При расчете параметров волны давления при сгорании газо-, паровоздушного облака использовался программный комплекс «ТОКСИ+Risk. Оценки риска и расчета последствий аварий на производственных объектах» (в соответствии с Приложением 3 к пункту 18 Методики определения расчетных величин пожарного риска на производственных объектах (Приложение к МЧС РФ от 10 июля 2009 г. № 404)).

Основными структурными элементами алгоритма расчетов являются:

• определение ожидаемого режима сгорания облака;
• расчет максимального избыточного давления и импульса фазы сжатия воздушных волн давления для различных режимов;
• определение дополнительных характеристик взрывной нагрузки;
• оценка поражающего воздействия.

Ожидаемый режим сгорания облака зависит от типа горючего вещества и степени загроможденности окружающего пространства.

Для расчета были приняты следующие условия:

• облако ТВС расположено на поверхности земли;
• класс горючих веществ по степени чувствительности для нефти — 3 – средне чувствительные вещества (по нефти), для газа — 2 – чувствительные вещества (по пропану) для склада пропановых баллонов, 4 – слабо чувствительные вещества (по метану) для газопровода;
• класс окружающего пространства по степени загроможденности III – средне загроможденное пространство: отдельно стоящие технологические установки, резервуарный парк.

В случае образования паровоздушной смеси в незагроможденном технологическим оборудованием пространстве и его зажигании относительно слабым источником (например, искрой) сгорание этой смеси происходит, как правило, с небольшими видимыми скоростями пламени. При этом амплитуды волны давления малы и могут не приниматься во внимание при оценке поражающего воздействия. В этом случае реализуется так называемый пожар-вспышка, при котором зона поражения высокотемпературными продуктами сгорания паровоздушной смеси практически совпадает с максимальным размером облака продуктов сгорания (т.е. поражаются в основном объекты, попадающие в это облако).

Радиус воздействия высокотемпературных продуктов сгорания паровоздушного облака при пожаре-вспышке производится с использованием программного комплекса «ТОКСИ+Risk. Оценки риска и расчета последствий аварий на производственных объектах» (в соответствии с формулой П3.67 Приложения 3 к пункту 18 Методики определения расчетных величин пожарного риска на производственных объектах (Приложение к МЧС РФ от 10 июля 2009 г. № 404)).

Результаты расчета параметров волны давления при сгорании ТВС в открытом пространстве приведены в таблице 14.

Результаты расчета зон действия поражающих факторов при взрыве облака ТВС в открытом пространстве

№ оборудования по схеме	№ сценария	Расстояние (r, м) от геометрического центра топливовоздушного облака до границы зоны с заданным избыточным давлением, кПа						Радиус воздействия высокотемпературных продуктов сгорания при «пожаре-вспышке», м
		100	53	28	12	5	3
Площадка фильтров-грязеуловителей ФГ-1…2	С3	—	—	6	16	41	71	—
Резервуар товарной нефти РВС-4500 Р1…Р3	С3 (первичное облако)	—	—	37	110	273	476	—
	С3 (вторичное облако)	—	—	22	64	160	278	—
Площадка регулирования давления	С3	—	—	6	16	41	71	—
Площадка путевого подогревателя	С3	—	—	6	16	41	71	—
Склад пропановых баллонов	С5	—	8	12	21	46	96	—
Резервуар аварийного топлива для котельной	С3	—	—	6	16	41	71	—
Площадка для АЦ для сбора нефти (поз. 12.1…12.3)	С3	—	—	6	16	41	71	—
Газопровод высокого давления Д 89х6 мм	С5	Максимальное избыточное давление взрыва 2,0 кПа						17

В таблице 15 приведены значения критического давления для людей, находящихся в зданиях (согласно Руководству по оценке пожарного риска для промышленных предприятий).

Значения критического давления для людей, находящихся в зданиях

Вид воздействия	Давление воздействия, кПа
Люди, находящиеся в неукрепленных зданиях, погибнут в результате прямого поражения УВ, под развалинами зданий или вследствие удара о твердые предметы	190
Наиболее вероятно, что все люди, находящиеся в неукрепленных зданиях, либо погибнут, либо получат серьезные повреждения в результате действия взрывной волны, либо при обрушении здания или перемещении тела взрывной волной	69 ¸ 76
Люди, находящиеся в неукрепленных зданиях, либо погибнут или получат серьезные повреждения барабанных перепонок и легких под действием взрывной волны, либо будут поражены осколками и развалинами здания	55
Обслуживающий персонал получит серьезные повреждения с возможным летальным исходом в результате поражения осколками, развалинами здания, горящими предметами и т.п. Имеется 10 %-я вероятность разрыва барабанных перепонок	24
Возможна временная потеря слуха или травмы в результате вторичных эффектов взрывной волны, таких, как обрушение зданий, и третичного эффекта переноса тела. Летальный исход или серьезные повреждения от прямого воздействия взрывной волны маловероятны	16
С высокой надежностью гарантируется отсутствие летального исхода или серьезных повреждений. Возможны травмы, связанные с разрушением стекол и повреждением стен здания	5,9 ¸ 8,3

В таблицах 16 и 17 приведены значения критического давления для разрушения ударной волной тех или иных элементов зданий и для повреждений некоторых промышленных конструкций (согласно Руководству по оценке пожарного риска для промышленных предприятий).

Значения критического давления для разрушения ударной волной тех или иных элементов зданий

Характер повреждений элементов зданий	DР, кПа
Разрушение остекления	2 ¸ 7
Разрушение перегородок и кровли:
деревянных каркасных зданий	12
кирпичных зданий	15
железобетонных каркасных зданий	17
Разрушение перекрытий:
деревянных каркасных зданий	17
промышленных кирпичных зданий	28
промышленных зданий со стальным и железобетонным каркасом	30
зданий с массивными стенами	42
Разрушение стен:
шлакоблочных зданий	22
деревянных каркасных зданий	28
кирпичных зданий со стенами в 1,5 кирпича	40
зданий с массивными стенами	100
Разрушение фундаментов	215 ¸ 400

Значения критического давления для повреждений некоторых промышленных конструкций

Характер повреждений промышленных конструкций	DР, кПа
Незначительное повреждение стальных конструкций каркасов, ферм	8 ¸ 10
Разрушение стальных каркасов, ферм и перемещение оснований	20
Разрушение промышленных стальных несущих конструкций	20 ¸ 30
Разрушение опорных структур резервуаров	100
Перемещение цилиндрических резервуаров, повреждение трубопроводов	50 ¸ 100
Повреждение ректификационных колонн	35 ¸ 80
Незначительные деформации трубопроводных эстакад	20 ¸ 30
Перемещение трубопроводных эстакад, повреждение трубопроводов	35 ¸ 40
Разрушение трубопроводных эстакад	40 ¸ 55

В таблице 18 приведено предельно допустимое избыточное давление при сгорании газо-, паровоздушных смесей в помещениях или в открытом пространстве (согласно Приложения 4 к пункту 20 Методики определения расчетных величин пожарного риска на производственных объектах).

Предельно допустимое избыточное давление при сгорании газо-, паро- или пылевоздушных смесей в помещениях или в открытом пространстве

В таблице 19 приведены значения показателя избыточного давления, вызывающего различные виды разрушений зданий, согласно .

Значения показателя избыточного давления, вызывающего различные виды разрушений

Тип зданий, сооружений	Степень разрушения при избыточном давлении на фронте падающей ударной волны, кПа
	Слабое	Среднее	Сильное	Полное
Промышленные здания с легким каркасом и бескаркасной конструкцией	10-25	25-35	35-45	>45
Складские кирпичные здания	10-20	20-30	30-40	>40
Одноэтажные складские помещения с металлическим каркасом и стеновым заполнением из листового металла	5-7	7-10	10-15	>15
Бетонные и железобетонные здания и антисейсмические конструкции	25-35	80-120	150-200	>200
Здания железобетонные монолитные повышенной этажности	25-45	45-105	105-170	170-215
Котельные, регуляторные станции в кирпичных зданиях	10-15	15-25	25-35	35-45
Деревянные дома	6-8	8-12	12-20	>20
Подземные сети, трубопроводы	400-600	600-1000	1000-1500	>1500
Трубопроводы наземные	20	50	130	—
Кабельные подземные линии	до 800	—	—	>1500
Цистерны для перевозки нефтепродуктов	30-50	50-70	70-80	>80
Резервуары и емкости стальные наземные	35-55	55-80	80-90	>90
Подземные резервуары	40-75	75-150	150-200	>200

Слабые разрушения — частичное разрушение внутренних перегородок, кровли, дверных и оконных коробок, легких построек и др. Основные несущие конструкции сохраняются. Для полного восстановления требуется капитальный ремонт.

Средние разрушения — разрушение меньшей части несущих конструкций. Большая часть несущих конструкций сохраняется и лишь частично деформируется. Может сохраняться часть ограждающих конструкций (стен), однако при этом второстепенные и несущие конструкции могут быть.

Средние разрушения — разрушение меньшей части несущих конструкций. Большая часть несущих конструкций сохраняется и лишь частично деформируется. Может сохраняться часть ограждающих конструкций (стен), однако при этом второстепенные и несущие конструкции могут быть частично разрушены. Здание выводится из строя, но может быть восстановлено.

Сильные разрушения — разрушение большей части несущих конструкций. При этом могут сохраняться наиболее прочные элементы здания, каркасы, ядра жесткости, частично стены и перекрытия нижних этажей. При сильном разрушении образуется завал. В большинстве случаев восстановление нецелесообразно.

Полные разрушения — полное обрушение здания, от которого могут сохраниться только поврежденные (или неповрежденные) подвалы и незначительная часть прочных элементов. При полном разрушении образуется завал. Здание восстановлению не подлежит.

В таблице 20 приведены воздействия ударной волны на человека согласно «Чрезвычайные ситуации техногенного характера. Прогнозирование и оценка: детерминированные методы количественной оценки опасностей техносферы» .

Воздействие ударной волны на человека

Рф, кПа	Степень поражения	Характер поражения
Свыше 100	Крайне	Безусловное смертельное поражение. Получаемые травмы очень часто приводят к смертельному исходу
60-100	Тяжелая	Сильная контузия всего организма, повреждение внутренних органов и мозга, тяжелые переломы конечностей. Возможен смертельный исход.
40-60	Средняя	Серьёзные контузии, повреждение органов слуха, кровотечение из носа и ушей, сильные вывихи и переломы конечностей.
20-40	Легкая	Легкая общая контузия организма, временное повреждение слуха, ушибы и вывихи конечностей

Для определения радиусов зон поражения может быть предложен (например, ) следующий метод, который состоит в численном решении уравнения

k/(P(R) - P*) = I(R) - I*, (40)

причем константы k, P*, I* зависят от характера зоны поражения и определяются из табл. 4, а функции P(R) и I(R) находятся по соотношениям (7)-(13) соответственно.

Таблица 4

Константы для определения радиусов зон поражения при взрывных ТВС

#G0Характеристика действия ударной волны
Разрушение зданий
Полное разрушение зданий
Граница области сильным разрушений: 50-75 % стен разрушено или находится на грани разрушения
Граница области значительных повреждений: повреждение некоторых конструктивных элементов, несущих нагрузку
Граница области минимальных повреждений: разрывы некоторых соединений, расчленение конструкций
Полное разрушение остекления
50 % разрушение остекления
10 % и более разрушение остекления
Поражение органов дыхания незащищенных людей
50 % выживание
Порог выживания (при меньшим значениям смерт. поражения людей маловероятны)

Заметим, что в некоторых источниках предлагается более простая формула для определения радиусов зон поражения, используемая, как правило, для оценки последствий взрывов конденсированных ВВ, но, с известными допущениями, приемлемая и для грубой оценки последствий взрывов ТВС:

R = KW/(1 + (3180/W)), (41)

где коэффициент К определяется согласно табл. 5, а W - тротиловый эквивалент взрыва, определяемый из соотношения

(42)

где q- теплота сгорания газа.

Таблица 5

Уровни разрушения зданий

	Характеристика повреждения здания	Избыточное давление Р, кПа	Коэффициент К
	Полное разрушение здания
	Тяжелые повреждения, здание подлежит сносу
	Средние повреждения, возможно восстановление здания
	Разрушение оконных проемов, легкосбрасываемых конструкций
	Частичное разрушение остекления

Для определения радиуса смертельного поражения человека в соотношение (41) следует подставлять величину К = 3,8.

Приложение

Примеры расчетов

В результате аварии на автодороге, проходящей по открытой местности, в безветренную погоду произошел разрыв автоцистерны, содержащей 8 т сжиженного пропана. Для оценки максимально возможных последствий принято, что в результате выброса газа в пределах воспламенения оказалось практически все топливо, перевозившееся в цистерне. Средняя концентрация пропана в образовавшемся облаке составила около 140 г/м. Расчетный объем облака составил 57 тыс. м. Воспламенение облака привело к возникновению взрывного режима его превращения. Требуется определить параметры воздушной ударной волны (избыточное давление и импульс фазы сжатия) на расстоянии 100 м от места аварии.

тип топлива - пропан;

концентрация горючего в смеси С= 0,14 кг/м;

масса топлива, содержащегося в облаке, М= 8000 кг;

удельная теплота сгорания топлива q= 4,64·10Дж/кг;

окружающее пространство - открытое (вид 4).

Определяем эффективный энергозапас ТВС Е. Так как С> С, следовательно,

Е = 2МqС/С= 2·8000·4,64·10·0,077/0,14 = 4,1·10Дж.

Исходя из классификации веществ, определяем, что пропан относится к классу 2 опасности (чувствительные вещества). Геометрические характеристики окружающего пространства относятся к виду 4 (открытое пространство). По экспертной табл. 2 определяем ожидаемый режим взрывного превращения облака ТВС - дефлаграция с диапазоном видимой скорости фронта пламени от 150 до 200 м/с. Для проверки рассчитываем скорость фронта пламени по соотношению (2):

V= kМ= 43· 8000= 192 м/с.

Полученная величина меньше максимальной скорости диапазона данного взрывного превращения.

Для заданного расстояния R = 100 м рассчитываем безразмерное расстояние R:

R= R/(E/P)= 100/(4,1·10/101 324)= 0,63.

Рассчитываем параметры взрыва при скорости горения 200 м/с. Для вычисленного безразмерного расстояния по соотношениям (9) и (10) определяем величины Pи I:

P= (V/С)((- 1)/)(0,83/R- 0,14/R) = 200/340·6/7(0,83/0,63 - 0,14/0,63) = 0,29;

I= (V/C)((- 1)/)(1 - 0,4(V/C)((- 1)/))х

х(0,06/R+ 0,01/R- 0,0025/R) = (200/340)((7 - 1)/7)х

х(1 - 0,4(200/340)((7 - 1)/7))(0,06/0,63 + 0,01/0,63- 0,0025/0,63) = 0,0427.

Так как ТВС - газовая, величины P, Iрассчитываем по соотношениям (5) и (6):

P = exp(-1,124 - 1,66 ln(R) + 0,26 (ln(R))) = 0,74 ± 10%;

I = exp(-3,4217 - 0,898 ln(R) - 0,0096(ln(R))) = 0,049 ± 15%.

Согласно (11) определяем окончательные значения Pи I:

P = min(Px1, P) = min(0,29, 0,74) = 0,29;

I= min (I, I) = min(0,0427, 0,049) = 0,0427.

Из найденных безразмерных величин Pи Iвычисляем согласно (12) и (13) искомые величины избыточного давления и импульса фазы сжатия в воздушной ударной волне на расстоянии 100 м от места аварии при скорости горения 200 м/с:

P = 2,8·10 Па;

I = I(P)E/C = 2,04·10 Па·с.

Используя полученные значения P и I, находим:

Pr = 6,06, Pr = 4,47, Pr = -1,93, Pr=3,06, Pr=2,78

Это согласно табл. 3 означает: 86% вероятность повреждений и 30% вероятность разрушений промышленных зданий, а также 2,5% вероятность разрыва барабанных перепонок у людей и 1% вероятность отброса людей волной давления. Вероятности остальных критериев поражения близки к нулю.

В результате внезапного раскрытия обратного клапана в пространство, загроможденное подводящими трубопроводами, выброшено 100 кг этилена. Рядом с загазованным объектом на расстоянии 150 м находится помещение цеха. Концентрация этилена в облаке 80 г/м. Требуется определить степень поражения здания цеха и расположенного в нем персонала при взрыве облака ТВС.

Сформируем исходные данные для дальнейших расчетов:

горючий газ - этилен;

агрегатное состояние смеси - газовая;

концентрация горючего в смеси С= 0,08 кг/м;

стехиометрическая концентрация этилена с воздухом С= 0,09;

масса топлива, содержащегося в облаке, М= 100 кг;

удельная теплота сгорания горючего газа q= 4,6·10Дж/кг;

окружающее пространство - загроможденное.

Определяем эффективный энергозапас горючей смеси Е. Так как С< С, следовательно,

Е = Мq·2 = 100х4,6·10·2 = 9,2·10Дж.

Исходя из классификации веществ, определяем, что этилен относится к классу 2 опасности (чувствительные вещества). Геометрические характеристики окружающего пространства относятся к виду 1 (загроможденное пространство). По экспертной табл. 2 определяем диапазон ожидаемого режима взрывного превращения облака топливно-воздушной смеси - первый, что соответствует детонации.

Для заданного расстояния 150 м определяем безразмерное параметрическое расстояние :

R/E= 100·150/(9,2·10)= 7,16.

По соотношениям для падающей волны (14)-(19) находим:

амплитуда фазы давления

P/P= 0,064 илиP= 6,5·10Па при P= 101 325 Па;

амплитуда фазы разрежения

P_/P= 0,02 илиP_ = 2·10Па при P= 101 325 Па;

длительность фазы сжатия

длительность фазы разрежения

импульсы фаз сжатия и разрежения

II_ = 126,4 Па·с.

Форма падающей волны с описанием фаз сжатия и разрежения в наиболее опасном случае детонации газовой смеси может быть описана соотношением

P(t) = 6,5·10(sin((t - 0,0509)/0,1273)/sin(-p 50,9/0,1273))exp(-0,6t/0,0509).

Используя полученные значения Pи I, по формулам п.4 имеем:

Pr = 2,69; Pr = 1,69; Pr = -11,67; Pr = 0,76; Pr = -13,21

(при расчете Prпредполагается, что масса человека 80 кг).

Это согласно табл. 3 означает 1 % вероятность разрушений производственных зданий. Вероятности остальных критериев поражения близки к нулю.

По соотношениям для отраженной волны (21)-(26) находим:

амплитуда отраженной волны давления

Pr/P= 0,14 илиPr= 1,4·10Па при P= 101325 Па;

амплитуда отраженной волны разрежения

Pr_/P= 0,174 илиPr_ = 1,74·10Па при P= 101325 Па;

длительность отраженной волны давления

длительность отраженной волны разрежения

импульсы отраженных волн давления и разрежения:

I= 308 Па·с;

I_ = 284,7 Па·с.

Форма отраженной волны при взаимодействии со стенкой

P(t) = 1,4·10(sin((t - 0,0534)/0,1906)/sin(-0,0534/0,1906))exp(-0,8906t/0,0534).

Используя полученные значения Pи I, по формулам п. 4 имеем:

Pr = 4,49; Pr = 3,28; Pr = -7,96; Pr = 1,95; Pr = -9,35.

Это согласно табл. 3 означает вероятности: 30 % повреждений и 4 % разрушений производственных зданий. Вероятности остальных критериев поражения близки к нулю.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

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

...

Подобные документы

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%.