Методика оценки последствий аварийных взрывов топливно-воздушных смесей

Утверждена постановлением Госгортехнадзора России от 26.06.01 N 25 Введена в действие постановлением Госгортехнадзора России от 26.06.01 N 25 Методика оценки последствий аварийных взрывов топливно-воздушных смесей (РД 03-409-01) (С изменениями и дополнениями)

Введение

Методика оценки последствий аварийных взрывов топливно-воздушных смесей (далее - Методика) позволяет провести приближенную оценку различных параметров воздушных ударных волн и определить вероятные степени поражения людей и повреждений зданий при авариях со взрывами топливно-воздушных смесей.

Методика рекомендуется для использования:

при определении масштабов последствий аварийных взрывов топливно-воздушных смесей;

при разработке и экспертизе деклараций безопасности опасных производственных объектов.

Методика оценки последствий аварийных взрывов топливно-воздушных смесей разработана Научно-техническим центром по безопасности в промышленности Госгортехнадзора России (НТЦ "Промышленная безопасность") совместно со специалистами ИХФ РАН. В Методике использованы действующие стандарты, отчеты о НИР, выполненные НТЦ "Промышленная безопасность", и другие источники [1-15].

В разработке Методики принимали участие д.ф.-м.н. Б.Е. Гельфанд, д.ф.-м.н. С.Б. Дорофеев, д.т.н. В.И. Сидоров, д.т.н. А.С. Печеркин, к.ф.-м.н. А.М. Бартенев, к.ф.-м.н. В.Ф. Мартынюк, к.ф.-м.н. М.В. Лисанов, к.т.н. А.А. Агапов, к.ф.-м.н. В.П. Сидоров, С.И. Сумской.

Принятое сокращение

ТВС - топливно-воздушная смесь.

Используемые обозначения

С - скорость звука в воздухе, м/с;

С - концентрация горючего вещества в облаке ТВС, кг/м ;

С - стехиометрическая концентрация вещества в смеси с воздухом, кг/м ;

E - эффективный энергозапас ТВС, Дж;

I - импульс волны давления, Па • с;

I - импульс фазы сжатия, Па • с;

I_ - импульс фазы разрежения, Па • с;

I - импульс отраженной волны давления, Па • с;

I _ - импульс отраженной волны разрежения, Па • с;

I - безразмерный импульс фазы сжатия;

K - декремент затухания;

K - декремент изменения давления в отраженной волне;

М - масса горючего вещества, содержащегося в облаке ТВС, кг;

P - избыточное давление, Па;

P - амплитуда волны давления, Па;

P_ - амплитуда волны разрежения, Па;

P - амплитуда отраженной волны давления, Па;

P - амплитуда отраженной волны разрежения, Па;

P - атмосферное давление, Па;

P - безразмерное давление;

Pr - пробит-функция повреждений стен промышленных зданий;

Pr - пробит-функция разрушения промышленных зданий;

Pr - пробит-функция длительной потери управляемости у людей (состояние нокдауна);

Pr - пробит-функция разрыва барабанных перепонок у людей;

Pr - пробит-функция отброса людей волной давления;

R - расстояние от центра облака ТВС, м;

R - безразмерное расстояние от центра облака ТВС;

V - скорость видимого фронта пламени, м/с;

W - тротиловый эквивалент взрыва ТВС, кг;

m - средняя масса человека, кг;

q - удельная теплота сгорания газа, Дж/кг;

t - время процесса, с;

- корректировочный параметр, характеризующий фугасные свойства ТВС;

- параметрическое расстояние;

- степень расширения продуктов сгорания;

t - длительность фазы сжатия, с;

t_ - длительность фазы разрежения, с;

t - длительность отраженной волны давления, с;

t _ - длительность отраженной волны разрежения, с.

1. Общие положения 1.1. Методика предназначена для количественной оценки параметров воздушных ударных волн при взрывах топливно-воздушных смесей, образующихся в атмосфере при промышленных авариях. При рассмотрении предполагается частичная разгерметизация или полное разрушение оборудования, содержащего горючее вещество в газообразной или жидкой фазе, выброс этого вещества в окружающую среду, образование облака ТВС, инициирование ТВС, взрывное превращение (горение или детонация) в облаке ТВС.

1.2. Методика позволяет определять вероятные степени поражения людей и степени повреждений зданий от взрывной нагрузки при авариях со взрывами топливно-воздушных смесей.

1.3. Предполагается, что в образовании облака ТВС участвует горючее вещество одного вида, в противном случае (для смеси нескольких горючих веществ) характеристики ТВС, используемые при расчетах параметров ударных волн, определяются отдельно.

1.4. Исходными данными для расчета параметров ударных волн при взрыве облака ТВС являются:

характеристики горючего вещества, содержащегося в облаке ТВС;

агрегатное состояние ТВС (газовая или гетерогенная);

средняя концентрация горючего вещества в смеси С ;

стехиометрическая концентрация горючего газа с воздухом С ;

масса горючего вещества, содержащегося в облаке, М (если эта величина неизвестна, то ее расчет рекомендуется проводить согласно приложению 1 [15]);

удельная теплота сгорания горючего вещества q ;

информация об окружающем пространстве.

1.5. Основными структурными элементами алгоритма расчетов (рис. 1) являются:

определение массы горючего вещества, содержащегося в облаке;

определение эффективного энергозапаса ТВС;

определение ожидаемого режима взрывного превращения ТВС;

расчет максимального избыточного давления и импульса фазы сжатия воздушных ударных волн для различных режимов;

определение дополнительных характеристик взрывной нагрузки;

оценка поражающего воздействия взрыва ТВС.

1.6. В приложении к Методике приведены примеры расчетов.

Рис. 1. Алгоритм расчета последствий аварийных взрывов топливно-воздушных смесей

2. Определение основных параметров взрыва ТВС 2.1. Определение эффективного энергозапаса ТВС

Эффективный энергозапас горючей смеси определяется по соотношению

Е = M q при С С (1)

или

Е = M q С /С при С > С .

При расчете параметров взрыва облака, лежащего на поверхности земли, величина эффективного энергозапаса удваивается. Для оценки объема газового облака ТВС можно воспользоваться простым соотношением:

V = M /С .

Примечания: 1. Стехиометрическая концентрация горючего вещества в ТВС определяется из справочных данных или рассчитывается отдельно.

2. В случае если определение концентрации горючего вещества в смеси затруднено, в качестве величины С в соотношении (1) принимается концентрация, соответствующая нижнему концентрационному пределу воспламенения горючего газа.

3. Теплота сгорания горючего газа q в ТВС берется из справочных данных или оценивается по формуле

q = 44 МДж/кг.

Корректировочный параметр для наиболее распространенных в промышленном производстве опасных веществ определяется из табл. 1.

4. Масса горючего газа, содержащегося в облаке ТВС, может задаваться