• Xây dựng cơng thức tính cơng sinh ra khi nổ thiết bị chứa LPG;
• Xây dựng cơng thức tính lượng nhiệt bức xạ truyền tới bề mặt hấp thụ nhiệt vào trường hợp cháy LPG;
• Xây dựng hệ số xác định lượng tiêu thụ ơ xy trong khơng khí, tiêu thụ khơng khí khơ, hệ số phát thải CO2, hệ số phát thải khói khi cháy đám mây hơi LPG phát sinh sau sự cố nổ thiết bị chứa LPG trong trường hợp xảy ra cháy hồn tồn LPG;
• Nghiên cứu áp dụng mơ hình nguồn thải gián đoạn, phát thải dạng đám mây hơi để đánh giá ảnh hưởng của quả cầu lửa hình thành khi nổ thiết bị chứa LPG.
XÂY DỰNG CƠNG THỨC TÍNH LƯỢNG LPG HƠI SINH RA KHI NỔTHIẾT BỊ CHỨA LPG THIẾT BỊ CHỨA LPG
Khi đánh giá tác động của vụ nổ thiết bị chứa LPG cần phải kể đến mức độ hóa hơi của LPG lỏng sau khi thốt ra ngồi mơi trường. Tuy nhiên, vấn đề này các nghiên cứu trước đây chưa được thực hiện một cách đầy đủ. Các kết quả nghiên cứu hiện có đều giả sử rằng khi xảy ra sự cố nổ thiết bị chứa mơi chất bất kỳ thì tồn bộ lượng lỏng thốt ra đều hố hơi [23]. Do vậy, luận án tiến hành nghiên cứu xây dựng cơng thức tính lượng hơi LPG sinh ra (có kể đến tỷ lệ LPG lỏng hố hơi sau khi thốt ra ngồi) sau vụ nổ thiết bị chứa LPG như trình bày sau đây với giả thiết:
• Q trình thay đổi trạng thái của LPG từ trạng thái ban đầu trong thiết bị tới trạng thái sau (thốt ra mơi trường) khi nổ thiết bị được coi là q trình đoạn nhiệt;
• Lượng LPG lỏng trong thiết bị chỉ chiếm tối đa 80% thể tích [5]. Do vậy, thiết bị có thể tích tổng cộng là V1gồm 80% là LPG lỏng (V1L) và 20% là hơi LPG (
Xác định tổng lượng hơi được tạo ra
Sau vụ nổ, tổng thể tích của hơi LPG tạo thành xác định theo công thức 4.2:
Xác định lượng hơi tạo thành do hơi LPG trong thiết bị dãn nở
Từ cơng thức 3.2 ta xác định được thể tích hơi V1V→Vđược tạo ra sau khi phần hơi V1V
(m3) LPG trong thiết bị dãn nở đoạn nhiệt tính theo cơng thức sau [22]:
Với propane: k = 1,131; với butane: k = 1,094 [115].
Xác định lượng hơi LPG tạo thành do phần LPG lỏng hoá hơi
Khi xảy ra sự cố nổ, phần LPG lỏng thoát ra khỏi thiết bị và áp suất của nó giảm từ áp suất, nhiệt độ ban đầu trong thiết bị tới áp suất, nhiệt độ khi thoát ra mơi trường và LPG lỏng sẽ sơi và hóa hơi. Như vậy, sẽ dư ra một lượng nhiệt làm hoá hơi tức thời phần LPG lỏng sau khi thốt ra mơi trường. Gọi lượng nhiệt khi LPG thay đổi nhiệt độ từ nhiệt độ ban đầu T0 (là nhiệt độ bão hòa của LPG trong thiết bị) tới nhiệt độ nhiệt độ sơi TB của LPG ở áp suất khí quyển là Q1, lượng nhiệt này được xác định theo cơng thức tính lượng nhiệt do thay đổi nhiệt độ như sau [21]:
Nếu gọi lượng nhiệt cần để hóa hơi tức thời lượng mLLPG→V LPG lỏng là Q2, ta có cơng thức xác định lượng nhiệt Q2theo nhiệt hố hơi [21] như sau:
Từ cơng thức 4.6 ta xác định được tỷ lệ theo phần trăm khối lượng LPG lỏng hóa hơi so với khối lượng LPG lỏng thóat ra mơi trường khơng khí là:
Từ 4.7 ta có khối lượng LPG lỏng được hố hơi tức thời sau khi thốt ra mơi trường ngay khi diễn ra vụ nổ là:
Như vậy, thể tích của lượng lỏng sẽ thực hiện q trình hóa hơi là:
Thay 4.8 vào 4.9, ta có:
Hệ số thay đổi thể tích khi LPG chuyển pha từ lỏng sang hơi tuỳ thuộc vào cấu tử thành phần và điều kiện xảy ra chuyển đổi (áp suất, nhiệt độ). Tuy nhiên, để thuận tiện trong tính tốn, khi đề cập tới hệ số này, đa số các tài liệu về LPG đều chấp nhận hệ số chuyển đổi của LPG vào khoảng 250 [80]. Do vậy, thể tích hơi LPG tạo ra khi xảy ra sự cố nổ thiết bị chứa 1 kg LPG lỏng là:
Thể tích hơi LPG tạo ra khi xảy ra sự cố nổ thiết bị chứa LPG, ứng với khối lượng phần LPG lỏng (kg) trong thiết bị thóat ra ngồi khí quyển, dãn nở đoạn nhiệt:,