Расчет размеров зон, ограниченных нижним концентрационным пределом распространения (НКПР) газов

3.3.2 Расчет размеров зон, ограниченных нижним концентрационным пределом распространения (НКПР) газов

При испарении пропана образуется взрывоопасная зона. Для определения ее максимальных размеров используется нижеприведенная методика.

Расстояния X_НКПР, Y_НКПР и Z_НКПР, м, для горючих газов, ограничивающие область концентраций, превышающих НКПР, рассчитывают по формулам:

, (3.4)

, (3.5)

где m_г - масса поступившего в открытое пространство горючего газа при аварийной ситуации, кг;

r_г - плотность горючего газа при расчетной температуре и атмосферном давлении, кг/м³;

С_НКПР — нижний концентрационный предел распространения пламени горючего газа, % (об.) [25].

Расчет:

Для пропана С_НКПР = 2,3 % об, масса пропана m_г=2304 кг.

= 14,6 = 116 м,

= 0,33 = 2,6 м.

 ρ_г – плотность паров СУГ при расчетной температуре и атмосферном давлении, кг/м³, которая рассчитывается по формуле:

ρ_г = М/(V₀· (1+0,00367· t_p)), (3.6)

где М – молярная масса, кг/моль, равна 44 кг/кмоль для пропана;

 V₀ – мольный объем, равный 22,413 м³/кмоль;

 t_p – расчетная температура, ⁰С, равная 20 ⁰С;

 ρ_n = 44/(22,4· (1+0,00367·20)) = 1,83 кг/м³;

Радиус R_б, м, и высоту Z_б, м, зоны, ограниченной НКПР газов и паров, вычисляют исходя из значений H_НКПР, Y_HKHP и Z_НКПР.

При этом R_б > Х_НКПР, R_б > Y_НКПР и Z_б > h + R_б (h =2 м – высота емкости, м).

Для горючих газов геометрически зона, ограниченная НКПР газов, будет представлять цилиндр с основанием радиусом R_б и высотой h_б = 2R_б при R_б £ h и h_б = h + R_б при R_б > h, внутри которого расположен источник возможного выделения горючих газов.

Цилиндр, внутри которого располагается источник возможного выделения горючих газов, будет иметь следующие параметры: радиус R_б= 116 м, высота h_б = 118 м. В пределах этой зоны создается взрывоопасная среда.

3.3.3 Расчет интенсивности теплового излучения при образовании «огненного шара»

Облако пара или топливовоздушной смеси, переобогащенное топливом, и не способное поэтому объемно детонировать, начинает гореть вокруг своей внешней оболочки, образуя огневой шар. Такие шары, вызванные горением углеводородов, светятся и излучают тепло, что может причинить смертельные ожоги и вызвать возгорание горючих веществ.

Расчет интенсивности теплового излучения «огненного шара» q, кВт/м², проводят по формуле:

q = E_f· F_q · t, (3.7)

где E_f — среднеповерхностная плотность теплового излучения пламени, кВт/м²;

F_q — угловой коэффициент облученности;

t - коэффициент пропускания атмосферы.

E_f определяют на основе имеющихся экспериментальных данных. Допускается принимать E_f равным 450 кВт/м² [25].

F_qрассчитывают по формуле:

, (3.8)

где Н— высота центра «огненного шара», м;

D_s — эффективный диаметр «огненного шара», м;

r — расстояние от облучаемого объекта до точки на поверхности земли непосредственно под центром «огненного шара», м.

Эффективный диаметр «огненного шара» D_s рассчитывают по формуле:

D_s =5,33 m ^0,327, (3.9)

где т — масса горючего вещества, кг.

H определяют в ходе специальных исследований. Допускается принимать H равной D_s/2.

Время существования «огненного шара» t_s, с, рассчитывают по формуле:

t_s = 0,92 m ^0,303 , (3.10)

Коэффициент пропускания атмосферы t рассчитывают по формуле:

t = ехр [-7,0 · 10^-4 (- D_s / 2)] , (3.11)

Доза теплового излучения воздействующего на людей определяется по формуле:

Q = q · t_s. , (3.12)

Данные для расчета:

Расстояние от облучаемого объекта до точки на поверхности земли непосредственно под центром «огненного шара» 50 м.

Расчет:

По формуле (3.9) определяем эффективный диаметр «огневого шара» D_s

D_s = 5,33 · (2304)^0,327 = 66 м.

По формуле (3.8), принимая H = D_s /2 = 33 м, находим угловой коэффициент облученности F_q

F_q =  = 0,126.

По формуле (3.11) находим коэффициент пропускания атмосферы t:

t = ехр [-7,0 · 10^-4 ( – 66 / 2 )] = 0,98.

По формуле (3.7), принимая E_f= 450 кВт/м², находим интенсивность теплового излучения q

q = 450 · 0,126 · 0,98 = 55 кВт/м².

По формуле (3.10) определяем время существования «огненного шара» t_s:

t_s= 0,92 · 2304^0,303 = 9,6 с.

По формуле (3.12), определяем дозу теплового излучения воздействующего на людей от «огненного шара»:

Q = q · t_s = 55 · 9,6 = 5,2 · 10⁵ Дж/м².

Зависимость величины теплового излучения огневого шара от расстояния до его центра представлена в таблице 3.4.

Таблица 3.4 - Зависимость величины теплового потока от расстояния до его центра

За время существования огневого шара (9,6 сек.) люди получат ожоги различной степени тяжести (см. приложение А, табл. 3).

Похожие работы

Проектирование техологии бурения наклонно-направленной скважины глубиной 1773 м

Скачать

181404

40

20

... пласт (0 0) Конструкция скважины №1554 представлена в таблице 28. Для проектируемой скважины №1554 выбираем S‑образный профиль. Данный профиль наклонно-направленной скважины применяется в тех случаях, когда вскрытие продуктивного объекта предусматривается вертикальным стволом. Таблица 28. Конструкция скважины №1554 Туймазинского месторождения Обсадная колонна Условный диаметр, мм ...