Выбор и обоснование расчетного варианта
В.1.1 Выбор расчетного варианта следует осуществлять с учетом вероятности реализации и последствий тех или иных аварийных ситуаций. В качестве расчетного для вычисления критериев пожарной опасности для ГГ и паров следует принимать вариант аварии, для которого произведение вероятности реализации этого варианта Qw и расчетного избыточного давления D Р при сгорании газопаровоздушных смесей в случае реализации указанного варианта максимально, т.е.
G = Qw D Р = mах. (В.1)
Расчет величины G производится следующим образом:
рассматриваются различные варианты аварии и определяются из статистических данных или на основе ГОСТ 12.1.004 вероятности аварий со сгоранием газопаровоздушных смесей Qwi для этих вариантов;
для каждого из рассматриваемых вариантов определяются по изложенной ниже методике значения расчетного избыточного давления D Рi;
вычисляются величины Gi = Qwi D Рi для каждого из рассматриваемых вариантов аварии, среди которых выбирается вариант с наибольшим значением Gi;
в качестве расчетного для определения критериев пожарной опасности принимается вариант, в котором величина Gi максимальна. При этом количество ГГ и паров, вышедших
в атмосферу, рассчитывается исходя из рассматриваемого сценария аварии с учетом пунктов В.1.3 –В.1.8.
В.1.2 При невозможности реализации описанного выше метода в качестве расчетного следует выбирать наиболее неблагоприятный вариант аварии или период нормальной работы аппаратов, при котором в образовании горючих газопаровоздушных смесей участвует наибольшее количество газов и паров, наиболее опасных в отношении последствий сгорания этих смесей. В этом случае количество газов и паров, вышедших в атмосферу, рассчитывается в соответствии с пунктами В.1.3 –В.1.8.
В.1.3 Количество поступивших веществ, которые могут образовывать горючие газо- или паровоздушные смеси, определяется исходя из следующих предпосылок.
В.1.3.1 Происходит расчетная авария одного из аппаратов согласно пункту В.1.1 или В.1.2 (в зависимости от того, какой из подходов к определению расчетного варианта аварии принят за основу).
В.1.3.2 Все содержимое аппарата поступает в окружающее пространство.
В.1.3.3 Происходит одновременно утечка веществ из трубопроводов, питающих аппарат по прямому и обратному потоку в течение времени, необходимого для отключения трубопроводов.
Расчетное время отключения трубопроводов определяется в каждом конкретном случае исходя из реальной обстановки и должно быть минимальным с учетом паспортных данных на запорные устройства, характера технологического процесса и вида расчетной аварии.
Расчетное время отключения трубопроводов следует принимать в соответствии с пунктом А 2.1.
В.1.3.4 Происходит испарение с поверхности разлившейся жидкости; площадь испарения при разливе на горизонтальную поверхность определяется (при отсутствии справочных или иных экспериментальных данных) исходя из расчета, что 1 л смесей и растворов, содержащих 70 % и менее (по массе) растворителей, разливается на площади 0,10 м2, а остальных жидкостей — на 0,15 м2.
В.1.3.5 Происходит также испарение жидкостей из емкостей, эксплуатируемых с открытым зеркалом жидкости, и со свежеокрашенных поверхностей.
В.1.3.6 Длительность испарения жидкости принимается равной времени ее полного испарения, но не более 3600 с.
В.1.4 Масса газа m, кг, поступившего в окружающее пространство при расчетной аварии, определяется по формуле
, (В.2)
где V a — объем газа, вышедшего из аппарата, м3;
V T — объем газа, вышедшего из трубопровода, м3;
rг — плотность газа, кг×м-3.
При этом
, (В.3)
где P 1 — давление в аппарате, кПа;
V — объем аппарата, м3.
, (В.4)
где V 1T — объем газа, вышедшего из трубопровода до его отключения, м3;
V 2T — объем газа, вышедшего из трубопровода после его отключения, м3.
, (В.5)
где q — расход газа, определяемый в соответствии с технологическим регламентом в зависимости от давления в трубопроводе, его диаметра, температуры газовой среды и других параметров, м3×с-1;
Т — время, определяемое по пункту В.1.3., с.
, (В.6)
где Р 2 — максимальное давление в трубопроводе по технологическому регламенту, кПа;
r — внутренний радиус трубопроводов, м;
L — длина трубопроводов от аварийного аппарата до задвижек, м.
В.1.5 Масса паров жидкости m, поступивших в окружающее пространство, определяют из выражения
m = W F и T, (В.7)
где W — интенсивность испарения, кг×с-1×м-2;
F и — площадь испарения, определяемая в соответствии с пунктом В.1.3.4 в зависимости от массы жидкости m n, вышедшей в окружающее пространство, м2;
Т — продолжительность поступления паров ЛВЖ и ГЖ в окружающее пространство согласно пункту В.1.3., с.
При необходимости учета массы паров перегретой жидкости, ее величину m пер определяют по формуле (при Т a > Т кип)
, (В.8)
где m п— масса вышедшей перегретой жидкости, кг;
С р — удельная теплоемкость жидкости при температуре перегрева жидкости T a, Дж×кг-1×K-1;
Т a — температура перегретой жидкости в соответствии с технологическим регламентом в технологическом аппарате или оборудовании, К;
Т кип — нормальная температура кипения жидкости, К;
L исп —удельная теплота испарения жидкости при температуре перегрева жидкости Т a, Дж×кг-1.
При отсутствии справочных данных допускается рассчитывать L исп по формуле
, (В.9)
где В, С а — константы уравнения Антуана, определяемые по справочным данным для давления насыщенных паров, измеряемого в кПа;
Т а — начальная температура нагретой жидкости, К;
М — молярная масса жидкости, кг ∙ кмоль–1.
Если аварийная ситуация связана с возможным поступлением жидкости в распыленном состоянии, то она должна быть учтена введением дополнительного показателя, учитывающего общую массу поступившей жидкости от распыляющих устройств, исходя из продолжительности их работы.
В.1.6 Интенсивность испарения W определяется по справочным и экспериментальным данным. Для ненагретых ЛВЖ при отсутствии данных допускается рассчитывать W по формуле
(В.10)
где М — молярная масса, г×моль-1;
Р н — давление насыщенного пара при расчетной температуре жидкости, определяемое по справочным данным в соответствии с пунктом 4.3, кПа, либо расчетным методом в соответствии с пунктом А.2.8.
В.1.7. Для сжиженных углеводородных газов (СУГ) при отсутствии данных допускается рассчитывать удельную массу испарившегося СУГ mсуг из пролива, кг×м-2, по формуле
m суг = 
, (В.11)
где М – молярная масса СУГ, кг×кмоль-1;
L исп – мольная теплота испарения СУГ при начальной температуре СУГ Т ж, Дж×моль-1;
Т 0– начальная температура материала, на поверхность которого разливается СУГ, К;
Т ж – начальная температура СУГ, К;
lтв – коэффициент теплопроводности материала, на поверхность которого разливается СУГ, Вт×м-1×К-1;
t – текущее время, с, принимаемое равным времени полного испарения СУГ, но не более
3600 с;
α = 
– коэффициент температуропроводности материала, на поверхность которого разливается СУГ, м2×с-1;
С тв– теплоемкость материала, на поверхность которого разливается СУГ, Дж×кг-1×К-1;
rтв – плотность материала, на поверхность которого разливается СУГ, кг×м-3;
Re = 
— число Рейнольдса;
U – скорость воздушного потока, м×с-1;
d = 
– характерный размер пролива СУГ, м;
– радиус пролива СУГ, м;
V в– кинематическая вязкость воздуха, м2×с-1;
lв – коэффициент теплопроводности воздуха, Вт×м-1×К-1.
Формула (В.11) справедлива для СУГ с температурой Т ж £ Т кип. При температуре СУГ Т ж > Т кип дополнительно рассчитывается масса перегретых СУГ m пер по формуле (В.8).
Расчет горизонтальных размеров зон, ограничивающих газо- и паровоздушные смеси с концентрацией горючего выше НКПР, при аварийном поступлении горючих газов и паров ненагретых ЛВЖ в открытое пространство
В.1.8. Горизонтальные размеры зоны, м, ограничивающие область концентраций, превышающих нижний концентрационный предел распространения пламени (СНКПР), вычисляют по следующим формулам:
для ГГ
, (В.12)
для паров ненагретых ЛВЖ
, (В.13)
(В.14)
где m г— масса поступивших в открытое пространство ГГ при аварийной ситуации, кг;
rг— плотность ГГ при расчетной температуре и атмосферном давлении, кг×м-3;
С НКПР —нижний концентрационный предел распространения пламени ГГ или паров ЛВЖ, % (об.);
К — коэффициент, принимаемый равным К = Т /3600 для ЛВЖ;
Т — продолжительность поступления паров ЛВЖ в открытое пространство Р н — давление насыщенных паров ЛВЖ при расчетной температуре, кПа;
m п — масса паров ЛВЖ, поступивших в открытое пространство за время полного испарения, но не более 3600 с, кг;
rп — плотность паров ЛВЖ при расчетной температуре и атмосферном давлении, кг×м-3;
, с;
М — молярная масса, кг×кмоль-1;
V 0 — мольный объем, равный 22,413 м3×кмоль-1;
t р — расчетная температура, °С.
В качестве расчетной температуры следует принимать максимально возможную температуру воздуха в соответствующей климатической зоне или максимально возможную температуру воздуха по технологическому регламенту с учетом возможного изменения температуры в аварийной ситуации. Если такого значения расчетной температуры t р по каким-либо причинам определить не удается,
то допускается принимать ее равной 61 °С.
В.1.9. За начало отсчета горизонтального размера зоны принимают внешние габаритные размеры аппаратов, установок, трубопроводов и т.п. Во всех случаях значение RНКПР должно быть не менее 0,3 м для ГГ и ЛВЖ.
