31
Объем емкости 600 м3. Температура 20 °С. Плотность сжиженного пропана 530 кг/м3. Степень заполнения емкости 80 % (по объему). Удельная теплота сгорания пропана 4,6 · 107 Дж/кг. Принимается, что в течение времени, необходимого для выхода сжиженного газа из емкости, весь пропан испаряется.
Расчет
Находим приведенную массу mпр по формуле (Е.2):
mпр = 4,6 · 107 / 4,52 · 106 ·(0,8· 530 · 600) · 0,1 = 2,59 · 105 кг.
Находим избыточное давление Δp по формуле (Е.1)
Δp = 101 [0,8 (2,59 · 105)0,33 / 500 + 3 (2,59 · 105) 0,66 / 5002 + 5 (2,59 · 105) / 5003] = 16,2 кПа.
Находим импульс волны давления i по формуле (Е.3):
i = 123 (2,59 · 105)0,66 / 500 = 1000 Па · с.
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 δ по формуле
δ = Ср (T-Tкип ) / L, (Ж.1)
где Ср— удельная теплоемкость жидкой фазы, Дж/кг;
Т— температура жидкой фазы, соответствующая температуре насыщенного пара при давлении срабатывания предохранительного клапана, К;
Tкип — температура кипения вещества при нормальном давлении. К;
L — удельная теплота испарения при нормальной температуре кипения Ткип, Дж/кг.
Ж.2.2 Если δ < 0,35, BLEVE не происходит. При δ ? 0,35 вероятность возникновения данного явления велика.
Ж.3 Параметрами волны давления, образующейся при BLEVE, являются избыточное давление в положительной фазе волны Δp и безразмерный импульс положительной фазы волны i.
Δp, кПа, и i, Па·с, рассчитывают по формулам:
, (Ж.2)
, (Ж.3)
где p0 — атмосферное давление, кПа (допускается принимать равным 101 кПа);
r — расстояние до разрушающегося технологического оборудования, м;
mпр — приведенная масса, кг, рассчитанная по формуле
mпр = Eиэ / Q0. (Ж.4)
где Eиэ — энергия, выделяющаяся при изэнтропическом расширении среды, находящейся в резервуаре, Дж;
q0 — константа, равная 4,52 · 106 Дж/кг.
Ж.4 Eиэ , Дж, рассчитывают по формуле
Eиэ = Сэфф m ( Т - Ткип). (Ж.5)
где m — масса вещества в резервуаре, кг;
Сэфф — константа, равная 500 Дж/(кг·К);
Т — температура вещества в резервуаре в момент его взрыва, К;