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: kр=0,9 – при полном раскрытии сечении канала трубы; kр=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=bн(в)/100; bн(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: DРmax – максимальное давление взрыва стехиометрической газовоздушной смеси при нижнем или верхнем концентрационном пределе детонации (см. приложение 2), при отсутствии данных принимается равным DРmax = 0,9МПа; Р0=0,1 МПа – атмосферное давление; V – объем помещения, м3; Z0 =0,5 – коэффициент участия горючего газа при взрыве; kН=3 – коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неадиабатический процесс горения; Сст – стехиометрическая концентрация горючих газов в % определяется по формуле:
, = 6
a - стехиометрический коэффициент кислорода в реакции сгорания:
, =3,5
где: nc, nн, n0, nx – число атомов углерода, водорода, кислорода и галоидов соответственно, в формуле газа.
Стехиометрия – такое состояние когда количество горючего соответствует количеству окислителя.
Таким образом, найденные значения tп, Q и DРф 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×DРф
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 – aβ=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):
Lx(ВВЭР-1000)=Lx(ВВЭР-1000)
L50 = 87 км; L500 = 26 км.
· угол сектора №2 при aβ=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.