Методика оценки последствий аварийных взрывов топливно-воздушных смесей (с изменениями и дополнениями) рд 03-409-01

ПРИМЕРЫ РАСЧЕТОВ

Пример 1

В результате аварии на автодороге, проходящей по открытой местности, в безветренную погоду произошел разрыв автоцистерны, содержащей 8 т сжиженного пропана. Для оценки максимально возможных последствий принято, что в результате выброса газа в пределах воспламенения оказалось практически все топливо, перевозившееся в цистерне. Средняя концентрация пропана в образовавшемся облаке составила около 140 г/м³. Расчетный объем облака составил 57 тыс.м³. Воспламенение облака привело к возникновению взрывного режима его превращения. Требуется определить параметры воздушной ударной волны (избыточное давление и импульс фазы сжатия) на расстоянии 100 м от места аварии.

Решение:

тип топлива - пропан;

агрегатное состояние смеси - газовая;

концентрация горючего в смеси С_г = 0,14 кг/м³;

масса топлива, содержащегося в облаке, М_г = 8000 кг;

удельная теплота сгорания топлива q_г = 4,64·10⁷ Дж/кг;

окружающее пространство - открытое (вид 4).

Определяем эффективный энергозапас ТВС Е. Так как С_г > С_ст, следовательно,

Исходя из классификации веществ, определяем, что пропан относится к классу 2 опасности (чувствительные вещества). Геометрические характеристики окружающего пространства относятся к виду 4 (открытое пространство). По экспертной табл.2 определяем ожидаемый режим взрывного превращения облака ТВС - дефлаграция с диапазоном видимой скорости фронта пламени от 150 до 200 м/с. Для проверки рассчитываем скорость фронта пламени по соотношению (2):

Полученная величина меньше максимальной скорости диапазона данного взрывного превращения.

Для заданного расстояния R = 100 м рассчитываем безразмерное расстояние R_x:

Рассчитываем параметры взрыва при скорости горения 200 м/с. Для вычисленного безразмерного расстояния по соотношениям (9) и (10) определяем величины P_x1 и I_x1:

Так как ТВС - газовая, величины P_x2, I_x2 рассчитываем по соотношениям (5) и (6):

Согласно (11) определяем окончательные значения P_x и I_x:

Из найденных безразмерных величин P_x и I_x вычисляем согласно (12) и (13) искомые величины избыточного давления и импульса фазы сжатия в воздушной ударной волне на расстоянии 100 м от места аварии при скорости горения 200 м/с:

Используя полученные значения P и I, находим:*

(при расчете P_r3 предполагается, что масса человека 80 кг).

Это согласно табл.3 означает: 86% вероятность повреждений и 30% вероятность разрушений промышленных зданий, а также 2,5% вероятность разрыва барабанных перепонок у людей и 1% вероятность отброса людей волной давления. Вероятности остальных критериев поражения близки к нулю.
Пример 2

В результате внезапного раскрытия обратного клапана в пространство, загроможденное подводящими трубопроводами, выброшено 100 кг этилена. Рядом с загазованным объектом на расстоянии 150 м находится помещение цеха. Концентрация этилена в облаке 80 г/м. Требуется определить степень поражения здания цеха и расположенного в нем персонала при взрыве облака ТВС.

Решение:

Сформируем исходные данные для дальнейших расчетов:

горючий газ - этилен;

агрегатное состояние смеси - газовая;

концентрация горючего в смеси С_г = 0,08 кг/м³;

стехиометрическая концентрация этилена с воздухом С_ст = 0,09;

масса топлива, содержащегося в облаке, М_г = 100 кг;

удельная теплота сгорания горючего газа q_г = 4,6·10⁷ Дж/кг;

окружающее пространство - загроможденное.

Находим эффективный энергозапас горючей смеси E. Так как С_г < С_ст, следовательно,

Исходя из классификации веществ, определяем, что этилен относится к классу 2 опасности (чувствительные вещества). Геометрические характеристики окружающего пространства относятся к виду 1 (загроможденное пространство). По экспертной табл.2 определяем диапазон ожидаемого режима взрывного превращения облака топливно-воздушной смеси - первый, что соответствует детонации.

Для заданного расстояния 150 м определяем безразмерное параметрическое расстояние :

По соотношениям для падающей волны (14)-(19) находим:

амплитуда фазы давления

или P₊ = 6,5·10³ Па при P₀ = 101325 Па;

амплитуда фазы разрежения

длительность фазы сжатия

₊ = 0,0509 с;

длительность фазы разрежения

_- = 0,127 с;

импульсы фаз сжатия и разрежения

Форма падающей волны с описанием фаз сжатия и разрежения в наиболее опасном случае детонации газовой смеси может быть описана соотношением

Используя полученные значения P₊ и I₊, по формулам п.4 имеем:

(при расчете P_r3 предполагается, что масса человека 80 кг).

Это согласно табл.3 означает 1% вероятность разрушений производственных зданий. Вероятности остальных критериев поражения близки к нулю.

По соотношениям для отраженной волны (21)-(26) находим:

амплитуда отраженной волны давления

Pr₊/P₀ = 0,14 или Pr₊ = 1,4·10⁴ Па при P₀ = 101325 Па;

амплитуда отраженной волны разрежения

Pr_-/P₀ = 0,174 или Pr_- = 1,74·10⁴ Па при P₀ = 101325 Па;

длительность отраженной волны давления

_r+ = 0,0534 с;

длительность отраженной волны разрежения

_r- = 0,1906 с;

импульсы отраженных волн давления и разрежения:

I_r+ = 308 Па·с;

I_r- = 284,7 Па·с.

Форма отраженной волны при взаимодействии со стенкой

Используя полученные значения P₊ и I₊, по формулам п.4 имеем:

Это согласно табл.3 означает вероятности: 30% повреждений и 4% разрушений производственных зданий. Вероятности остальных критериев поражения близки к нулю.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Lewis P.J. Prog. Energy Comb. Sc.: Vol. 6, pp. 121-126, 1980.

2. M. Р.Sherman, M.Berman, Nuclear technology, Vol. 81, pp. 63-77,1988.

3. Маршалл В. Основные опасности химических производств. M.: Мир, 1989.

4. Н.Giesbrecht et al., Ger. Chem. Eng., V. 4, part 1-2, pp. 305-325.

5. Бесчастнов M.В. Промышленные взрывы. Оценка и предупреждение. M.: Химия, 1991.

6. Бейкер У., Кокс П. и др. Взрывные явления. Оценка и последствия / Под ред. Я.Б.Зельдовича, Б.Е.Гельфанда. M.: Мир,1986.

7. Woolfolk R.W. and Ablow C.M. In Proc. of Conf. on Mechanisms of Explosion and Blast Waves, Feltman Research Laboratory, Picatinny Arsenal, Dover, N. I., pp. 42, 1973.

8. Desrosier C., Reboux A., Brossard J., Effect of asymmetric ignition on the vapor cloud spatial blast. Progr. Aeron. and Astron., (1991) 134: 21-37.

9. Brossard J., Bailly P., Desrosier C., Renard J., Overpressure imposed by a blast wave. Progr. Aeron. and Astron., (1988) 114: 389-400.

10. Brossard J., Leyer J.C., Desbordes D., Saint Clouds J.P., Hendrickx S., Garnier J.L., Lannoy A., Perrot J. (1984) Air blast unconfined gaseous detonations. Progr. Aeron. and Astron., (1984) 94:556.

11. Desbordes D., Manson N., Brossard J. (1978) Explosion dans I’air de charges spheriques non confenees de melanges reactifs gazeux. Acta Astronautica 5: 1009.

12. Methods for the determination of possible damage. Green book / CPR 16E, 1989.

13. С.М.Pietersen. Consequences of accidental releases of hazardous material (in J. Loss Prev. Process Ind., 1990, Vol. 3, January).

14. Отраслевое руководство по анализу и управлению риском, связанным с техногенным воздействием на человека и окружающую среду при сооружении и эксплуатации объектов добычи, транспорта, хранения и переработки углеводородного сырья с целью повышения их надежности и безопасности (I редакция). - М.: РАО «Газпром», 1996.

15. ПБ 09-170-97. Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств (приложение 1). Утверждены Постановлением Госгортехнадзора России от 22.12.97 N 52.

жүктеу/скачать 356.13 Kb.

Достарыңызбен бөлісу: