Моделирование аварийных ситуаций на опасных производственных объектах

Рассчитываем эффективный диаметр пролива d, м, по формуле

, (5)

где S - площадь пролива, м2.

Рассчитываем высоту пламени Н, м, по формуле

, (6)

где т - удельная массовая скорость выгорания топлива, кг/(м2·с);

rв - плотность окружающего воздуха, кг/м3;

g - ускорение свободного падения, равное 9,81 м/с2.

Определяем угловой коэффициент облученности Fq по формуле

, (1.7)

где , (1.8)

где , (1.9)

S1 = 2r/d, (1.10)

(r - расстояние от геометрического центра пролива до облучаемого объекта)

h = 2H/d; (1.11)

, (1.12)

B = (1 + S2)/(2S). (1.13)

Определяем коэффициент пропускания атмосферы t по формуле

t = exp [-7,0·10-4 (r - 0,5d)]. (1.14)

Испарение жидкости из пролива

Интенсивность испарения W (кг/(м2×с)) для ненагретых жидкостей с поверхности определяем по формуле:

, (1.15)

При проливе жидкости вне помещения допускается принимать h = 1;

М - молярная масса жидкости, кг/кмоль;

РН - давление насыщенного пара при расчетной температуре жидкости, кПа.

Массу паров жидкости т, поступивших в открытое пространство рассчитываем по формуле

т = W Sи T, (1.16)

где W- интенсивность испарения, кг/(с·м2);

Sи - площадь испарения (пролива), м2.

Параметры волны давления при сгорании газопаровоздушных смесей в открытом пространстве

Избыточное давление Dр, кПа, развиваемое при сгорании газопаровоздушных смесей, рассчитываем по формуле

, (1.17)

где p0 - атмосферное давление, кПа (допускается принимать равным 101 кПа);

r - расстояние от геометрического центра газопаровоздушного облака, м;

mпр - приведенная масса газа или пара, кг, рассчитанная по формуле

, (1.18)

где Qсг - удельная теплота сгорания газа или пара, Дж/кг;

Z - коэффициент участия, который допускается принимать равным 0,1;

Q0 - константа, равная 4,52·106 Дж/кг;

mг,п - масса горючих газов и (или) паров, поступивших в результате аварии в окружающее пространство, кг.

Импульс волны давления i, Па·с, рассчитываем по формуле

. (1.19)

Произведем моделирование вероятных зон действия поражающих факторов для сценария наиболее опасного по последствиям развития аварийной ситуации (разгерметизация резервуара №48). Определение зон действия поражающих факторов при аварии, как избыточное давление и тепловое излучение при сгорании нефтепродукта, проводился с помощью программного обеспечения. Программа разработана на основе ГОСТ Р 12.3.047-98 "Пожарная безопасность технологических процессов".

Результаты расчета количества вещества участвующего в аварийной ситуации приведены в таблице 1.9.

Таблица 1.9 – количество вещества участвующего в аварийной ситуации

Ввод исходных данных для проведения моделирования осуществляется в соответствующей форме, которая открывается при создании нового набора исходных данных (рисунок 1.12).

В качестве исходных данных вводится:

- наименование вещества – бензин

- масса вещества, кг – 1938000

- площадь пролива, м2 – 13500

- возможные сценарии развития аварии – пожар пролива, сгорание с развитием избыточного давления.

Рисунок 1.12 – Набор данных

Расчет производится после нажатия кнопки "Расчет" на форме ввода исходных данных.

Перед запуском процесса расчета программа запрашивает максимальное расстояние, для которого будет производиться расчет (рисунок 1.13).

Рисунок 1.13 – Ввод максимального расстояния для расчета

Результаты расчета представляются на форме результатов в виде общих данных (в зависимости от выбранных сценариев) – площадь пролива, эффективный диаметр и зон поражения в табличной форме (рисунок 1.14), а также графиков зависимостей избыточного давления (рисунок 1.15), импульса (рисунок 1.16), теплового излучения (рисунок 1.17).

Радиусы зон поражения при воздействии избыточного давления и при воздействии теплового излучения пожаров пролива приведены в таблицах 1.10, 1.11.

Рисунок 1.14 – Результаты расчета

Рисунок 1.15 – График зависимости избыточного давления от расстояния

Рисунок 1.16 – График зависимости избыточного давления от расстояния

Рисунок 1.17 – График интенсивности теплового излучения при пожаре пролива

Таблица 1.10 – Радиусы зон поражения при воздействии избыточного давления