Варианты заданий к задаче 9.1
| № варианта | А×В×Н, м3 | ОХВ | Масса ОХВ G, т | Скорость ветра w, м/с | Состояние атмосферы |
| 1 | 8×8×3 | Хлор | 3 | 5 | изотермия |
| 2 | 20×8×4 | Аммиак | 7 | 2 | конвекция |
| 3 | 80×15×3 | Оксид азота | 10 | 1 | инверсия |
| 4 | 15×5×3 | Фосген | 4 | 6 | изотермия |
| 5 | 20×10×4 | Диоксид серы | 20 | 4 | конвекция |
| 6 | 6×10×4 | Аммиак | 1 | 1 | изотермия |
| 7 | 8×15×4 | Оксид азота | 5 | 3 | изотермия |
| 8 | 15×20×5 | Хлор | 1 | 1 | инверсия |
| 9 | 10×15×4,5 | Фосген | 3 | 4 | конвекция |
| 10 | 15×15×5 | Аммиак | 8 | 5 | конвекция |
| 11 | 8×15×4 | Хлор | 6 | 3 | изотермия |
| 12 | 8×15×4 | Оксид азота | 2 | 3 | инверсия |
| 13 | 12×15×4 | Диоксид серы | 1 | 6 | изотермия |
| 14 | 6×10×4 | Хлор | 4 | 1 | конвекция |
| 15 | 10×20×5 | Аммиак | 2 | 3 | инверсия |
| 16 | 20×30×6 | Оксид азота | 1 | 2 | конвекция |
| 17 | 15×25×4 | Хлор | 3 | 3 | конвекция |
| 18 | 10×20×5 | Аммиак | 4 | 1 | конвекция |
| 19 | 12×15×4 | Фосген | 6 | 5 | инверсия |
| 20 | 10×15×4,5 | Оксид азота | 4 | 4 | конвекция |
| 21 | 15×25×4 | Диоксид серы | 3 | 3 | инверсия |
| 22 | 5×12×3 | Хлор | 5 | 2 | инверсия |
| 23 | 15×15×5 | Аммиак | 12 | 4 | инверсия |
| 24 | 10×15×4,5 | Фосген | 1 | 3 | конвекция |
| 25 | 15×20×5 | Хлор | 10 | 1 | изотермия |
Пожар разлития
При нарушении герметичности сосуда, содержащего сжиженный горючий газ или жидкость, часть (или вся) жидкости может заполнить поддон или обваловку, растечься по поверхности грунта или заполнить какую-либо естественную впадину.
|
|
|
Если поддон или обваловка имеют вертикальный внутренний откос, то глубину заполнения h (м) можно найти по формуле:
, (9.6)
где mж–масса разлившейся жидкости,кг;
rж–плотность разлившейся жидкости,кг/м3;
Fпод –площадь поддона,м2.
При авариях в системах, не имеющих защитных ограждений, происходит растекание жидкости по грунту (полу) и (или) заполнение естественных впадин. Обычно при растекании на грунт площадь разлива ограничена естественными и искусственно созданными границами (дороги, дренажные канавы и т.п.), а если такая информация отсутствует, то толщина разлившегося слоя принимается равной h=0,05 м и площадь разлива Fраз (м2), определяется по формуле:
, (9.7)
Пламя пожара разлития при расчетах представляют в виде наклоненного по направлению ветра цилиндра конечного размера (рисунок 9.3), причем угол наклона θ (град.) зависит от безразмерной скорости ветра Wв:
, (9.8)
|
|
|
Рисунок 9.3 Расчетная схема пожара разлития/
Геометрические параметры пламени пожара разлития находятся по формуле Томаса:
, (9.9)
где L – высота пламени пожара, м;
D – диаметр зеркала разлива, м;
mвыг – массовая скорость выгорания жидкости, кг/(м2·с);
– безразмерная скорость ветра;
rп, rв – плотность пара и воздуха, соответственно, кг/м3;
g – ускорение свободного падения, м/с2;
wв – скорость ветра, м/с;
а, b и с – эмпирические коэффициенты (а = 55; b = 0,67 и с = –0,21).
Эмпирические коэффициенты в формуле Томаса получены по результатам экспериментов, выполненных для широкого диапазона изменения параметров (при этом, 
; 
).
Плотность пара rп (кг/м3) можно определить по формуле:
, (9.10)
где М – молярная масса жидкости, кг/кмоль;
V0 – молярный объем, равный 22,4 м3/кмоль;
tр – расчетная температура, оС.
Скорость выгорания жидкостей определяют, как правило, экспериментально. Для экспертной оценки скорости выгорания mвыг, кг/(м2·с), можно воспользоваться эмпирической формулой:
, (9.11)
где rж – плотность жидкости, кг/м3;
– низшая теплота сгорания топлива, Дж/кг;
|
|
|
Lисп – скрытая теплота испарения жидкости, Дж/кг;
С – коэффициент пропорциональности, значение которого, равное 1,25×10-6 м/с, получено путем обработки многочисленных экспериментальных данных по выгоранию большинства органических жидкостей и их смесей.
Плотность теплового потока, падающего на элементарную площадку, расположенную на уровне грунта (рис. 9.3) qпад (кВт/м2), вычисляется по формуле:
, (9.12)
где qсоб – средняя по поверхности пламени плотность потока собственного излучения, кВт/м2;
j – угловой коэффициент излучения с площадки на боковой поверхности пламени пожара разлития на единичную площадку, расположенную на уровне грунта (см. рис. 9.3, где S (м) – расстояние между центрами элементарных площадок, расположенных на боковой поверхности пламени пожара разлития и объекта), определяемый по рис. 9.4;
R – расстояние от центра пожара разлития до объекта, м;
r – радиус зеркала разлива, м.
Рисунок 9.4 Зависимость углового коэффициента излучения j с цилиндрического пламени пожара разлития на элементарную площадку от R/r
Для ориентировочных расчетов можно принять значения qсоб (кВт/м2), приведенные в таблице 9.8.
|
|
|
Таблица9.8
Значения qсоб (кВт/м2) для некоторых веществ
| Вещества | qсоб, кВт/м2 | Вещества | qсоб, кВт/м2 |
| Сжиженный природный газ (метан) | 150…170 | Нефть | 60…80 |
| Сжиженный нефтяной газ | 50…60 | Мазут | 50…70 |
| Бензин | 120…140 | Керосин | 80..100 |
Пример 9.2
На нефтеперекачивающей станции расположен резервуар РВС – 20000 в обваловке, имеющей квадратную форму со стороной а=80 м. Высота обваловки рассчитана на удержание всего объема нефти, находящейся в резервуаре, при аварийном разлитии. В результате разрушения резервуара произошел разлив нефти в обваловку. Возник пожар. Скорость ветра равна 3 м/с.
Молярная масса нефти II группы (C17H38) M=240 кг/кмоль, температура нефти равна средней максимальной температуре tн=22,4°С. Массовую скорость выгорания нефти принять mвыг=0,04 кг/(м2×с).
Определить геометрические размеры пламени пожара разлития и размеры безопасной для персонала зоны.
Решение
1. По условию при полном разрушении резервуара нефть полностью заполняет обваловку, имеющую площадь Fобв:
Fобв=а2=802=6400 м2.
2. Найдем геометрические размеры пламени пожара разлития, условно принимаемого в виде наклонного цилиндра, предварительно определив:
- диаметр зеркала разлива
м;
r=90/2=45 м;
- по формуле (9.10) найдем плотность паров нефти ρп
кг/м3;
- безразмерную скорость ветра
.
Теперь по формуле (9.9) найдем:
;
т.е. высота пламени пожара разлития составит:
L=90·0,48=43 м.
3. По формуле (9.8) определим косинус угла наклона пламени пожара разлития:
cosθ=0,75·1,96-0,49=0,54,
т.е. θ=57°.
4. Плотность потока теплового излучения пламени пожара разлития, падающего на элементарную площадку, найдем по формуле (9.12). Предварительно определяя угловые коэффициенты излучения 
по графику на рис. 9.4 для различных расстояний R (м) от центра пламени (результаты расчетов сведены в таблицу), приняв для простоты расчета линию соответствующую L/ r=43/45≈1.
| R / r | 1 | 1,5 | 2 | 2,5 | 3 | 3,5 | 4 | 4,5 | 5 | 5,5 | 6 |
| R, м | 45 | 68 | 90 | 113 | 135 | 158 | 180 | 203 | 225 | 248 | 270 |
| j | 1,0 | 0,70 | 0,48 | 0,31 | 0,22 | 0,17 | 0,14 | 0,11 | 0,08 | 0,07 | 0,04 |
По формуле (9.12) на разных расстояниях от центра пламени плотности падающего теплового потока при qсоб=60 кВт/м2 будут равны:
| R, м | 45 | 68 | 90 | 113 | 135 | 158 | 180 | 203 | 225 | 248 | 270 |
| qпад, кВт/м2 | 60 | 41,3 | 27,9 | 17,7 | 12,4 | 9,4 | 7,6 | 5,9 | 4,2 | 3,6 | 2,1 |
Из результатов расчетов следует, что безопасным для персонала будет расстояние от центра пламени R=248 м, где плотность падающего теплового потока qпад будет меньше 4,0 кВт/м2 (детерминированный подход).
5. Вероятность летального поражения человека тепловым излучением Рпор (%) на разных расстояниях от центра пожара найдем по Приложению 9.1, определив величину пробит-функции по формуле 3 в табл. (9.4), принимая время экспозиции 30 с.
| R, м | 45 | 68 | 90 | 113 | 135 | 158 | 180 | 203 | 225 | 248 | 270 |
| Pr | 13,18 | 11,91 | 10,57 | 9,02 | 7,8 | 6,86 | 6,13 | 5,27 | 4,11 | 3,58 | 1,74 |
| Рпор, % | 100 | 100 | 100 | 100 | 99,8 | 97 | 87 | 61 | 19 | 8 | 0 |
Как видно из данных расчетов, радиус зоны безопасности (0 % погибших), определенный вероятностным методом, равен примерно 270 м от центра пожара, что не сильно отличается от значения, полученного при использовании детерминированного подхода (248 м). Исходя из максимальной защиты человека окончательное безопасное для человека расстояние составит 270 м от центра пожара или 270–r=270–45=225 м от границы пламени.
Вывод: Геометрические размеры пламени пожара разлития: площадь пожара F=6400 м2, высота пламени пожара L=43 м, диаметр зеркала разлива D=90 м, угол наклона пламени пожара θ=57°. Размер безопасной для персонала зоны составляет 270 м от центра пожара или 225 м от границы пламени пожара.
Задача 9.2
На нефтеперекачивающей станции расположен резервуар в обваловке, имеющей квадратную форму со стороной а (м). Высота обваловки рассчитана на удержание всего объема нефти, находящейся в резервуаре, при аварийном разлитии.
Молярная масса нефти II группы (C17H38) M=240 кг/кмоль, температура нефти равна средней максимальной температуре tн=22,4°С. Массовую скорость выгорания нефти принять mвыг=0,04 кг/(м2×с).
В результате разрушения резервуара произошел разлив нефти в обваловку. Возник пожар. Скорость ветра составляет wв (м/с).
Определить геометрические размеры пламени пожара разлития и, с использованием детерминированного метода, размеры безопасной для персонала зоны (расстояние от границы пламени и соответствующее этому расстоянию значение плотности падающего теплового потока).
Исходные данные к задаче приведены в таблице 9.9.
Таблица 9.9
Дата добавления: 2021-12-10; просмотров: 57; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!