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20 5-3 破裂的冲击波超压.pptx

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本课件介绍高压容器破裂形成冲击波超压的计算方法:以球形储气罐为例推导破裂能量与超压的关系,利用立方根法则求出球罐半径处与任意距离处的等效距离,并据等效距离与超压关系曲线查取冲击波超压,附计算例。

5.3破裂冲击波超压页,压力衰减过程中离破裂中心越近超压越大
球形储气罐破裂超压计算式页,给出式5-10的半径与绝热指数关系
利用立方根法则变换页,将超压计算式化为式5-11
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第1页:§5.3破裂的冲击波超压

5.3 破裂的冲击波超压:高压容器破裂后的能量释放过程,是容器内的介质压力快速衰减到大气压的过程,因而形成对周围产生影响的冲击波压力。容器内介质的压力在衰减的过程中,使得在离开破裂中心的某一距离处的大气压力出现超压,破裂产生的危害正是由此超压引起的——在距破裂中心越近的地方超压越大、破坏越严重。

第2页:球形储气罐破裂超压计算

在距离破裂中心不同距离处的超压可通过如下的方法计算:以球形储气罐的破裂为例,由于破裂的能量可由式(5-9)计算,则有(5-10)。

式中:R——球罐的半径,m;k₁——罐内介质的绝热指数。

第3页:立方根法则变换

利用立方根法则,变换上式,有(5-11)。

第4页:球罐半径处的超压

一旦储罐内的介质性质已知、压力已知,便可求出等效距离的值;根据下式还可以求出在球罐半径处的超压(5-12)。

式中:P₁——容器内介质的初始压力,MPa。

第5页:等效距离与超压关系图

如果要求在离破裂中心某一距离处的超压,则首先要求出这一距离的等效距离(5-13);在此等效距离已知的基础上,根据式(5-10)和式(5-11)查图5-4求出冲击波超压(5-14)。

本页含图5.4 等效距离与超压的关系曲线,源文件未提取到图中坐标数值,建议对照原图补充。

第6页:球形罐破裂计算例

计算例:1000m³ 的球形罐在天然气储气压力为 3.1033MPa 时,发生破裂后 50m 处的超压。

第7页:计算例的求解

根据式(5-10)和式(5-11)得:查图5-4得 (Ps)R₂=0.32,则可求得距球体中心 RL 处的超压。

其中涉及球罐半径处的等效距离、球罐半径处的差压,以及距球体中心 RL 处的等效距离。对于式(5-12)的计算需编写计算程序、采用计算机进行计算。

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