Приложение 5. РУКОВОДСТВО ПО БЕЗОПАСНОСТИ "МЕТОДИКА ОЦЕНКИ РИСКА АВАРИЙ НА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ТРУБОПРОВОДАХ, СВЯЗАННЫХ С ПЕРЕМЕЩЕНИЕМ ВЗРЫВОПОЖАРООПАСНЫХ ГАЗОВ"

Истечение газа при разрыве трубопровода на полное сечение описывается дифференциальными балансовыми соотношениями по массе, импульсу и энергии:

где: - плотность газа; - время; - усредненная по сечению скорость транспортируемого газа; P - давление; e - удельная внутренняя энергия; h - удельная энтальпия; - коэффициент теплообмена с окружающей средой; d0 - внутренний диаметр трубы; T0 - температура окружающей среды; T - температура стенки трубы.

Для инженерной оценки массового расхода газа при разрыве трубопровода может быть использовано уравнение Белла:

где: и Gн - текущий и начальный массовый расход (в момент разрыва), кг/сек; - время, прошедшее с момента разрыва, с; Г - фактор инерциальной задержки ( 0,5); - коэффициент сохранения массы; - постоянная времени, с.

Начальный массовый расход рассчитывается исходя из предположения о том, что в месте разрыва характер процесса истечения адиабатический:

где: Pн - давление газа в трубопроводе до разрыва, Па; Aр - площадь поперечного сечения разрыва, м2; R - удельная газовая постоянная (Дж/кг·К); - коэффициент сжимаемости по условиям газа на срезе (выходе) при Pкр, Tкр; Tн - температура газа в трубопроводе до разрыва, К.

Коэффициент сохранения массы рассчитывается по формуле:

где: Mг - общая масса газа, способная вытечь из изолированной секции трубопровода, кг; - постоянная времени, с.

Выражение для постоянной времени базируется на допущении об изотермическом характере процесса движения газа, имеющем место на большей части длины отсеченной секции трубопровода:

где: L* - длина отсеченного участка трубопровода, м; a0 - скорость звука в газе до разрыва, м/с; fтр - коэффициент трения газа о стенки трубы (шероховатость); d0 - внутренний диаметр трубопровода, м.

Общая масса газа, которая может быть выброшена при разрыве, определяется из выражения:

где: L* - длина отсеченного участка трубопровода, м; A* - площадь поперечного сечения трубопровода; Zн - коэффициент сжимаемости газа до разрыва при параметрах Pн, Tн.

Рекомендуемый порядок расчета истечения сжиженных газов
из технологических трубопроводов

Для расчета интенсивности истечения сжиженных углеводородов (пропан-бутановых смесей) рекомендуется корреляция:

где: F - площадь сечения трубы в месте истечения (разрыва), м2; G - массовый расход, кг/с; - плотность жидкости; L и d0 - длина и диаметр трубопровода, м.

Для случая истечения двухфазной жидкости под давлением насыщенных паров из отсеченного с одного конца участка трубопровода: P* - давление насыщения при температуре окружающей среды, Н/м2; n1 = 0,4; n2 = 0,23.

Для случая истечения сжиженного газа через протяженный трубопровод из емкости под избыточным давлением: P* - абсолютное давление в емкости, Н/м2; n1 = 2; n2 = 0,3.