1.6. Захист населення від спонтанного вибуху

1.6. Захист населення від спонтанного вибуху на газопроводах

і поблизу складів зберігання вибухових речовин

1.6.1. Особливості захисту населення від спонтанного вибуху

Відомо, що спонтанні вибухи на газопроводах можуть статися при розгерметизації газопроводів.

У сучасних умовах аварії при розгерметизації газопроводів супроводжуються такими процесами та подіями: закінченням газу до спрацьовування відсікаючої арматури (імпульсом на закриття арматури є зниження тиску продукту); закриттям відсікаючої арматури; витіканням газу з ділянки трубопроводу, відсіченого арматурою.

У місцях пошкодження відбувається витікання газу під високим тиском у довкілля. На місці руйнування у ґрунті утворюється вирва. Метан піднімається в атмосферу (легше за повітря), а інші гази або їх суміші осідають у приземному шарі. Змішуючись із повітрям, гази утворюють хмару вибухонебезпечної суміші.

Статистика свідчить, що приблизно 80% аварій супроводжується пожежею. Іскри виникають у результаті взаємодії частинок газу з металом та твердими частинками ґрунту. Звичайне горіння може трансформуватися під час вибуху за рахунок самоприскорення полум'я при його поширенні по рельєфу і в лісі.

Отже, вибухове горіння при аваріях на газопроводі може відбуватися за одним із двох режимів – дефлаграційним або детонаційним. При оперативному прогнозуванні приймають, що процес розвивається в детонаційному режимі.

Розглянемо розрахункову схему визначення тисків при аварії на газопроводі, наведену на рис.1.4.

спонтанного

Мал. 1.4. Розрахункова схема визначення тисків при аварії на газопроводі

DРg- тиск у зоні детонації; DРф - тиск у фронті повітряної ударноїхвилі; r0 – радіус зони детонації; R – відстань від розрахункового центру вибуху; 0 – центр вибуху; 1 – зона детонації; 2 - зона повітряної ударної хвилі (R>r0)

При цьому дальність поширення хмари вибухонебезпечної суміші у напрямку вітру L визначається за емпіричною формулою

, М, (1.15) де: М - масова витрата газу, кг / с;

25 - коефіцієнт пропорційності, що має розмірність м 3/2 / кг 1/2;

W- швидкість вітру, м/с.

Тоді межа зони детонації, обмежена радіусом rо, внаслідок закінчення газу за рахунок порушення герметичності газопроводу, може бути визначена за формулою

, М. (1.16)

Масова секундна витрата газу М з газопроводу для критичного режиму закінчення, коли основні його параметри (витрата та швидкість закінчення) залежать тільки від параметрів розгерметизованого трубопроводу, може бути визначений за формулою

, Кг/с, (1.17)

де: Y - коефіцієнт, що враховує витрату газу стану потоку (для звукової швидкості закінчення Y=0,7);

F- площа отвору закінчення, що приймається рівною площею перерізу трубопроводу, м2;

m - коефіцієнт витрати, що враховує форму отвору (m = 0,7 . . . 0,9), у розрахунках приймається m = 0,8;

Рг- тиск газу газопроводі, Па;

Vг- питомий обсяг газу, що транспортується, що визначається за формулою

Vг = R0, м 3 / кг, (1.18)

тут: Т - температура газу, що транспортується, К;

Rо- питома газова постійна, що визначається за даними пайового складу газу qк і молярних мас компонентів суміші із співвідношення.

R0 = 8314, Дж/(кг×К), (1.19)

де: 8314 - універсальна газова стала, Дж/(кмоль'К);

mк- молярна маса компонентів, кг/кмоль;

n – число компонентів.

У зоні дії детонаційної хвилі тиск приймається рівним 1,7 МПа. Тиск у фронті ВПВ на різній відстані від газопроводу визначається з використанням даних табл. 1.17.

Тиск у фронті повітряної ударної залежно від відношення R/20