Расчет избыточного давления и импульса волны давления при сгорании смесей горючих газов и паров с воздухом в открытом пространстве

2.1 Расчет избыточного давления и импульса волны давления при сгорании смесей горючих газов и паров с воздухом в открытом пространстве

Масса газа m, кг, поступившего в окружающее пространство при расчетной аварии, определяется по формуле

 

m = (V_a+V_т)·p_г,

где Va - объем газа, вышедшего из аппарата, м³; Vт - объем газа вышедшего из трубопровода, м³; p_г - плотность газа, кг×м^-3.

где М — молярная масса, 21,8 кг/кмоль;

v₀ — мольный объем, равный 22,413 м³/кмоль;

t_р — расчетная температура, 800 °С.

При этом

для печи V_a= Р₁·V = 0,31∙45,8 = 14,2

для ЗИА V_a= 0,2·2,6 = 0,52

для пенного аппарата V_a= 0,1·185 = 18,5

для циклонного промывателя V_a= 0,1·64 = 6,4

где Р₁ - давление в аппарате, МПа; V -объем аппарата, м³;

V_т=V_1т+V_2т, м³

где V_1т - объем газа, вышедшего из трубопровода до его отключения, м³;

V_2т - объем газа, вышедшего из трубопровода после его отключения, м³;

V_1т = q× Т=3,4∙10^-3∙300=1,02

где q - расход газа, определяемый в соответствии с технологическим регламентом в зависимости от давления в трубопроводе, его диаметра, температуры газовой среды и т.д., 3,4∙10^-3 м³×с^-1; Т - 300 с при ручном отключении;

V_2т=π∙Р₂∙r²∙L, м³

для печи V_2т = 3,14·0,5·0,14²·50 = 1,54

для ЗИА V_2т = 3,14·0,3·0,14²·50 = 0,92

для пенного аппарата V_2т = 3,14·0,2·0,14²·50 = 0,62

для циклонного промывателя V_2т = 3,14·0,2·0,14²·50 = 0,62

где Р₂ - максимальное давление в трубопроводе по технологическому регламенту, кПа; r - внутренний радиус трубопроводов, м; L - длина трубопроводов от аварийного аппарата до задвижек, м.

для печи V_т= 1,02+1,54 = 2,56 м³

для ЗИА V_т= 1,02+0,92 = 1,94 м³

для пенного аппарата V_т= 1,02+0,62 = 1,64 м³

для циклонного промывателя V_т= 1,02+0,62 = 1,64 м³

для печи m = (14,2+2,56)∙0,247 = 4,14 кг

для ЗИА т = (0,52+1,94)·0,247 = 0,61 кг

для пенного аппарата т = (18,5+1,64)·0,247 = 4,97 кг

для циклонного промывателя т = (6,4+1,64)·0,247 = 1,99 кг

 

2.2 Расчет избыточного давления и импульса волны давления при сгорании горючих газов и паров с воздухом в открытом пространстве

Величину избыточного давления DР, кПа, развиваемого при сгорании газопаровоздушных смесей, определяют по формуле

DР=Р₀×(0,8m_пр^0,33/r+3m_пр^0,66/r ²+5m_пр/r ³),

где Р₀ - атмосферное давление, (101) кПа ; r- расстояние от геометрического центра газопаровоздушного облака, на расстоянии 500 м; m_пр - приведенная масса газа или пара, кг, вычисляется по формуле

 

m_пр=(Q_сг/Q₀)×m×Z, кг

для печи т_пр = (43692/4,52·10³)·4,14·0,1 = 4,0

для ЗИА т_пр = (43692/4,52·10³)·0,61·0,1 = 0,59

для пенного аппарата т_пр = (43692/4,52·10³)·4,97·0,1 = 4,8

для циклонного промывателя т_пр = (43692/4,52·10³)·1,99·0,1 = 1,92

где Q_сг - удельная теплота сгорания газа или пара, Дж×кг^-1; Z- коэффициент участия горючих газов и паров в горении, который допускается принимать равным 0,1; Q₀ - константа, равная 4,52×10⁶ Дж×кг^-1; m - масса горючих газов и (или) паров, поступивших в результате аварии в окружающее пространство, кг.

для печи DР=101×(0,8×4,0^0,33/500+3×4,0^0,66/500²+5×4,0/500³) = 0,26 кПа

для ЗИА DР = 101×(0,8×0,59^0,33/500+3×0,59^0,66/500²+5×0,59/500³) = 0,14 кПа

для пенного аппарата DР = 101×(0,8×4,8^0,33/500+3×4,8^0,66/500²+5×4,8/500³) = 0,27 кПа

для циклонного промывателя DР = 101×(0,8×1,92^0,33/500+3×1,92^0,66/500²+5×1,92/500³) = 0,20 кПа

Величину импульса волны давления i, вычисляют по формуле

 

i =123×m_пр^0,66/r, Па·с

для печи i = 123×4,0^0,66/500 = 0,61 Па×с

для ЗИА i = 123×0,59^0,66/500 = 0,17 Па×с

для пенного аппарата i = 123×4,8^0,66/500 = 0,69 Па×с

для циклонного промывателя i = 123×1,92^0,66/500 = 0,38 Па×с