Типовые примеры расчетов категорий наружных установок по пожарной опасности

6.1 Наружные установки с горючими газами

Пример 33

1. 
   Исходные данные.
   

1.2. Молярная масса пропилена М = 42,08 кгкмоль^-1. Химическая формула С₃Н₆. Удельная теплота сгорания пропилена Q_СГ = 45604 кДжкг^-1 = 45,60410⁶Джкг^-1. Плотность пропилена при t_г = 60⁰С = кгм^-3.

При определении избыточного давления взрыва Р при сгорании смеси горючего газа с воздухом в открытом пространстве принимается разгерметизация трубопроводов или емкости-сепаратора, при которой масса поступившего газа в открытое пространство будет максимальной.

3. Масса m пропилена, поступившего в открытое пространство при расчетной аварии из трубопроводов (m₁,m₂) или емкости-сепаратора (m₃), определяется с учетом формул п. В.1.4 [1]:

m₁ = G + 0,010,785 = 11,1111120 + 0,010,7850,5²7002500 1,5387 = 1333,3 + 5284,5 = 6617,8 кг,

m₂ = G + 0,010,785 = 1333,3+0,010,7850,5²752500 1,5387 = 1333,3 + 566,2 = 1899,5 кг,

m₃ = G + 0,01V_а = 1333,3+0,01502500 1,5387 = 1333,3 + 1923,4 = =3256,3 кг.

Максимальная масса поступившего в открытое пространство при расчетной аварии пропилена составляет m=m₁=6617,8 кг.

4. Избыточное давление Р (кПа) взрыва на расстоянии r = 30 м от наружной установки емкости-сепаратора согласно формулам (В.14) и (В.15) [1] составит:

Р=Р₀ =

= 101(0,488+1,114+1,236) = 1012,838 = 287 кПа,

1. Исходные данные.

1.1. Наружная установка. Изотермическое хранилище этилена (ИХЭ). Изотермический резервуар хранения этилена (ИРЭ) представляет собой двустенный металлический резервуар. Пространство между внутренней и наружной стенами заполнено теплоизоляцией пористым слоем перлита. Объем резервуара V_р = 10000 м³. Максимальный коэффициент заполнения резервуара =0,95. Температура сжиженного этилена Т_ж = -103⁰С = 170,2 К. Давление паров этилена в резервуаре Р_р = 103,8 кПа. ИРЭ размещен в бетонном обваловании площадью F = 5184 м² (L = S = =72 м, Н=2,2 м).

При максимальной аварийной ситуации в обвалование поступает весь объем сжиженного этилена из резервуара, составляющий с учетом поступившего этилена из подводящих и отводящих трубопроводов до отсечных клапанов V_ж = 9850 м³ с массой m_ж = 5,594810⁶ кг.

1.2. Молярная масса этилена М = 28,05 кгкмоль^-1 = 0,02805 кгмоль^-1. Удельная теплота сгорания этилена Q_сг = 46988 кДжкг^-1 = 46,98810^-6Дж кг^-1. Плотность сжиженного этилена при температуре его кипения Т_к = -103,7⁰ С = 169,5 К _ж = 568 кгм^-3. Максимальная абсолютная температура воздуха и средняя скорость ветра (воздушного потока) в летний период времени согласно [3] в данном районе (г. Томск) составляют t_р = Т₀ = 36⁰ С = 309,2 К и U = 3 мс^-1, соответственно. Мольная теплота испарения сжиженного этилена L_исп = 481,62 кДжкг^-1 = 4,816210⁵ Джкг^-1 = 13509,4 Джмоль^-1. Коэффициент теплопроводности бетона _тв = 1,3 Втм^-1К^-1, воздуха _в = 0,0155 Втм^-1К^-1. Теплоемкость бетона С_тв = 840 Джкг^-1К^-1. Плотность бетона _тв = 2000 кгм^-1.Кинематическая вязкость воздуха _в = =18,510^-6 Пас = 1,6210^-5 м²с^-1. Плотность воздуха при t_р = 36⁰С _в = = 1,14134 кгм^-3. Плотность газообразного этилена при Т_ж = -103⁰С _г = = 2,021 кгм^-3.
2. Обоснование расчетного варианта аварии.

При определении избыточного давления взрыва Р при сгорании смеси горючего газа с воздухом в открытом пространстве принимается разгерметизация трубопровода между изотермическим резервуаром хранения этилена и установленными в обваловании отсечными клапанами на подводящих и отводящих трубопроводах и выход сжиженного и газообразного этилена в окружающее пространство с разливом сжиженного этилена внутри обвалования.

3. Масса m₁ газообразного этилена, поступившего в открытое пространство при расчетной аварии из ИРЭ, определяется согласно формулам (В.2), (В.3) [1]:

m₁ = 0,01Р_р(1-)V_р_г = 0,01103,80,05100002,0121 = 1044 кг.

a =

Исходные данные аналогичны данным примера 33. Частоты разгерметизации емкости под давлением с последующим истечением газа для всех размеров утечек представлены в табл. П. 1.1 [6]. Для упрощенного расчета частоту реализации в течение года рассматриваемого сценария аварии для всех размеров утечек принимаем равной Q = 6,210^-5 год^-1.

2. В соответствии с расчетами из примера 33 величина избыточного давления взрыва Р на расстоянии r = 30 м от наружной установки равна 287 кПа.
3. Импульс волны давления i (Пас) вычисляется по формуле (В.23) [1]:

i = Пас.

4. Вычисляем величину пробит-функции Рr по формулам (Г.1) и (Г.2) [1]:

Рr = 5-0,26ln (V) = 5-0,26ln (5,3210^-7) = 5+3,76 = 8,76,

6. Пожарный риск P(а) (год^-1) в определенной точке территории (а), на расстоянии 30 м от наружной установки, определяют с помощью соотношения (1) [1]:

Р(а) = Q_dQ = 1,06,210^-5 = 6,210^-5 год^-1.

7. Величина пожарного риска при возможном сгорании пропилена с образованием волн давления превышает одну миллионную (10^-6) в год на расстоянии 30 м от наружной установки, следовательно, согласно табл. 2 [1] наружная установка емкости-сепаратора для отделения факельного газообразного пропилена от возможной влаги относится к категории АН.

1. Исходные данные.

Исходные данные аналогичны данным примера 33. Частоты разгерметизации Q (год^-1) емкости под давлением с последующим истечением для всех размеров утечек при различных диаметрах d (м) истечения представлены в табл. П.1.1 [6] и соответственно составляют:

- d₁ = 510^-3 м, Q₁ = 4,010^-5 год^-1;

- d₂ = 12,510^-3 м, Q₂ = 1,010^-5 год^-1;

- d₃ = 2510^-3 м, Q₃ = 6,210^-6 год^-1;

- d₄ = 5010^-3 м, Q₄ = 3,810^-6 год^-1;

- d₅ = 10010^-3 м, Q₅ = 1,710^-6 год^-1;

- полное разрушение, Q₆ = 3,010^-7 год^-1.
2. Интенсивность истечения пропилена G_ист (кгм^-2с^-1) в соответствии с исходными данными составляет G_ист = = 56,6170 кгм^-2с^-1.

3. Расход пропилена G (кгс^-1) через различные диаметры истечения составляет:

G₁ = 0,785 G_ист = 0,7850,005²56,617 = 1,111110^-3 кгc^-1,

G₂ = 0,785 G_ист = 0,7850,0125²56,617 = 6,944410^-3 кгc^-1,

G₃ = 0,785 G_ист = 0,7850,0025²56,617 = 0,0278 кгc^-1,

G₄ = 0,785 G_ист = 0,7850,05²56,617 = 0,1111 кгc^-1,

G₅ = 0,785 G_ист = 0,7850,1²56,617 = 0,4444 кгc^-1,

G₆ = 0,785 G_ист = 0,7850,5²56,617 = 11,1111 кгc^-1.

m₁ = G₁+0,01V_aP_г = 11,111110^-3120+0,015025001,5387 = 0,13+1923,4=1923,5 кг,

m₂= 6,9444 10^-3120+1923,4 = 1924,2 кг,

m₃ = 0,0278120+1923,4 = 1926,7 кг,

m₄ = 0,1111120+1923,4 = 1976,7 кг,

m₅ = 0,4444120+1923,4 = 1976,7 кг,

m₆ = 11,1111120+1923,4 = 3256,7 кг.
5. Избыточное давление взрыва Р на расстоянии r = 30 м от наружной установки емкости-сепаратора при ее разгерметизации через различные диаметры истечения согласно формулам (В.14) и (В.15) [1] составит:

Р₁ = Р₀

m_пр2 =

m_пр3 =

m_пр4 =

m_пр5 = кг,

m_пр6 = кг.

i₁ = Пас,

i₂ = Пас,

i₃ = Пас,

i₅ = Пас,

Q_d1 = 0,962, Q_d2 = 0,962, Q_d3 = 0,963, Q_d4 = 0,963, Q_d5 = 0,966, Q_d6 = 0,996.

Р (а) = Q_d1 Q₁+ Q_d2 Q₂+ Q_d3 Q₃+ Q_d4 Q₄+Q_d5 Q₅+Q_d6 Q₆=0,9624,010^-5+0,9621,010^-5 0,9636,210^-6 + 0,9633,810^-6 + 0,9661,710^-6 + 0,9963,010^-7 = 3,84810^-5+0,96210^-5+5,97110^-6+ +3,659 10^-6+1,64210^-6+2,98810^-7=5,96710^-5.

• 
  
  жүктеу/скачать 2.18 Mb.
  
  Достарыңызбен бөлісу: