Приложение Ж (рекомендуемое). Метод расчета параметров волны давления при взрыве резервуара с перегретой жидкостью или сжиженным газом при воздействии на него очага пожара

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 по формуле

, (Ж.1)

где - удельная теплоемкость жидкой фазы, Дж/кг;

Т - температура жидкой фазы, соответствующая температуре насыщенного пара при давлении срабатывания предохранительного клапана, К;

- температура кипения вещества при нормальном давлении, К;

L - удельная теплота испарения при нормальной температуре кипения , Дж/кг.

Ж.2.2 Если , BLEVE не происходит. При вероятность возникновения данного явления велика.

Ж.3 Параметрами волны давления, образующейся при BLEVE, являются избыточное давление в положительной фазе волны и безразмерный импульс положительной фазы волны i.

, кПа, и i, , рассчитывают по формулам:

, (Ж.2)

, (Ж.3)

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

r - расстояние до разрушающегося технологического оборудования, м;

- приведенная масса, кг, рассчитанная по формуле

, (Ж.4)

где - энергия, выделяющаяся при изэнтропическом расширении среды, находящейся в резервуаре, Дж;

- константа, равная Дж/кг.

Ж.4 , Дж, рассчитывают по формуле

, (Ж.5)

где m - масса вещества в резервуаре, кг;

- константа, равная 500 ;

Т - температура вещества в резервуаре в момент его взрыва, К;

- температура кипения вещества при атмосферном давлении, К.

При наличии в резервуаре предохранительного клапана Т, К, допускается рассчитывать по формуле

, (Ж.6)

где А, В, - константы Антуана вещества;

- 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 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).

,

где кг - масса пропана в цистерне;

- константа, равная 500 ;

- температура кипения пропана при постоянном давлении.

T, К, находим по формуле (Ж.6)

,

где = 2,000 кПа, А = 5,949, В = 812,648, = 247,55.

Отсюда

К.

Получим

Дж.

Находим приведенную массу , кг, по формуле (Ж.4)

кг.

Вычислим и i по формулам (Ж.2) и (Ж.3)

кПа,

.