Розрахунок інтенсивності теплового випромінювання внаслідок вибуху

Розрахункова робота № 1

Розрахунок наслідків вибуху газоповітряної суміші в разі виникнення умовної аварії

 

 

Перевірив:

Томчук М.А.

Виконав ст. гр. ЕПАсп-12

Савченко Ю.М.

 

Вінниця 2012

Розрахунок наслідків вибуху газоповітряної суміші в разі виникнення умовної аварії

Варіант №15

Дані для розрахунку:

Варіант	Речовина	Розміри приміщення, l×b×h	Розрахункова температура, tp, оС	Тиск в апараті, Р1, кПа ´102	Об’єм апарата, V, м3	Витрата газу, q, м3∙с-1	Перекривання газопроводу	Максимальний тиск у трубопроводі, Р2, кПа ´102	Внутрішні радіуси трубопроводів, r1, r2, r3, м	Довжини трубопроводів, L 1, L 2, L3, м	Відстань від опромінюваного об’єкта, r
	Бутан С4Н10	15×20 ×3		2,8	0,2	0,015	ручн.		0,04/0,05/ 0,03	1,5/3/5

Хід роботи:

1. Розрахунок надлишкового тиску вибуху для горючих газів (ГГ), парів легкозаймистих та горючих рідин (ЛЗР і ГР)

 

Надлишковий тиск вибуху ΔР для індивідуальних горючих речовин, які складаються з атомів С, Н, О, N, Cl, Br, I, F визначається за формулою:

(1)

де P_max – максимальний тиск вибуху стехіометричної газоповітряної або пароповітряної суміші у замкнутому об’ємі (приймається 900 кПа);

Р_о – початковий тиск, кПа (приймається 101 кПа);

m – маса ГГ або парів ЛЗР та ГР, що потрапили в результаті розрахункової аварії до приміщення, яку визначають для ГГ за формулою (4);

Z – коефіцієнт участі ГГ або парів у вибуху, який може бути розрахований на підставі характеру розподілення газів і парів в об’ємі приміщення (див. завдання);

V_вільн – вільний об’єм приміщення, м³ (дані для визначення див. завдання);

ρ_г,п – густина газу або пари при розрахунковій температурі t_p, кг∙м^-3, що визначається за формулою:

(2)

де М – молярна маса речовини (M(C_xO_yH_z)=x∙M_C+y∙M_O+z∙M_H), кг∙кмоль^-1 (С₄Н₁₀ – M(С₄Н₁₀)=12∙4+10∙1=58 кг∙кмоль^-1);

V_о – мольний об’єм, що дорівнює 22,413 м³∙кмоль^-1;

t_p – розрахункова температура, ^оС (максимально можлива температура повітря в даному приміщенні, див. завдання);

С_{с т} – стехіометрична концентрація ГГ або парів ЛЗР та ГР, % (об.), що визначається за формулою:

(3)

де – стехіометричний коефіцієнт кисню в реакції згоряння (при розрахунку β атоми азоту не враховуються);

n_c, n_н, n_o, n_x – число атомів С, Н, О та галогенів у молекулі ГГ або парів ГР;

К_н – коефіцієнт, що враховує негерметичність приміщення й неадіабатичність процесу горіння (приймається К_н =3).

Масу m, кг, газу, що потрапив до приміщення під час розрахункової аварії, визначаємо за формулою:

, (4)

де V_a – об’єм газу, що вийшов з апарата, м³;

r_r, _п – густина газу при розрахунковій температурі

t_p, кг∙м^-3, що визначається за формулою (2).

(5)

де Р₁ – тиск в апараті, кПа (див. завдання);

V – об’єм апарата, м³(див. завдання);

Р₀ - атмосферний тиск, що дорівнює 101,3 кПа.

Розміри приміщення: =l×b×h

(кПа)

2. Розрахунок горизонтальних розмірів зон, що обмежують газо- і пароповітряні суміші з концентрацією горючої речовини вище нижньої концентраційної межі поширення полум’я (далі – С_НКМП), у разі аварійного надходження горючих газів і парів легкозаймистих рідин, не нагрітих вище температури оточуючого середовища, до відкритого простору

Горизонтальні розміри зони, м, які обмежують область концентрацій, що перевищують нижню концентраційну межу поширення полум'я (С_{нкм п}), обчислюють за формулами:

для горючих газів (ГГ):

, (9)

де m _Г - маса ГГ, що надійшли до відкритого простору під час аварійної ситуації, кг;

ρ _г - густина ГГ при розрахунковій температурі й атмосферному тиску, кг×м^-3;

С _нкмп - нижня концентраційна межа поширення полум'я ГГ 14 % (об.).

 

Розрахунок інтенсивності теплового випромінювання внаслідок вибуху

Інтенсивність теплового випромінювання розраховуємо для пожежі «вогненна куля».

Інтенсивність теплового випромінювання q, кВт×м^-2 обчислюємо за формулою:

q=Е_f∙F_q×ψ=450∙0,01∙1=4,5 ( кВт×м^-2 ), (10)

де Е_f – середньоповерхнева густина теплового потоку випромінювання полум'я, кВт×м^-2, величину Е_f приймаємо рівною 450 кВт×м^-2;

F_q – кутовий коефіцієнт опромінення;

ψ – коефіцієнт пропускання теплового випромінювання крізь атмосферу.

Значення F_q обчислюємо за формулою:

(11)

де D_s - ефективний діаметр «вогняної кулі»:

D _s=5,33 m ^0,327 =5,33∙1,305^0,327=5,82(м);

Н - висота центра «вогняної кулі»:

r - відстань від об'єкта, що опромінюється, до точки на поверхні землі безпосередньо під центром «вогняної кулі», м(див. завдання).

Час існування «вогняної кулі» t _s, с, визначаємо за формулою:

t _s=0,92 m ^0,303 =0,92∙1,305^0,303=0,997 (с).

Коефіцієнт пропускання теплового випромінювання крізь атмосферу ψ розраховуємо за формулою:

. (14)

4. План приміщення машинного цеху підстанції 750 кВ:

Рисунок 1 - План приміщення інструментального цеху підстанції 110/10 кВ

гу – газова установка;

1,2,3 – середні станки;

4,5 – стелажі;

6 – контрольно вимірювальна апаратура;

7 – легкий верстат.

Живлення подається по наземній кабельній мережі.

Висновок:

Після проведення розрахунків можна сказати, що обладнання в машинному цеху підстанції розташовано правильно, так як після вибуху який спричинив витік газу все обладнання залишилося не ушкодженим і на своєму місці. Радіус “вогняної кулі” виявився менший ніж потрібно для руйнування обладнання підстанції.