2020-06-30
813
За счет износа арматуры произошла разгерметизация газопровода. В месте повреждения произошло стечение газа под высоким давлением в окружающую среду. На месте разрушения в грунте образуется воронка. Метан поднялся в атмосферу, а другие газы или их смеси оседают в приземном слое. Смешиваясь с воздухом, газы образовали с воздухом взрывоопасную смесь. В результате взаимодействия частиц газа с металлом и твердыми частицами грунта возникли искры, и началось горение, которое за счет самоускорения пламени трансформировалось во взрыв. Примем, что процесс развивался в детонационном режиме.
Класс магистрального трубопровода – газопровод высокого давления. Диаметр сечения трубопровода может составлять от 0,5 до 1,2м. Задана скорость ветра в момент аварии, м/с. Состав газа принят в следующем соотношении: метан (
) - 90%, этан (
) – 4%, пропан (
) – 2%; Н-бутан (
) – 2%; изопентан (
) – 2%. Температура транспортируемого газа составляла 400С
Дальность распространения облака взрывоопасной смеси в направлении ветра определяется по формуле:
(2.1)
| где |  | массовый секундный расход газа, кг/с; |
| 25 | коэффициент пропорциональности, имеющий размерность м3/2/кг1/2; | |
 | скорость ветра, м/с. |
Массовый секундный расход газа M из газопровода для критического режима истечения определим по формуле:
(2.2)
| где |  | коэффициент, учитывающий расход газа от состояния потока (для звуковой скорости истечения  ); |
 | площадь отверстия истечения, принимаемая равной площади сечения трубопровода, м2; | |
 | коэффициент расхода, учитывает форму отверстия ( ), в расчетах принимается  ; | |
 | давление газа в газопроводе, Па; | |
 | удельный объем транспортируемого газа при параметрах в газопроводе (определяется по формуле (2.3)). |
(2.3)
| где |  | температура трансформируемого газа, К; |
 | удельная газовая постоянная, определяемая по данным долевого состава газа  и молярным массам компонентов смеси из соотношения (2.4). |
(2.4)
| где | 8314 | универсальная газовая постоянная,  ; |
 | молярная масса компонентов газа, кг/кмоль; | |
| n | число компонентов; | |
| | массовые доли компонентов газа. |
Таблица 2.1 Давление газа в газопроводе в зависимости от класса магистрального трубопровода.
| Газопровод высокого давления | 2,5МПа |
| Газопровод среднего давления | 1,2…2,5МПа |
| Газопровод низкого давления | Менее 1,2Мпа |
По таблице 2.1 определяем давление газа в газопроводе.
Определим площадь отверстия истечения газа по формуле:
(2.5)
| где | d | диаметр отверстия истечения, принимаемый равному диаметру сечения трубы. |
Пример
За счет износа арматуры произошла разгерметизация газопровода.
Класс магистрального трубопровода – газопровод высокого давления. Диаметр сечения трубы 0,5м. Скорость ветра в момент аварии составляла 2м/с. Состав газа принят в следующем соотношении: метан () - 90%, этан () – 4%, пропан () – 2%; Н-бутан () – 2%; изопентан () – 2%. Температура транспортируемого газа составляла 400С
Решение
Удельная газовая постоянная, определяемая по данным долевого состава газа 
и молярным массам компонентов смеси из соотношения (2.4).
По таблице 2.1 определяем давление газа в газопроводе. Так как по заданию дан газопровод высокого давления, 
.
Определим площадь отверстия истечения газа по формуле:
Рассчитаем дальность распространения облака взрывоопасной смеси в направлении ветра:
Рассчитаем границы зоны детонации:
(2.6)
Вывод
При данной аварии дальность распространения облака взрывоопасной смеси составит 654,8м по направлению ветра, при этом границы зоны детонации не будут превышать 327,4м.
