4.3. Розрахунок надлишкового тиску та імпульсу хвилі тиску у разі згоряння сумішей горючих газів і парів з повітрям у відкритому просторі

4.3.1. Виходячи з розглянутого варіанту аварії, визначається маса m, кг, горючих газів і (або) парів, що потрапили до атмосфери з технологічного апарата відповідно до пункту 4.2.1.

4.3.2. Величину надлишкового тиску Р, кПа, що розвивається у разі згоряння газопароповітряних сумішей, визначають за формулою:

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

де Р_о - атмосферний тиск, кПа (допускається приймати таким, що дорівнює 101 кПа);

r- відстань від геометричного центра газопароповітряної хмари, м;

m_пр - приведена маса газу або пари, кг, обчислюється за формулою:

m_пр=(Q_зг/Q₀)mZ, (3)

де Q_зг - питома теплота згоряння газу або пари, Джкг^-1;

Z- коефіцієнт участі горючих газів і парів у горінні, який допускається приймати рівним 0,1;

Q_о - константа, рівна 4,5210⁶ Джкг^-1; m - маса горючих газів і (або) парів, які надійшли в результаті аварії до навколишнього простору, кг.

4.3.3. Величину імпульсу хвилі тиску і, Па·с, обчислюють за формулою:

i =123m_пр^0,66/r . (4)

де m_пр - приведена маса газу або пари, кг;

r- відстань від геометричного центра газопароповітряної хмари, м.

Приклад із пункту 4.2.1.

Випарувалося 50,39 кг бензолу. Приведена маса пари бензолу згідно з формулою (3) буде становити:

т_пр = (4,0633*10⁷/4,52*10⁶)*50,39*0,1 = 45,3 кг.

Розрахуємо надлишковий тиск вибуху пароповітряної суміші і імпульс вибухової хвилі на віддалі:

10 м від геометричного центру пароповітряної хмари:

Р = 101*(0,8*45,3^0,33/10 + 3*45,3^0,66/10² + 5*45,3/10³) = 88,8 кПа.

Імпульс хвилі тиску і, Па·с:

i =123m_пр^0,66/r = 123*45,3^0,66/10 = 152,4 Па*с = 0,152 кПа*с

20 м від геометричного центру пароповітряної хмари :

Р = 101*(0,8*45,3^0,33/20 + 3*45,3^0,66/20² + 5*45,3/20³) = 26,5 кПа.

Імпульс хвилі тиску і, Па·с:

i =123m_пр^0,66/r = 123*45,3^0,66/20 = 76,2 Па*с = 0,076 кПа*с.

40 м від геометричного центру пароповітряної хмари:

Р = 101*(0,8*45,3^0,33/40 + 3*45,3^0,66/40² + 5*45,3/40³) = 9,8 кПа.

Імпульс хвилі тиску і, Па·с:

i =123m_пр^0,66/r = 123*45,3^0,66/40 = 38,1 Па*с = 0,038 кПа*с.

60 м від геометричного центру пароповітряної хмари:

Р = 101*(0,8*45,3^0,33/60 + 3*45,3^0,66/60² + 5*45,3/60³) = 5,9 кПа.

Імпульс хвилі тиску і, Па·с:

i =123m_пр^0,66/r = 123*45,3^0,66/60 = 25,4 Па*с = 0,0254 кПа*с.

Приклад із пункту 4.1.1.

Вийшло 38,49 кг метану. Приведена маса метану згідно з формулою (3) буде становити:

т_пр = (5,0125*10⁷/4,52*10⁶)*38,49*0,1 = 42,68 кг.

Розрахуємо надлишковий тиск вибуху газоповітряної суміші і імпульс вибухової хвилі на віддалі:

10 м від геометричного центру газоповітряної хмари:

Р = 101*(0,8*42,68^0,33/10 + 3*42,68^0,66/10² + 5*42,68/10³) = 85,5 кПа.

Імпульс хвилі тиску і, Па·с:

i =123m_пр^0,66/r = 123*42,68^0,66/10 = 146,5 Па*с = 0,146 кПа*с

20 м від геометричного центру газоповітряної хмари :

Р = 101*(0,8*42,68^0,33/20 + 3*42,68^0,66/20² + 5*42,68/20³) = 25,6 кПа.

Імпульс хвилі тиску і, Па·с:

i =123m_пр^0,66/r = 123*42,68^0,66/20 = 73,2 Па*с = 0,073 кПа*с.

40 м від геометричного центру газоповітряної хмари:

Р = 101*(0,8*42,68^0,33/40 + 3*42,68^0,66/40² + 5*42,68/40³) = 9,6 кПа.

Імпульс хвилі тиску і, Па·с:

i =123m_пр^0,66/r = 123*42,68^0,66/40 = 36,6 Па*с = 0,0366 кПа*с.

60 м від геометричного центру газоповітряної хмари:

Р = 101*(0,8*42,68^0,33/60 + 3*42,68^0,66/60² + 5*42,68/60³) = 5,7 кПа.

Імпульс хвилі тиску і, Па·с:

i =123m_пр^0,66/r = 123*42,68^0,66/60 = 24,4 Па*с = 0,0244 кПа*с.