Взрыва ТВС при авариях с СУГ

Пример 1

Определить радиус взрывоопасной зоны при аварийной разгерметизации стандартной цистерны емкостью 54 м³ с сжиженным пропаном при получении пробоины площадью S₀ = 25 см² и при мгновенной разгерметизации цистерны (проливе всего количества СУГ.

Решение:

1.1. Масса газа в облаке ТВС при длительном истечении СУГ из цистерны определяется по формуле (3.6):

М_р = 36 · 520 · 0,0025 · [2 · (8 · 10⁵ – 1,01 · 10⁵) / (520 + 1,2 · 9,81 · 2,6)]^1/2 = 2360 кг.

1.2. Радиус зоны загазованности при S₀ = 25 см² определяется по формуле (3.1):

Х_нкпр = 14,6 · (2360/1,78 ·2)^0,33 = 127,4 м

Аналогичный результат можно получить без расчета по таблицам П.7.2 Приложения 7, где при S₀ = 25 см² расход газа равен G = 3 кг · с^-1 . При таком расходе газа и скорости ветра 0,5 м/с глубина зоны загазованности составит 100 м.

По упрощенной формуле для оперативных расчетов (3.3) получается приближенный результат:

Х_нкпр = 92 · 2,36^0,33 = 120 м.

1.3. При мгновенной разгерметизации цистерны и степени заполнения цистерны е = 0,9, согласно п.3.1.3 масса паров (М_р) в облаке для низкокипящих СУГ определяется по формуле (3.4):

М = 0,9 · 54 · 0,52 = 25 т;

М_р = 0,62 · М = 0,62 · 25 = 15,5 т.

Радиус взрывоопасной зоны по формуле (3.3) составит:

Х_нкпр = 92 · М_р^0,33 = 92 · 15,5^0,33 = 230 м.

По формуле (3.1) получается более точный результат:

Х_нкпр = 14,6 · (15500/1,78 · 2)^0,33 = 238 м

Для оперативных расчетов результат, полученный по формуле (3.3) практически не отличается от результата расчета по формуле (3.1) и может быть принят за основу при расчетной температуре воздуха t_р, 28 ⁰ C.

В условиях низких температур воздуха плотность паров СУГ растет, а радиус загазованной зоны уменьшается незначительно. Так, например, при t_р = -40 ⁰ C ρ_п, = 2,3 кг · м^-3 радиус взрывоопасной зоны Х_нкпр = 220 м.Поэтому приведенные выше упрощенные формулы можно использовать для практических расчетов.

Пример 2

Определить радиус зон поражения и величину избыточного давления во фронте ударной волны при взрыве облака ТВС при аварии цистерны с пропаном (исходные данные приведены в Примере 1).

Решение:

2.1. По формулам, приведенным в п.3.1.4 настоящего Руководства определяются границы зон поражения при истечении СУГ из пробоины.

Масса газа в облаке ТВС принимается по п.1.1 Примера 1:

М_р = 2360 кг = 2,36 т.

Границы зон поражения людей:

тяжелые поражения – R₁ = 32 · 2,36^1/3 = 42 м,

порог поражения – R₂ = 360 · 2,36^1/3 = 480 м.

Границы повреждения зданий:

полные разрушения – R₁ = 32 · 2,36^1/3 = 42 м,

сильные разрушения – R₂ = 45 · 2,36^1/3 = 60 м,

средние разрушения – R₃ = 64 · 2,36^1/3 = 85 м,

умеренные разрушения – R₄ = 120 · 2,36^1/3 = 160 м,

малые повреждения – R₅ = 360 · 2,36^1/3 = 480 м.

2.2. По формуле (3.8) и рис. 3.1 Руководства определяются относительные величины расстояний Х_р и величины избыточного давления ΔP на расстояниях, указанных в п.2.1 настоящего примера.

Относительная величина расстояния определяется по формуле (3.8):

Х_р = R₁ / (0,42 · М_р)^1/3 = R₁ / (0,42 · 2,36)^1/3 = R₁ /1,0

Значения величин Х_р и ΔP составят:

для людей: R₁ = 42 м, ΔP = 100 кПа;

R₂ = 480 м, ΔP = 3 кПа;

для зданий: R₁ = 42 м, Х_р = 42 м, ΔP = 100 кПа;

R₂ = 60 м, Х_р = 60 м, ΔP = 55 кПа;

R₃ = 85 м, Х_р = 85 м, ΔP = 30 кПа;

R₄ = 160 м, Х_р = 160 м, ΔP = 15 кПа;

R₅ = 480 м, Х_р = 480 м, ΔP = 3 кПа.

Полученные результаты совпадают с данными табл. П.3.1 Приложения 3 с небольшими отклонениями.

2.3. При мгновенной разгерметизации цистерны, согласно п.1.3 Примера 1, масса газа в облаке ТВС составляет М_р = 15,5 т. Границы зон поражения с соответственно изменятся, а величины избыточного давления ΔP останутся без изменения.

Ниже приводятся результаты расчетов по изложенной выше методике для людей.

Границы зон поражения:

тяжелые поражения – R₁ = 32 · 15,5^1/3 = 80 м,

порог поражения – R₂ = 360 · 15,5^1/3 = 900 м.

Относительная величина расстояния определяется по формуле (3.8)%

Х_р = R₁ / (0,42 · 15,5)^1/3 = R₁ /1,9.

Значения величин Х_р и ΔP составят:

R₁ = 80 м, Х_р = 80/1,9 = 42; ΔP = 100 кПа;

R₂ = 900 м, Х_р = 900/1,9 = 474; ΔP = 3 кПа.