Физические взрывы
Физические взрывы, как правило, связывают со взрывами сосудов от давления паров. Паровые физические взрывы могут происходить, когда две жидкости, имеющие разные температуры, интенсивно и быстро перемешиваются или когда тонко измельченный горячий твердый материал быстро перемешивается с более холодной жидкостью.
При этом не происходит какой-либо химической реакции, а реализуется физический взрыв, при котором более холодная жидкость переходит в пар столь быстро, что формируются ударные волны. Предпринимались попытки оценить энергию источника для физических взрывов. C этой целью некоторые исследователи рассчитывали количество тепла Q, выделяемого при охлаждении горячей жидкости или твердого вещества от их начальной температуры до температуры холодной жидкости. Получаемое при этом количество энергии представляется завышенным. Более точно величина Q определялась в работе [18]. Рассматривались два варианта: в первом предполагалось тепловыделение при постоянном объеме, за которым следует изэнтропическое расширение, что аналогично второму случаю, рассмотренному в работе |6]; во втором варианте за тепловыделением при постоянном объеме следует расширение с сохранением теплового равновесия между двумя веществами (этому варианту отвечает большее энерговыделение).Поскольку охлаждение горячей жидкости сопровождается, как правило, фазовым переходом в твердое состояние, то в [18] В отличии от [6] тепловыделение определялось как
где т — масса горячего (жидкого) вещества, Cpf— удельная теплоемкость горячей жидкости, Cps — удельная теплоемкость горячего твердого вещества, Om — начальная температура горячего вещества, Gfm — конечная температура холодной жидкости, Gf — температура плавления горячего вещества, hgf — теплота плавления горячего вещества.
Уравнения энергии для моделей с равновесным или адиабатическим расширением, конечно, более сложные. В работе [18]
Рис. 2.33. Зависимость теплоты взрыва (Дж на 1 г горячей жидкости) от отношения масс холодного тс и горячего Л1/, компонентов.
It 2 — расплавленный Al-HjO; 3, 4 — расплавленная
сталь —H3O; 5, 5 — расплавленная UO3-Na; 1, 3, 5 —равновесное расширение; 2, 4, 6 адиабатическое расширение.
приведены оценочные расчеты для некоторых случаев смешения горячих и холодных жидкостей: расплавленная двуокись урана UO2 с расплавленным натрием Na, расплавленная сталь с водой и расплавленный алюминий с водой. Результаты расчета приведены на рис. 2.33. На этом рисунке равновесное расширение отвечает верхним кривым, а адиабатическое расширение — нижним. Адиабатическая модель, вероятно, ближе к реальрому процессу, поэтому кривые 1, 3, 5 на рисунке не должны использоваться для оценки энергии источника взрыва: расширение при
Взрывы в неограниченном объеме и их характеристики
взрыве должно быть быстрым и равновесие не устанавливается. Для условий, моделирующих аварию на атомном реакторе, когда расплавленный алюминий взаимодействует с водой, расчеты дают [18]:
Эти данные приводят к оценке
Подобным
же образом проведен модельный расчет аварии в литейном цеху, когда расплавленная сталь контактирует с водой:
Соответствующая оценка имеет вид
Полу
ченные оценки указывают, что физические взрывы, вероятно, являются менее эффективными в преобразовании энергии источника во взрывные волны, чем взрывы газов.
,4"'
2.5.4.