벤트 된 사일로 폭발의 압력 부하를 계산하는 방법은 무엇입니까?

적절한 폭발 배출에 대해 공급 업체의 격납고 설계를 독립적으로 점검하고 싶습니다. 최악의 경우, 본질적으로 화학량 론적 인 혼합물로 분무 화 된 설탕 분진 및 초기에 대기압에서 대기 산소로 채워진 실린더이다. 원통형 지붕은 구조물에서 분리되도록 설계되었으며, 제로의 힘으로 가정합니다. 지붕도 평방 인치 당 질량이 약간 있습니다.

다른 방법이 많이 있지만 처음에는 일시적인 계산을 건너 뛰기 위해 산소의 100 %가 즉시 반응한다고 가정하여 최악의 상황을 계산할 수 있다고 생각했습니다. 그 에너지를 이상 기체 법칙에 넣고 방해받지 않으면 최종 압력을 계산하십시오. 이 압력이 실제로 최대 압력이되는지 또는 과도 충격파 압력이이 압력을 초과하는지 확신 할 수 없습니까?

최소 압력은 지붕을 들어 올리고 가속시키는 데 필요한 psi입니다. 벤트 된 지붕 압력 부하는 과도기를 고려하지 않은 상태에서 매우 쉽게 이루어져야합니다.

CFD없이 벽 압력을 대략적으로 계산하는 방법에 대한 의견이 있으십니까? 감사!

여기에 중요한 두 가지 압박감이 있습니다. 하나의 압력 (당신이 고려하고 @ 바트가 계산 한 것)은 화학 반응에 의해 야기됩니다. 즉, 설탕과 공기 대신에 고온에서 몇 가지 새로운 가스 (산화 탄소와 물 그리고 아마도 질소 산화물)가 있습니다. 이것을 일정 체적 평형 압력이라고합니다.

또한 압력 상승 (및 밀도와 온도)을 유발하는 폭발 혼합물을 통과하는 화염 앞쪽이 있습니다. 이것은 일시적인 폭발 압력이며,이 압력은 훨씬 더 큽니다.

폭발 압력을 추정하려면 1 차 추측을 위해 Chapman-Jouguet 압력 (CJ 압력) . 이있다 좋은 youtube 비디오 그 방법을 설명합니다. 이것은 55 분 강의 비디오입니다.

또는 손으로 계산을 수행하지 않으려면 다음을 사용할 수 있습니다. NASA의 CEA 소프트웨어 (응용 화학 평형) . 아마도 비슷한 시간이 걸릴 것입니다.

또는, 다음 번호를 사용하십시오. 이 (8.5 bar) 또는 이 (8.5 bar) 또는 이 (9 bar) 웹 사이트를 방문하십시오.

충격파의 집중으로 인해 모서리와 특히 모서리의 압력이 높아집니다. 이를 계산하려면 특수 CFD 소프트웨어가 필요합니다.

그리고 예, 8.5 바는 지붕을 날려 버릴만큼 충분합니다.

사일로의 압력은 연소로 인한 온도 상승에 의해 결정됩니다. 연소 후 최종 온도는 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

$$ T_ {end} = \ dfrac {E} {(m_ {공기} + m_ {연료}) C_V} + T_ {시작} $$

여기서 $ E $는 공간 당 추가 된 에너지입니다 (예 : m ^삼 ), $ m $는 그 공간에 존재하는 연료와 공기의 질량 (kg)이고, $ C_V $는 일정한 체적의 혼합물의 비열 (공기의 경우 724 J / kgK)이고 $ T_ {시작} $는 점화 (실내 온도, 293 K) 전에 혼합물의 온도입니다.

우리는 980 도의 온도 상승을 가정하고, 최종 온도를 1000 ℃ 또는 1273K로 만든다. 그리고 시작 압력이 1 기압 일 때, 최종 압력은 다음과 같다.

$$ p_ {end} = p_ {시작} \ cdot \ dfrac {T_ {종료}} = 1013.25 \ cdot \ dfrac {1273} {293} = 4402 \ text {hPa / mbar} $$

그래서 그것은 4.34 배나 높습니다. 4.5 bar 또는 약 64 psi. 분명히 여기에는 많은 가정과 추측이 있으며, 순간적으로 완전하게 연소하지는 않지만 수치가 많이 다른 경우 놀랄 것입니다. 나는 그것이 실제로 4 ~ 5 bar 정도라고 확신합니다. 지붕을 날려 버릴만큼 분명합니다.