Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Вопрос 2. Методика расчета избыточного давления при сгорании газо-, паро- и пылевоздушных смесей в открытом пространстве

Величину избыточного давления DР, развиваемого при сгорании газо-, паро- и пылевоздушных смесей, необходимо определять по следующей формуле:

, (6)

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

m_пр - приведенная масса газа, пара или горючей пыли, кг;

r - расстояние от геометрического центра газо-, паро- или пылевоздушного облака до отметки 30 м, у которой определяется избыточное давление. Величина r определяется с учетом направления господствующих ветров. Для пылевоздушных смесей допускается отсчитывать величину r от геометрического центра технологической установки.

В формуле (6) приведенная масса газа, пара или пыли определяется из следующего соотношения:

, (7)

где Q _сг - удельная теплота сгорания газа, пара или пыли, Дж/кг;

m - масса горючих газов, паров или пылей, поступивших в окружающее пространство в результате аварии, кг;

Q _о - константа, равная для газов и паров 4,52 ×10⁶, для пылей 4,6 ×10⁶, Дж/кг;

Z - коэффициент участия горючих веществ в горении, который допускается принимать равным 0,1. Для пылей в отдельных обоснованных случаях величина Z может быть снижена, но не менее чем до 0,02.

В соответствие с требованиями СП 12.13130.2009 количество газов, которые могут поступить в окружающее пространство и образовать газовоздушные смеси, необходимо определять исходя из следующих предпосылок:

а) происходит расчётная авария одного аппарата, при которой имеет место самый неблагоприятный вариант, то есть из установки выходит наибольшее количество веществ, наиболее опасных в отношении последствий взрыва;

б) всё содержимое аппарата поступает в окружающее пространство;

в) одновременно происходит утечка газов из подводящих и отводящих трубопроводов в течении времени, необходимого для их отключения.

Расчётное время отключения трубопроводов принимается равным:

· времени срабатывания системы автоматики, задействованной для отключения трубопроводов, но только в том случае, если вероятность отказа системы не превышает 0,000001 в год или обеспечено резервирование её элементов. Расчетное время отключения при этом принимают по паспортным данным;

· 120 с, если вероятность отказа системы автоматики превышает 0,000001 в год и не обеспечено резервирование её элементов;

· 300 с в случае ручного отключения задвижек.

Под «временем срабатывания» и «временем отключения» следует понимать промежуток времени от начала поступления горючего вещества из трубопровода до полного прекращения его поступления в окружающее пространство.

Масса газа m, кг, поступившего в окружающее пространство при расчетной аварии, определяется по формуле

m =(V _a + V _т)·p_г, (8)

где V_a - объем газа, вышедшего из аппарата, м³;

V_т - объем газа вышедшего из трубопровода, м³;

p_г - плотность газа, кг×м-³.

При этом

V _a=0,01· Р ₁· V, (9)

где Р ₁ - давление в аппарате, кПа;

V -объем аппарата, м³;

V _т= V _1т+ V _2т, (10)

где V _1т - объем газа, вышедшего из трубопровода до его отключения, м³;

V _2т - объем газа, вышедшего из трубопровода после его отключения, м³;

V _1т = q × Т, (11)

где q - расход газа, определяемый в соответствии с технологическим регламентом в зависимости от давления в трубопроводе, его диаметра, температуры газовой среды и т.д., м³ × с^-1;

Т – время отключения трубопроводов, с;

(12)

где Р ₂ - максимальное давление в трубопроводе по технологическому регламенту, кПа;

r - внутренний радиус трубопроводов, м;

L - длина трубопроводов от аварийного аппарата до задвижек, м.

Количество жидкостей, которые при поступлении в окружающее пространство могут испаряться и образовывать паровоздушные смеси, необходимо определять исходя из следующих предпосылок:

а) происходит расчётная авария одного аппарата, при которой из технологической установки выходит наибольшее количество легковоспламеняющихся или горючих жидкостей, наиболее опасных в отношении последствий взрыва;

б) всё содержимое аппарата поступает в помещение;

в) одновременно происходит утечка жидкости из подводящих и отводящих трубопроводов в течении времени, необходимого для их отключения. Расчетное время отключения принимается так же, как и в случае с газами.

г) происходит испарение с поверхности разлившейся жидкости. Площадь испарения при отсутствии справочных данных определяется исходя из расчета, что 1 л смесей и растворов, содержащих 70% и менее (по массе) растворителей, разливается на площади 0,1 м², а остальных жидкостей – на 0,15 м². При определении площади разлива необходимо учитывать наличие приямков, бортиков и подобных устройств, препятствующих растеканию жидкости.

д) происходит испарение жидкостей из ёмкостей, эксплуатируемых с открытым зеркалом (то есть из аппаратов с открытой поверхностью испарения);

е) происходит испарение со свежеокрашенных поверхностей;

ж) длительность испарения жидкости принимается равной времени её полного испарения, но не более 3600 сек.

Масса паров жидкости m, кг, поступивших в окружающее пространство при наличии нескольких источников испарения (поверхность разлитой жидкости, поверхность со свеженанесенным составом, открытые емкости и т.п.), определяется из выражения

m = m _р+ m _емк+ m _св.окр+ m _пер, (13)

где m _р - масса жидкости, испарившейся с поверхности разлива, кг;

m _емк - масса жидкости, испарившейся с поверхностей открытых емкостей, кг;

m _св.окр - масса жидкости, испарившейся с поверхностей, на которые нанесен применяемый

состав, кг;

m _пер - масса жидкости, испарившейся в окружающее пространство в случае ее перегрева,

кг.

При этом каждое из слагаемых (m_р, m_емк, m_св.окp) в формуле (13) определяют из выражения

m = W × F _и × Т, (14)

где W - интенсивность испарения, кг×с^-1×м^-2;

F _и - площадь испарения, м²;

Т - продолжительность поступления паров легковоспламеняющихся и горючих жидкостей в

окружающее пространство, с.

Величину m_пер определяют по формуле (при Т_а> Т_кип)

(15)

где m_п - масса вышедшей перегретой жидкости, кг;

С_р -удельная теплоемкость жидкости при температуре перегрева жидкости Та, Дж×кг^-1× К^-1;

Т_а - температура перегретой жидкости в соответствии с технологическим регламентом в

технологическом аппарате или оборудовании, К;

Т_кип - нормальная температура кипения жидкости, К;

L_исп - удельная теплота испарения жидкости при температуре перегрева жидкости Т_а,

Дж × кг^-1.

Если аварийная ситуация связана с возможным поступлением жидкости в распыленном состоянии, то она должна быть учтена в формуле (13) введением дополнительного слагаемого, учитывающего общую массу поступившей жидкости от распыляющих устройств, исходя из продолжительности их работы.

Интенсивность испарения W определяется по справочным и экспериментальным данным. Для ненагретых ЛВЖ при отсутствии данных допускается рассчитывать W по формуле

, (16)

где М -молярная масса, г×моль^-1;

Р_н - давление насыщенного пара при расчетной температуре жидкости, кПа.

Для сжиженных углеводородных газов (СУГ) при отсутствии данных допускается рассчитывать удельную массу испарившегося СУГ m_суг из пролива, кг×м^-2, по формуле

(17)

где М - молярная масса СУГ, кг × моль^-1;

L_исп - мольная теплота испарения СУГ при начальной температуре СУГ Т_ж, Дж×моль^-1;

То - начальная температура материала, на поверхность которого разливается СУГ, К;

Т_ж - начальная температура СУГ, К;

l_тв - коэффициент теплопроводности материала, на поверхность которого разливается

СУГ, Вт×м^-1×К^-1;

- коэффициент температуропроводности материала, на поверхность которого

разливается СУГ, м²×с^-1;

С_тв - теплоемкость материала, на поверхность которого разливается СУГ, Дж×кг^-1×К^-1;

р_тв - плотность материала, на поверхность которого разливается СУГ, кг×м^-3;

t - текущее время, с, принимаемое равным времени полного испарения СУГ, но не более

3600 с;

- число Рейнольдса;

U - скорость воздушного потока, м×с^-1;

- характерный размер пролива СУГ, м;

v_в - кинематическая вязкость воздуха, м²×с^-1;

l_в - коэффициент теплопроводности воздуха, Вт×м^-1×К^-1.

Формула 17 справедлива для СУГ с температурой Т_ж £ Т_кип. При температуре СУГ Т_ж > Т_кип дополнительно рассчитывается масса перегретых СУГ m_пер по формуле 15.

Количество пылей, которые могут поступать из технологической установки и образовывать пылевоздушные смеси, необходимо определять исходя из предпосылки о том, что в момент расчетной аварии произошла плановая (ремонтные работы) или внезапная разгерметизация одного из технологических аппаратов, за которой последовал аварийный выброс в окружающее пространство всей находящейся в аппарате пыли.

Расчетная масса пыли, поступившей в окружающее пространство при расчетной аварии, определяется по формуле

М = М _вз + М _ав, (18)

где М - расчетная масса поступившей в окружающее пространство горючей пыли, кг,

М_вз - расчетная масса взвихрившейся пыли, кг;

М_ав - расчетная масса пыли, поступившей в результате аварийной ситуации, кг.

Величина М_вз определяется по формуле

М _вз= К _г × К _вз× М _п, (19)

где Кг - доля горючей пыли в общей массе отложений пыли;

К_вз - доля отложенной вблизи аппарата пыли, способной перейти во взвешенное состояние в

результате аварийной ситуации. В отсутствие экспериментальных данных о величине

К_вз допускается принимать К_вз = 0,9;

М_п - масса отложившейся вблизи аппарата пыли к моменту аварии, кг.

Величина М_ав определяется по формуле

М _ав=(М _ап + q ×Т)× К _п, (20)

где М_ап - масса горючей пыли, выбрасываемой в окружающее пространство при

разгерметизации технологического аппарата, кг; при отсутствии ограничивающих

выброс пыли инженерных устройств следует полагать, что в момент расчетной аварии

происходит аварийный выброс в окружающее пространство всей находившейся в

аппарате пыли;

q- производительность, с которой продолжается поступление пылевидных веществ в

аварийный аппарат по трубопроводам до момента их отключения, кг×с^-1;

Т - расчетное время отключения, с,

К_п - коэффициент пыления, представляющий отношение массы взвешенной в воздухе пыли

ко всей массе пыли, поступившей из аппарата. В отсутствие экспериментальных данных

о величине К_п допускается принимать: 0,5 - для пылей с дисперсностью не менее 350

мкм; 1,0 - для пылей с дисперсностью менее 350 мкм.

Вопрос 3. Методика расчета интенсивности теплового излучения (35 мин)

Интенсивность теплового излучения необходимо рассчитывать для двух случаев пожара (или для того из них, который может быть реализован в данной технологической установке):

I. Пожар проливов ЛВЖ, ГЖ или горение твердых горючих материалов (включая горение пыли).

II. "Огненный шар" - крупномасштабное диффузионное горение, реализуемое при разрыве резервуара с горючей жидкостью или газом под давлением с воспламенением содержимого резервуара.

Если возможна реализация обоих случаев, то при оценке значений критерия пожарной опасности учитывается наибольшая из двух величин интенсивности теплового излучения.

Рассмотрим некоторые особенности расчета интенсивности теплового излучения для I и II случаев.