Определяется избыточное давление при взрыве газовоздушной

Задача № 24

Взрывы газовоздушных смесей при разрыве газопровода в закрытом помещении или при утечке газа из бытовых приборов

 

Исходные данные:

УВП: этан

Рабочее давление, Мпа: 0,05

Диаметр трубопроводов, мм: 23

Диаметр аварийного отверстия, мм: 23

Объем помещения, м³ : 100

Определяется количество газа (G), поступающего в помещение при аварии

 

Для горючих газов, представленных в приложении 2, количество газа G,поступающего в помещение, определяют по формуле:

 

, м³/с,

= 0,758*0,023²*(0,9/1,36)*248,05=0,067 м³/с

 

 

где: d – диаметр отверстия (трубы), м;

k – коэффициент расхода: k_р=0,9 – при полном раскрытии сечении канала трубы; k_р=0,6 – при истечении газа через аварийное отверстие в трубе (свищ);

Р₁ – рабочее давление в газопроводе, Па;

Р₀ – атмосферное давление, Р₀=101300 Па;

r₀ – удельная плотность газа при нормальных условиях (температура t₀=0°С, или, Р₀=101,3 кПа или 0,1 МПа), кг/м³;

r₁ – удельная плотность газа в газопроводе при давлении Р₁ и температуре t^°C, кг/м³; принимать t=20°С (293 К)

, кг/м³

=1,36*273*(50000+101300)/(273+293)/101300=0,98 кг/м³

2.Определяется время поступления газа в помещение из аварийного отверстия в трубопроводе:

, сек,

= 2000*0,12=240 сек,

= 2000*0,02=40 сек

где: V – объем помещения, м³ (см. задание); L – воздухообмен в помещении, м³/с (см. задание), если воздухообмен неизвестен, то при естественной вентиляции помещения принимают: L=(1¸5)V/3600, м³/с; С – концентрация газа в помещении в момент образования газовоздушной смеси: C=b_н(в)/100; b_н(в) – нижний (верхний) концентрационный предел детонации газовоздушной смеси (см. приложение 2); ln – натуральный логарифм.

 

Определяется объем взрывоопасной газовоздушной смеси в

помещении по формуле:

, м³,

Для верхнего предела:

= 134*0,11=14,74 м³

Для нижнего предела:

= 134*0,02=2,68 м³

 

где: обозначения, входящие в состав формулы, см. выше

 

Определяется избыточное давление при взрыве газовоздушной

смеси в помещении по формуле:

 

, МПа

Для верхнего предела:

=-0,83*(-0,42)=0,35 МПа

Для нижнего предела:

=-0,83*0,26=-0,22 МПа

 

 

где: DР_max – максимальное давление взрыва стехиометрической газовоздушной смеси при нижнем или верхнем концентрационном пределе детонации (см. приложение 2), при отсутствии данных принимается равным DР_max = 0,9МПа; Р₀=0,1 МПа – атмосферное давление; V – объем помещения, м³; Z₀ =0,5 – коэффициент участия горючего газа при взрыве; k_Н=3 – коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неадиабатический процесс горения; С_ст – стехиометрическая концентрация горючих газов в % определяется по формуле:

, = 6

a - стехиометрический коэффициент кислорода в реакции сгорания:

, =3,5

где: n_c, n_н, n₀, n_x – число атомов углерода, водорода, кислорода и галоидов соответственно, в формуле газа.

Стехиометрия – такое состояние когда количество горючего соответствует количеству окислителя.

Таким образом, найденные значения t_п, Q и DР_ф для нижнего и верхнего концентрационных пределов детонации дают возможность сделать вывод об эффективности взрыва газовоздушных смеси и возможном характере разрушения помещения и объекта в целом, а также степень поражения людей, см. приложения 12 и 7. При этом на конструкции помещений будет действовать динамическая нагрузка интенсивностью

q=2×DР_ф

Для верхнего предела:

q=2×0,35=0,7 МПа

Для нижнего предела:

q=2×(-0,22)=-0,44 МПа

 

Поражения (травмы): тяжелые

Характер поражения: сильная контузия всего организма, повреждения внутренних органов и мозга, тяжелые повреждения. Возможны смертельные исходы.

 

№ 53

26.05 в 23.00 произошло разрушение реактора ВВЭР-1000 на Гринев (8050) с выбросом РВ в атмосферу.

 

Метеоусловия:

скорость ветра на высоте флюгера (10 м) – 2 м/с,

направ­ление ветра ψ = 115°

отсутствие облачности

флуктуация – a_β=30°

Определить размеры зон возможного радиоактивного загрязнения, на территории которых необходимо проводить защитные мероприятия по укрытию и эвакуации населения.

Решение

Согласно таблице 10 для заданных метеоусловий (весна, ночь, отсутствие облачности – V₀= 2 м/с) наиболее вероятная степень вертикальной устойчивости атмосферы – инверсия.

· По таблице 2 определяем, что верхние критериальные значения дозы облучения D₀, при которой нужно проводить укрытие населения, со­ответствует 50 мЗв за первые 10 суток, эвакуацию взрослого населения – 500 мЗв за первые 10 суток (в НРБУ-97 – за первые 2 недели (см. табл. 2)).

Глубину зон радиоактивного загрязнения определяем по таблице 12 и формуле (7):

L_{x(ВВЭР-1000)}=L_{x(ВВЭР-1000)}

L₅₀ = 87 км; L₅₀₀ = 26 км.

· угол сектора №2 при a_β=30°; j₂=45°; j₁=180°.

По формуле (5) определяем максимальную (на половине длины) ширину зоны. Для этого по таблице 4 находим коэффициент «а » (для инверсии а =0,03). Тогда:

B₅₀ = а·L₅₀ = 0,03·87= 2,6 км; B₅₀₀ = а·L₅₀₀ = 0,03·26 = 0,8 км.

· По формуле (6), приведенной выше, определяем площади зон радиоактивного загрязнения:

S₅₀ = 0,8 · L₅₀· B₅₀ = 0,8·87·2,6 = 180,9 км²;

S₅₀₀ = 0,8 · L₅₀₀ · B₅₀₀ = 0,8·26·0,8 = 16,6 км².

· Найденные размеры зон отображаются на картах, планах, схемах в соответствующем масштабе (см. приложение 2).

Результаты вычислений

 

Укрытие населения (50 мЗв за первые 10 суток):

L₅₀ = 87 км, B₅₀ = 2,6 км, S = 180,9 км².

Эвакуация взрослого населения (500 мЗв за первые 10 суток):

L₅₀₀ = 26 км, B₅₀₀= 16,6 км, S= 16,6 км².