![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Метод расчета размеров зон распространения облака горючих газов и паров при аварии
В настоящем приложении установлен порядок расчета изменения во времени концентрации газа в облаке при мгновенном выбросе и непрерывном истечении сжиженного углеводородного газа (СУГ), плотность которого больше плотности воздуха. Мгновенный выброс СУГ может происходить при повреждении резервуара или иного аппарата, в котором СУГ находится под давлением. За счет внутренней энергии СУГ его массовая доля d мгновенно испаряется, образуя с капельками жидкости облако аэрозоля. За счет больших скоростей вихревых потоков происходит быстрое вовлечение в облако воздуха и быстрое испарение оставшейся части СУГ. Массу воздуха Ма0, кг, мгновенно вовлекающуюся в облако для такого испарения, рассчитывают по формуле Ма0 = (l - d) MgLg / (Cp.a (Ta - Tg) + XwLw), (3.1)
d определяют из соотношения d = 1 - ехр (- Сp.g (Ta - Tg) / Lg), (3.2) где Cp.g — удельная теплоемкость СУГ, Дж/(кг · К).
Принимают, что образовавшееся облако дрейфует по ветру со скоростью vd = 0, 6nв (nв — скорость ветра) и имеет в начальный момент форму цилиндра, высота которого равна его радиусу. С течением времени высота облака уменьшается, а радиус растет.
dMa / dt = ρ a p r2 a2 a3 nв Ri-1 + 2 ρ a а1 (dr / dt) p r h, dT / dt =((dMa / dt) Cp.a (Ta - T) + p r2 (Tgr - T)1, 333) / (Ma Cp.a + Mg Cp.g), (3.3) dr / dt = a4 (gh (ρ g.a - ρ a) / rg.a) 0, 5, где Ma — масса воздуха в облаке, кг; а1, a2, a3, a4 — коэффициенты (а1 = 0, 7, а2 = 0, 5, a4 = 1, 07, a3 = 0, 3 для классов устойчивости А—В (классы устойчивости даны по Паскуиллу, таблица 3.1); 0, 24 — для С—В; 0, 16 — для E—F); Ri — число Ричардсона, определяемое из соотношения Ri = (5, 88 h0, 48 g / (a32 nв2)) (ρ g.a - ρ a ) / ρ a; h — высота облака, м; Таблица 3.1— Классы устойчивости атмосферы по Паскуиллу
Решением системы вышеуказанных уравнений являются зависимости Ma = Ma (t), Т= Т(t), ρ = ρ (t). Для решения системы уравнений необходимы дополнительные соотношения ρ g.a = (Ma + Mg) / (Ma / ρ a + Mg / ρ g) (Ta / T). (3.4)
(ρ g.a - ρ a) / ρ g.a < 10-3. (3.5) Зависимость h = h(t) находим из соотношения h(t)=(Ma / ρ a + Mg /ρ g ) (T /Ta)(1/(p r(t)2). (3.6) Когда плотность паровоздушного облака незначительно отличается от плотности воздуха (т. е. после окончания фазы падения), его движение определяется как фаза пассивной дисперсии и описывается процессами турбулентной диффузии.
где sy, sz — среднеквадратичные отклонения, зависящие от величины xc - x0;
Для описания непрерывного истечения СУГ из резервуаров или иных аппаратов предполагается, что результирующая концентрация газа в паровоздушном облаке является суммой концентраций от отдельных элементарных газовых объемов и рассчитывается по формуле (3.8) где Q = т· t j, — масса СУГ в j -м элементарном объеме, кг; Пример расчета динамики паровоздушного облака в открытом пространстве Пример 1. Для расчета динамики паровоздушного облака (движения в пространстве границы облака, определяемой НКПВ) принимается, что в некоторый момент времени t0 начинается истечение пропана с массовой скоростью 1, 3 кг/с, скорость ветра составляет 1 м/с, градиент температуры составляет 0, 667 К/м.
Результаты расчета границы облака для двух значений времени t0 + 10 с и t0 + 300 с представлены на рисунке 3.1. Процедура расчета, реализованная на ПЭВМ, представлена на блок-схеме (рисунок 3.2). Рисунок 3.2 — Алгоритм расчета параметров паровоздушного облака Приложение 4
|