Определение параметров ударной волны при разливе бензина из резервуара автоцистерны и сгорании топливовоздушной смеси (твс) в открытом пространстве.

Расчет ведем согласно ГОСТ Р 12.3.047-98

Ñ

Р=Ро

(0,8m_пр х m_пр 0,33 + 3 m_пр х m_пр0,66 + 5 m_пр)

r r² r³

где: Р_о – атмосферное давление, кПа (Р_о=101кПа)

r – расстояние от геометрического центра облака ТВС, м

m_пр – приведенная масса пара, кг

	_Qcr__ Qo

m_пр = x m_n x Z

 

Qcr - удельная теплота сгорания, Дж/кг

Qj - константа, равная 4,52 х 10⁶ Дж/кг

Z - коэффициент участия, допускается принимать 0,1

m_n - масса паров, поступивших в результате аварии в окружающее пространство, кг

 

Импульс волны i, Па с определяется по формуле

	123 mпр ^0,66 r

i =

 

Массу паров, поступивших в окружающее пространство определяем по формуле

m_n = W х F_u x T

 

W - интенсивность испарения, кг/м², с

F_u - площадь испарения, м²

T - продолжительность испарения, С

 

На основании НПБ 107-97, Т=3600С

 

W = 10^-6ÖM x P_н

где:

M - молекулярная масса, кг/моль

Рн - давление насыщенного пара, при расчетной температуре (38°С) Р^н = 40,23

Предельно допустимое избыточное давление при сгорании газо- паро- или пылевоздушных смесей в помещениях или в открытом пространстве приведено в таблице.

Степень поражения	Избыточное давление, кпА
Полное разрушение зданий
50% разрушений зданий
Средние повреждения зданий
Умеренные повреждения зданий (повреждение внутренних перегородок, рам, дверей и т.п.)
Малые повреждения(разбита часть остекления)
Нижний порог повреждения человека волной давления
Летальный исход маловероятен, временная потеря слуха или травмы от вторичных эффектов ВУВ
Летальный исход возможен, травмы серьезные
Летальный исход в 50% случаев
Летальный исход

 

Рассчитывая давление волны с интервалом 0,1метр и сопоставляя данные с выше приведенной таблице определим границы зон разрушений (поражения человека)

 

Степень поражения	Радиус зоны, м.
Полное разрушение зданий	9,2м
50% разрушений зданий	12,9м
Средние повреждения зданий	18,8м
Умеренные повреждения зданий (повреждение внутренних перегородок, рам, дверей и т.п.)	33,5м
Малые повреждения(разбита часть остекления)	104м
Нижний порог повреждения человека волной давления	67м
Летальный исход маловероятен, временная потеря слуха или травмы от вторичных эффектов ВУВ
Летальный исход возможен, травмы серьезные
Летальный исход в 50% случаев
Летальный исход

Определение размера зоны, ограничивающей ТВС с концентрацией горючего выше нижнего концентрационного предела распространения пламени.

Одним из вариантов чрезвычайной ситуации, связанной с выходом бензина из автоцистерны при сливе, может быть выход бензина в окружающую среду без последующего горения.

В этом случае важно знать горизонтальный размер зоны, ограничивающий ТВС с концентрацией выше нижнего концентрационного предела распространения пламени.

Радиус зоны рассчитываем по формуле:

 

 

	________ M_____________ Vо (1+ 0,00367) х tp

р_n =

 

где:

р_n - плотность паров бензина при расчетной температуре, кг/м³

M - молярная масса, кг/моль

t_р - расчетная температура для данной местности

Р_н - давление насыщенных паров бензина при расчетной температуре, кПа

m_n - масса паров, поступивших в открытое пространство за время полного испарения, но не более 3600°С, кг

T - продолжительность поступления паров бензина в открытое пространство

 

R=42,57 м.

 

Вывод: на расстоянии 42,57м от аварийной автоцистерны может иметь место взрывоопасная концентрация выше низшего концентрационного предела распространения пламени. За начало отсчета размера зоны принимаются внешние габариты автоцистерны.

 

Определение интенсивности теплового излучения и времени существования «огненного шара».

Расчет интенсивности теплового излучения “огненного шара” q кВт/м², проводим по формуле:

q = E_f x F_q x i

 

E_f - среднеповерхностная плотность теплового излучения пламени, кВт/м² для бензина E_f= 450

F_q - угловой коэффициент облучения

i - коэффициент пропускания атмосферы

 

F_q = ________ Н / D_{s________________}

` 4/(H/D_s + 0,5)² + (r/D_s)^2/1,5

где:

Н - высота центра “огненного шара”, м допускается принимать равной Ds

D_s - эффективный диаметр “огненного шара”, м.

r - расстояние от облучаемого объекта до эпицентра “огненного шара”

 

D_s = 5,33 m^0,327

 

m - масса горючего вещества, кг

 

Время существования “огненного шара” t₃ c, рассчитываем по формуле:

t₃ = 0,92 m^0,303

i = exp/-7,0 х 10^-4 (⁴Ör² + H² –Ds/2)/

 

m = Vra

r - плотность бензина

a - процент заполнения емкости

 

Определим интенсивность теплового излучения при различных r, с шагом 0,1 метр и определим границу зоны, на которой человек может получить ожоги выше 1-й степени.

 

№ п/п	Степень поражения	Доза теплового Излучения, Дж/м^2	Расстояние, м
1.	Ожог 1-й степени	1,2х10^5
2.	Ожог 2-степени	2,2х10^5
3.	Ожог 3-степени	3,2х10^5

Экологические последствия

Разливы моторных топлив, которые обладают высокой испаряемостью, приводят к загрязнению приземного слоя воздуха. Летом при температурах поверхности и воздуха выше 20°С и ветре, бензины испаряются практически полностью за 3-4 часа [РД 153-39.4-058-00].

Таблица. Испарение бензина за 1 час после разлива (в % от 10 м³)

Температура поверхности, °С
Испарившийся бензин

При температуре 0-15°С и растекании по влажной (не впитывающей поверхности) в течение часа испаряются на 60~70%. Дизельные топлива за 5 суток испаряются на 40-80%.

При стечении неблагоприятных обстоятельств (появлении источника инициирования взрыва и пожара) разливы моторных топлив могут привести к тяжелым социальным и экономическим последствиям. Поэтому операции по ЛРН на АЗС необходимо планировать в минимально возможные сроки с учетом испарения.

При этом масса испарившихся углеводородов (Мих), определяется по формуле Методика определения ущерба..., 1995]:

 

Ми.х.=qи.п.*F_зр*10^-6, где

 

Р₃р - площадь загрязнения (м²);

q и.п. - удельная величина выбросов углеводородов с 1 м² (по таблице).

Таблица. Удельная скорость испарения бензина (А-72) [РД 153-39.4-058-00].

Температура воздуха (,°С	Скорость воздуха (V), м/сек	Скорость испарения (qи.п.), г/сек* м^2
	0.2	0.296
0.5	0.425
1.0	0.760
	0.2	0.355
0.5	0.535
1.0	1.060
	0.2	0.435
0.5	0.670
1.0	1.520
	0.2	0.676
0.5	0.970
1.0	2.140
	0.2	0.890
0.5	1.340
1.0	2.660

Средняя температура поверхности испарения (tпи.) определяется по формуле (4.3.3.2): tп.и.=0.5 (tп+tвоз), где

tп - температура верхнего слоя поверхности (земли или воды)

tвоз - (воз. - температура воздуха (°С).

За 6 часов, отведенных постановлением Правительства от 15.04.2002 г. № 240 на локализацию разлива нефтепродуктов при неблагоприятных условиях испарения (температура воздуха 5°С, скорость воздуха 0.2 м/сек) с поверхности 1м испариться (4.3.3.3) ~640 г (или 0.9-0.8 л (при ро=0.70-0.78 кг/л)) бензина:

Мих=Тауи.п* q и.п. (639.36=0.296*6*60*60), где

Тауи.п - продолжительность испарения (сек.);

q и.п. - удельная величина выбросов углеводородов с 1 м²

Принимая во внимание, что на твердой поверхности 1 л бензина разольется на площади Рзр~0.15 м² его испарение при благоприятных условиях (температура воздуха 5°С, скорость воздуха 0.2 м/сек) займет -10.5 часов. При температуре воздуха 25°С и скорости воздуха 1.0 м/сек с поверхности 0.15 м² за 1 час испариться ~90% объема разлива:

Мих=Тауи.п* q и.п. * F_зр, где

Тауи.п - продолжительность испарения (сек.);

q и.п. - удельная величина выбросов углеводородов с 1 м².

F_зр площадь загрязнения (м²);

Приложение №3.