МЕТОДИКА ОЦЕНКИ ПОСЛЕДСТВИЙ АВАРИЙНЫХ ВЗРЫВОВ ТОПЛИВНО-ВОЗДУШНЫХ СМЕСЕЙ (С ИЗМЕНЕНИЯМИ И ДОПОЛНЕНИЯМИ). РД 03-409-01 (утв. Постановлением Госгортехнадзора РФ от 26.06.2001 n 25)


Утверждена
Постановлением
Госгортехнадзора России
от 26 июня 2001 г. N 25
Введена в действие
Постановлением
Госгортехнадзора России
от 26 июня 2001 г. N 25
МЕТОДИКА
ОЦЕНКИ ПОСЛЕДСТВИЙ АВАРИЙНЫХ
ВЗРЫВОВ ТОПЛИВНО-ВОЗДУШНЫХ СМЕСЕЙ
(С ИЗМЕНЕНИЯМИ И ДОПОЛНЕНИЯМИ)
РД 03-409-01
ВВЕДЕНИЕ
Методика оценки последствий аварийных взрывов топливно-воздушных смесей (далее - Методика) позволяет провести приближенную оценку различных параметров воздушных ударных волн и определить вероятные степени поражения людей и повреждений зданий при авариях со взрывами топливно-воздушных смесей.
Методика рекомендуется для использования:
при определении масштабов последствий аварийных взрывов топливно-воздушных смесей;
при разработке и экспертизе деклараций безопасности опасных производственных объектов.
Методика оценки последствий аварийных взрывов топливно-воздушных смесей разработана Научно-техническим центром по безопасности в промышленности Госгортехнадзора России (НТЦ "Промышленная безопасность") совместно со специалистами ИХФ РАН. В Методике использованы действующие стандарты, отчеты о НИР, выполненные НТЦ "Промышленная безопасность", и другие источники [1 - 15].
В разработке Методики принимали участие д.ф.-м.н. Б.Е. Гельфанд, д.ф.-м.н. С.Б. Дорофеев, д.т.н. В.И. Сидоров, д.т.н. А.С. Печеркин, к.ф.-м.н. А.М. Бартенев, к.ф.-м.н. В.Ф. Мартынюк, к.ф.-м.н. М.В. Лисанов, к.т.н. А.А. Агапов, к.ф.-м.н. В.П. Сидоров, С.И. Сумской.
ПРИНЯТОЕ СОКРАЩЕНИЕ
ТВС - топливно-воздушная смесь.
ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
С - скорость звука в воздухе, м/с;
0
С - концентрация горючего вещества в облаке ТВС, кг/куб. м;
г
С - стехиометрическая концентрация вещества в смеси с
ст
воздухом, кг/куб. м;
Е - эффективный энергозапас ТВС, Дж;
I - импульс волны давления, Па x с;
I - импульс фазы сжатия, Па x с;
+
I - импульс фазы разрежения, Па x с;
-
I - импульс отраженной волны давления, Па x с;
r+
I - импульс отраженной волны разрежения, Па x с;
r-
I - безразмерный импульс фазы сжатия;
x
K - декремент затухания;
i
К - декремент изменения давления в отраженной волне;
r
М - масса горючего вещества, содержащегося в облаке ТВС, кг;
г
ДЕЛЬТА Р - избыточное давление, Па;
ДЕЛЬТА Р - амплитуда волны давления, Па;
+
ДЕЛЬТА Р - амплитуда волны разрежения, Па;
-
ДЕЛЬТА Р - амплитуда отраженной волны давления, Па;
r+
ДЕЛЬТА Р - амплитуда отраженной волны разрежения, Па;
r-
Р - атмосферное давление, Па;
0
Р - безразмерное давление;
x
Pr - пробит-функция повреждений стен промышленных зданий;
1
Pr - пробит-функция разрушения промышленных зданий;
2
Рr - пробит-функция длительной потери управляемости у людей
3
(состояние нокдауна);
Рr - пробит-функция разрыва барабанных перепонок у людей;
4
Рr - пробит-функция отброса людей волной давления;
5
R - расстояние от центра облака ТВС, м;
R - безразмерное расстояние от центра облака ТВС;
x
V - скорость видимого фронта пламени, м/с;
г
W - тротиловый эквивалент взрыва ТВС, кг;
m - средняя масса человека, кг;
q - удельная теплота сгорания газа, Дж/кг;
г
t - время процесса, с;
бета - корректировочный параметр, характеризующий фугасные
свойства ТВС;
лямбда - параметрическое расстояние;
сигма - степень расширения продуктов сгорания;
тау - длительность фазы сжатия, с;
+
тау - длительность фазы разрежения, с;
-
тау - длительность отраженной волны давления, с;
r+
тау - длительность отраженной волны разрежения, с.
r-
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1. Методика предназначена для количественной оценки параметров воздушных ударных волн при взрывах топливно-воздушных смесей, образующихся в атмосфере при промышленных авариях. При рассмотрении предполагается частичная разгерметизация или полное разрушение оборудования, содержащего горючее вещество в газообразной или жидкой фазе, выброс этого вещества в окружающую среду, образование облака ТВС, инициирование ТВС, взрывное превращение (горение или детонация) в облаке ТВС.
1.2. Методика позволяет определять вероятные степени поражения людей и степени повреждений зданий от взрывной нагрузки при авариях со взрывами топливно-воздушных смесей.
1.3. Предполагается, что в образовании облака ТВС участвует горючее вещество одного вида, в противном случае (для смеси нескольких горючих веществ) характеристики ТВС, используемые при расчетах параметров ударных волн, определяются отдельно.
1.4. Исходными данными для расчета параметров ударных волн при взрыве облака ТВС являются:
характеристики горючего вещества, содержащегося в облаке ТВС;
агрегатное состояние ТВС (газовая или гетерогенная);
средняя концентрация горючего вещества в смеси С ;
г
стехиометрическая концентрация горючего газа с воздухом С ;
ст
масса горючего вещества, содержащегося в облаке, М (если эта
г
величина неизвестна, то ее расчет рекомендуется проводить согласно
приложению 1 [15]);
удельная теплота сгорания горючего вещества q ;
г
информация об окружающем пространстве.
1.5. Основными структурными элементами алгоритма расчетов (рис. 1) являются:
определение массы горючего вещества, содержащегося в облаке;
определение эффективного энергозапаса ТВС;
определение ожидаемого режима взрывного превращения ТВС;
расчет максимального избыточного давления и импульса фазы сжатия воздушных ударных волн для различных режимов;
определение дополнительных характеристик взрывной нагрузки;
оценка поражающего воздействия взрыва ТВС.
1.6. В Приложении к Методике приведены примеры расчетов.
-----------------------------------------------------------------¬
¦ Исходные данные: ¦
¦ характеристики горючего вещества облака ТВС ¦
¦ агрегатное состояние ТВС ¦
¦ средняя концентрация горючего вещества в облаке ТВС С ¦
¦ г ¦
¦стехиометрическая концентрация горючего вещества с воздухом С ¦
¦ ст ¦
¦ масса горючего вещества в облаке М ¦
¦ г ¦
¦ удельная теплота сгорания горючего вещества q ¦
¦ г ¦
¦ информация об окружающем пространстве ¦
L--------------------------------T--------------------------------
¦
/
-----------------------------------------------¬
¦ Определение эффективного энергозапаса ТВС ¦
¦ E = M q при С <= C ¦
¦ г г г ст ¦
¦ или ¦
¦ E = M q C / C при C > C ¦
¦ г г ст г г ст ¦
¦При расчете параметров взрыва облака, лежащего¦
¦ на поверхности земли, величина эффективного ¦
¦ энергозапаса удваивается ¦
L-----------------------T-----------------------
¦
/
----------------------------------------------------------¬
¦ Определение ожидаемого режима взрывного превращения ¦
¦ 1/3 ¦
¦ Расчет безразмерного расстояния R = R / (E / P ) ¦
¦ x 0 ¦
¦ 1/3¦
¦Расчет параметрического расстояния лямбда = 100 R / Е ¦
¦ 0 ¦
L-----T---------------------------------------------T------
¦ ¦
/ /
-----------¬ -------------¬
¦Детонация +---------------¬ ¦Дефлаграция ¦
L---T------- ¦ L----------T--
¦ ¦ ¦
Определение основных параметров взрыва ТВС (безразмерные
давление Р и импульс I )
x x
¦ ¦ ¦
/ / /
-------------------¬ ------------------------¬ ------------------------------¬
¦Облако газовой ТВС¦ ¦Облако гетерогенной ТВС¦ ¦ 2 ¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦Р = (V / C ) ((сигма - ¦
¦ln(Р ) = -1,124 - ¦ ¦Р = 0,125 / R + ¦ ¦ x г 0 ¦
¦ x ¦ ¦ x x ¦ ¦ ¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦1) / сигма) (0,83 / R - ¦
¦1,66 ln(R ) + ¦ ¦ 2 3¦ ¦ x ¦
¦ x ¦ ¦0,137 / R + 0,023 / R ¦ ¦ ¦
¦ ¦ ¦ x x¦ ¦ 2 ¦
¦ 2 ¦ ¦ ¦ ¦0,14 / R ) ¦
¦0,26 (ln(R )) ¦ ¦I = 0,022 / R или ¦ ¦ x ¦
¦ x ¦ ¦ x x ¦ ¦ ¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦I = (V / C ) ((сигма - ¦
¦ln(I ) = -3,4217 -¦ ¦Р = 0,271 / лямбда + ¦ ¦ x г 0 ¦
¦ x ¦ ¦ x ¦ ¦ ¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦1) / сигма) (1 - 0,4 x ¦
¦0,898 ln(R ) - ¦ ¦ 2 ¦ ¦ ¦
¦ x ¦ ¦0,62 / лямбда + ¦ ¦(сигма - 1) V / сигма C ) x ¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦ г 0 ¦
¦ 2 ¦ ¦ 3 ¦ ¦ ¦
¦0,0096 (ln(R )) ¦ ¦0,236 / лямбда ¦ ¦ 2 ¦
¦ x ¦ ¦ ¦ ¦(0,06 / R + 0,01 / R - ¦
¦ ¦ ¦I = 0,047 / лямбда ¦ ¦ x x ¦
¦ ¦ ¦ x ¦ ¦ ¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦ 3 ¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦0,0025 / R ), где сигма = 7 ¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦ x ¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦для газовых смесей; сигма = 4¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦для гетерогенных смесей, при ¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦этом энергозапас гетерогенной¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦смеси домножается на (сигма -¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦- 1) / сигма ¦
L-------T----------- L-----------T------------ L---------T--------------------
¦ ¦ ¦
¦ / ¦
¦ -------------------------------------------¬ ¦
¦ ¦ Определение размерных величин ¦ ¦
L->¦ 2/3 1/3 ¦<--
¦ДЕЛЬТА Р = P P и I = I (P ) E / C ¦
¦ x 0 x 0 0¦
L--------------------T----------------------
¦
Определение дополнительных характеристик взрыва ТВС
¦
/
----------------------------------------------------------------¬
¦ Параметры падающей волны при детонации облака газовой смеси ¦
¦ (давление, импульс и длительность фаз сжатия и разрежения) ¦
¦ ¦
¦ 2¦
¦ln(ДЕЛЬТА P / P ) = 0,299 - 2,058 ln лямбда + 0,26(ln лямбда) ¦
¦ + 0 ¦
¦ ¦
¦и ln(ДЕЛЬТА P / P ) = -1,46 - 1,402 ln лямбда + ¦
¦ - 0 ¦
¦ ¦
¦ 2 ¦
¦0,079(ln лямбда) ¦
¦ ¦
¦ 5 1/3 ¦
¦ln(10 тау / E ) = 0,106 + 0,448 ln лямбда - 0,026 x ¦
¦ +

РАСПОРЯЖЕНИЕ Минимущества РФ от 26.06.2001 n 1779-р О ДЕЛЕГИРОВАНИИ ДЕПАРТАМЕНТУ ГОСУДАРСТВЕННОЙ СОБСТВЕННОСТИ КИРОВСКОЙ ОБЛАСТИ ЧАСТИ ПОЛНОМОЧИЙ МИНИМУЩЕСТВА РОССИИ ПО ЛИЦЕНЗИРОВАНИЮ ОЦЕНОЧНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ  »
Постановления и Указы »
Читайте также