МЕТОД РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ ВОЛНЫ ДАВЛЕНИЯ ПРИ ВЗРЫВЕ РЕЗЕРВУАРА С ПЕРЕГРЕТОЙ ЖИДКОСТЬЮ ИЛИ СЖИЖЕННЫМ ГАЗОМ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ НА НЕГО ОЧАГА ПОЖАРА

Ж.1. При попадании замкнутого резервуара со сжиженным газом или жидкостью в очаг пожара может происходить нагрев содержимого резервуара до температуры, существенно превышающей нормальную температуру кипения, с соответствующим повышением давления. За счет нагрева несмоченных стенок сосуда уменьшается предел прочности их материала, в результате чего при определенных условиях оказывается возможным разрыв резервуара с возникновением волн давления и образованием «огненного шара». Расчет параметров «огненного шара» изложен в приложении Д. Порядок расчета параметров волн давления изложен ниже. Разрыв резервуара в очаге пожара с образованием волн давления получил название BLEVE (Boiling Liquid Expanding Vapour Explosion - взрыв расширяющихся паров вскипающей жидкости).

Ж.2. Возможность возникновения BLEVE для конкретного вещества, хранящегося в замкнутой емкости, определяют следующим образом.

Ж.2.1. Рассчитывают d по формуле

, (Ж.1)

где С_р - удельная теплоемкость жидкой фазы, Дж/кг;

Т - температура жидкой фазы, соответствующая температуре насыщенного пара при давлении срабатывания предохранительного клапана, К;

Т_кип - температура кипения вещества при нормальном давлении, К;

L - удельная теплота испарения при нормальной температуре кипения Т_кип, Дж/кг.

Ж.2.2. Если d < 0,35, BLEVE не происходит. При d 0,35 вероятность возникновения данного явления велика.

Ж.3. Параметрами волны давления, образующейся при BLEVE, являются избыточное давление в положительной фазе волны D р и безразмерный импульс положительной фазы волны i.

D р, кПа, и i, Па·с, рассчитывают по формулам:

, (Ж.2)

(Ж.3)

где р ₀ - атмосферное давление, кПа (допускается принимать равным 101 кПа);

r - расстояние до разрушающегося технологического оборудования, м;

m_пр - приведенная масса, кг, рассчитанная по формуле

m_пр = Е_иэ / Q ₀, (Ж.4)

где Е_иэ - энергия, выделяющаяся при изоэнтропическом расширении среды, находящейся в резервуаре, Дж;

Q ₀ - константа, равная 4,52·10⁶ Дж/кг.

Ж.4. Е_иэ, Дж, рассчитывают по формуле

Е_иэ = С_эфф m (T – T_кип), (Ж.5)

где т - масса вещества в резервуаре, кг;

С_эфф - константа, равная 500 Дж/(кг·К);

Т - температура вещества в резервуаре в момент его взрыва, К;

Т_кип -температура кипения вещества при атмосферном давлении, К.

При наличии в резервуаре предохранительного клапана Т, К, допускается рассчитывать по формуле

, (Ж.6)

где А, В, C_а - константы Антуана вещества;

р_к - давление срабатывания предохранительного клапана, кПа.

Константа А должна соответствовать давлению, выраженному в килопаскалях.

Пример -Расчет параметров ударной волны при BLEVE.

Данные для расчета.

Рассчитать параметры положительной фазы волны давления на расстоянии 750 м от эпицентра аварии, связанной с развитием BLEVE на железнодорожной цистерне вместимостью 50 м³ с 10 т жидкого пропана. Цистерна имеет предохранительный клапан на давление срабатывания 2,0 МПа.

Расчет.

Энергию, выделившуюся при расширении среды в резервуаре, рассчитывают по формуле (Ж.5).

Е_иэ = С_эфф m (T – T_кип),

где т = 4·10⁴ кг - масса пропана в цистерне;

С_эфф - константа, равная 500 Дж/(кг·К);

Т_кип = -43 + 273 = 230 К - температура кипения пропана при постоянном давлении.

Т, К, находим по формуле (Ж.6)

,

где р_к = 2,000 кПа, А = 5,949, В = 812,648, С_а = 247,55.

Отсюда

Получим Е_иэ

Е_иэ = 4·10⁴ (332 - 230) 500 = 2,06·10⁹ Дж.

Находим приведенную массу т_пр, кг, по формуле (Ж.4)

т_пр = 2,06·10⁹/(4,52·10⁶) = 456 кг.

Вычислим D р и i по формулам (Ж.2) и (Ж.З)

D р = 101 (0,8 · 456⁰³³/750 + 3 · 456^0,66/750² + 5 · 456³/750) = 0,86 кПа,

i = 123 · 456^0,66/750 = 9,7 Па·с.

Поиск по сайту: