد شود.)

محاسبه فشار اسکیل با استفاده از نمودار:

پس از محاسبه Z طبق نمودار ۱ می توان افزایش فشار اسکیل  (P_S)، زمان رسیدن موج انفجار به هدف (ta) ایمپالس (i_p) و مدت زمان انفجار (t_d) را بدست آورد.

Scaled Distance, Z (m/kg)

نمودار ۱: نمودار محاسبه افزایش فشار اسکیل شده زمان رسیدن موج انفجار به هدف ایمپالس و مدت زمان انفجار

ادامه مطلب را با دانلود فایل پیوستی مشاهده کنید.

حتما بخوانید:

⇐ مدلسازی پیامدهای ناشی از آتش و انفجار

⇐ انواع تئوری های انفجار

⇐ ارزیابی شاخص حریق و انفجار DOW