Проектирование автомобильной газозаправочной станции сжиженным газом пропан-бутан (стр. 7 из 16)
Рис.2. Импульс волны давления при сгорании газовоздушной смеси на открытом пространстве, кПа·с.
Рис.3. Избыточное давление, развиваемое при сгорании газовоздушной смеси на открытом пространстве, кПа
2.6 Возможная обстановка при воздействии волны
избыточного давления взрыва
При сгорании газовоздушной смеси на открытом пространстве опасность будут представлять:
• Волна давления при сгорании газовоздушной смеси в открытом пространстве (последствия воздействия избыточного давления представлены в таблице 5);
• Осколки (части) разрушившихся резервуара и другого технологического оборудования.
Опасный параметр достигнет критических для человека значений в течении нескольких секунд. В таких условиях эвакуация обслуживающего персонала не возможна.
Таблица 5
| Степень поражения | Избыточное давление, кПа | Расстояние от разрушающегося резервуара, м |
| Полное разрушение зданий | 100-54 | 1-60 |
| 50% разрушение зданий | 53-29 | 61-85 |
| Среднее повреждение зданий | 28-13 | 86-149 |
| Умеренное повреждение зданий (повреждение внутренних перегородок, рам, дверей и т.п.) | 12-6 | 150-270 |
| Нижний порог повреждений человека давлением | 5-4 | 271-370 |
| Малые повреждения (разбита часть остекления) | 3 | 371-490 |
2.7 Расчет опасных параметров при возникновении "огненного шара"
Рассчитаем интенсивности теплового излучения и параметры волны давления, образующейся при возникновении "огненного шара". Расчет проводится на основе ГОСТ Р 12.3.047-98.
2.7.1 Интенсивность теплового излучения q (кВт·м-2)
для "огненного шара"
2.7.1.1 Угловой коэффициент облученности Fq:
где Н - высота центра "огненного шара", м; Ds - эффективный диаметр "огненного шара", м; r - расстояние от облучаемого объекта до точки на поверхности земли непосредственно под центром "огненного шара", м; эффективный диаметр "огненного шара"; величину Н допускается принимать равной Ds/2
2.7.1.2 Масса горючего вещества в огненном шаре m, кг:
где ρсм - плотность смеси кг/м3, VCM - объем смеси.
ρсм=(0,5·585+0,5·601)=292,5+300,5=593 кг/м3
Vсм=α·Vрез,
где объем резервуара Vрез= 17,6 м3; коэффициент заполнения резервуара, α = 0,85.
Vсм=0,85·17,6=14,96 м3;
m=ρсм·Vсм=593·14,96=8871,28 кг
2.7.1.3 Эффективный диаметр "огненного шара":
Ds=5.33·m0.327; Ds=5.33·8871.280.327=104.16 м,
где Ds - эффективный диаметр "огненного шара"; m - масса горючего вещества в "огненном шаре", кг.
2.7.1.4 Продолжительность существования "огненного шара" ts, сек
ts=0,92·m0,303; ts=0,92·8871,280,303=14,45 сек,
где ts - продолжительность существования "огненного шара", сек; m - масса горючего вещества в "огненном шаре", кг.
2.7.1.5 Высота центра "огненного шара"
где Н - высота центра "огненного шара", м; Ds - эффективный диаметр "огненного шара".
2.7.1.6 Коэффициент пропускания атмосферы:
где г - расстояние от облучаемого объекта до точки на поверхности земли непосредственно под центром "огненного шара", м; Н - высота центра "огненного шара", м; Ds - эффективный диаметр "огненного шара".
2.7.1.7 Интенсивность теплового излучения q, кВт м-2
где Ef - среднеповерхностная плотность излучения пламени кВт·м-2 ; Ef = 450 кВт·м2 (при отсутствии данных ); φq - угловой коэффициент облученности, τпр - коэффициент пропускания атмосферы.
Таблица 6
| r, м | tс, сек | Fq | q, кВт·м2 | tпр | Q, Дж/м2 |
| 0 | 14,45 | 0,250 | 112,5 | 1,000 | 16,25 |
| 10 | 14,45 | 0,246 | 110,88 | 0,999 | 16,02 |
| 20 | 14,45 | 0,236 | 106,227 | 0,997 | 15,34 |
| 30 | 14,45 | 0,221 | 99,266 | 0,994 | 14,34 |
| 40 | 14,45 | 0,203 | 90,659 | 0,990 | 13,10 |
| 50 | 14,45 | 0,183 | 81,275 | 0,986 | 11,74 |
| 60 | 14,45 | 0,162 | 71,808 | 0,981 | 10,37 |
| 70 | 14,45 | 0,142 | 62,760 | 0,975 | 9,06 |
| 75 | 14,45 | 0,133 | 58,497 | 0,972 | 8,45 |
| 80 | 14,45 | 0,124 | 54,441 | 0,970 | 7,86 |
| 83 | 14,45 | 0,119 | 52,113 | 0,968 | 7,53 |
| 85 | 14,45 | 0,116 | 50,607 | 0,967 | 7,31 |
| 90 | 14,45 | 0,108 | 47,001 | 0,964 | 6,79 |
| 100 | 14,45 | 0,093 | 40,476 | 0,958 | 5,84 |
| 103 | 14,45 | 0,089 | 38,693 | 0,956 | 5,59 |
| 105 | 14,45 | 0,087 | 37,547 | 0,955 | 5,42 |
| 110 | 14,45 | 0,081 | 34,830 | 0,952 | 5,03 |
| 115 | 14,45 | 0,075 | 32,315 | 0,949 | 4,66 |
| 120 | 14,45 | 0,070 | 29,990 | 0,946 | 4,33 |
| 125 | 14,45 | 0,065 | 27,842 | 0,943 | 4,02 |
| 130 | 14,45 | 0,061 | 25,862 | 0,940 | 3,73 |
| 135 | 14,45 | 0,056 | 24,036 | 0,937 | 3,47 |
| 140 | 14,45 | 0,053 | 22,353 | 0,934 | 3,23 |
| 150 | 14,45 | 0,046 | 19,974 | 0,928 | 2,88 |
| 160 | 14,45 | 0,040 | 16,843 | 0,921 | 2,43 |
| 170 | 14,45 | 0,035 | 14,692 | 0,915 | 2,12 |
| 180 | 14,45 | 0,031 | 12,858 | 0,909 | 1,85 |
Рис.4. Интенсивность теплового излучения q, кВт·м-2 для «огненного шара»
Рис.5. Доза теплового излучения при воздействии «огненного шара» на человека, Дж/м2
2.7.2 Параметры волны давления при взрыве резервуара с СУГ
Так как разрыв резервуара с образованием "огненного шара", происходит совместно с образованием волн давления, то рассчитаем параметры волны давления.
2.7.2.1 Энергия, выделившаяся при изотропическом расширении среды в резервуаре Еиз, Дж:
Еиз=Сэфф·m·( Т-Ткип);
Еиз = 500·8871,28·(360 - 251,65) = 480601594 = 4,8·108 Дж;
Ткип = (-42,5 - 0,5)/2 + 273,15 = 251,65 К,
где m =8871,28 - масса СУГ в резервуаре; Сэфф - константа, равная 500 Дж/(кг·К); Ткип - температура кипения СУГ при постоянном давлении.
2.7.2.2 Температура вещества в резервуаре с СУГ
в момент его взрыва, К:
рк=2 кПа;
А = (5,95547 + 6,00525)/2 =5 ,98036;
В = (968,098 + 813,864)/2 = 890,981;
Са = (248,116 + 242,555)/2 = 245,3355;
Т = 890,981/(5,98036 - lg2) + 273,15 = 360 К,