Вибух парогазоповітряні хмари в обмеженому просторі

При аваріях з технологічної апаратурою, що містить горючі гази і рідини, але знаходиться в обмеженому просторі, маса надходять у приміщення горючих газів (ГГ), горючих (ГР) і легко займистих рідин (ЛЗР) визначають за формулами (5.57) і (5.58).

Масу парів ГР, що надходять у приміщення при випаровуванні рідини, що розлилася, знаходять за формулою (5.59), в якій площа випаровування F (m 2) визначається виходячи з розрахунку, що 1 л сумішей і розчинів, що містять за масою 70% і менше розчинників, розливається за площею 0,5 м 2 підлоги приміщення, а інших рідин - на 1 м 2 підлоги приміщення. Тривалість випаровування τ (с) приймається рівною часу повного випаровування, але не більше 3600 с.

Інтенсивність випаровування рідини, що розлилася в приміщенні W кг / (м 2 · с), згідно НПБ-105-95, визначається за формулою

де η - коефіцієнт, залежить від швидкості і температури повітряного потоку над поверхнею випаровування (табл. 5.26); М - молекулярна маса рідини, кг / моль; Р нас - за формулою (5.61), кПа.

Таблиця 5.26

Значення коефіцієнта η

Швидкість повітряного потоку, м / с

Температура в приміщенні /, "З

10

15

20

30

35

0

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

0,1

3,0

2,6

2,4

1,8

1,6

0,2

4,6

3,8

3,5

2,4

2,3

0,5

6,6

5,7

5,4

3,6

3,2

1,0

10,0

8,7

7,7

5,6

4,6

Надлишковий тиск вибуху ΔP ф (кПа) для індивідуальних горючих речовин, що складаються з атомів вуглецю, водню, кисню, хлору, брому та фтору, визначається за формулою

(5.69)

де: р max - максимальний тиск вибуху стехіометричної газо- або пароповітряної суміші в замкнутому об'ємі, визначеною за довідковими даними (при відсутності даних допускається приймати рівним 900 кПа); р 0 - початковий тиск, прийняте рівним 101,3 кПа; т - маса горючого газу або парів ЛЗР в приміщенні, кг; Ζ - коефіцієнт участі пального у вибуху, прийнятий рівним 1 для водню, 0,5 - для інших горючих газів, 0,3 - для парів ЛЗР та ГР; V св - вільний об'єм приміщення, м 3 (можна прийняти рівним 80% приміщення); р r - щільність газу або пари при розрахунковій температурі, кг / м 3; До н - коефіцієнт, що враховує негерметичність приміщення і неадіабатность процесів горіння, прийнятий рівним 3; З СТХ - стехіометрична концентрація пального,% об., Що обчислюється за формулою

(5.70)

де β = n з + 0,25 (n н - n х) - 0,5n про - стехиометрический коефіцієнт кисню в реакції горіння (n з, n н, n х, n 0 - число атомів вуглецю, водню, кисню і галоідов в молекулі пального).

Приклад 9. Насосний зал нафтопереробного підприємства має розміри 54 х 12 х 8,5 м. У залі розташовані чотири відцентрових магістральних насоса, два з яких знаходяться в робочому стані, два - резервні. Продуктивність кожного насоса Q = 2,78 м 3 / с. Нафта знаходиться в насосі з максимальним об'ємом заповнення V ап = 25,76 м 3. Насос займає площу 4,6 х 2,8 м.

Відсічні вентилі (автоматичне відключення) знаходяться в приміщенні насосної, а довжини та вкінці нафтопроводів діаметром d = 1020 мм відповідно рівні l 1 = 3,0 і l 2 = 4,4 м. Приміщення насосного залу обладнане системою аварійної вентиляції з кратністю До ав = 10 ч -1. Температура нафти дорівнює середній максимальній температурі t н = 22,4 ° С, швидкість повітря в приміщенні при роботі аварійної вентиляции становить 1 м / с.

Оцінити можливі наслідки аварійного розливу нафти і подальшого вибуху в результаті розгерметизації одного магістрального нафтоперекачувальних насоса.

Рішення.

1. Враховуючи, що обсяг нафти, що вийшла з трубопроводів дорівнює

де τ - час автоматичного відключення насоса, згідно табл. 5.24, прийнято рівним 2хв (120 с), знайдемо обсяг нафти, що надійшла в приміщення насосної (з урахуванням виливу з насоса):

2. Знайдемо товщину шару нафти, що розлилася з урахуванням розмірів насосної та обладнання.

Враховуючи, що площа насосної становить F пом = 54 · 12 = 648 (м 2), а насоси займають площу F mc = 4 · 4,6 · 2,8 = 51,52 (м 2), визначимо величину вільної площі підлоги F св.пола:

Поступила в приміщення насосної нафту покриє всю вільну площу підлоги шаром висотою δ:

3. Інтенсивність випаровування легкозаймистої рідини, що не нагрітої до температури кипіння, знайдемо за формулою (5.68), попередньо за формулою (5.61) визначивши тиск насичених парів нафти Р нас:

Тут прийнято, що молекулярна маса нафти II групи дорівнює М = 240 кг / кмоль, прихована теплота кипіння нафти L кип = 345,4 кДж / кг, а температура кипіння нафти t кип = 57 ° С, R = 8,310 кДж / (К · кмоль).

Тоді інтенсивність випаровування нафти дорівнює

Тут відповідно до табл. 5.26 при температурі в приміщенні близько 20 ° С і швидкості повітряного потоку 1 м / с коефіцієнт η = 7,7.

4. Маса пари нафти, що утворюються при аварійному розливі нафти, т п дорівнює за формулою (5.59)

Тут час випаровування нафти прийнято рівним +3600 с.

Оскільки маса нафти, що розлилася при її щільності р неф = 860 кг / м 3 дорівнює

то за час аварійної ситуації, рівне 3600 с, випарується в об'ємі приміщення тільки

нафти, що розлилася.

5. За формулою (5.64) знайдемо щільність парів нафти ρ п:

6. Надлишковий тиск у фронті ударної хвилі при вибуху парів нафти знайдемо за формулою (5.69), в якій додатково врахуємо зменшення маси вибухонебезпечної суміші в результаті роботи аварійної вентиляції шляхом введення в знаменник коефіцієнта К:

При розрахунку за формулою (5.69) прийнято що:

  • - Коефіцієнт участі пального у вибуху для ЛЗР, нагрітих до температури нижче температури спалаху, дорівнює 0,3;
  • - Вільний об'єм приміщення дорівнює 80% геометричного об'єму приміщення, тобто

- Молекулярній масі нафти М = 240 кг / кмоль відповідає формула З 17 Н 38 (n з = 17, n н = 38, β = 17 + 0,25 · 38 = 26,5), а стехіометрична концентрація парів нафти визначається за формулою (5.70)

  • - Коефіцієнт негерметичності і неадіабатності процесу горіння прийнятий K н = 3;
  • - Коефіцієнт, що враховує зменшення маси вибухонебезпечної суміші в результаті роботи аварійної вентиляції, дорівнює

де τ ісп - час випаровування нафти, прийняте рівним 1 ч (3600 с).

  • 6. Оскільки основні будівельні конструкції будівлі насосної є залізобетонними, а гранично допустимий приріст тиску для них становить ΔP доп = 25 кПа, то будівля зруйнована не буде.
  • 7. У тому випадку, коли аварійна вентиляція не працює або відсутня, надлишковий тиск на фронті ударної хвилі збільшиться на порядок і буде одно ΔΡ ф = 180 кПа, що призведе до повного руйнування будівлі насосної і загибелі персоналу.
 
< Попер   ЗМІСТ   Наст >