Приложение Ж (рекомендуемое) МЕТОД РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ ВОЛНЫ ДАВЛЕНИЯ ПРИ ВЗРЫВЕ РЕЗЕРВУАРА С ПЕРЕГРЕТОЙ ЖИДКОСТЬЮ ИЛИ СЖИЖЕННЫМ ГАЗОМ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ НА НЕГО ОЧАГА ПОЖАРА Ж. 1 При попадании замкнутого резервуара со сжиженным газом или жидкостью в очаг пожара может происходить нагрев содержимого резервуара до температуры, существенно превышающей нормальную температуру кипения, с соответствующим повышением давления. За счет нагрева несмоченных стенок сосуда уменьшается предел прочности их материала, в результате чего при определенных условиях оказывается возможным разрыв резервуара с возникновением волн давления и образованием “огненного шара”. Расчет параметров “огненного шара” изложен в приложении Д. Порядок расчета параметров волн давления изложен ниже. Разрыв резервуара в очаге пожара с образованием волн давления получил название BLEVE (Boiling Liquid Expanding Vapour Explosion — взрыв расширяющихся паров вскипающей жидкости). Ж. 2 Возможность возникновения BLEVE для конкретного вещества, хранящегося в замкнутой емкости, определяют следующим образом. Ж.2.1 Рассчитывают d по формуле d = Ср (T-Tкип ) / L, (Ж.1) где Ср— удельная теплоемкость жидкой фазы, Дж/кг; Т— температура жидкой фазы, соответствующая температуре насыщенного пара при давлении срабатывания предохранительного клапана, К; Tкип — температура кипения вещества при нормальном давлении. К; L — удельная теплота испарения при нормальной температуре кипения Ткип, Дж/кг. Ж.2.2 Если d < 0,35, BLEVE не происходит. При d і 0,35 вероятность возникновения данного явления велика. Ж.3 Параметрами волны давления, образующейся при BLEVE, являются избыточное давление в положительной фазе волны D p и безразмерный импульс положительной фазы волны i. D p, кПа, и i, Па· с, рассчитывают по формулам: , (Ж.2) , (Ж.3) где p0 — атмосферное давление, кПа (допускается принимать равным 101 кПа); r — расстояние до разрушающегося технологического оборудования, м; mпр — приведенная масса, кг, рассчитанная по формуле mпр = Eиэ / Q0. (Ж.4) где Eиэ — энергия, выделяющаяся при изэнтропическом расширении среды, находящейся в резервуаре, Дж; q0 — константа, равная 4,52 · 106 Дж/кг. Ж.4 Eиэ , Дж, рассчитывают по формуле Eиэ = Сэфф m ( Т - Ткип). (Ж.5) где m — масса вещества в резервуаре, кг; Сэфф — константа, равная 500 Дж/(кг· К); Т — температура вещества в резервуаре в момент его взрыва, К; Ткип — температура кипения вещества при атмосферном давлении, К. При наличии в резервуаре предохранительного клапана Т, К, допускается рассчитывать по формуле , (Ж.6) где А, В, Са — константы Антуана вещества; рк — давление срабатывания предохранительного клапана, кПа. Константа А должна соответствовать давлению, выраженному в килопаскалях. Пример — Расчет параметров ударной волны при BLEVE Данные для расчета Рассчитать параметры положительной фазы волны давления на расстоянии 750 м от эпицентра аварии, связанной с развитием BLEVE на железнодорожной цистерне вместимостью 50 м3 с 10 т жидкого пропана. Цистерна имеет предохранительный клапан на давление срабатывания 2,0 МПа. Расчет Энергию, выделившуюся при расширении среды в резервуаре, рассчитывают по формуле (Ж.5). Eиэ = Сэфф m ( Т - Ткип), где m = 4 · 104 кг — масса пропана в цистерне; Сэфф — константа, равная 500 Дж/кг· К); Ткип = - 43 + 273 = 230 К — температура кипения пропана при постоянном давлении. Т, К, находим по формуле (Ж.6) где рк = 2,000 кПа, А = 5,949, В = 812,648, Са = 247,55. Отсюда Получим Eиэ Eиэ = 4 · 104(332-230)500 = 2,06 · 109 Дж. Находим приведенную массу mпр, кг, по формуле (Ж.4) mпр = 2,06 · 109 / (4,52 · 106 ) = 456 кг. Вычислим D p и i по формулам (Ж.2) и (Ж.3) D р = 101 (0,8 · 4560,33 / 750 + 3 · 4560,66 / 7502 + 5 · 4563 / 750 ) = 0,86 кПа, i = 123 · 4560,66 / 750 = 9,7 Па · с. |