5.3 Чрезвычайная ситуация Взрыв при разгерметизации магистрального газопровода.

Разгерметизация магистрального газопровода сопровождается истечением транспортируемого продукта до момента срабатывания отсекателей и истечением продукта из участка трубопровода, отсеченного запорной арматурой.

Истечение продукта в окружающую среду происходит под высоким давлением. Легкие компоненты (плотность меньше плотности воздуха) поднимаются в атмосферу, другие (тяжелее воздуха) оседают в приземном слое. Смешиваясь с воздухом, газы образуют облако взрывоопасной смеси.

Ситуация.

На расстоянии r от спроектированного цеха, расположенного на территории предполагаемого предприятия проходит магистральный газопровод высокого давления.

Нужно оценить обстановку, которая может сложиться на территории предполагаемого предприятия в момент взрыва. Предполагаем, что взрывное превращение происходит по детонационному режиму.

Необходимо определить основной поражающий фактор воздушной ударной волны – избыточное давление ∆P_ф во фронте ударной волны.

При авариях на газопроводе взрывное превращение происходит по детонационному режиму.

Исходные данные:

Диаметр трубы …………………………………………..d=0,45м;

Давление газов …………………………………………..P_r=1,9·10⁶Па;

Температура газа ………………………………………..t=2м/с;

Скорость ветра …………………………………………..U=2м/с;

Коэффициент расхода …………………………………...µ=0,8;

Расстояние до центра взрыва …………………………...r=1000м;

По трубопроводу транспортируется газ, имеющий следующий состав:

- CH=98,63%;

- C₂H₃+C₃H₈=0,12%;

- C₄H₁₀=0,24%;

- CO₂=1,01%;

1) Определяем величину удельной газовой постоянной по формуле 6.3:

R₀= Дж/(кгК) (6.3)

где 8314- универсальная газовая постоянная, Дж/(кмоль·К)

n- число компонентов

m_к- молярная масса газа, кг/моль

q_к- мольная доля компонента в транспортируемом газе

2) Определяем удельный объем транспортируемого газа по формуле 6.4

V_г= м³/кг (6.4)

где Т- температура транспортируемого газа, К

P_г – давление газа в газопроводе, Па

3) Рассчитываем массовый секундный расход газа при его истечении из газопровода по формуле 6.5:

M= кг/с (6.5)

где Ψ - коэффициент, зависящий от скорости истечения газа

(для звуковой скорости истечения Ψ=0,7)

F- площадь отверстия истечения, принимаемая равной площади

Сечения трубопровода, м²

µ- коэффициент расхода, учитывающий форму отверстия

( при расчетах принимаем µ= 0,8 )

4) Определяем радиус зоны детонации, ограниченная радиусом r_0,, м, может быть определена по формуле 6.6:

r₀= м (6.6)

5) Определяем избыточное давление ∆P_ф:

∆P_ф= f(r/r₀)= 1500/214,38= 6,99 (6.7)

Это соотношение соответствует 25 кПа по табличным данным

Таблица 5.6

r/r0	0-1	1,01	1,04	1,08	1,2	1,4	1,8	2,7	3	4	5	6	8	12	50
∆PФ,кПа	1700	1232	814	568	400	300	200	100	80	50	40	30	20	10	5

Таблица 5.7