Законодательная база Российской Федерации

ПРИКАЗ МЧС РФ от 10.07.2009 N 404 "ОБ УТВЕРЖДЕНИИ МЕТОДИКИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСЧЕТНЫХ ВЕЛИЧИН ПОЖАРНОГО РИСКА НА ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ОБЪЕКТАХ"

2. Рассматривается резервуар, находящийся в обваловании (рис. П3.1).

Вводятся следующие допущения:

истечение через отверстие однофазное;

резервуар имеет постоянную площадь сечения по высоте;

диаметр резервуара много больше размеров отверстия;

размеры отверстия много больше толщины стенки;

поверхность жидкости внутри резервуара горизонтальна;

температура жидкости остается постоянной в течение времени истечения.

Массовый расход жидкости G (кг/с) через отверстие во времени t (с) определяется по формуле:

(П3.1)

где G_0 - массовый расход в начальный момент времени, кг/с, определяемый по формуле:

(П3.2)

где ро - плотность жидкости, кг/м3;

g - ускорение свободного падения (9,81 м/с2);

мю - коэффициент истечения;

A_hol - площадь отверстия, м2;

h_hol - высота расположения отверстия, м;

A_R - площадь сечения резервуара, м2;

h_0 - начальная высота столба жидкости в резервуаре, м.

Высота столба жидкости в резервуаре h (м) в зависимости от времени t определяется по формуле:

(П3.3)

Условия перелива струи жидкости (при h_0 > h_hol ) через обвалование определяется по формуле:

(П3.4)

где H - высота обвалования, м;

L - расстояние от стенки резервуара до обвалования, м.

Рис. П3.1. Схема для расчета истечения жидкости из отверстия в резервуаре

Количество жидкости m (кг), перелившейся через обвалование за полное время истечения, определяется по формуле:

(П3.5)

где t_pour - время, в течение которого жидкость переливается через обвалование, с (т.е. время, в течение которого выполняется условие (П3.4)).

Величина t_pour определяется по формуле:

(П3.6)

где a, b, c - параметры, которые определяются по формулам:

(П3.7)

(П3.8)

(П3.9)

В случае, если жидкость в резервуаре находится под избыточным давлением

ДельтаР (Па), величина мгновенного массового расхода G_0 (кг/с) определяется по формуле:

(П3.10)

Для определения количества жидкости, перелившейся через обвалование, и

времени перелива следует проинтегрировать соответствующую систему

уравнений, где величина ДельтаР может быть переменной.

3. Массовая скорость истечения сжатого газа из резервуара определяется по формулам:

докритическое истечение:

(П3.11)

(П3.12)

сверхкритическое истечение:

(П3.13)

(П3.14)

где G - массовый расход, кг/с;

P_a - атмосферное давление, Па;

P_V - давление газа в резервуаре, Па; гамма - показатель адиабаты газа;

A_hol - площадь отверстия, м2;

мю - коэффициент истечения (при отсутствии данных допускается принимать равным 0,8);

ро_V - плотность газа в резервуаре при давлении P_V , кг/м3.

4. Массовая скорость истечения паровой фазы G_V (кг/с) определяется по формуле:

(П3.15)

где мю - коэффициент истечения;

A_hol - площадь отверстия, м2;

P_C - критическое давление сжиженного газа, Па;

М - молярная масса, кг/моль;

R - универсальная газовая постоянная, равная 8,31 Дж/(K x моль);

T_C - критическая температура сжиженного газа, K;

P_R = P_V / P_C - безразмерное давление сжиженного газа в резервуаре;

P_V - давление сжиженного газа в резервуаре, Па.

Массовую скорость истечения паровой фазы можно также определять по формулам (П3.11) - (П3.14).

Массовая скорость истечения жидкой фазы G_L (кг/с) определяется по формуле:

(П3.16)

где ро_L - плотность жидкой фазы, кг/м3;

ро_V - плотность паровой фазы, кг/м3;

T_R = T / T_C - безразмерная температура сжиженного газа;

T - температура сжиженного газа в резервуаре, K.

5. Под квазимгновенным разрушением резервуара следует понимать внезапный (в течение секунд или долей секунд) распад резервуара на приблизительно равные по размеру части. При такой пожароопасной ситуации часть хранимой в резервуаре жидкости может перелиться через обвалование.

Ниже представлена математическая модель, позволяющая оценить долю жидкости, перелившейся через обвалование при квазимгновенном разрушении резервуара. Приняты следующие допущения:

рассматривается плоская одномерная задача;

время разрушения резервуара много меньше характерного времени движения гидродинамической волны до обвалования;

жидкость является невязкой;

трение жидкости о поверхность земли отсутствует;

поверхность земли является плоской, горизонтальной.

Система уравнений, описывающих движение жидкости, имеет вид:

(П3.17)

где h - высота столба жидкости над фиксированным уровнем, м;

h_G - высота подстилающей поверхности над фиксированным уровнем, м;

u - средняя по высоте скорость движения столба жидкости, м/с;

x - координата вдоль направления движения жидкости, м;

t - время, с;

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

Граничные условия с учетом геометрии задачи (рис. П3.2) имеют вид:

(П3.18)

(П3.19)

(П3.20)

(П3.21)

где a - высота обвалования.

Массовая доля жидкости Q (%), перелившейся через обвалование к моменту времени T, определяется по формуле:

(П3.22)

где u_N - средняя по высоте скорость движения столба жидкости при x = b, м/с;

h_N - высота столба жидкости при x = b, м;

h_0 - начальная высота столба жидкости в резервуаре, м;

R - ширина резервуара, м.

График расчетной и экспериментальной зависимостей массовой доли перелившейся через обвалование жидкости Q от параметра a/h_0 представлен на рис. П3.3.

Рис. П3.2. Типичная картина движения жидкости в обваловании при квазимгновенном разрушении резервуара

Рис. П3.3. Зависимость доли перелившейся через обвалование жидкости Q от параметра a/h_0 : 1 - расчет; 2 - эксперимент