Давления взрыва ТВС при авариях с СУГ

3.1.1. Взрывоопасная зона, образующаяся при выбросе горючих газов представляет собой территорию с радиусом Х_нкпр, ограничивающим область концентраций, превышающих нижний концентрационный передел распространения пламени (НКПР).

Зону взрывоопасных концентраций определяют для наиболее опасного варианта – в неподвижной среде. При испарении СУГ за расчетную температуру принимается максимально возможная температура воздуха в соответствующей климатической зоне согласно СниП 2. 01. 01-82 «Строительная климатология и геофизика».

3.1.2. Расчет размеров взрывоопасных зон при разливе (утечке) СУГ.

Расчет взрывоопасных зон при неподвижной воздушной среде на открытом пространстве проводится по формуле /4/:

Х_нкпр = 14,6· (М_р / ρ _п·С_скпр)^0,33 (3.1)

где Х_нкпр–расстояние по горизонтали от источника, ограниченное НКПР, м;

М_р – масса газа, поступившего в окружающее пространство (масса газа в облаке ТВС), кг;

С_нкпр – нижний концентрационный предел распространения пламени, % (об);

ρ _п – плотность паров СУГ, кг/м³:

(3.2)

где М_м – молекулярная масса вещества, кг/кмоль;

t_р – расчетная температура ⁰С (принимается максимальной для данной климатической зоны);

V₀ – мольный объем, равный 22.413 м³, кмоль^-1.

За начало отсчета размера взрывоопасной зоны принимают внешние габаритные размеры цистерн, резервуаров, трубопроводов и т.п.

Для проведения оперативных расчетов радиус взрывоопасной зоны допускается определять по упрощенной формуле, в которой расчетная температура воздуха принимается равной 28⁰ С /40/:

Х_нкпр = 92 · М_р^1/3; (3.3.)

3.1.3. Определение массы газа на облаке ТВС при проливах и утечках СУГ.

При мгновенной разгерметизации резервуара (пролив всего количества СУГ) масса вещества (М_р) в облаке определяется по формуле из Руководства /2/ в зависимости от типа СУГ /42/ (см. Приложение 13).

для низкокипящих СУГ (при t_кип < -0,5⁰ С)

М_р = 0,62 · М (3.4)

для высококипящих СУГ ((при t_кип > -0,5 ⁰С)

М_р = 0,34 · М (3.5)

где М – масса СУГ в цистерне (резервуаре), т.

Данные по параметрам р_п, М_м и Х_нкпр приведены в Приложении 13 при t_р = 28⁰ C и емкости цистерны 54 м³.

При длительном истечении СУГ из цистерны (резервуара) в случае нахождения отверстия ниже уровня жидкости масса вещества (газа) в облаке (М_р) определяется по следующей формуле /3/:

М_р = 36 · ρ · S₀ · [2 · (P – P_а) / (ρ + 1,2 · g · H)]^1/2 (3.6)

где ρ – плотность жидкой фазы СУГ, кг/м³;

S₀ – площадь сечения отверстия , м²;

Р – давление в цистерне, Па;

Р_а – атмосферное давление. Па (нормальное атмосферное давление составляет 1.01 · 10⁵ Па);

g – ускорение свободного падения, 9,81 с/с²;

Н – высота столба жидкой фазы (диаметр котла цистерны), м.

При отсутствии данных о характеристиках цистерны и условий истечения СУГ массу газа в облаке ТВС (М_р) можно определять по формуле /3/:

М_р = 0,1· М, (3.7)

где М – масса топлива, содержащегося в цистерне (резервуаре), т.

3.1.4. Расчет зон избыточного давления взрыва ТВС при авариях с СУГ.

Расчет избыточного давления взрыва во фронте ударной волны при сгорании ТВС в открытом загроможденном пространстве проводится в соответствии с методикой /2/.

Зависимость избыточного давления ΔP (кПА) от относительной величины расстояния Х_р определяется по рис. 3.1.

Относительная величина расстояния вычисляется по следующей формуле:

Х_р = R₁ / (0,42 · М_р)^1/3, (3.8)

где R₁ – расстояние от места взрыва, м;

М_р -масса газа в облаке, т.

Для заданного расстояния R₁ по формуле (3.8) и рис. 3.1 определяется величина избыточного давления ΔP (кПА).

Примеры определения величины избыточного давления приведены в Приложении 16 (п.16.1).

Для расчета границ зон поражения людей (табл. П.3.2 Приложения 3) при взрыве облаков ТВС используются следующие формулы:

граница зоны тяжелых поражений

R₁ = 32 · М_р^1/3, м;

граница зоны порога поражения

R₂ = 360 · М_р^1/3, м.

Рис. 3.1. Зависимость избыточного давления взрыва ТВС

от относительной величины расстояния

Для расчета границ зон повреждения зданий и сооружений (табл. П3.1 Приложение 3) при взрыве облаков ТВС используются следующие формулы:

граница зоны полных разрушений

R₁ = 32 · М_р^1/3, м;

граница зоны сильных разрушений

R₂ = 45 · М_р^1/3, м;

граница зоны средних разрушений

R₃ = 64 · М_р^1/3, м;

граница зоны умеренных разрушений

R₄ = 120 · М_р^1/3, м;

граница зоны малых разрушений

R₅ = 360 · М_р^1/3, м.