Расчет выбросов опасных веществ и размеров зон воздействия поражающих факторов аварий (СТО Газпром 2-2.3-400-2009)

  Главная      Учебники - Газпром     СТО Газпром 2-2.3-400-2009

 поиск по сайту

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  1  2  3  4  5  6  7  8   ..

 

9 Расчет выбросов опасных веществ и размеров зон воздействия поражающих факторов аварий (СТО Газпром 2-2.3-400-2009)

 

9.1 Расчет интенсивности, общих количеств и продолжительности выбросов природного газа и газового конденсата

9.1.1 Скважины.

9.1.1.1 Исходные данные для моделей расчета аварии на скважине.

Модели аварийного выброса природного газа из скважины рекомендуется использовать при анализе аварийной ситуации в группе сценариев .

Аварии на скважинах при их моделировании рекомендуется аппроксимировать двумя предельными случаями:

- модель залпового выброса из скважины, которая применима на начальном этапе аварийного истечения в течение первых нескольких десятков минут с начала аварии;

- модель установившегося истечения из скважины, которая применима при оценке аварийного выброса газа на больших временах.

Исходными данными для моделей расчета аварии на скважине являются:

l – коэффициент гидравлического сопротивления;

g – ускорение свободного падения, м/с2;

 -  плотность, температура, давление газа при нормальных условиях;

Тср - Средняя температура в скважине, К;

Zср -среднее значение коэффициента сжимаемости;

 давление в скважине напротив работающего интервала (Па);

 коэффициенты фильтрационного сопротивления, ,, кг.см2;

 - пластовое давление (Па);

 атмосферное давление (рассматривается открытый фонтан) (Па);

Геометрия секции скважины:

 - длина секции, м;

- наружный диаметр кольцевого пространства, м;

- внутренний диаметр кольцевого пространства, м;

- зенитный угол, град.;

η - вязкость газа в пластовых условиях,  Н·с/м2;

с -скорость звука, м/с;

к -проницаемость пласта в окрестности скважины, дарси;

m - пористость пласта в окрестности скважины;

hпл - эффективная толщина пласта, м;

zср - Среднее значение коэффициента сжимаемости.

 

Искомые параметры:

G(t)– зависимость массового расхода из скважины от времени, кг/с.

9.1.1.2 Модель залпового выброса из скважины.

Настоящая модель предназначена для расчета интенсивности G(t) залпового выброса, который возникнет при мгновенной разгерметизации устья закрытой скважины. Максимальный объем поступивших в атмосферу продуктов достигается в ситуации, при которой авария происходит на скважине, заполненной неподвижным газом (например, в процессе исследований скважины).

Нестационарное течение газа описывается системой уравнений, выражающих законы сохранения массы и количества движения. Скорость в выходном сечении будет равна местной скорости звука. Начиная с момента аварии, вниз по столбу газа будет передвигаться волна разрежения. Дойдя до забоя, волна, частично отразившись, перейдет в пласт, где формируется возрастающая во времени депрессионная воронка. После того, как волна достигла забоя, приходит в движение флюида в пласте.

Порядок расчета приведен в подразделе В.3 Приложения В.

9.1.1.3 Модель установившегося истечения из скважины.

В модели предполагается, что по скважине и пласту движется установившийся поток газа. Массовый расход через любое поперечное сечение скважины одинаков. Модель разработана в предположении постоянства температуры и коэффициента сжимаемости.

Порядок расчета представлен в подразделе В.2 Приложения В.

9.1.2 Газопроводы.

Модели расчета аварийного истечения газа из газопроводов рекомендуется использовать при анализе аварийной ситуации в группах сценариев  и частично в .

Исходными данными для расчета являются:

l – коэффициент гидравлического сопротивления;

d0 – внутренний диаметр трубы, м;

(оК)- средние давление и температура для аварийного участка газопровода;

Рн, Рк –давление в начале и конце газопровода (Па);

L – длина газопровода, м;

r – плотность газа при нормальных условиях, г/м3;

L1 – расстояние от места разрыва до КС (ДКС, УКПГ и т.д.), м;

х – расстояние от места разрыва до ближайшего линейного крана, м;

k  показатель адиабаты газа.

Искомые параметры:

– массовый расход, (кг/с).

М  полная масса газа, выброшенная из газопровода, кг.

Аварийные ситуации на газопроводах объектов газодобычи сводятся к трем типичным случаям:

-        истечение из межпромыслового коллектора между УППГ и головными сооружениями (ГС) (рисунок 9.1 а);

-        истечение из межпромыслового коллектора ДКС (УППГ, УКПГ) ниже по потоку течения газа (рисунок 9.1 а, б);

-        истечение из внутрипромыслового газопровода со стороны куста скважин (рисунок 9.1 б);

 

 

Рисунок 9.1 - Типовые случаи аварийных разрывов

а) – разрыв межпромыслового, магистрального газопровода;

б) – разрыв внутрипромыслового газопровода от коллектора куста скважин до УКПГ.

 

Для определения аварийного расхода газа в случаях а), б) моделируется аварийный участок газопровода, который находится выше или ниже по потоку газа относительно головных сооружений (либо УППГ, ДКС, УКПГ). Последовательность развития аварийного процесса истечения газа следующая. При возникновении аварийного разрыва вверх и вниз по потоку от места аварии движется волна разрежения. Идентификация аварийного разрыва проводится оператором диспетчерской службы. После идентификации разрыва принимается решение на закрытие охранных кранов головных сооружений (либо ДКС, УКПГ, УППГ) и линейных кранов на перегоне (если они есть). В методике для большей общности принимается, что закрытие кранов может происходить не одновременно.

Аварийным участком считается участок от места разрыва трубопровода до головных сооружений (либо ДКС, УКПГ, УППГ). Аварийной секцией считается участок от места разрыва до ближайшего линейного крана (если линейный кран отсутствует или не может быть закрыт, под аварийной секцией понимается весь аварийный участок).

Расчет истечения газа для каждой из аварийных секций производится в два этапа. На первом этапе рассчитывается аварийный расход газа от момента аварии до момента закрытия линейного крана. На втором – аварийный расход газа из отсеченной секции (после закрытия линейного крана) до его полного истечения.

Порядок расчета для случая полного разрыва трубы приведен в подразделе Г.1 (Приложение Г).

Порядок расчета для случая разгерметизации технологической линии на площадочных сооружениях (на примере ДКС) приведен в подразделе Г.2 (Приложение Г).

В случае частичной разгерметизации трубы газопровода рекомендуется использовать методику подраздела Г.3 Приложения Г.

При определении аварийного расхода газа в случае аварийного разрыва на газопроводе от коллектора куста скважин до УКПГ (аварийный участок №1 на рисунке 9.1 б), необходимо учитывать, что через лифтовые колонны скважин  в аварийное сечение трубопровода поступает пластовый газ до тех пор, пока фонтанная арматура или запорные устройства на коллекторной линии куста скважин не перекроют поток пластового газа и не изолируют аварийный участок № 1. Завершение аварийного истечения газа из участка №1 произойдет после полного опорожнения изолированной аварийной секции газопровода.

Порядок расчета для этого случая приведен в подразделе Г.4 (приложение Г).

9.1.3 Жидкостные трубопроводы (нестабильных и стабильных углеводородных жидкостей)

Модели расчета аварийного истечения газа и газового конденсата из трубопроводов, перекачивающих нестабильные и стабильные углеводородные жидкости, рекомендуется использовать при анализе аварийных ситуаций в группах сценариев (для стабильных углеводородных жидкостей) и (для нестабильных углеводородных жидкостей).

Исходными данными для расчета являются:

– диаметр трубопровода, м;

– полная длина трубопровода, м;

– расстояние от начала трубопровода до места аварии, м;

h(x) – профиль трассы, м;

где х – расстояние по трассе трубопровода от 0 до Lтр, м;

P(x) – профиль давления в трубопроводе, Па;

– температура транспортируемого жидкого опасного вещества, K;

Н – напорная характеристика насосов (насоса) на входе, м;

q – расход, кг3/с;

– размер шероховатости внутренней поверхности трубы, м;

– координаты расположения задвижек  по трассе, м;

– время, за которое происходит отключение насосов и прекращается подача в трубопровод жидкой фазы, одновременно задвижками отсекается аварийный участок трубопровода, с;

– давление насыщенных паров транспортируемого опасного вещества при температуре Ттр, Па;

– кривая насыщения или, что то же самое, ;

– теплоемкость жидкой фазы, Дж/(моль·град);

– температурные зависимости удельного объема жидкой фазы;

– энтальпия жидкой фазы, Дж/моль;

– связь давления насыщения с температурой;

Уравнение связи удельного объема двухфазной смеси с давлением в зависимости от некоторого параметра q.

                               (9.1)

Давление входит в функцию , через  и  при замене Т по зависимости ;

– атмосферное давление, Па;

– плотность транспортируемой жидкой фазы, кг/м3;

– давление на входе трубопровода, соответствующее установившемуся режиму перекачки от насосов (насоса) до места разрыва, Па;

– давление на входе насоса в установившемся режиме перекачки, Па;

N – количество этапов истечения, характеризующихся разной величиной осредненной в пределах этапа интенсивностью выброса;

 

Искомые параметры:

– значения интенсивности выброса из конденсатопровода для каждого k-ого этапа выброса (k = 1, …, N), кг/с;

– массовые доли газовой фазы на каждом этапе выброса;

–интенсивности поступления жидкости в пролив на каждом этапе  выброса, кг/с;

– температуры на каждом этапе выброса, К;

t(k) – длительности k-ого этапа выброса, с.

 

При разрыве (разрушении) трубопроводов, транспортирующих вскипающую при сбросе рабочего давления до атмосферного жидкость, инициируется сложная совокупность взаимосвязанных и процессов. Однако, при инженерных оценках параметров аварийного истечения флюида из протяженного трубопровода достаточно знать следующие основные физические закономерности.

Сразу после разрыва трубопровода от места разрыва по трубопроводу распространяются волны разгрузки – падения давления с изменением скорости транспортируемого флюида: на участке до места разрыва (по потоку) среда ускоряется, а на участке после места разрыва – замедляется, вплоть до образования обратного потока жидкости. В первые секунды после разрушения, пока идет падение давления в транспортируемой жидкости вблизи отверстия разгерметизации, происходит выброс жидкой фазы с очень высокой интенсивностью. Выброшенный на этой стадии продукт вскипает за пределами трубопровода. После частичного спада давления в полости трубопровода вскипание жидкой фазы происходит уже внутри трубы и на выходе наблюдается двухфазный поток, интенсивность которого зависит от целого ряда факторов: начального термодинамического состояния вскипающей жидкости, ее свойств, расположения зоны вскипания (фронта вскипания) в трубопроводе. В сечении отверстия разгерметизации истечение происходит в критическом режиме, то есть местная скорость равна скорости звука двухфазного потока при термодинамических и теплофизических параметрах смеси, установившихся на данный момент времени. Такой режим критического истечения опасного вещества общепринято называть «режимом запирания потока». При продвижении зоны вскипания вглубь трубопровода интенсивность истечения падает как за счет влияния трения на поток, так и за счет снижения температуры смеси в аварийном сечении.

Фронты вскипания перемещаются вглубь трубы от места, где произошла разгерметизация, не сразу, а через некоторое время. Перемещение фронта вскипания возможно только при условии, что скорость движения фронта относительно среды будет больше скорости движения самой среды. Вскипание будет происходить в сечении трубы, где давление падает до давления насыщения паров.

При разрушении трубопровода можно выделить следующие режимы:

- непосредственно сразу после разрушения трубопровода очень непродолжительное время имеет место выброс жидкой фазы с высокой интенсивностью;

- двухфазный выброс на стадии циркуляции по трубопроводу волн давления;

- истечение двухфазного потока в установившемся режиме на стадии работы насосов и неперекрытых задвижек;

- истечение двухфазного потока только из отсеченного участка за счет избыточного давления, причем в этом случае можно выделить два варианта:

а) первый, когда над местом разрушения существует столб жидкости, который не позволяет зоне вскипания распространиться от места разрушения;

б) второй, когда участок трубопровода достаточно ровный и в этом случае зона вскипания может распространиться на весь трубопровод;

- завершение режима двухфазного истечения за счет избыточного давления, существовавшего в трубопроводе; при этом, также как и в предыдущем режиме, существует два варианта:

а) первый, после того, как существовавший над местом разрушения столб жидкости вытек, из трубопровода в окружающую среду может поступать лишь газовая фаза как образовавшаяся внутри трубы в «газовых подушках», так и образующаяся от кипения и испарения жидкой фазы, оставшейся в «карманах», созданных рельефом трассы; не исключен и выброс отдельных объемов жидкости из таких «карманов»;

б) второй, когда давление в достаточно ровном участке трубопровода упало до давления окружающей среды и при этом жидкая фаза, оставшаяся в трубе охладилась до температуры кипения; в этом случае из разрушенного трубопровода будет идти эмиссия паров транспортируемого опасного вещества и происходить за счет действия силы тяжести истечение жидкой фазы в режиме неполного перекрытия сечения жидкостью;

Для прогнозирования последствий аварий на конденсатопроводе рекомендуется рассматривать лишь те из перечисленных режимов выброса, которые дают определяющий вклад в формирование облаков, способных распространяться от места аварии. Для формирования такого облака необходимо, с одной стороны, наличие высокой интенсивности выброса, а с другой стороны, достаточно долгое время существования этой интенсивности (при высокой интенсивности, но малой длительности общая масса выброса оказывается небольшой и выброс быстро рассеивается). Такому критерию удовлетворяют два режима:

- режим до отсечения аварийного участка задвижками при продолжающейся закачке опасного вещества в трубопровод (напорное истечение);

- режим самотечного истечения до тех пор, пока в трубопроводе на месте разрушения имеется избыточное давление и жидкая фаза (самотечный режим).

При этом в качестве расхода на месте разрушения следует использовать интенсивность расхода в запирающем потоке, соответствующую максимально возможной величине, т.е. предположению о том, что истечение происходит из чисто жидкого состояния с давлением насыщения. В приложении к рассматриваемой ситуации это означает, что фронт вскипания находится в трубе непосредственно вблизи места разрушения. Это соответствует ситуации напорного режима истечения, а также самотечного режима в случае, если имеются перепады высот по трассе более 10 м. Для самотечного истечения на участках с перепадом высот менее 10 м это так же справедливо, но в более консервативном смысле, поскольку на ровных участках (в отсутствие подпора давления) будет происходить плавный спад интенсивности, который следует учитывать для более точных оценок.

Собственно расчет интенсивности , общих количеств М и продолжительности выбросов tk газового конденсата осуществляется по методикам, приведенным в Приложении Д, по следующему алгоритму:

Определяется количество этапов истечения N, характеризующихся разными значениями интенсивности выброса, осредненными в пределах этапа.

Для каждого k-ого этапа выброса (k = 1, …, N) определяются значения интенсивности выброса из конденсатопровода, массовые доли газовой фазы в выбросе, интенсивности поступления жидкости в пролив, температуры выброса и длительности k-ого этапа истечения.

При этом выделяются два случая:

Первый случай - жидкость, транспортируемая по конденсатопроводу, не вскипает при сбросе давления до атмосферного.

Этап 1. Подтверждается условие невскипания транспортируемой жидкой фазы при сбросе давления.

Этап 2. Определяется площадь сечения отверстия разгерметизации, которая полагается равной площади поперечного сечения трубопровода.

Этап 3. По известному профилю трассы определяется уровень высотной отметки, на которой произошел гильотинный разрыв.

Этап 4. Определяется максимальная высота трассы на участке от места разрыва до конца трассы и отметку, на которой достигается эта высота.

Этап 5. Определяются координаты близлежащих задвижек - до и после места разрушения.

Этап 6. Определяется максимальная высота трассы на участке от задвижки до места разрыва и координата этой точки по трассе.

Этап 7. Определяется максимальная высота трассы на участке от места разрыва до задвижки после разрыва и координата этой точки по трассе.

Этап 8. Определяются массы жидкого опасного вещества, способные вытечь из двух участков конденсатопровода на этапе самотечного истечения: из участка, расположенного до места аварии, и из участка, расположенного после (процедура определения этой величины приведена в подразделе Д.1.4 (Приложение Д)).

Этап 9. Определяется количество этапов истечения - N=5:

а)    первый этап (k = 1) – этап напорного истечения – от момента разрушения до отключения насосов и перекрытия задвижек;

б)   второй, третий, четвертый и пятый этапы (k = 2, …,5) – это этапы самотечного истечения - от момента перекрытия задвижек до полного выхода всей возможной массы транспортируемого жидкого опасного вещества с обоих концов трубопровода.

Этап 10. Определяется интенсивность выброса и его продолжительность на первом этапе.

Этап 11. Определяется интенсивность выброса и его продолжительность на этапах самотечного истечения (k = 2, …, 5), в случае если не происходит вскипание жидкости.

Второй случай - жидкость, транспортируемая по конденсатопроводу, может вскипать при сбросе давления до атмосферного.

Этап 1. Подтверждается условие вскипания транспортируемой жидкой фазы при сбросе давления.

Этап 2. Определяется площадь сечения отверстия разгерметизации, которую полагаем равной площади поперечного сечения трубопровода.

Этап 3. По известному профилю трассы определяется уровень высотной отметки, на которой произошел гильотинный разрыв.

Этап 4. Определяется координаты близлежащих задвижек - до и после места разрушения.

Этап 5. Определяется масса жидкого опасного вещества, которая может вытечь из участка до места разрушения и масса жидкого опасного вещества, которая может вытечь из участка после места разрушения (процедура определения этих величин приведена в подразделе Д.1.4 (Приложение Д)).

Этап 6. Определяется количество этапов истечения:

- N=3, если перепад высот на отсеченном аварийном участке составляет более 10 метров:

а)     первый этап (k = 1) – этап напорного истечения– от момента разрушения до отключения насосов и перекрытия задвижек;

б)    второй, третий этапы (k = 2, 3) - этапы самотечного истечения - от момента перекрытия задвижек до полного выхода всей возможной массы транспортируемого жидкого опасного вещества с обоих концов трубопровода, причем третий этап представляет собой сток жидкой фазы уже лишь из одного конца трубопровода, сток жидкого опасного вещества из второго уже закончился.

- N=5, если перепад высот на отсеченном аварийном участке составляет менее 10 метров:

а)      первый этап (k = 1) – этап напорного истечения– от момента разрушения до отключения насосов и перекрытия задвижек;

б)      второй, третий, четвертый и пятый этапы (k = 2, …, 5) - этапы самотечного истечения - от момента перекрытия задвижек до полного выхода всей возможной массы транспортируемого жидкого опасного вещества с обоих концов трубопровода.

Этап 7. Определяется интенсивность выброса и его продолжительность на первом этапе.

Этап 8. Определяется интенсивность выброса и длительность на втором и третьем этапах для случая N=3.

Этап 9. Определяется интенсивность выброса и длительность на втором, третьем, четвертом и пятом этапах для случая N=5 (перепад высотных отметок по трассе отсеченного участка менее 10 м).

Порядок расчета для случая гильотинного разрыва конденсатопровода приведен в подразделе Д.1 (Приложение Д).

Порядок расчета для случая наличия трещины в конденсатопроводе приведен в подразделе Д.2 (Приложение Д).

Порядок расчета для случая наличия свища в конденсатопроводе приведен в подразделе Д.3 (Приложение Д).

 

9.1.4 Площадочные объекты.

Для каждого расчетного сценария аварии на площадочных объектах с системами сжатого газа необходимо определить интенсивности G(t), объемы или массы М (в том числе, массы опасных веществ, непосредственно участвующих в создании поражающих факторов аварии) и продолжительности аварийных выбросов t опасных веществ для заданных (в рамках расчетных сценариев аварий) вариантов нарушений герметичности ОС площадочных объектов (т.е. размеров отверстий истечения) и вариантов перекрытия потоков углеводородов запорной арматурой.

Расчет интенсивности G(t) нестационарного истечения опасного вещества при разрыве технологических трубопроводов (включая трубопроводы обвязки, магистральных насосов) следует выполнять, рассматривая отдельно аварийные потоки опасного вещества с интенсивностями G1(t) и G2(t) из двух концов разрушенного трубопровода, разделенного разрывом на два аварийных участка: верхний и нижний (относительно точки разрыва трубопровода по доаварийному потоку опасного вещества: верхний – с более высоким начальным давлением, нижний – с более низким начальным давлением). Расчет рекомендуется проводить по методике Приложения Г.

При рассмотрении случаев разгерметизации аппаратов, емкостей рассчитывается интенсивность истечения G(t) из образовавшегося единственного отверстия разрыва.

При этом в качестве основных влияющих на интенсивность истечения параметров следует учитывать: диаметр отверстия истечения; фактическое доаварийное давление опасного вещества в месте разгерметизации; местоположение аварийного элемента ОС площадочных объектов в общей технологической схеме; время, требуемое для закрытия кранов (задвижек) либо в автоматическом режиме (минимальное время отсечения), либо с помощью средств дистанционного управления (время закрытия зависит от алгоритма идентификации факта аварии и реакции диспетчера), либо с участием персонала объекта вручную по месту расположения кранов или задвижек (время отсечения в данном случае в основном определяется временем прибытия персонала к местам расположения запорной арматуры).

Интенсивность истечения опасного вещества рекомендуется рассчитывать по методикам, приведенным в Приложениях Г, Д. При этом на ОСПО с обращением сжатого газа следует рассматривать разгерметизацию «на полное сечение», а на ОСПО с обращением жидких углеводородов задавать ряд отверстий разгерметизации разных размеров.

При расчетах интенсивности истечения опасного вещества при авариях на ДКС, УКПГ, УППГ, в качестве одного из основных вариантов перекрытия запорной арматуры при аварии на основных технологических ОСПО рекомендуется рассматривать закрытие (в течение первых 30 с после аварийной разгерметизации) обратного клапана на выходном трубопроводе-шлейфе и отказ закрытия входного(ой) крана(задвижки) на входном трубопроводе-шлейфе.

При расчете объема (массы) выброшенного при аварии транспортируемого опасного вещества дополнительно к вышеперечисленным параметрам следует учитывать продолжительность идентификации факта аварии на диспетчерских пунктах управления технологическим режимом объекта.

При определении количества Мав выброшенного опасного вещества учитывается вся масса опасного вещества, которая может попасть в окружающую среду через отверстие разгерметизации за время, необходимое по технологическому регламенту на локализацию и ликвидацию аварии. При отсутствии в технологическом регламенте указанного значения времени, его необходимо оценить, рассматривая три вида оценок: оптимистическую (автоматическое закрытие кранов), среднюю (закрытие крана диспетчером с учетом времени на идентификацию аварии) и пессимистическую (ручное закрытие кранов). Интенсивность истечения опасного вещества в течение заданного времени локализации аварии рекомендуется рассчитывать по методикам, приведенным в Приложениях Г, Д.

Количества Мпф опасных веществ, участвующие в создании поражающих факторов аварии на площадочных объектах, зависят от вида поражающего фактора.

Количество природного газа, участвующее в формировании зон действия воздушной волны сжатия Мпф-ввс и осколочного воздействия Мпф-оск, определяется:

- для технологических газопроводов - массой газа, заключенной в пределах длины разрушенного участка трубопровода;

- для емкостного оборудования - массой газа в объеме внутренней полости резервуара, емкости, аппарата.

Количество опасного вещества, участвующее в создании тепловой радиации пожара Мпф-т, в каждый данный момент времени определяется интенсивностью горения (кг/с) газообразных продуктов, либо выбрасываемых из отверстия разгерметизации, либо поступающих в зону горения с поверхности пролива. При этом для потенциальных реципиентов наиболее критично воздействие пламени и тепловой радиации в течение первых минут после разрыва, поскольку наибольшие масштабы поражающего теплового воздействия имеют место именно на этом временном отрезке.

Количество газообразных продуктов в облаке топливо - воздушной смеси взрывопожароопасной концентрации, участвующих в создании термического и барического поражающих факторов при взрывном сгорании облака, следует определять с учетом времени распространения облака, массы поступившего в него газообразного и в виде мелкодисперсного аэрозоля опасного вещества, атмосферных условий, вида и рельефа подстилающей поверхности и ряда других факторов (см. подраздел Е.3 (приложение Е)). Учитывая сложность процесса дисперсии и распространения облака ТВС, соответствующие расчеты рекомендуется проводить по специализированным методикам, например, РД 03-26-2007 [10] (см. также подраздел Ж.7 (приложение Ж)).

 

9.1.4.1 Сосуды с газом под давлением.

Методики расчета аварийного истечения газа из сосуда под давлением рекомендуется использовать при анализе аварийных ситуаций на площадочных объектах.

Методика расчета истечения газа из отверстия в стенке сосуда.

Исходными данными для методики являются:

 газовая постоянная, (Дж/(моль·К));

 - давление в окружающей среде, Па;

 - объем емкости, м3;

 - начальное значение давления газа в емкости, Па;

 - начальное значение температуры газа в емкости, К;

 - показатель политропы;

 - площадь выходного отверстия, м2;

коэффициент сжатия струи;

r – плотность газа при нормальных условиях, г/м3;

k–показатель адиабаты газа.

Искомые параметры:

G(t)– массовый расход, кг/с.

В методике предполагается, что в штатной ситуации, предшествующей аварийной, внутренняя полость сосуда изолирована, и давление в нем превышает давление в окружающей среде. В некоторый момент происходит разгерметизация сосуда и начинается истечение сжатого газа в окружающую среду через отверстие в стенке.

Методика основана на совместном расчете по двум моделям: модели опорожнения сосуда и модели истечения газа через заданное отверстие в стенке сосуда. Предполагается, что размеры отверстия неизменны в процессе истечения и что истекающий флюид остается в газовой фазе (конденсация не учитывается). Модель для сосуда основана на предположении, что давление и температура (а в силу уравнения состояния и плотность) внутри него зависят только от времени и не зависят от пространственных переменных. Кроме того предполагается, что геометрический объем сосуда на рассматриваемом интервале времени неизменен. Модель истечения через отверстие в стенке предполагает, что в каждый момент течение можно рассматривать как стационарное, определяемое состоянием газа в сосуде и давлением в окружающей среде. В модели используется приближение, что процесс истечения адиабатический или изоэнтропический.

Порядок расчета приведен в подразделе Г.5 (Приложение Г).

Методика расчета истечения из сосуда при разрыве патрубка.

Исходными данными для методики являются:

- давление в окружающей среде, Па;

коэффициент сжатия струи;

r – плотность газа при нормальных условиях, г/м3;

k  показатель адиабаты газа;

 - длина патрубка, м;

 - диаметр патрубка, м;

 - коэффициент гидравлического сопротивления.

Искомые параметры:

G(t) – массовый расход, кг/с.

Методика расчета истечения из сосуда при разрыве патрубка строится аналогично методике истечения из сосуда через отверстия.

Методика основана на совместном расчете по двум моделям: модели опорожнения емкости и модели истечения газа через патрубок. Модель для сосуда основана на предположении, что давление и температура внутри него зависят только от времени и не зависят от пространственных переменных, и что геометрический объем емкости на рассматриваемом интервале времени неизменен.

Модель истечения через патрубок предполагает, что в каждый момент течение можно рассматривать как стационарное, определяемое состоянием газа в сосуде и давлением в окружающей среде. Предполагается, что размеры патрубка неизменны в процессе истечения, и ось патрубка горизонтальна, объем патрубка много меньше объема емкости. Предполагается также, что в каждый момент времени течение в патрубке стационарно и определяется состоянием газа в сосуде и давлением окружающей среды. Коэффициент гидравлического сопротивления постоянен по длине патрубка. Рассматривается баротропный процесс, т.е. предполагается, что плотность однозначно связана с давлением. При переходе из сосуда в трубу давление изменяется непрерывным образом.

Порядок расчета приведен в подразделе Г.6 (Приложение Г).

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  1  2  3  4  5  6  7  8    ..