Практическое занятие № 7
Прогнозирование зоны взрыва парогазовоздушного облака
и оценка возможных потерь и ущерба
Цель: привить практические навыки по расчётам параметров взрыва парогазовоздушного (ПГВ) облака в неограниченном пространстве, определению потерь и ущерба с помощью вероятностного метода прогнозирования.
Учебные вопросы:
1. Расчет параметров взрыва ПГВ облака в неограниченном пространстве.
2. Определение вероятностей поражения персонала и повреждения производственных зданий.
Общие положения
ПГВ облако (топливо-воздушное) образуется при авариях с перегретыми жидкостями и сжатыми газами, а также при испарении разлившейся горючей жидкости ГЖ (ГЖ, горючие вещества имеют температуру вспышки tecnболее 61°С, легковоспламеняющиеся жидкости ЛВЖ имеют tecn < 61°C и способны воспламенятся от кратковременного действия источника зажигания). Часть жидкости в системе может находиться в виде пара, который при аварии образует первичное (взрывоопасное) облако, оставшаяся часть жидкости разливается с образованием вторичного (взрывоопасного) облака.
Горизонтальные размеры ПГВ облака ограничены линией, соответствующей нижнему концентрационному пределу распространения пламени Снкпр (кг×м-3), который различен для горючих газов и паров ненагретых ЛВЖ. При расчете избыточного давления во фронте ударной волны при взрыве ПГВ облака принимают наличие внутри облака зоны детонационного взрыва радиусом Ro. Кроме того, оценивая поражающие факторы взрыва (избыточное давление и импульс фазы сжатия) необходимо учитывать, что четкой границы между зоной, например, разрушения и зоной устойчивости (т.е. безопасной) быть не может (это подтверждается при построении диаграммы поражения или диаграммы давление-импульс Р -/+). Учет этой особенности с целью получения более точного прогноза становится возможным представлением вероятности достижения того или иного уровня ущерба с помощью пробит-функции.
Условие задачи
На складе ГСМ предприятия в резервуаре хранится ненагретая ЛВЖ. Сценарием предусматривается взрыв всей массы ЛВЖ.
Метеорологическая обстановка: температура окружающей среды 20°С (Тос = 293°К), атмосферное давление Р1 = 101,3 кПа.
Требуется дать прогноз потерь персонала и степени разрушения производственных зданий.
Таблица 7.1.
Исходные данные
Примечание: в таблице некоторые данные условные.
Порядок выполнения:
1. Расчет параметров взрыва ПГВ облака в неограниченном пространстве:
- определение массы паров ненагретой жидкости, поступившей в атмосферу (в первичное облако) в результате взрыва тП.1
кг где a-объёмная доля резервуара, заполненная газовой
(паровой) фазой, обычно до 20%, т.е. a = 0,2;
М -молекулярная масса жидкости, кг×(к×моль) -1 - табл. 7.1;
V1,P1-объём газа (пара), вышедшего из резервуара V1 (м3) при атмосферном давлении Р1 = 101,3×10 Па;
VT, Р2 -объём газа, вышедшего из трубопровода после отключения VT
под давлением Р2 ; в задаче VT×P2= 0;
R- универсальная газовая постоянная газа, равная 8310
Дж×(К×к×моль)- 1;
Тж - температура жидкости в резервуаре,
Тж - 293*К по заданию;
- определение интенсивности испарения ненагретой жидкости W
кг×м2×с
,кПа где Рнас -давление
насыщенного пара (кПа), определяется по формуле,
а для некоторых ЛВЖ при t = 20°С приведено в табл. 7.1;
LKun-удельная теплота кипения жидкости при температуре перегрева, Дж×кг -1;
Tmn, Тос - температуры кипения жидкости и окружающей среды;
- определение массы паров во вторичном облаке, образующемся при испарении разлившейся жидкости
, кг где Fucn-площадь испарения ненагретой жидкости, м2.
При прогнозировании можно принять, что 1 л разливается на
0,1 - 0,15 м2;
tиcn -время испарения разлившейся жидкости, ограничиваемое 3600 с
(за это время должны быть принята меры по устранению аварии);
- определяется суммарная масса паров ЛВЖ в первичном и вторичном облаке тп
кг
- определение радиуса взрывоопасного облака паров ЛВЖ Rнкпр (нижний концентрационный предел распространения ударной волны)
м
кг∙м-3
где Снкпр, Рнас - табл. 7.1;
Рп -плотность пара, для некоторых ЛВЖ приведена в табл.7.1;
R нкпр > 0,3 м, измеряется от границ резервуара;
- определение радиуса зоны детонационного взрыва R0, в пределах которого DРф =1750 кПа
м где K - коэффициент,
зависящий от способа хранения ЛВЖ (1 - для газа;
0,6 - для сжиженного газа под давлением; 0,06 - аварийный разлив);
Сстх - стехиометрическая концентрация газа (пара) в смеси по объёму, % (табл. 7.1);
- определение приведённой массы паров во взрыве тпр
кг где 
, 
-энергия взрыва
пара, тротила, кДж×кг-1;
- таблица 7.1, = 4520 кДж×кг-1;
Z = 0,1 - коэффициент участия паров и газов в горении.
2. Определение вероятностей поражения персонала и повреждения производственных зданий при взрыве ПГВ облака:
- определение избыточного давления во фронте ударной волны DРф на границе облака, т.е. на расстоянии Rнкпр
кПа
-определение импульса фазы сжатия ударной волны I+
кПа∙с;
- определение степени разрушения промышленных зданий по табл.6.4 ПЗ № 6. По построенному графику DРф = f(R) на ПЗ № 6 определить расстояния, на которых здания могут получить слабые, средние и сильные разрушения; определение значений пробит-функции Рrдля трёх видов поражения человека по формулам табл.6.3 ПЗ № 6;
- определение вероятностей поражения персонала по каждому виду воздействия (таблица 6.2 ПЗ № 6).
Выводы: назовите существенные различия при прогнозировании ситуаций при взрыве КВВ (ПЗ № 6) и взрыве ПГВ облака.
Отчетность на занятии и рекомендуемая литература аналогично указанным в ПЗ № 6.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.