Методика определения удельной массы суг, испарившегося из пролива

Настоящая методика приведена в работе [8]. В ней показано хорошее согласие получаемых результатов с экспериментальными данными.

Для сжиженных углеводородных газов (СУГ) при отсутствии данных допускается рассчитывать удельную массу паров испарившегося СУГ (m_СУГ), кг/м², по формуле*

,

где М - молярная масса СУГ, кг/моль;

L_ИСП - мольная теплота испарения СУГ при начальной температуре СУГ,

Т_ж, Дж/моль;

Т₀ - начальная температура материала на поверхность которого

проливается СУГ, соответствующая расчетной температуре

t_p, К;

Т_ж - начальная температура СУГ, К;

_ТВ - коэффициент теплопроводности материала, на поверхность

которого проливается СУГ, Вт /(м*К);

а - эффективный коэффициент температуропроводности материала,

на поверхность которого проливается СУГ, равный 8,4·10^-8 м²/с;

t - текущее время, с, принимаемое равным времени полного

испарения СУГ;

- число Рейнольдса;

U - скорость воздушного потока, м/с;

d - характерный размер пролива СУГ, м;

v_в - кинематическая вязкость воздуха при расчетной температуре

t_p, м²/с;

_В - коэффициент теплопроводности воздуха при расчетной

температуре t_p, Вт/(м К);

t_p - расчетная температура, °С.

В качестве расчетной температуры следует принимать максимально возможную температуру воздуха в данной климатической зоне или максимально возможную температуру воздуха по технологическому регламенту с учетом возможного повышения температуры в аварийной ситуации.

* Формула применима при температуре подстилающей поверхности от минус 50 до плюс 40 °С

Пример

Определить массу газообразного этилена, образующегося при испарении пролива сжиженного этилена в условиях аварийной разгерметизации резервуара.

Данные для расчета

Изотермический резервуар сжиженного этилена объемом V_ирэ = 10000 м³ установлен в бетонном обваловании со свободной площадью F_об = 5 184 м² и высотой отбортовки Н_об = 2,2 м. Степень заполнения резервуара  = 0,95.

Ввод трубопровода подачи сжиженного этилена в резервуар выполнен сверху, а вывод отводящего трубопровода - снизу. Диаметр отводящего трубопровода d_ТР = 0,25 м. Длина участка трубопровода от резервуара до автоматической задвижки, вероятность отказа которой превышает 10^-6 в год (и не обеспечено резервирование ее элементов), L = 1 м.

Максимальный расход сжиженного этилена в режиме выдачи

G_жэ = 3,1944 кг/с.

Плотность сжиженного этилена при температуре эксплуатации (Т_эк) –

169,5 К _эж = 568 кг/м³.

Плотность газообразного этилена при Т_эк _ГЭ = 2,0204 кг/м³.

Молярная масса сжиженного этилена M_эж = 28 · 10^-3 кг/моль.

Мольная теплота испарения сжиженного этилена при Т_эк

L_ИСП = 1,344 х 10⁴ Дж/моль.

Температура бетона равна максимально возможной температуре воздуха в соответствующей климатической зоне Т_б = 309 К.

Коэффициент теплопроводности бетона _б = 1,5 Вт/(м К).

Коэффициент температуропроводности бетона а = 8,4* 10^-8 м²/с.

Минимальная скорость воздушного потока V_min = 0 м/с, а максимальная для данной климатической зоны V_max= 5 м/с.

Кинематическая вязкость воздуха v_в при расчетной температуре воздуха для данной климатической зоны t_p = 36 °С равна 1,64* 10^-5 м²/с.

Коэффициент теплопроводности воздуха _в в при t_p равен

2,74* 10^-2 Вт/(м К).

Расчет

1. При разрушении изотермического резервуара объем сжиженного этилена составит:

2. Свободный объем обвалования V_об = 5184 · 2,2 = 11404,8 м³.

3. Ввиду того, что V_СЖЭ < V_o6, примем за площадь испарения F_ИСП свободную площадь обвалования Р_об, равную 5184 м².

Тогда масса испарившегося этилена m_ИЖЭ с площади пролива при скорости воздушного потока v = 5 м/с рассчитывается по формуле (3.1) и составляет:

Ответ

Масса т_ИЖЭ при v = 0 м/с составит 529039 кг.

Приложение 6