Наружные установки с легковоспламеняющимися жидкостями

 

Пример 37

1. Исходные данные

 1.1. Наружная установка. Склад ацетона. Представляет собой группу из 8 горизонтальных резервуаров объемом 10 м³ каждый (коэффициент заполнения резервуаров a = 0,9). Ацетон поступает из ж/д цистерны по подводящему трубопроводу через коллектор налива ацетона в резервуары склада. Раздача ацетона в отдельные емкости производится по отводящему трубопроводу через коллектор слива ацетона. Резервуары склада ацетона соединены между собой трубопроводами. На всех трубопроводах и коллекторах установлены ручные задвижки. Склад имеет грунтовое обвалование площадью F_об = F_и = 14∙17,6 = 246,4 м² (F_и – площадь испарения, м²). Высота обвалования Н_об = 1,5 м.

1.2. Молярная масса ацетона М = 58,08 кг∙кмоль^-1. Химическая формула С₃Н₆О. Температура вспышки t_всп = -18⁰С. Удельная теплота сгорания ацетона Q_СГ = 31360 кДж∙кг^-1 = 31,36∙10⁶ Дж∙кг^-1. Плотность жидкости r_ж= 790, 8 кг∙м^-3. Абсолютная максимальная температура воздуха в данном районе (г. Пермь) [3] составляет t_р = 37⁰С. Плотность паров ацетона t_р = 37⁰С r_п = = 2,815 кг∙м^-3. Константы уравнения Антуана А = 6,37551, В = 1281,721, С_А = 237,088.

 

1.3. Давление насыщенных паров ацетона Р_Н (кПа) при расчетной температуре t_р = 37⁰С составит:

lg P_Н = А- =6,37551 - = 1,6992,

P_Н = 50,03 кПа.

 

1.4. Вычисляется интенсивность испарения W (кг∙м^-2∙с^-1) ацетона в соответствии с формулой (В.10) [1]:

W = 10^-6 × ∙Р_н = 10^-6 × × 50,03 = 3,8128 × 10^{-4 кг} × м^-2 × с^-1.

 

2. Обоснование расчетного варианта аварии.

При определении избыточного давления взрыва DР при сгорании смеси горючих паров ацетона с воздухом в открытом пространстве принимается для упрощения расчетов разгерметизация одного резервуара с ацетоном, разлив поступившего из резервуара ацетона в обвалование, испарение ацетона с поверхности зеркала разлива и поступление паров ацетона в окружающее пространство.

 

3. Масса паров ацетона m (кг), поступивших в окружающее пространство, согласно формуле (В.8) [1] определяется из выражения:

m = W∙F_И∙T= 3,8128∙10^-4∙246,4∙3600 = 338,2 кг.

 

4. Избыточное давление DР (кПа) взрыва на расстоянии r = 30 м от наружной установки склада ацетона согласно формулам (В.14) и (В.15) составит:

DР = Р₀

 кПа,

m_пр =  кг.

 

5. Расчетное избыточное давление взрыва превышает 5 кПа на расстоянии 30 м от наружной установки, следовательно, согласно п. 7.3 и табл. 2 [1] наружная установка склада ацетона относится к категории АН.

 

Пример 38

1. Исходные данные

 1.1. Наружная установка. Открытая площадка для автоцистерны (АЦ) для заполнения подземных резервуаров дизельным топливом. Объем дизельного топлива в АЦ V_ж = 6 м³. Площадка не имеет ограждения

1.2. Молярная масса дизельного топлива М = 172,3 кг∙кмоль^-1. Химическая формула С_12,343 Н_23,883. Температура вспышки t_всп > 35⁰С. Удельная теплота сгорания дизельного топлива Q_СГ = 43590 кДж∙кг^-1 = 43,59∙10⁶ Дж∙кг^-1. Плотность жидкости r_ж=  кг∙м^-3. Абсолютная максимальная температура воздуха в данном районе (г. Тула) [3] составляет t_р = 38⁰С. Плотность паров дизельного топлива при t_р=38⁰С r_п = =6,7466 кг∙м^-3.  Константы уравнения Антуана А = 5,07818, В = 1255,73, С_А = 199,523.

 

1.3. Давление насыщенных паров дизельного топлива Р_Н при расчетной температуре t_р = 38⁰С составит:

lg P_Н = 5,07818 - = -0,20859,

P_Н = 0,62 кПа.

 

1.4. Вычисляется интенсивность испарения W дизельного топлива в соответствии с формулой (В.10) [1]:

W = 10^-6 × ∙Р_н = 10^-6 × × 0,62 = 8,14 × 10^{-6 кг} × м^-2 × с^-1.

 

2. Обоснование расчетного варианта аварии.

При определении избыточного давления взрыва DР при сгорании смеси горючих паров дизельного топлива с воздухом в открытом пространстве принимается разгерметизация резервуара АЦ, разлив поступившего из резервуара АЦ дизельного топлива на горизонтальную поверхность, испарение дизельного топлива с поверхности зеркала разлива и поступление паров дизельного топлива в окружающее пространство.

 

3. Масса паров дизельного топлива m, поступивших в окружающее пространство с поверхности испарения F_и, определяется согласно п. В1.3г) и формуле (В.8) [1] из выражений:

m = W∙F_И∙T= 8,14∙10^-6∙900∙3600 = 26,374 кг,

F_и = 0,15∙V_ж∙1000=0,15∙6000 = 900 м².

 

4. Избыточное давление зрыва DР в на расстоянии r = 30 м от наружной установки площадки для АЦ согласно формулам (В.14) и (В.15) [1] составит:

 

DР = 101  кПа,

m_пр =  кг.

 

5. Расчетное избыточное давление взрыва превышает 5 кПа на расстоянии 30 м от наружной установки, следовательно, согласно п. 7.3 и табл. 2 [1] наружная установка площадки для автоцистерны с дизельным топливом относится к категории БН.

 

Пример 39

 

1. Исходные данные.

Исходные данные аналогичны данным примера 38. Частоты разгерметизации резервуаров с ЛВЖ при давлении, близком к атмосферному, с последующим истечением жидкости для всех размеров утечки представлены в табл. П.1.1 [6] и соответственно составляют:

 

- d1 = 0,025 м,	Q1 = 8,8∙10-5 год-1,
- d2 = 0,1 м,	Q2 = 1,2∙10-5 год-1,
- полное разрушение,	Q3 = 5,0∙10-6 год-1.

 

Частота реализации в течение года рассматриваемого сценария аварии для всех размеров утечек составляет Q = 1,05∙10^-4 год^-1.

2. В соответствии с расчетами из примера 38 величина избыточного давления взрыва DР на расстоянии r = 30 м от наружной установки равна 11,2 кПа.

3. Импульс волны давления i вычисляется по формуле (В.23) [1]:

i =  Па∙с,

 

4. Определяем величину пробит-функции Pr по формулам (Г.1) и (Г.2) [1]:

 

Рr = 5-0,26∙ln (V) = 5-0,26∙ln (3,76∙10⁸) = - 0,134,

 

5. По табл. П.4.2 и формуле (П.4.2) [6] для получения значения пробит-функции определяем условную вероятность поражения человека Q_d = 1,42∙10^-7.

6. Пожарный риск Р (а) в определенной точке территории (а), на расстоянии 30 м от наружной установки, рассчитывают с помощью соотношения (1) [1]:

Р (а) = Q_d∙ Q = 1,42∙10^-7 ∙1,05∙10^-4 = 1,49∙10^-11 год^-1.

7. Величина пожарного риска при возможном сгорании паров дизельного топлива с образованием волн давления не превышает одну миллионную (10^-6) в год на расстоянии 30 м от наружной установки, следовательно, согласно табл. 2 [1] наружная установка открытой площадки для автоцистерны не относится к категории БН.

8. В соответствии с п.п. 7.2 и 7.3 [1] проведем проверку наружной установки на принадлежность ее к категории ВН.

9. Проведем оценку параметров углового коэффициента облученности F_q, входящих в формулу (В.27) [1]:

d = = 33,86 м,

F = F_и = 900 м²,

Н = 42∙d∙()^0,61 = 42∙33,86∙()^0,61 = 31,5 м,

М = 0,04 кг∙м^-2∙с^-1 (табл. В.1 [1]),

 кг∙м^-3,

h =

S =

B =

A =

= 0,3185∙ =

 

0,3185∙0,8562=0,2727,

 

= =

= 0,3185∙  =

= 0,3185∙0,48 = 0,1529,

Fq = = 0,3126.

10. Определяем коэффициент пропускания атмосферы t по формуле (В.34) [1]:

= =0,9909.

11. Вычисляем интенсивность теплового излучения q (кВт∙м^-2) для пожара пролива жидкости согласно формуле (В.24) [1]:

q = E_f∙F_q∙t = 25∙0,3126∙0,9909 = 7,74 кВт∙м^-2,

E_f = 25 кВт∙м^-2 (табл. В.1 [1]).

 

12. Расчетная интенсивность теплового излучения превышает 4 кВт∙м^-2 на расстоянии 30 м от наружной установки, следовательно, согласно п.7.3 и табл. 2 [1] наружная установка открытой площадки для автоцистерны с дизельным топливом относится к категории ВН.