Оцінка зон впливу вибухових процесів



ЗМІСТ

Вступ

Прогнозування можливих НС на виробництві

1.1 Оцінка зон впливу СДОР при розгерметизації ємкостей і сосудів

1.2 Оцінка зон впливу вибухових процесів

1.3 Оцінка пожежонебезпечних зон

2. Стійкість об’єкта і шляхи її підвищення

Література

 


Вступ

 

Ціль і задачі цивільної оборони – навчити діям у надзвичайних ситуаціях: вмінню визначити засоби захисту населення, основам організації і проведенню рятувальних та інших невідкладних робіт при ліквідації наслідків аварій, катастроф, стихійного лиха, засобам, підвищення стійкості роботи об’єктів господарської діяльності.

Надзвичайна ситуація (НС) - це порушення умов життя і діяльності людей на об'єкті чи території, заподіяне аварією, катастрофою, стихійним лихом, епідемією і т. ін., що привело чи може привести до людських чи матеріальних втрат.

Загальні ознаки НС:

- наявність чи загроза загибелі людей, чи істотне погіршення умов їхньої життєдіяльності;

- матеріальний збиток;

- істотне погіршення стану навколишнього середовища.

НС бувають: техногенного і природного характеру.

 


Прогнозування можливих НС на виробництві

 

Оцінка зон впливу СДОР при розгерметизації ємкостей і сосудів

 

Для визначення розмірів зон впливу виходять із припущення, що відбувся викид усієї кількості СДОР, що міститься в апараті (ємкості). Далі визначають розміри і площу зони хімічного зараження.

Розміри зон хімічного зараження залежать від кількості СДОР на об'єкті, фізичних і токсичних властивостей, умов збереження, метеоумов і рельєфу місцевості. На глибину поширення СДОР і на їхню концентрацію в повітрі значно впливають вертикальні потоки повітря. Їхній напрямок характеризується ступенем вертикальної стійкості атмосфери. Розрізняють три ступені вертикальної стійкості атмосфери: інверсію, ізотермію і конвекцію.

Інверсія в атмосфері - це підвищення температури повітря по мірі збільшення висоти. Інверсії в приземному шарі повітря найчастіше утворюються в безвітряні ночі в результаті інтенсивного випромінювання тепла земною поверхнею, що приводить до охолодження як самої поверхні, так і прилягаючого шару повітря.

Інверсійний шар є затримуючим в атмосфері, перешкоджає руху повітря по вертикалі, внаслідок чого під ним накопичуються водяний пар, пил, що сприяє утворенню диму і тумана. Інверсія перешкоджує розсіюванню повітря по висоті і створює найбільше сприятливі умови для збереження високих концентрацій СДОР.

Ізотермія характеризується стабільною рівновагою повітря. Вона найбільш типова для похмурої погоди, але може виникнути й у ранкові й у вечірні години. Ізотермія так само, як інверсія, сприяє тривалому застою пари. СДОР на місцевості, у лісі, у житлових кварталах міст і населених пунктів.

Конвекція - це вертикальне переміщення повітря з одних висот на інші. Повітря більш тепле переміщується вгору, а більш холодне і більш щільне - униз. При конвекції спостерігаються висхідні потоки повітря, що розсіюють заражену хмару, і це створює несприятливі умови для поширення СДОР.

Ступінь вертикальної стійкості приземного шару повітря може бути визначений за даними прогнозу погоди і з допомогою графіка (рис. 1.1).

 

Швидкість повітря, м/с

Ніч

День

Ясно

Напів’ясно Похмуро Ясно Напів’ясно Похмуро

0,5

 

 

 

 

Інверсія

 

Конвекція

 
0,6…2

 

 

 

 
2,1…4  

 

 

 

Більш 4

 

 

Ізотермія

Ізотермія

               

Рис. 1.1 Графік для оцінки ступеня вертикальної стійкості повітря за даними прогнозу погоди

 

У табл. 1.1 і 1.2 приведені орієнтовані відстані, на яких можуть створюватися в повітрі уражаючі концентрації деяких видів СДОР для визначених умов.

 

Таблиця 1.1 - Глибини поширення хмар зараженого повітря з уражаючими концентраціями СДОР на відкритій місцевості, км (ємкості не обваловані, швидкість вітру 1 м/с)

Найменування СДОР

Кількість СДОР в ємкостях (на об'єкті), т

5 10 25 50 75 100

При інверсії

Хлор, фосген 23 49 80  

Більш 80

Амоніак 3,5 4,5 6,5 9,5 12 15
Сірчистий ангідрид 4 4,5 7 10 12,5 17,5
Сірководень 5,5 7,5 12,5 20 25 61,6

При ізотермії

Хлор, фосген 4,6 7 11,5 16 19 21
Амоніак 0,7 0,9 1,3 1,9 2,4 3
Сірчистий ангідрид 0,8 0,9 1,4 2 2,5 3,5
Сірководень 1,1 1,5 2,5 4 5 8,8

При конвекції

Хлор, фосген 1 1,4 1,96 2,4 2,85 3,15
Амоніак 0,21 0,27 0,39 0,5 0,62 0,66
Сірчистий ангідрид 0,24 0,27 0,42 0,52 0,65 0,77
Сірководень 0,33 0,45 0,65 0,88 1,1 1,5

 

Таблиця 1.2 - Глибини поширення хмар зараженого повітря з уражаючими концентраціями СДОР на закритій місцевості, км (ємкості не обваловані, швидкість вітру 1 м/с)

 

Найменування СДОР

Кількість СДОР в ємкостях (на об'єкті), т

5 10 25 50 75 100

При інверсії

Хлор, фосген 6,57 14 22,85 41,14 48,85 54
Амоніак 1 1,28 1,85 2,71 3,42 4,28
Сірчистий ангідрид 1,14 1,28 2 2,85 3,57 5
Сірководень 1,57 2,14 3,57 5,71 7,14 17,6

При ізотермії

Хлор, фосген 1,31 2 3,28 4,57 5,43 6
Амоніак 0,2 0,26 0,37 0,54 0,68 0,86
Сірчистий ангідрид 0,23 0,26 0,4 0,57 0,71 1,1
Сірководень 0,31 0,43 0,71 1,14 1,43 2,51

При конвекції

Хлор, фосген 0,4 0,52 0,72 1 1,2 1,32
Амоніак 0,06 0,08 0,11 0,16 0,2 0,26
Сірчистий ангідрид 0,07 0,08 0,12 0,17 0,21 0,3
Сірководень 0,093 0,13 0,21 0,34 0,43 0,65

 

Примітки до табл.1.1 і 1.2:

1. При швидкості вітру більш 1 м/с застосовують поправочні коефіцієнти, що мають наступні значення:

 


 

 

Швидкість вітру, м/с 1 2 3 4 5 6
Поправочний коефіцієнт:            
при інверсії 1 0,6 0,45 0,38
при ізотермії 1 0,71 0,55 0,5 0,45 0,41
при конвекції 1 0,7 0,62 0,55

 

2 Для обвалованих ємкостей із СДОР глибина поширення хмари зараженого повітря зменшується в 1,5 рази.

Для СДОР, не зазначених у табл. 1.1 і 1.2, глибину зони (м) можна визначити в залежності від відомих смертельних і вражаючих концентрацій за формулі

 

Г = 34,2 ,

 

де G1 - кількість СДОР, кг;

D - токсодоза, мг (хв/дм3; Д = СТ (С - концентрація, мг/дм3; Т — час впливу СДОР даної концентрації, хв);

V - швидкість вітру в приземному шарі повітря, м/с.

Ширина зони хімічного зараження визначається із співвідношень:

Ш = 0,03 Г при інверсії;

Ш = 0,15 Г при ізотермії;

Ш = 0,8 Г при конвекції.

Площа зони хімічного зараження

 

 

Приклад розрахунку розмірів і площі зони хімічного зараження.

Вихідні дані: руйнування не обвалованої ємкості, що містить 10тамоніаку.

Рішення. Припускаємо, що викид амоніаку відбувся в похмуру погоду, уночі при швидкості вітру 1 м/с. Ступінь вертикальної стійкості повітря - ізотермія (рис. 1). По таблиці 1 для 10 т амоніаку знаходимо глибину поширення зараженого повітря при швидкості вітру 1 м/с; вона дорівнює 0,9 км. Ширина зони хімічного зараження Ш = 0,15 Г = 0,15 × 0,9 = 0,135 км.

Площа зони хімічного зараження

 

 

Оцінка зон впливу вибухових процесів

 

Найбільш імовірним є вибух усередині приміщення. Виникаючі при цьому навантаження залежать від багатьох факторів: типу вибухової речовини, її маси, щільності заповнення внутрішнього об’єму приміщення вибуховою речовиною і т.ін. Орієнтовна оцінка можливих наслідків вибуху можна робиться по величині надлишкового тиску, що виникає в об’ємі виробничого приміщення по ОНТП 24—86 [1].

Для горючих газів, пари ЛЗР і ГР, що складаються з атомів H, O, N, Cl, F, Br, J, надлишковий тиск визначається по формулі:

 

 ,

 

де Рмакс - максимальний тиск вибуху стехіометричної газоповітряної або пароповітряної суміші в замкнутому об’ємі; визначається експериментально чи по довідковим даним, при відсутності даних допускається приймати рівним 900 кПа;

Ро - початковий тиск, кПа; допускається приймати рівним 101 кПа;

m - маса горючого газу (гг) чи пари ЛЗР чи ГР, що надійшли в результаті аварії в приміщення, кг;

z - частка участі пального у вибуху; допускається приймати по табл.3;

rг – густина пари чи пари газу, кг/м3;

Vв - вільний об’єм приміщення; визначається як різниця між об’ємом приміщення і об’ємом, що займає технологічне устаткування;

Сст - стехіометрична концентрація ГГ чи пари ЛЗР чи ГР, % об., що обчислюють за формулою

 

 ,

 

де - стехіометричний коефіцієнт кисню в реакції згоряння;

nc, nн, no, nx - число атомів С, Н, О і галогенів у молекулі пального;

Кн - коефіцієнт, що враховує негерметичність приміщення і неадіабатичність процесу горіння; допускається приймати Кн рівним 3.

 

Таблиця 2.1 - Коефіцієнт участі пального у вибуху (z) для різних видів пальних речовин

Вид пальної речовини Значення
Горючі гази 0,5
Легкозаймисті і горючі рідини, нагріті до температури спалаху і вище Легкозаймисті і горючі рідини, нагріті нижче температури спалаху, при наявності можливості утворення аерозолю Легкозаймисті і горючі рідини, нагріті нижче температури спалаху, при відсутності можливості утворення аерозолю 0,3 0,3   0

 


 

Надлишковий тиск вибуху для хімічних речовин, крім згаданих вище, а також для сумішей

 

 , (2.1)

 

де Нг - теплота згоряння, Дж/кг;

rу - густина повітря до вибуху при початковій температурі, кг/м3;

Ср - питома теплоємкість повітря, Дж/(кг × К); допускається приймати рівною 1,01 × 103 Дж/(кг × К);

То - початкова температура повітря, К.

Надлишковий тиск вибуху для горючого пилу визначають за формулою (2.1); при відсутності даних z приймається рівною 0,5.

Розрахунок надлишкового тиску вибуху для речовин і матеріалів, здатних вибухати і горіти при взаємодії з водою, киснем чи повітрям проводять за формулою (2.1), приймаючи z = 1.

Приклад розрахунку надлишкового тиску вибуху.

Вихідні дані: пара діетилового ефіру, m =10кг; rг = 0,064кг/м3; Vв = 6400м3.

Рішення.

Розрахунок надлишкового тиску проводиться за формулою:

 

 

Стехіометричну концентрацію % об., обчислюємо за формулою

 


 

 .

 

Коефіцієнт b для діетилового ефіру дорівнює

 

 .

 

Отже,

 

 .

 

Таким чином,

 

 

Вибух може викликати руйнування й ушкодження будинків, споруджень, технологічних установок, ємкостей і трубопроводів на підприємствах з вибухо- та пожежонебезпечної технологією може привести до витікання газоподібних чи зріджених вуглеводних продуктів. При перемішуванні вуглеводних продуктів з повітрям утворюються вибухо- чи пожежонебезпечні суміші.

При вибуху газоповітряної суміші утворюється осередок вибуху з ударною хвилею, що викликає руйнування будинків, споруджень і обладнання. В осередку вибуху газоповітряної суміші прийнято виділяти три кругові зони (рис. 2): І - зона детонаційної хвилі; ІІ – зона дії продуктів вибуху; ІІІ – зона повітряної ударної хвилі.

Зона детонаційної хвилі (зона І) знаходиться в межах хмари вибуху. Радіус цієї зони r, м, приблизно може бути визначений за формулою

 

 

де Q — маса зрідженого вуглеводного газу, т.

У межах зони І діє надлишковий тиск, що може прийматися постійним, .

 

Рис.2. Зони осередку вибуху газоповітряної суміші: І - зона детонаційної хвилі; ІІ - зона дії продуктів вибуху; ІІІ - зона повітряної ударної хвилі; r, rII, rIII - радіуси зовнішніх границь відповідних зон.

 

Зона дії продуктів вибуху (зона ІІ) охоплює всю площу розльоту продуктів газоповітряної суміші в результаті її детонації. Радіус цієї зони rII = 1,7r.

Надлишковий тиск у межах зони ІІ може бути визначений за формулою

 

 

де r - відстань від центра вибуху, м.

Узоні дії повітряної ударної хвилі(зона ІІІ) формується фронт ударної хвилі, що поширюється по поверхні землі. Надлишковий тиск у зоні ІІІ , в залежності від відстані до центра вибуху L, може бути розрахований за формулами.

Для цього попередньо визначається відносна величина

 

 

де r — радіус зони I;

rIII — радіус зони III чи відстань від центра вибуху до цеху, кПа (rIII>rII);

 

при

при

 

Для визначення надлишкового тиску на визначеній відстані від центра вибуху необхідно знати кількість вибухонебезпечної суміші, що зберігається в ємкості чи агрегаті.

Приклад визначення ступеня руйнування будинку ударною хвилею вибуху.

Вихідні дані. Потрібно визначити надлишковий тиск, очікуваний в районі механічного цеху при вибуху ємкості, у якій знаходиться 100 т зрідженого пропану (Q=100т); відстань від ємкості до цеху 300 м.

Рішення. Визначаємо радіус зони детонаційної хвилі (зони І):

 


 

 

Обчислюємо радіус зони дії продуктів вибуху (зони ІІ):

 

 

Порівнюючи відстань від центра вибуху до цеху (300 м) зі знайденими радіусами зони І (80 м) і зони ІІ (136 м), робимо висновок, що цех перебуває за межами цих зон і, отже, знаходиться в зоні повітряної ударної хвилі (зоні ІІІ). Далі визначаємо надлишковий тиск на відстані 300м, використовуючи розрахункові формули для зони ІІІ і приймаючи rIII=300 м.

Для цього визначаємо відносну величину

 

 

Тому, що то

 

 

Висновок. При вибуху 100 т зрідженого пропану цех знаходиться під впливом повітряної ударної хвилі з надлишковим тиском близько 60 кПа (ступінь руйнування будинків і споруджень оцінюється по таблиці додатку 2 [3].) У даному випадку для масивних промислових будівель з металічним каркасом і крановим устаткуванням вантажопідйомністю 25...50 т ступінь руйнування повний.

 


Оцінка пожежонебезпечних зон

 

Пожежа - це неконтрольоване горіння, що приводить до матеріального збитку і створює небезпеку для життя людей.

На виникнення і поширення пожеж впливають, головним чином, такі фактори: вогнестійкість будинків і споруджень; пожежна небезпека виробництва; щільність забудови; метеоумови та ін.

Вогнестійкість будинків і споруджень визначається займистістю їхніх елементів і вогнестійкістю основних конструкцій. Усі будівельні матеріали по займистості поділяються на горючі, важкогорючі і негорючі.

Розрізняють п'ять ступенів вогнестійкості будинків: I, II, III, IV, V. Їх можна характеризувати таким чином:

I і II ступені — будинки та спорудження, в яких всі основні конструкції виконані з негорючих матеріалів; причому аналогічні конструкції у будинків I ступеня мають більшу межу вогнестійкості;

III ступінь — будинки, в яких несучі стіни виконані з негорючих матеріалів, а перекриття і перегородки (не несучі) — горючі і важкогорючі (дерев'яні оштукатурені);

IV ступінь — дерев'яні оштукатурені будинки;

V ступінь — дерев'яні неоштукатурені будинки.

Пожежна небезпека виробництва визначається технологічним процесом, речовинами і матеріалами, що використовуються у виробництві, а також готовою продукцією. По пожежній небезпеці всі об'єкти поділяються на п'ять категорій: А, Б, В, Г, Д (див.[2]).

Щільність забудови (П) визначається відношенням сумарної площі, що займають всі будинки Sп, до площі території об'єкту Sт:

 


 

При щільності забудови до 7% пожежі практично не поширюються. При щільності забудови від 7 до 20% можуть поширюватися окремі пожежі, а понад 20% імовірне виникнення суцільних пожеж.

Орієнтовно можна приймати, що виникнення і розвиток пожежі (утворення суцільної пожежі) у будинках I, II і III ступенів вогнестійкості [2, 3] можливо при надлишкових тисках вибуху 30—50 кПа, а в будинках IV і V ступенів — до 20 кПа.

 


 


Дата добавления: 2019-09-02; просмотров: 326; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:






Мы поможем в написании ваших работ!