11.3. Прогнозирование и оценка обстановки при горении и взрывах топливно- газовоздушных смесей.
На основании ГОСТ Р 22.0.8-96 взрыв – это процесс выделения энергии за короткий промежуток времени, связанный с мгновенным физико-химическим изменением состояния вещества, приводящим к возникновению скачка давления или ударной волны, сопровождающийся образованием сжатых газов или паров, способных производить работу.
Взрывоопасность вещества в значительной степени зависит от того, в каком агрегатном состоянии оно находится, которое в свою очередь зависит от давления Р и температуры Т.
По типу взрывного процесса взрывы подразделяют на дефлаграционный и детонационный.
Дефлаграционный взрыв облаков газовоздушной смеси (ГВС) и топливо- воздушной смеси (ТВС) – это энерговыделение в объеме облака при распространении экзотермической, химической реакции с дозвуковой скоростью (взрывное горение).
Детонационный взрыв облаков газо - и топливовоздушных смесей – энерговыделение в объеме облака при распространении экзотермической химической реакции со сверхзвуковой скоростью.
На взрывоопасных объектах возможны следующие виды взрывов:
неконтролируемое резкое высвобождение энергии за короткий промежуток под высоким времени в ограниченном пространстве (взрывные процессы);
образование облаков топливовоздушных смесей или других газообразных, пылевоздушных веществ, вызванное их быстрыми взрывными превращениями (объемный взрыв);
взрывы трубопроводов, сосудов, находящихся давлением или с перегретой жидкостью (физические взрывы).
Аварийный взрыв – чрезвычайная ситуация, возникающая на потенциально опасном объекте в любой момент времени в ограниченном пространстве спонтанно по стечению обстоятельств или в результате ошибочных действий работающего на нем персонала
Взрыв в твердой среде вызывает ее разрушение и дробление, в воздушной или водной – образует воздушную или гидравлическую ударную волну, которая и оказывает разрушающее воздействие на объекты.
Основными поражающими факторами взрыва являются:
воздушная ударная волна;
тепловое излучение и разлетающиеся осколки;
пылевые, дымные и токсические газовые облака и аэрозоли, возникшие от веществ, применявшихся в техпроцессе или образовавшихся в ходе пожара;
пламя и пожар.
Задача: На трубопроводе бытового газа, диаметром 200 мм, низкого давления Рг = 0,95 МПа произошел разрыв. Состав бытового газа: метан (СН4) – 90 %; этан (С2Н6 ) – 4 %; пропан (С3Н8 ) – 2 %; Н – бутан (С4Н10 ) – 2 %; изопентан (С5Н12 ) – 2 %. Температура бытового газа t = 40°С. Скорость ветра W = 2 м/с. Коэффициент расхода из образовавшегося отверстия μ – 0,8.
Определить границы зоны детонации образовавшегося газового облака и возможность нарушения жизнедеятельности в населенном пункте, расположенном на расстоянии 100 м от места аварии.
Решение
1. Определяется удельная газовая постоянная бытового газа
,
где gк – доля i-го компонента в бытовом газе;
тк – молекулярная газовая постоянная, кг/кмоль;
п – число компонентов;
8314 – универсальная газовая постоянная, Дж/кгК;
Дж/кгК
2. Определяется удельный объем транспортируемого бытового газа
,
где Т – температура транспортируемого газа, К;
Рг – давление газа в газопроводе, Па.
м3/кг
3. Определяется массовый секундный расход бытового газа из газопровода
,
где – коэффициент, учитывающий расход газа от состояния потока (для звуковой скорости истечения = 0,7);
F – площадь отверстия истечения, принимается равной площади сечения трубопровода, м2.
μ – коэффициент расхода, учитывает форму отверстия, принимается μ = 0,7–0,9.
кг/с.
4. Определяется граница зоны детонации бытового газа на месте аварии
м.
5. Оценивается зона опасности при аварии
Rg < L; 58 м < 100 м/
Вывод: Населенный пункт не попадает в зону детонации бытового газа при аварии на газопроводе. В населенном пункте разрушения не прогнозируется.