Это упрощенная и достаточно объективная методика, рассмотренная в работах . На основе анализа и обобщения материалов аварий со взрывом ГВС в очаге поражения (взрыва) на открытой местности (атмосфере) выделяют две зоны: детонации (детонационной волны); распространения (действия) ударной волны (УВ).
Условный (расчетный) радиус зоны детонации (детонационной волны) r 0 определяют по эмпирической формуле:
r 0 =18.5· (2.5),
где k – коэффициент, характеризующий объем газов или паров веществ, переходящих во взрывоопасную смесь. Его значения в расчетах принимаются k=0.4-0.6 . В некоторых методиках значение коэффициента k принимают в зависимости от способа хранения продукта: k = 1 - для резервуаров с газообразным веществом;
k = 0,6 - для газов, сжиженных под давлением;
k = 0,1 - для газов, сжиженных охлаждением (хранящихся в изотермических емкостях);
k = 0,05 - при аварийном разливе легковоспламеняющихся жидкостей;
– количество вещества, разлившегося из разгерметизированной емкости (хранилища);
8,5 – эмпирический коэффициент, который позволяет учесть различные условия возникновения взрыва (характеристики ГВС, состояние атмосферы, форму облака, мощность источника воспламенения, место его инициирования и др.).
За пределами зоны детонации избыточное давление ударной волны (ΔР ф) резко снижается до атмосферного. В литературных источниках предлагаются те или иные зависимости для расчета максимальных значений ΔР ф в зоне детонации с учетом расстояния до места взрыва, например во второй методике, приведенной ниже.
В этой же методике для расчетов используются обобщенные данные изменения избыточного давления (ΔР ф) исходя из расстояния, выраженного в долях от радиуса зоны детонации (r 1 /r 0) и максимального давления (P max) в зоне детонации (табл. 2) . При этом P max для различных ГВС находится по табл.2 из справочников .
Зону распространения (действия) УВ обычно разбивают на несколько (n) зон с радиусами:
· смертельных поражений или полных разрушений (R 100) с избыточным давлением на внешней границе ΔР ф =100 кПа (ΔР ф > 50 кПа);
· сильных и полных разрушений соответственно с ΔР ф =30 кПа и ΔР ф =50 кПа (R 50);
· средних с ΔР ф =20 кПа
· слабых с ΔР ф =10 кПа (R 20)
· безопасную зону с ΔР ф < <10 кПа, т.е. ΔР ф =6 -7 кПа (R 6, 7). * По международным нормам безопасным
· для человека является Δ Р ф =7 кПа .
Затем, определив P max (табл. 2) для данной ГВС, вытекшей при аварии из емкости (хранилища), по табл. 3 при принятых зонах с ΔР ф1 =100 кПа, ΔР ф2 =50 кПа, ΔР ф3 =20 кПа, R 6 , 7 =7кПа находим отношения r 1 /r 0 и, следовательно, радиусы (R n) принятых зон, зная r 0 из (2.5)
и R n =c n ·r 0 (2.7),
где n – показатель той или иной принятой зоны; c x = определяется по табл.3.
По аналогии с характеристиками зон разрушений при воздействии воздушной УВ ядерных взрывов определяют размеры опасных зон, в которых возникнут сильные, возможные (слабые) разрушения жилых и промышленных зданий в районах взрыва газо- и паровоздушных смесей углеводородных газов и жидкостей . Следует сказать, что учитывая импульсный характер воздействия нагрузок от УВ, избыточное давление при взрыве ГВС, вызывающее сильные разрушения, будет примерно в 1,5-1,7 раза больше, чем при ядерном взрыве, т.е примерно ΔР ф ГВС ср ~50 кПа, а возможные слабые разрушения – ΔР ф ГВС сл =20 кПа .
Тогда радиусы зоны сильных (R c) и слабых (R сл) разрушений:
R сл = R 20 = r 0 ·с 20 ,
R c = R 50 = r 0 · с 50
Отношения R 50 /r 0 и R 20 /r 0 могут быть определены как по табл.3, так и по табл.4 . В табл. 4 приведены значения радиусов зон сильных (R c = R 50) и слабых (R cл = R 20) разрушений для массы разлившейся ГВС из разгерметизированной емкости (Q) – Q=1-10000 т и максимальных значений давлений P max =500-2000 кПа .
Таблица 2
Физико-химические и взрывоопасные свойства некоторых веществ и их ГВС
Взрывы, происходящие на производстве приводят к разрушению зданий, сооружений, оборудования и травмирования людей. Поэтому важно знать заранее, к каким разрушениям может привести возможен взрыв. При взрыве газопаровоздушных среды зоной разрушения считается площадь с границей, определяется радиусом R, центром которого является технологический блок, рассматриваемой объект или эпицентр взрыва. Границы каждой зоны характеризуются значениями избыточных давлений во фронте ударной волны Δ Р и соответственно безразмерным коэффициентом К, характеризующий воздействие ударной волны взрыва на объект. Классы зон возможных разрушений при взрыве облаков топливно-воздушной смеси в помещении и коэффициенты К в зависимости от создаваемого избыточного давления АР, представленные в табл. 4.4. Данная таблица используется для нахождения размеров зон возможных разрушений от взрывной волны, и, зная характеристику зоны поражения, можно определить избыточное давление во взрывной волны и массу взрывчатого вещества, участвовала во взрыве.
Таблица 4.4
Уровень возможных разрушений при взрывном превращении облаков топливовоздушной смеси
|
разрушения |
Избыточное давление Δ Р, кПа |
коэффициент К |
разрушений |
Характеристика зоны поражения |
||||
|
Разрушение и обрушение всех элементов зданий и сооружений, включая подвалы, процент выживания людей: Для административно бытовых зданий и |
||||||||
|
зданий управления обычного исполнения - 30%; Для производственных зданий и сооружений обычного исполнения - 0% |
||||||||
|
Разрушение части стен и перекрытий верхних этажей, образование трещин в стенах, деформация перекрытий нижних этажей. Возможно ограниченное использование подвалов, сохранившихся после расчистки входов. Процент выживания людей: Для административно бытовых зданий и зданий управления обычного исполнения - 85%; Для производственных зданий и сооружений обычного исполнения - 2%. |
||||||||
|
Разрушение главным образом второстепенных элементов (крыш, перегородок и дверных заполнений). Перекрытия, как правило, не обваливаются. Часть помещений пригодна для использования после расчистки обломков и выполнения ремонта. Процент выживания людей: для административно бытовых зданий и зданий управления обычного исполнения - 94%. |
||||||||
|
Разрушение оконных и дверных заполнений и перегородок. Подвалы и нижние этажи полностью сохраняются и пригодны для временного использования после уборки мусора и закладки проемов. Процент выживания людей: Для административно бытовых зданий и зданий управления обычного исполнения - 98%; Для производственных зданий и сооружений обычного исполнения - 90%. |
||||||||
|
разрушение стеклянных заполнений |
Разрушение стеклянных заполнений. Процент выживших -100%. |
|||||||
Радиусы R, м, зон возможных поражений в общем виде могут быть определены по формулам: при М < 5000 кг
при М> 5000 кг
где М - масса парогазовой среды, участвующий во взрыве, кг
К - безразмерный коэффициент, характеризующий влияние взрыва на объект и определяется по табл. 4.4;
М т - тротиловый эквивалент взрыва, кг, рассчитываемый по формуле (4.2) ... (4.4).
По уровню вызванных взрывной волной разрушений с использованием табл. 4.4 можно рассчитать массу взрывчатого вещества в тротиловом эквиваленте, что участвовала во взрыве. Или наоборот, зная массу взрывчатого вещества в тротиловом эквиваленте, которая может участвовать во взрыве, можно рассчитать размер каждой зоны с определенной характеристикой поражения.
ПРИМЕР .
Определить максимальное расстояние от центра взрыва паров изобутилового спирта в производственном цехе, при котором человек временно потеряет слух. Масса спирта, взорвался, составляет М = 10 кг. Временная потеря слуха у человека наблюдается при избыточном давлении ударной волны
Решение .
1. Рассчитаем по формуле (4.3), с учетом формулы (4.1), тротиловый эквивалент взрыва в воздухе паров изобутилового спирта, кг,
где принято:
Для изобутилового спирта теплота сгорания Qн = 36743 кДж / кг (справочная величина);
Доля приведенной массы парогазовых веществ участвующих во взрыве, для производственного помещения принята, по табл. 4.1, равной 0,3.
2. Поскольку масса парогазовой смеси не превышает 5000 кг, то расчет радиуса зоны, где человек временно при взрыве потеряет слух, можно определить по формуле (4.6). При этом безразмерный коэффициент К, характеризующий влияние волны взрыва на объект, принимается в соответствии со значением избыточного давления в ударной волны ДР <2 кПа и табл. 4.4, равным 56. Тогда радиус зоны, м, составит:
Вывод. При нахождении человека в зоне возможного взрыва с радиусом поражения 27,2 м существует большая вероятность временной потере ею слуха. При взрыве произойдет разрушение стеклянного заполнения оконных проемов и незначительное повреждение оборудования.
Расчет
радиусов зоны детонации r0 при взрыве участков газопроводов
Исходные данные :
d = 1,42 м; Рг = 7,5 МПа; t = 400С; W = 1 м/с; m=0,8.
Расчет:
1..gif" width="167" height="42"> = 254 м3/кг.
3. М = = 148,1 кг/с.
4. r0 = 12,5 = 152 м.
Отсюда зона детонации будет равна: 2r0= 304 м (с каждой стороны трассы газопровода).
Используя таблицу 21 получаем радиус зоны возможных сильных разрушений, границы которой определяются величиной избыточного давления 50 кПа:
r = 4r0 =608 м
Аналогичные расчёты выполнены и для других участков газопроводов. Полученные данные сведены в таблицу 22:
Таблица 22 - Радиусы зон поражения при воздействии избыточного давления | |||||
Степень поражения | Избыточное давление, | Радиус зоны, м для газопроводов |
|||
Радиус зоны детонации r0 | |||||
Разрушение зданий: |
|||||
Полное разрушение зданий | |||||
50 %-ное разрушение зданий | |||||
Средние повреждения зданий | |||||
Умеренные повреждения зданий | |||||
Поражения людей: |
|||||
Крайне тяжелые | |||||
Тяжелые травмы | |||||
Средние травмы | |||||
Легкие травмы | |||||
Пороговые поражения | |||||
Расчет вероятных зон действия поражающих факторов при разрушении (разгерметизации) технологического оборудования котельных (А-2)
В результате разрушения газопроводов и технологического оборудования с горючими веществами возможен их выброс внутрь здания или на открытую площадку с образованием газопаровоздушной смеси (ГПВС). Серьезную опасность для персонала, и технологического оборудования представляет взрыв образовавшейся ГПВС.
Процесс горения со стремительным высвобождением энергии и образованием при этом избыточного давления (более 5 кПа) называется взрывным горением.
Различают два принципиально разных режима взрывного горения: дефлаграционный и детонационный.
При дефлаграционном горении распространение пламени происходит в слабо возмущенной среде со скоростями значительно ниже скорости звука, давление при этом возрастает незначительно.
При детонационном горении (детонации) распространение пламени происходит со скоростью, близкой к скорости звука или превышающей ее.
Инициирование (зажигание) газовоздушной смеси с образованием очага горения возможно при наличии источника зажигания.
К основным факторам, влияющим на параметры взрыва, относят: массу и тип взрывоопасного вещества, его параметры и условия хранения или использования в технологическом процессе, место возникновения взрыва, объемно-планировочные решения сооружений в месте взрыва.
Взрывы на котельной можно разделить на две группы - в открытом пространстве и производственном помещении.
Аварии со взрывом могут произойти на пожаровзрывоопасных объектах. К пожаровзрывоопасным объектам относятся объекты, на территории или в помещениях которых находятся (обращаются) горючие газы, легковоспламеняющиеся жидкости и горючие пыли в таком количестве, что могут образовывать взрывоопасные горючие смеси, при горении которых избыточное давление в помещении может превысить 5 кПа. В этом случае газо-, паро-, пылевоздушная смесь займет частично или полностью весь объем помещения.
Котельная:
Сценарий С-1 : (Разгерметизация технологического оборудования, утечка газа, воспламенение на месте выброса, ликвидация горения).
Масса природного газа, который может поступить в котельную – 12 кг.
Природный газ не токсичен. Однако из-за того, что газ не пригоден для дыхания, то он может представлять опасность для персонала внутри помещения котельной. Необходимо соблюдать правила пожарной безопасности , не пользоваться открытым огнём и использовать средства индивидуальной защиты (изолирующий противогаз). При этом от удушья может погибнуть 1 человек из числа персонала котельной.
Сценарий С-2 (Разгерметизация технологического оборудования, утечка газа, воспламенение на месте выброса, горение).
Исходные данные:
Частота реализации сценария год -1: 4*10-5
Масса вещества, кг: 12
Рассматриваемые сценарии:
Пожар утечки.
Результаты расчета:
(поражающие факторы пожара не выйдут за пределы котельной)
Сценарий С-3 (Разгерметизация оборудования, утечка газа, воспламенения на месте выброса нет, образование облака ТВС, источник зажигания, взрыв ТВС с ударной волной).
Частота реализации сценария год -1: 1*10-5
Наименование вещества: природный газ
Масса вещества, кг: 12
Тип (класс) взрывоопасного вещества: 4 класс .
Класс окружающего пространства: 3 класс .
Режим взрывного превращения облака: 5 режим.
Рассматриваемые сценарии:
Взрыв ТВС.
Результаты расчета.
Таблица 23 - Радиусы зон поражения при воздействии избыточного давления | ||
Степень поражения | Избыточное давление, | Радиус зоны, м |
Разрушение зданий: |
||
Полное разрушение зданий | ||
50 %-ное разрушение зданий | ||
Средние повреждения зданий | ||
Умеренные повреждения зданий | ||
Малые повреждения (разбита часть остекления | ||
Поражения людей: |
||
Крайне тяжелые | ||
Тяжелые травмы | ||
Средние травмы | ||
Легкие травмы | ||
Пороговые поражения | ||
Расчёты погибших, пострадавших и ущерб при ЧС на объектах и сетях газового хозяйства:
Расчёт количества погибших и пострадавших:
Для определения возможного числа пострадавших при поражении людей опасными поражающими факторами возможных аварийных ситуаций зоны воздействия опасных факторов сопоставляются с объектами воздействия и количеством людей, которые могут находиться в данных зонах.
Число летальных исходов поражения определяется исходя из значений условной вероятности поражения человека опасными факторами аварии. Условные вероятности поражения человека опасными факторами аварии определяются на основании значений пробит-функции, рассчитываемых по ГОСТ Р 12.3.047-98. Кроме того, согласно Методическим рекомендациям МЧС России от 01.01.2001 № . для расчёта количества погибших и пострадавших использована таблица 24 «Приближённая оценка плотности населения с, чел./га»:
Таблица 24 - Приближённая оценка плотности населения с, чел./га (чел/м2):
Описание территории | |
Район фермерских хозяйств, хутора | 5/0,0005 |
Усадьбы | 10/0,001 |
Деревни, зона индивидуальной застройки |
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Федеральное агентство железнодорожного транспорта
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Иркутский государственный университет путей сообщения
Красноярский институт железнодорожного транспорта
Контрольная работа
Дисциплина: Транспортная безопасность
Расчет размеров взрывоопасных зон избыточного давления взрыва ТВС при авариях с СУГ
Выполнил:
студент заочной формы
Титов Е.Н.
Красноярск 2015 г.
аварийный разгерметизация взрыв пожарный
Определить радиус взрывоопасной зоны при аварийной разгерметизации стандартной цистерны емкостью 54 м 3 с сжиженным пропаном при получении пробоины площадью S 0 = 34 см 2 и при мгновенной разгерметизации цистерны (проливе всего количества СУГ).
1. Масса газа в облаке ТВС при длительном истечении СУГ из цистерны определяется по формуле (3.6):
М р = 36 · 520 · 0,0034 · 1/2 = 2630 кг.
2. Радиус загазованности при S 0 = 34 см 2 определяется по формуле (3.1).
Х нкпр = 14,6 · (2630/1,78 · 2) 0,33 = 132,7 м
Аналогичный результат можно получить без расчета по таблицам, где при S 0 = 38 см 2 расход газа равен G = 3 кг · с -1 . При таком расходе газа и скорости ветра 0,5 м/с глубина зоны загазованности составит 100 м. По упрощенной формуле для оперативных расчетов (3.3) получается приближенный результат:
Х нкпр = 92 · 2,63 0, 33 = 127 м.
3. При мгновенной разгерметизации цистерны и степени заполнения цистерны е = 0,9, согласно п. 3.1.3 масса паров (М р) в облаке для низкокипящих СУГ определяется по формуле (3.4):
М = 0,9 · 54 · 0,52 = 25 т;
М р = 0,62 · М = 0,62 · 25 = 15,5 т.
Радиус взрывоопасной зоны по формуле (3.3) составит:
Х нкпр = 92 · М р 0,33 = 92 · 15,5 0,33 = 230 м.
По формуле (3.1) получается более точный результат:
Х нкпр = 14,6 · (15500/1,78 · 2) 0,33 = 238 м
Для оперативных расчетов результат, полученный по формуле (3.3) практически не отличается от результата расчета по формуле (3.1) и может быть принят за основу при расчетной температуре воздуха t р, 28 0 C.
В условиях низких температур воздуха плотность паров СУГ растет, а радиус загазованной зоны уменьшается незначительно. Так, например, при t р = -40 0 C с п, = 2,3 кг · м -3 радиус взрывоопасной зоны Х нкпр = 220 м. Поэтому приведенные выше упрощенные формулы можно использовать для практических расчетов.
Определить радиус зон поражения и величину избыточного давления во фронте ударной волны при взрыве облака ТВС при аварии цистерны с пропаном.
1. Определяются границы зон поражения при истечении СУГ из пробоины.
Масса газа в облаке ТВС принимается по п. 1.1 Примера 1:
М р = 2630 кг = 2,63т.
Границы зон поражения людей:
тяжелые поражения - R 1 = 32 · 2,63 1/3 = 44м,
порог поражения - R 2 = 360 · 2,63 1/3 = 496 м.
Границы повреждения зданий:
полные разрушения - R 1 = 32 · 2,63 1/3 = 44 м,
сильные разрушения - R 2 = 45 · 2,63 1/3 = 62 м,
средние разрушения - R 3 = 64 · 2,63 1/3 = 88 м,
умеренные разрушения - R 4 = 120 · 2,66 1/3 = 166 м,
малые повреждения - R 5 = 360 · 2,66 1/3 = 496 м.
2. Определяются относительные величины расстояний Х р и величины избыточного давления ДP на расстояниях примера.
Относительная величина расстояния определяется по формуле (3.8):
Х р = R 1 / (0,42 · М р) 1/3 = R 1 / (0,42 · 2,63) 1/3 = R 1 /1,0.
для людей: R 1 = 44 м, ДP = 100 кПа;
R 2 = 496 м, ДP = 3 кПа;
для зданий: R 1 = 44 м, Х р = 44 м, ДP = 100 кПа;
R 2 =62 м, Х р = 62 м, ДP = 55 кПа;
R 3 = 88 м, Х р = 88 м, ДP = 30 кПа;
R 4 = 166 м, Х р = 166 м, ДP = 15 кПа;
R 5 = 496 м, Х р = 496 м, ДP = 3 кПа.
Полученные результаты совпадают с данными с небольшими отклонениями.
3. При мгновенной разгерметизации цистерны масса газа в облаке ТВС составляет М р = 15,5 т. Границы зон поражения с соответственно изменятся, а величины избыточного давления ДP останутся без изменения. Ниже приводятся результаты расчетов по изложенной выше методике для людей. Границы зон поражения:
тяжелые поражения - R 1 = 32 · 15,5 1/3 = 80 м,
порог поражения - R 2 = 360 · 15,5 1/3 = 900 м.
Относительная величина расстояния определяется по формуле (3.8)%.
Х р = R 1 / (0,44 · 15,5) 1/3 = R 1 /1,8.
Значения величин Х р и ДP составят:
R 1 = 80 м, Х р = 80/1,8= 44; ДP = 100 кПа;
R 2 = 900 м, Х р = 900/1,8= 500; ДP = 3 кПа.
Определить ожидаемую плотность теплового излучения на расстоянии r = 33 м от пожара пролива ЛВЖ.
Исходные данные:
В результате разгерметизации трубопровода произошла утечка и загорание бензина на площади 34 м 2 . Скорость ветра незначительна.
Для расчета диаметра и радиуса пламени используется формула (3.25):
d n = (4 · S p /р) 0,5 =(4 · 33/3,14) 0,5 = 3,4 м; r п = 10 м.
Определяется средне поверхностная плотность теплового излучения факела пламени: Е = 130 кВт/м 2 . По формуле (3.27) определяется коэффициент облученности ц между факелом пламени и элементарной площадкой на поверхности облучаемого объекта:
По формуле (3.26) определяется величина плотности теплового излучения q на расстоянии 21 м от пожара: q = Е · ц = 130 · 0,033 = 4,3 кВт · м -2 . Данное значение плотности теплового излучения не вызывает воспламенение горючих материалов.
Определить ожидаемую плотность теплового излучения на расстоянии r = 80 м от огненного шара и оценить опасность излучения. Исходные данные:
В результате столкновения двух цистерн с СУГ произошел пожар пролива вещества.
От теплового воздействия пожара пролива произошел взрыв второй цистерны с нагрузкой 24 т СУГ с образованием огненного шара.
По формулам (3.28) - (3.30) определяются масса огненного шара, его радиус и время существования:
М ош = 0,6 · М = 0,6 · 24 = 14,4 т;
t ош = 4,5 · М ош 1/3 =4,5*2,4= 10,8 с.
По формуле (3.27) определяется ц коэффициент облученности между факелом пламени и элементарной площадкой на поверхности облучаемого объекта при r п = R ош = 70м и r = 80м:
По Приложению 5 определяется средне поверхностная плотность теплового излучения факела пламени Е = 200 кВт/м 2 . По формуле (3.26) определяется величина плотности теплового излучения q на заданном расстоянии: q = Е · ц = 200 · 0,206 = 41,2кВт · м -2 . Данное значение плотности теплового излучения при времени облучения 10,8 с не вызывает воспламенение горючих материалов. Вероятность поражения людей тепловым потоком зависит от индекса дозы теплового излучения (I), который определяется из соотношения (3.31):
I = t ом · (1000 · q) 4/3 = 10,8· (1000 · 41,2) 4/3 = 1,62 · 10 7 .
Доля пораженных тепловым излучением определяем составляет около 50%, получивших ожоги II степени, и 15%, получивших смертельное поражение.
Провести оценку пожарной обстановки при аварии с ЛВЖ и СУГ на сортировочной станции.
Исходные данные:
При проведении маневренных работ произошло столкновение цистерны с ЛВЖ (керосин) и цистерны, содержащей СУГ (пропан). Цистерны стандартные объемом соответственно 61,2 и 54 м 3 , загрузка ЛВЖ 42 т, загрузка СУГ 24 т, степень заполнения 0,85.
В результате столкновения цистерна с ЛВЖ получила пробоину площадью 37см 2 , из которой начал вытекать керосин. Через 60,5 мин. Пролитый керосин воспламенился.
В результате теплового воздействия происходит взрыв цистерны с СУГ с образованием огненного шара.
1) Производится оценка времени и площади разлива ЛВЖ.
Определяем время истечения ЛВЖ. В данном случае при площади пробоины 37 см 2 время полного истечения. Расход керосина из пробоины и средняя скорость определяются по формулам (3.20) и (3.21):
2,22 м · с -1 ,
G = 60 · 2,22 · 800 · 0,0037 = 405 кг · мин -1 .
На 68-ой минуте согласно п. 3.2.6 по формуле (b 1) площадь разлива составит:
S p (ф) = (0,00625 · G) · ф = (0,00625 · 405) · 60,5 = 159 м 2 .
Длина и ширина фронта пожара пролива определяются исходя из условия прямоугольной формы его распространения (п.6.1.4):
где S п - площадь пожара, м 2 ;
а - длина фронта пожара, м;
b - ширина фронта пожара, м.
Ширина фронта пожара при S п = S р = 159 м 2 составляет:
b = (S п /3,5) 1/2 = (159/3,5) 1/2 =5,7 м.
Длина фронта пожара:
а = 3,5 · b = 3,5*5,7=20м.
2) Производится расчет возможного количества вагонов, попавших в зону пожара, в соответствии с п.6.4.
Общее количество вагонов в очаге пожара:
N = S п · К р / S в = 159 · 0,75/80 =2 шт.
количество N к вагонов на крайних железнодорожных путях по длине фронта пожара:
N к = а/(I в + 1) = 20/(12 + 1) = 2 шт.;
количество N ш вагонов на крайних железнодорожных путях по ширине фронта пожара:
N к = b/r жд = 5,7/2 = 3 шт.
Таким образом, в зоне пожара могут находиться 3 цистерны (вагона).
3) Производится расчет зоны опасного воздействия теплового излучения пожара пролива, т.е. зоны возможного распространения пожара при q кр > 12,5 кВт/м 2 .
Масса пролитого керосина согласно п.3.2.6 по формуле (а) составит:
М (ф) = G · ф = 405 · 60,5 = 24,5 т.
В этом случае плотность теплового излучения на расстоянии 50 м составит 12,5 кВт · м -2 . Таким образом, граница опасной зоны (зоны возможного распространения пожара) расположена на расстоянии 50 м от границы пролива. На рис. П. 16.1 показана зона, т.е. при нахождении в зоне возможного распространения пожара горючих материалов произойдет их воспламенение.
4) Через 15-25 мин после начала теплового воздействия пожара пролива на цистерну с СУГ произойдет взрыв этой цистерны с образованием огненного шара. По формулам (3.28) - (3.30) определяются масса огненного шара, его радиус и время существования:
М ош = 0,6 · М = 0,6 · 24= 14,4 т;
R ош = 29 · М ош 1/3 = 29 · 2,4 = 70 м;
t ош = 4,5 · М ош 1/3 = 4,5*2,4=10,8 с.
Полагается, что в зоне радиусом 70 м (радиус огненного шара) все горючие материалы воспламеняются. По формуле (3.27) определяется ц коэффициент облученности ц и величина плотности теплового излучения q (кВт/м 2) на различных расстояниях от огненного шара. Т.к. при величине теплового излучения более 85 кВт/м 2 происходит воспламенение через 3-5 с, полагается, что при времени облучения 11 с (времени существования огненного шара) воспламенение произойдет при q кр = 60 кВт/м 2 . Такой величине плотности соответствует расстояние от поверхности огненного шара - 50 м. Таким образом, зона возможного распространения пожара от воздействия огненного шара составляет 120 м (70 м + 50 м) от цистерны с СУГ (места аварии).
Зоны возможного распространения пожара при аварии с проливом
ЛВЖ и образованием огненного шара (масштаб 1:1000):
1 - пожар пролива ЛВЖ;
2 - зона возможного распространения пожара пролива;
3 - фрагмент зоны возможного распространения пожара от теплового воздействия огненного шара.
Список используемой литературы
1. Методические указания «Определение зон воздействия опасных факторов аварий и пожаров на объектах железнодорожного транспорта» П.Л. Девлишен, В.П. Аксютин, Г.Г. Нестеренко, Г.М. Гроздов, И.Р. Хасанов, Е.А. Москвилин, В.С. Рыжиков. - М, 1997. - 56 с.
2. Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств. - М.: Металлургия. 1988. - 126 с.
5. Инструкция по организации аварийно-восстановительных работ на железных дорогах Российской Федерации. ЦРБ-353. М.: МПС РФ, 1996. - 32 с.
Размещено на Allbest.ru
...Определение радиуса взрывоопасной зоны при аварийной разгерметизации стандартной цистерны со сжиженным пропаном. Расчет величины избыточного давления во фронте ударной волны при взрыве облака топливно-воздушных смесей при аварии цистерны с пропаном.
контрольная работа , добавлен 19.05.2015
Определение избыточного давления при взрыве газовоздушной смеси; избыточного давления во фронте ударной волны; категории взрывоопасности. Оценка степени поражения людей; устойчивости энергоблока ГРЭС к воздействию ЭМИ. Уровень радиации и доза облучения.
контрольная работа , добавлен 14.02.2012
Методика оценки химической обстановки, глубина распространения облака, зараженного АОХВ, на открытой местности. Определение размеров зон наводнений при разрушении гидротехнических сооружений. Значение давления ударной волны при взрыве газовоздушной смеси.
методичка , добавлен 30.06.2015
Поражающие факторы наземного ядерного взрыва и их воздействие на человека. Расчет поражающего действия ударной воздушной волны. Оценка химической обстановки на объекте экономики при разрушении емкости со СДЯВ. Оказание помощи при отравлении аммиаком.
контрольная работа , добавлен 25.05.2013
Давление срабатывания предохранительного клапана в резервуаре. Температура кипения гексана при постоянном давлении. Основные параметры волны давления. Удельная теплоемкость жидкой фазы. Удельная теплота испарения при нормальной температуре кипения.
задача , добавлен 12.06.2015
Определение избыточного давления, ожидаемого в районе при взрыве емкости. Тяжесть поражения людей при взрыве газовоздушной смеси. Зона детонационной волны. Энергия взрыва баллона. Скоростной напор воздуха. Коэффициент пересчета уровня радиации.
контрольная работа , добавлен 14.02.2012
Определение дозы излучения, которую получают рабочие на экскаваторах. Допустимая продолжительность спасательных и других неотложных работ. Определение размеров и площади зоны химического заражения. Радиус действия детонационной волны и продуктов взрыва.
контрольная работа , добавлен 15.06.2013
Методика расчёта степени воздействия ударной волны на объекты и человека при детонационном взрыве газо-паровоздушного облака. Степень теплового воздействия при диффузионном горении горючей жидкости после ее аварийного разлива, при горении огненного шара.
курсовая работа , добавлен 16.11.2010
Оценка устойчивости работы объекта экономики в условиях заражения атмосферы химически опасным веществом. Расчет ударной волны ядерного взрыва. Оценка устойчивости объектов к воздействию ударной волны, возникающей при взрывах газовоздушных смесей.
контрольная работа , добавлен 29.12.2014
Кратковременное высвобождение внутренней энергии, создающее избыточное давление. Особенности физического взрыва и его энергетический потенциал. Тротиловый эквивалент. Определение категории помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности.
Пример №1
Взрыв шарового газгольдера сжатого воздуха объемом V = 600 м3 произошел вследствие превышения регламентированного давления. Аппарат рассчитан для работы под давлением Р = 0,8 МПа. Взрыв произошел при давлении Р = 2,3 МПа. Плотность газа при нормальном давлении с = 1,22 кг/м3, показатель адиабаты г = 1,4. Оценить последствия взрыва сжатого воздуха в шаровом газгольдере (определить радиусы зон различной степени поражения УВВ зданий, сооружений и человека) и определить вероятность поражения человека на расстоянии R = 50 м.
Определяется перепад давлений, преобразовав формулу (3):
ДР = 2,3 - 0,1 = 2,2 МПа
Рассчитывается плотность газа по уравнению (5):
с = 1,22 · (2,3/0,1)1/1,4 = 11,46 кг/м3
Полная масса газа:
С = 11,46 · 600 = 6873 кг
Q = 2,2 / = 0,48 МДж/кг
Тротиловый эквивалент взрыва составит:
qтнт = 0,48 · 6873 / 4,24 = 778 кг
Эквивалент по ударной волне:
qу.в. = 0,6 · 778 = 467 кг
q = 2 · 467 = 934 кг
Результаты расчета приведены ниже (таблица 4).
Таблица 4 - Радиусы зон воздействия УВВ
|
ДРфр, кПа |
||||||
Для определения вероятности поражения человека на заданном расстоянии по формулам (12,13) рассчитываются избыточное давление во фронте волны и удельный импульс для расстояния 50 м:
50/(9341/3) = 5,12
ДРфр = 0,084/5,12 + 0,27/5,122 + 0,7/5,123 = 31,9 кПа.
I = 0,4 · 9342/3/50 = 0,76 кПа·с
Условная вероятность поражения избыточным давлением человека, находящегося на 50 м от эпицентра аварии, определяется с помощью пробит функции Pr, которая рассчитывается по формуле (14):
V = (17500/(31,9·103))8,4 + (290/(0,79·103))9,3 = 0,0065
Pr = 5 - 0,26 · ln(0,0065) = 6,31
С помощью таблицы 3 определяется вероятность. Человек, находящийся на расстоянии 50 м, может получить травмы различной степени тяжести с вероятностью 91%.
Пример №2
Взрыв шарового газгольдера диоксида углерода объемом V = 500 м3 (радиус сферы 4,95 м) произошел вследствие превышения регламентированного давления. Аппарат изготовлен из стали 09Г2С толщиной стенки 16 мм и рассчитан для работы под давлением Р = 0,8 МПа. Временное сопротивление разрушения материала ув = 470 МПа. Плотность газа при нормальном давлении с = 1,98 кг/м3, показатель адиабаты г = 1,3. Оценить последствия взрыва сжатого диоксида углерода в шаровом газгольдере (определить радиусы зон различной степени поражения УВВ зданий, сооружений и человека) и определить вероятность поражения человека на расстоянии R = 120 м.
Разрушающее давление определяется по формуле (2):
ДP = 2 · 0,016 · 470/4,95 = 3 МПа
Определяется давление парогазовой смеси в емкости по формуле (3):
Р = 3 + 0,1 = 3,1 МПа
Рассчитывается плотность газа по уравнению (5) при давлении Р:
с = 1,98 · (3,1/0,1)1/1,3 = 28,05кг/м3
Полная масса газа:
С = 28,05 · 550 = 14026 кг
По формуле (7) рассчитывается удельная энергия газа:
Q = 3 / = 0,36 МДж/кг
Тротиловый эквивалент взрыва газа составит:
qтнт = 0,36 · 14026 / 4,24 = 1194 кг
Эквивалент по ударной волне:
qу.в. = 0,6 · 1194 = 717 кг
Применительно к наземному взрыву принимается значение:
q = 2 · 717 = 1433 кг
Методом подбора величины расстояния от эпицентра взрыва по формулам (12,13) определяются радиусы зон различной степени поражения УВВ зданий, сооружений и человека, указанные в таблице 2.
Результаты расчета приведены ниже (таблица 5).
Таблица 5 - Радиусы зон воздействия УВВ
|
ДРфр, кПа |
||||||
Для определения вероятности поражения человека на заданном расстоянии по формулам (12,13) рассчитываются избыточное давление во фронте волны и удельный импульс для расстояния 120 м:
120/(14333) = 10,64
ДРфр = 0,084/10,64 + 0,27/10,642 + 0,7/10,643 = 10,9 кПа.
I = 0,4 · 14332/3/120 = 0,42 кПа·с
Условная вероятность поражения избыточным давлением человека, находящегося на 120 м от эпицентра аварии, определяется с помощью пробит функции Pr, которая рассчитывается по формуле (14):
V = (17500/(10,9*103))8,4 + (290/(0,42*103))9,3 = 0,029
Pr = 5 - 0,26 * ln(0,029) = 5,92
С помощью таблицы 3 определяется вероятность. Человек, находящийся на расстоянии 120 м, может получить травмы различной степени тяжести с вероятностью 82%.
