Среднеповерхностная плотность теплового излучения пламени в зависимо­сти от диаметра очага и удельная массовая скорость выгорания для некото­рых жидких углеводородных топлив

Исходные данные для расчётов

Наименование исходных данных	Значение
Длина трубопровода, м
Относительная плот­ность газа по воздуху	1,125
Плотность разгазиро-ванной нефти кг/м^3
Плотность воды, кг/м^3
Рабочее давление в тру­бопроводе, кгс/см^2 (абс.)
Рабочая температура в трубопроводе, °С
Площадь обвалования, м^2
Динамическая вязкость разгазированной нефти, сПз	29,9
Дебит нефти, т/сут
Дебит жидкости, м3/сут
Газовый фактор, м3/т	24,4

5.4.1. Метод расчета интенсивности теплового излуче­ния при пожарах проливов ЛВЖ и ГЖ

1. Интенсивность теплового излучения q, кВт/м², рассчитывают по формуле

q = Ef F_q τ,=100∙0,082∙0,994=8,2 кВт/м²

где Ef - среднеповерхностная плотность теплового излучения пламени, кВт/м²;

F_q - угловой коэффициент облученности; τ- коэффициент пропускания атмосферы.

2. Ef принимают на основе имеющихся экспериментальных данных. Для некоторых жидких углеводородных топлив указанные данные приведены в таблице 5.4

Таблица 5.4

Топливо	Ef, кВт/м^2, при d,	т, кг/(м^2с)
СПГ (метан)								0.08
СУГ (пропан-								0,1
бутан)
Бензин								0,06
Дизельное топливо								0,04
Нефть								0,04

Примечание - Для диаметров очага менее 10 м или более 50 м следует прини­мать Ef такой же, как и для очагов диаметром 10 м и 50 м соответственно.

При отсутствии данных допускается Ef принимать равной 100 кВт/м² для СУГ, 40 кВт/м² для нефтепродуктов. В нашем случае мы принимаем именно эти значения.

3. Рассчитывают эффективный диаметр пролива d, м, по формуле

=(4∙10/3,14)^0..5=3,6 м

где S - площадь пролива, м².

4. Рассчитывают высоту пламени Н, м, по формуле

=42∙3,6(0,08/(1130∙(9,81∙3,6) ^0..5) ^0.61=0,149 м

где т - удельная массовая скорость выгорания топлива, кг/(м²с); ρ_в - плотность окружающего воздуха, кг/м³; g - ускорение свободного падения, равное 9,81 м/с².

5. Определяют угловой коэффициент облученности F_q по формуле

∙=(0,077²+(-0,029)²)^0.5=0,082

Где

=1/3,14∙[1/5,6∙arctg(0,084/(5,6²-1)^0.5)+0,084/5,6∙{arctg((10-1)/(5,6+1))^0.5-(2,89/(2,89²-1)^0.5)∙arctg(((2,89+1)∙(5,6-1))/((2,89-1)∙(5,6+1))^0.5)]=0,077

Где А=(h²+S₁²+1)/2S₁=(0,084²+5,6+1)/2∙5,6=2,89

S₁ = 2r/d=2∙10/3,6=5,6

(r - расстояние от геометрического центра пролива до облучаемого объекта),

h = 2H/d=2∙0,149/3,6=0,084;

=1/3,14∙[((5,05-1/5,6)/(5,05²-1)^0.5)∙arctg(((5,05+1)∙(5,6-1))/((5,05+1)∙(5,6-1))) ^0.5-((2,89-1/5,6)/(2,89²-1)^0.5)∙arctg(((2,89+1)∙(5,6-1))/((2,89-1)∙(5,6+1))^0.5)]=-0,029

B = (1 + S²)/(2S)=(1+10²)/(2∙10)=5,05

6. Определяют коэффициент пропускания атмосферы τ по формуле

τ= exp [-7,0 10^-4 (r - 0,5d]=exp[-7,0 10^-4 (10 - 0,5∙3,6]=0,994

5.4.2. Метод расчета параметров волны давления при сгорании газопаровоздушных смесей в открытом пространстве

1. Исходя из рассматриваемого сценария аварии, определяют массу т, кг, горючих газов и (или) паров, вышедших в атмосферу из технологического аппарата.

Избыточное давление ∆р, кПа, развиваемое при сгорании газопаровоз­душных смесей, рассчитывают по формуле

∙=101(0,8∙0,117^0.33/10+3∙0,117^0.66/10²+5∙0,117^0.66/10³=4,8 кПа

где p0 - атмосферное давление, кПа (допускается принимать равным 101 кПа);

r - расстояние от геометрического центра газопаровоздушного облака, м; тпр - приведенная масса газа или пара, кг, рассчитанная по формуле

∙=(53100000/4520000) ∙0,1∙0,1=0,117 кг

где Q_cг - удельная теплота сгорания газа или пара, Дж/кг;

Z - коэффициент участия, который допускается принимать равным 0,1; Q₀ - константа, равная 4,52 10⁶ Дж/кг;

т_гп - масса горючих газов и (или) паров, поступивших в результате аварии в окружающее пространство, кг.

Импульс волны давления i, Па с, рассчитывают по формуле

∙=123∙0,117^0.66/10=3,0 Па с

5.4.3. Метод расчета интенсивности теплового излучения и вре­мени существования «огненного шара»

1. Расчет интенсивности теплового излучения «огненного шара» q, кВт/м², проводят по формуле

q = Ef F_q τ=450∙0,009∙0,993=4,2 кВт/м²

где Ef - среднеповерхностная плотность теплового излучения пламени, кВт/м²;

Fq - угловой коэффициент облученности; τ, - коэффициент пропускания атмосферы.

2. Ef определяют на основе имеющихся экспериментальных данных. До­пускается принимать Ef равным 450 кВт/м².

3. Fq рассчитывают по формуле

=(1,17/2,33+0.5)/4 ∙[(1,17/2,33+0.5)²+(10/2,33)²]^1.5=0,009

где Н - высота центра «огненного шара», м; D_s - эффективный диаметр «огненного шара», м;

r - расстояние от облучаемого объекта до точки на поверхности земли непосредственно под центром «огненного шара», м.

4. Эффективный диаметр «огненного шара» D_s рассчитывают по формуле

∙=5,33∙0,08^0.327=2,33

где т - масса горючего вещества, кг.

5. H определяют в ходе специальных исследований. Допускается прини­мать H =D_s/2=2,33/2=1,17.

6. Время существования «огненного шара» t_s, с, рассчитывают по формуле

t_s = 0,92 m^0,303=0.92∙0,08^0.303=0,022 c

7. Коэффициент пропускания атмосферы г рассчитывают по формуле

∙=exp[-7,0∙10^-4(10²+1,17²-2,33/2)^0.5]=0,993

5.4.4. Метод расчета параметров испарения горючих ненагретых жидкостей и сжиженных углеводородных газов

1. Интенсивность испарения W, кг/(см²), определяют по справочным и экспериментальным данным. Для ненагретых выше температуры окружаю­щей среды ЛВЖ, при отсутствии данных допускается рассчитывать W по формуле

∙=10^-6∙3,8∙ (0,028∙28)^0.5=1,8∙10^-5

где η - коэффициент, принимаемый по таблице 5 в зависимости от скорости и температуры воздушного потока над поверхностью испарения; М - молярная масса, г/моль;

Рн - давление насыщенного пара при расчетной температуре жидкости tp, определяемое по справочным данным, кПа.

Таблица 5.5

Дата добавления: 2015-06-26