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! |
Мы поможем в написании ваших работ!