IX. Размеры факела при струйном горении
28. При струйном истечении сжатых горючих газов, паровой и жидкой фазы СУГ и СНГ, ЛВЖ и ГЖ под давлением возникает опасность образования диффузионных факелов.
Длина факела LF,м, при струйном горении определяется по формуле
LF = KG0,4, (П4.71)
где G - расход продукта, кг/с;
K - эмпирический коэффициент, который при истечении сжатых газов принимается равным 12,5, при истечении паровой фазы СУГ или СПГ равным 13,5, при истечении жидкой фазы СУГ и СПГ, ЛВЖ и ГЖ равным 15.
Длина факела при струйном истечении горючих жидкостей определяется дальностью (высотой) струи жидкости.
Ширина факела DF, м, при струйном горении определяется по формуле
DF = 0,15LF. (П4.72)
29. При проведении оценки пожарной опасности горящего факела при струйном истечении сжатых горючих газов, паровой и жидкой фазы СУГ, СПГ, ЛВЖ и ГЖ под давлением допускается принимать следующее:
- зона непосредственного контакта пламени с окружающими объектами определяется размерами факела;
- длина факела LF не зависит от направления истечения продукта и скорости ветра;
- наибольшую опасность представляют горизонтальные факелы, условную вероятность реализации которых следует принимать равной 0,67;
- поражение человека в горизонтальном факеле происходит в секторе 30° с радиусом, равным длине факела;
- воздействие горизонтального факела на соседнее оборудование, приводящее к его разрушению (каскадному развитию аварии), происходит в секторе 30°, ограниченном радиусом, равным LF;
|
|
|
- за пределами указанного сектора на расстояниях от LF до l,5LF тепловое излучение от горизонтального факела составляет 10 кВт/м2;
- тепловое излучение от вертикальных факелов может быть определено по формулам (П4.52), (П4.54)-(П4.57.7) и (П4.62), принимая L равным LF, d равным DF, q равным 0, а Ef по формулам (П4.53)-(П4.53.2) или табл. П4.4 в зависимости от вида топлива. При отсутствии данных и невозможности рассчитать Ef по представленным формулам допускается эту величину принимать равной 200 кВт/м2;
- при истечении жидкой фазы СУГ или СПГ из отверстия с эквивалентным диаметром до 100 мм при мгновенном воспламенении происходит полное сгорание истекающего продукта в факеле без образования пожара пролива;
- область возможного воздействия пожара-вспышки при струйном истечении совпадает с областью воздействия факела (сектор 30°, ограниченный радиусом, равным LF);
- при мгновенном воспламенении струи газа возможность формирования волн давления допускается не учитывать.
X. Пожар в котловане
При разрыве подземного газопровода может реализоваться горение относительно низкоскоростного вертикального или наклонного шлейфа ("колонны") газа, образовавшегося в результате смешения двух струй газа" истекающих из концов разорвавшегося трубопровода в едином грунтовом котловане (как правило, в "твердых" грунтах с высокой связностью) [17].
|
|
|
В данном случае пламя пожара моделируется в виде цилиндрического твердого теплового излучателя. Геометрические параметры пламени (длина цилиндра пламени 
, м; эффективный диаметр очага пожара 
, м, определяются путем решения следующей системы уравнений относительно переменных и :
; (П4.73)
; (П4.74)
, (П4.75)
где Qф - общее тепловыделение пожара, кВт;
- низшая теплота сгорания метана, кДж/кг;
G - суммарный массовый расход газа при его аварийном истечении из двух концов разрушенного газопровода на заданный момент времени t (отсчет времени - от момента разрушения газопровода) или его осреднение за заданный промежуток времени Dt, кг/с.
Угловой коэффициент облучен кости для данного вида горения рассчитывается по формулам:
|
|
|
, (П4.76)
где FV, FH - факторы облученности для вертикальной и горизонтальной площадок соответственно, которые определяются по формулам:
(П4.77)
(П4.78)
; (П4.79)
; (П4.80)
; (П4.81)
, (П4.82)
где r - расстояние от геометрического центра пожара в котловане до облучаемого объекта, м;
d = , м.
XI. Горение двух струй газа
При разрыве подземного газопровода может реализоваться горение двух свободных высокоскоростных струй газа (настильных, т.е. с углом наклона оси факела к горизонту не более 8°-10°, или наклонных, т.е. с углом наклона к горизонту более 8°-10°), истекающих из двух концов (плетей) разрушенного трубопровода, вырванных их грунта (как правило, из "слабонесущего" грунта с низкой вязкостью) на поверхность земли [17].
В данном случае пламя пожара моделируется в виде усеченного конуса, наклонного или горизонтального. Для критических условий (М = 1 - число Маха) аварийного истечения газа из одного из концов разрушенного участка газопровода (в аварийном выходном сечении участка трубопровода) (индекс "Е") устанавливаются следующие газодинамические параметры потока (скорость, плотность и давление):
|
|
|
; (П4.83)
; (П4.84)
, (П4.85)
где uE - скорость газа в аварийном сечении трубопровода, м/с;
PE - давление в аварийном сечении трубопровода, Па;
rE - плотность в аварийном сечении трубопровода, кг/м3;
аE - местная скорость звука, м/с;
fE = (p 
)/4 - площадь поперечного сечения трубы, м2;
Gi - массовый расход газа для соответствующей струи (i = 1 - первая, i = 2 - вторая), кг/с.
Для правомерности использования формул (П4.83)-(П4.85) необходимо проверить выполнение условия РE ³ Рa, где Рa - атмосферное давление, Па. Если данное условие не выполняется, то истечение газа происходит в дозвуковом режиме, размеры зоны загазованности небольшие и ими можно пренебречь по сравнению с размерами зон, наблюдающимися при звуковом истечении.
После выходного сечения на определенном участке (в пределах нескольких диаметров трубы) при превышении статическим давлением на срезе трубы атмосферного давления происходит изоэнтропическое расширение газа с разгоном потока до сверхзвуковых скоростей (М > 1) и формированием системы скачков уплотнения (без изменения расходных характеристик в образующемся струйном течении). Для данного участка течения характерна существенная неравномерность потока. При этом за счет действия скачков уплотнения происходит потеря полного давления. В конце данного участка давление в поперечной плоскости течения выравнивается и становится равным атмосферному. Данное сечение в газовой динамике получило название "изобарическое сечение нерасчетной струи" или "ударная плоскость".
В ударной плоскости (индекс s) значение газодинамического параметра скорости - числа ls определяется как
. (П4.86)
Значения температуры, числа Маха, плотности и диаметра эквивалентного сечения струи в ударной плоскости приведены ниже;
; (П4.87)
; (П4.88)
; (П4.89)
. (П4.90)
Общая длина струи определяется по формуле (П4.73) с учетом заданной интенсивности истечения Gi.
Отрыв факела пламени от среза разорванной трубы (отверстия) h, м, определяется по формуле
. (П4.91)
Длина видимой части пламени (высота усеченного конуса) RL, м, определяется по формуле
. (П4.92)
Ширина малого основания усеченного конуса W1, м, определяется по формуле
, (П4.93)
где rв - плотность воздуха при Ра и 293 К, кг/м3;
rг - плотность газа в стандартных условиях, кг/м3.
Ширина большого основания усеченного конуса W2, м, определяется по формуле
W2 = 0,26 
. (П4.94)
Общая длина настильной струи (т.е. горизонтальной струи с источником выброса на уровне земли) рассчитывается по формуле
= 1,2 . (П4.95)
Угловой коэффициент облученности для данного вида горения рассчитывается по формулам (П4.76)-(П4.82), принимая во внимание, что d = 
, м, и Н = , м.
ПРИЛОЖЕНИЕ 5
Дата добавления: 2018-04-04; просмотров: 2177; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!