семинарское занятие. семинар 2. Задача Определить ущерб нанесенный окружающей среде при гильотинном разрыве газопровода d 1000мм, с давлением P7,5Мпа
 Скачать 0.65 Mb.
|
|
Задача: 1. Определить ущерб нанесенный окружающей среде при гильотинном разрыве газопровода D =1000мм , с давлением P=7,5Мпа 2.Определить ущерб нанесенный окружающей среде при истечении газа через отверстие(свищ) d =0,01м из нефтепровода D =1000мм , с давлением P=7,5Мпа 3. Рассчитать давление и скорость газа до и после свища. 4.Расчитать диаметр свища, при котором утечка газа будет фиксироваться приборами в диспетчерской. Принять погрешность измерения приборов принять равной 1%. Исходные данные: Компонентный состав природного газа и его параметры: приведены в таблице 1. Таблица 1. Состав и параметры природного газа
2.1 Теплофизические свойства природного газаОпределим молярную массу газовой смеси:  Где  объемная концентрация i-го компонента смеси в долях единицы,  молярная масса i-го компонента смеси, кг/кмоль. кг/кмоль Критическое давление газа:   МПа Критическая температура газа:   К Характеристическая газовая постоянная газовой смеси:  Где  - универсальная газовая постоянная,  =8314    Относительная плотность газа по воздуху:  Где  плотность воздуха,  , плотность газа при стандартных условиях. Стандартные условия:  ,  Плотность газа находим из уравнения Клапейрона-Менделеева:    Площадь зоны рекультивации земли равна F =65600м2 =6,56га   1.Затраты по устранению вредных последствий аварии и проведению природоохранных мероприятий (рекультивация земель). Для правильной оценки масштабов работ по рекультивации загрязненных взрывом газа земель приведем перечень только основных работ, которые, согласно (8), необходимо выполнить на загрязненной территории земляные работы по предварительной подготовке поверхности почвы (вывоз сгоревшего грунта), механическая обработка почвы. 3) внесение извести или известковых материалов. 4) внесение удобрений; внесение торфа; внесение биопрепаратов. посев семян растений; Размер платы за загрязнение окружающей среды(штрафные санкции) без проведения восстановительных работ [там же для земель Республики Коми) составляет 1.56 млн руб/га. Поданным ООО «ЛУКОЙЛ-Коми»(6), удельные затраты на рекультивации земель Республики Коми составили 11,0млн руб/га. Исходя из приведенных данных , стоимость рекультивации загрязненных земель составит Cp= 6,56*11,0= 72,16(млн. руб.) 1 Затраты на ремонт поврежденной части трубопровода Согласно (2), «расчетная продолжительность выполнения работ по ликвидации аварии нефтепровода не должна превышать 80 часов в обычных условиях, с увеличением на 30-50% для болотистых местностей». Сварочно-монтажные работы при замене дефектного участка должны выполняться с соблюдением требований СНиП Ш-4-2-80, ВСН 006-89, и ВППБ 01-05-99. Следовательно, если работы выполняются ремонтной бригадой, обычно состоящей из трех человек, то суммарные трудозатраты на выполнение ремонта составят не более 3 х 80 = 240 нормо-часов в обычной и не более 360 нормо-часов - в болотистой местности. При средней стоимости одного нормо-часа слесарно-сварочных работ 1,5 тыс. руб. стоимость всего ремонта вместе с расходными материалами (10-20 тыс. руб.) не превысит 360x1,5 + 20 = 560 (тыс, руб.), (1) 2. Прямой материальный ущерб от потери газа из поврежденной трубы можно подсчитать следующим образом. При нарушении целостности трубопровода общий объем выброшенного газа составит: V =V1+V2+V3 (2) где V1- объем газа , вытекшего в напорном режиме, продолжающемся с момента повреждения трубопровода до остановки перекачки; V2 - объем газа , вытекшего в безнапорном режиме, продолжающемся с момента остановки перекачки до закрытия задвижек; V3 - объем газа , вытекшего с момента закрытия задвижек до прекращения утечки (до момента прибытия аварийно-восстановительной бригады или до полного опорожнения отсеченной части трубопровода). Период «напорного вытекания газа длится от 320 мин, для крупных разрывов до нескольких часов для сравнительно небольших утечек. Подсчитаем объем газа вытекающего из трубопровода при площади отверстия равного S м2. Скорость истечения газа из отверстия  1. Вычислим скорость истечения сжатого газа из баллона через малое отверстие или сопло (рис. 22). Считая течение ламинарным и установившимся, возьмем произвольную линию тока , один конец, которой (2) находится снаружи баллона, вблизи отверстия а другой (1) — внутри баллона, где скорость газа v1 пренебрежимо мала. Применим уравнение Бернулли (25-4) к точкам 1 и 2 линии тока; тогда получим  Величиной v1 2можно пренебречь. Опустим индекс у скорости v2, в результате чего получаем  Эта формула применима как для идеальных, так и для реальных газов. Допустим теперь, что газ идеальный и что зависимостью теплоемкости C V от температуры можно пренебречь. Тогда  или на основании (20.1)  Следовательно,  В таком виде, однако, эта формула непригодна для вычислений, так как не известна температура Т2 струи газа при ее выходе из отверстия. Известно давление Р1 и температура Т1газа в баллоне, а также наружное давление Р2. Температуру Т2 можно найти из уравнения адиабаты  Оно дает  После подстановки этого значения и формулу (26,S) получаем  Cp =  RR =  Дж(кг*Т) - относительная молекулярная масса газа.v =   Максимальная скорость достигается при истечении в вакуум. Она равна  (Индекс 1 у температуры Т мы опустили.) Подставляя вместо Ср ее значение из формулы (24.2), получим  где с скорость звука. Для молекулярного водорода при температуре Т = 1000 К, эта формула дает  Подсчитаем стоимость вытекшего газа(пусть цена 1000м3 равна 250 долларов) V = S* v*t*c Скорость истечения газа через отверстие при давлении равном 7,5Мпа равна v =150м/с, Площадь отверстия рана S =0,0000785м2 Время до обнаружения утечки определяется по промежутку равному времени между двумя инспекционными обходами трубопровода равно 2 неделям. t =336 час. =2822400с. Примерно получим стоимость вытекшего газа равной V =1,0млн руб. Если происходит гильотинный разрыв газопровода , то объем вытекшего газа примерно равен газу находящемуся в трубопроводе между двумя задвижками. Пусть это расстояние равно 10км, D =1000мм , с давлением P=7Мпа, тогда объем вытекшего газа будет равен V0 =  V0 =550000м3 Стоимость этого газа будет равна Сг =550*250*70 =10млн. руб. Итого стоимость гильотинной аварии будет равна С авар. =0,56 +72,16 +10 = 82,71млн. руб. Откуда следует что доля ремонтных работ составляет примерно 10% от общей стоимости работ. Существует упрощенная формула Торричелли: V =  (м/сек),где: g – ускорение свободного падения, м/сек2; Δ P – разность давлений сред, кг/м2;  – плотность газа, кг/м3 (для природного газа = 0,72 кг/м3 при нормальных условиях).Исходные данные: 1. Давление природного газа в трубе P1 =1,2 кг/см2 = 12 000 кг/м2 (абс.) 2. Давление атмосферного воздуха Р2 = 1 кг/см2 = 10 000 кг/м2 (абс.) 3. Диаметр отверстия в трубе d = 10 мм = 0,01 м. Требуется определить расход природного газа Расчет 1. Определяем скорость истечения природного газа из отверстия: V = √(2g х Δ P)/λг = √ [2 х 9,81 х (12 000 – 10 000)]/0,72 = 231,8 м/сек 2. Определяем расход газа: G = (π х d2)/4 х V х 3600 = (3,14 х 0,012)/4 х 231,8 х 3600 = 66,0 м3/час Литература: 1.Методические указания по проведению анализа рисков для опасных производственных объектов газотранспортных предприятий ОАО»Газпром», СТО Газпром 2-2.3-351-2009. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
, [МПа]
, [К]