ГОСТ Р 12.3.047-98. Приложение Ж

Приложение Ж

(рекомендуемое)

МЕТОД РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ ВОЛНЫ ДАВЛЕНИЯ ПРИ ВЗРЫВЕ РЕЗЕРВУАРА С ПЕРЕГРЕТОЙ ЖИДКОСТЬЮ ИЛИ СЖИЖЕННЫМ ГАЗОМ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ НА НЕГО ОЧАГА ПОЖАРА

Ж. 1 При попадании замкнутого резервуара со сжиженным газом или жидкостью в очаг пожара может происходить нагрев содержимого резервуара до температуры, существенно превышающей нормальную температуру кипения, с соответствующим повышением давления. За счет нагрева несмоченных стенок сосуда уменьшается предел прочности их материала, в результате чего при определенных условиях оказывается возможным разрыв резервуара с возникновением волн давления и образованием “огненного шара”. Расчет параметров “огненного шара” изложен в приложении Д. Порядок расчета параметров волн давления изложен ниже. Разрыв резервуара в очаге пожара с образованием волн давления получил название BLEVE (Boiling Liquid Expanding Vapour Explosion — взрыв расширяющихся паров вскипающей жидкости).

Ж. 2 Возможность возникновения BLEVE для конкретного вещества, хранящегося в замкнутой емкости, определяют следующим образом.

Ж.2.1 Рассчитывают d по формуле

d = Ср (T-Tкип ) / L, (Ж.1)

где Ср— удельная теплоемкость жидкой фазы, Дж/кг;

Т— температура жидкой фазы, соответствующая температуре насыщенного пара при давлении срабатывания предохранительного клапана, К;

Tкип — температура кипения вещества при нормальном давлении. К;

L — удельная теплота испарения при нормальной температуре кипения Ткип, Дж/кг.

Ж.2.2 Если d < 0,35, BLEVE не происходит. При d і 0,35 вероятность возникновения данного явления велика.

Ж.3 Параметрами волны давления, образующейся при BLEVE, являются избыточное давление в положительной фазе волны D p и безразмерный импульс положительной фазы волны i.

D p, кПа, и i, Па· с, рассчитывают по формулам:

Image983.gif, (Ж.2)

Image984.gif, (Ж.3)

где p0 — атмосферное давление, кПа (допускается принимать равным 101 кПа);

r — расстояние до разрушающегося технологического оборудования, м;

mпр — приведенная масса, кг, рассчитанная по формуле

mпр = Eиэ / Q0. (Ж.4)

где Eиэ энергия, выделяющаяся при изэнтропическом расширении среды, находящейся в резервуаре, Дж;

q0 константа, равная 4,52 · 106 Дж/кг.

Ж.4 Eиэ , Дж, рассчитывают по формуле

Eиэ = Сэфф m( Т - Ткип). (Ж.5)

где m — масса вещества в резервуаре, кг;

Сэфф — константа, равная 500 Дж/(кг· К);

Т — температура вещества в резервуаре в момент его взрыва, К;

Ткип температура кипения вещества при атмосферном давлении, К.

При наличии в резервуаре предохранительного клапана Т, К, допускается рассчитывать по формуле

Image985.gif, (Ж.6)

где А, В, Са — константы Антуана вещества;

рк — давление срабатывания предохранительного клапана, кПа. Константа А должна соответствовать давлению, выраженному в килопаскалях.

Пример — Расчет параметров ударной волны при BLEVE

Данные для расчета

Рассчитать параметры положительной фазы волны давления на расстоянии 750 м от эпицентра аварии, связанной с развитием BLEVE на железнодорожной цистерне вместимостью 50 м3 с 10 т жидкого пропана. Цистерна имеет предохранительный клапан на давление срабатывания 2,0 МПа.

Расчет Энергию, выделившуюся при расширении среды в резервуаре, рассчитывают по формуле (Ж.5).

Eиэ = Сэфф m( Т - Ткип),

где m = 4 · 104 кг — масса пропана в цистерне;

Сэфф — константа, равная 500 Дж/кг· К);

Ткип= - 43 + 273 = 230 К — температура кипения пропана при постоянном давлении.

Т, К, находим по формуле (Ж.6)

Image986.gif

где рк = 2,000 кПа, А = 5,949, В = 812,648, Са = 247,55.

Отсюда

Image987.gif

Получим Eиэ

Eиэ = 4 · 104(332-230)500 = 2,06 · 109 Дж.

Находим приведенную массу mпр, кг, по формуле (Ж.4)

mпр = 2,06 · 109 / (4,52 · 106 ) = 456 кг.

Вычислим D p и i по формулам (Ж.2) и (Ж.3)

D р = 101 (0,8 · 4560,33 / 750 + 3 · 4560,66 / 7502 + 5 · 4563 / 750 ) = 0,86кПа,

i = 123 · 4560,66 / 750 = 9,7 Па · с.


ОТДЕЛ 1.4  ФГУ ВНИИПО МЧС РОССИИ
мкр. ВНИИПО, д. 12, г. Балашиха, Московская обл., 143903
Тел. (495) 524-82-21, 521-83-70     тел./факс (495) 529-75-19
E-mail: nsis@pojtest.ru

Материалы сборника могут быть использованы только с разрешения ФГУ ВНИИПО МЧС РОССИИ
© ФГУ ВНИИПО МЧС РОССИИ, 2009  Все права защищены

Комментарии (0)

    Введите сумму 5 + 1