Вычислить зоны поражения ударной волной. Расчет последствий взрыва внутри технологического оборудования

Общая характеристика задач оценки

Для принятия решений по защите от воздействия воздушной ударной волны (ВУВ) взрыва на здания, сооружения, технику или на людей, а также для выработки мер взрывобезопасности необходимы данные, характеризующие взрывы, которые могут происходить во время военных действий, в производственной сфере и в быту. Наиболее достоверные сведения о взрыве можно получить путем проведения эксперимента. Однако, такой подход не всегда применим. Поэтому наиболее распространены расчетные методы, позволяющие определять значения параметров, характеризующих взрывы. В ходе расчетов используются следующие показатели:

  • вид и количество взрывчатого вещества (ВВ);
  • условия взрыва;
  • расстояние от места взрыва до места оценки его последствий;
  • параметры ударной волны;
  • степень повреждения (разрушения) зданий, сооружений, техники или степень поражения людей.

  • Для проведения расчетов разработано и представлено в технической литературе значительное количество функциональных зависимостей, которые связывают между собой эти показатели. Конкретный вид расчетных соотношений, выражающих эти функциональные зависимости, определяется условиями взрыва, к которым относятся: тип ВВ (конденсированное ВВ, газовоздушные смеси, пылевоздушные смеси и др.), место взрыва (воздушный, наземный или заглубленный взрыв), наличие преград, отражающих ударную волну и другие условия.

    Разные авторы предлагают разные виды функциональных зависимостей для определения одних и тех же показателей, позволяющие получить либо большую точность, либо простоту, либо какие-нибудь другие преимущества при проведении расчетов. Поэтому при выборе того или иного соотношения для проведения расчетов следует особое внимание обращать на систему ограничений, определяющих возможность его использования.

    Вся совокупность задач по проведению расчетов может быть разделена на две группы: задачи прогнозирования последствий взрыва по заданному количеству ВВ и задачи определения количества ВВ по заданным последствиям взрыва.

    Задачи прогнозирования соответствуют ситуации, когда взрыва еще не было, т.е. требуется рассчитать показатели, характеризующие будущий взрыв. В таких задачах в качестве исходных данных обычно используются сведения о количестве ВВ и об условиях взрыва. При этом в результате расчетов должны быть получены значения параметров ударной волны (или других поражающих факторов) на заданном расстоянии от места взрыва (прямая задача), или определено расстояние от места взрыва, на котором параметры ударной волны будут иметь заданное значение (обратная задача).

    Задачи определения исходных характеристик ВВ по результатам взрыва обычно приходится решать при расследовании и анализе причин аварийных взрывов. В этих задачах известны условия взрыва, место взрыва и степень разрушений по мере удаления от его эпицентра. В результате решения должно быть определено количество взорвавшегося вещества. Для расчетов в этих задачах используются те же функциональные зависимости между степенью повреждения, количеством ВВ и расстоянием от места взрыва, что и при решении задач прогнозирования.

    Настоящий курс лекций не предусматривает подробного рассмотрения всего многообразия вариантов проведения расчетов для различных условий взрыва и поражающих факторов. Далее будут рассматриваться только приближенные методы проведения расчетов, связанные с наиболее распространенными типами взрывов конденсированных ВВ и ГВС в открытом, не замкнутом пространстве. Из числа поражающих факторов взрыва будет рассматриваться только воздушная ударная волна.

    Расчетные соотношения, используемые при решении задач.

    Тротиловый эквивалент массы ВВ.

    Количество взрывчатого вещества или его массу М BB при проведении расчетов выражают через тротиловый эквивалент М Т. Тротиловый эквивалент представляет собой массу тротила, при взрыве которой выделяется столько же энергии, сколько выделится при взрыве заданного количества конкретного ВВ. Значение тротилового эквивалента определяется по соотношению:

    (1)

    \[М_{Т}=kM_{ВВ}\]

    где:
    M BB — масса взрывчатого вещества;

    k — коэффициент приведения взрывчатого вещества к тротилу1 (см. Таблицу 1).

    Таблица 1. Значения коэффициента k приведения взрывчатого вещества к тротилу

    Выражение (1) составлено для взрыва, при котором ударная волна распространяется во все стороны от точки взрыва беспрепятственно, т.е. в виде сферы. Очень часто на практике взрыв происходит на некоторой поверхности, например, на земле. При этом ударная волна распространяется в воздухе в виде полусферы.

    Для взрывов на абсолютно твердой поверхности вся выделившаяся при взрыве энергия распространяется в пределах полусферы и, следовательно, значение массы взрывающегося вещества как бы удваивается (в определенных случаях можно говорить о сложении прямой и отраженной волны).

    Для взрыва на не абсолютно твердой поверхности, например, на грунте, часть энергии расходуется на образование воронки. Учет этого расхода выполняется с помощью коэффициента ƞ, значения которого приведены в Таблице 2. Чем меньше подстилающая поверхность позволяет затрачивать энергию на образование воронки, тем ближе значение коэффициента ƞ к 1. Другой предельный случай соответствует ситуации, когда подстилающая поверхность беспрепятственно пропускает энергию взрыва, например, при взрыве в воздухе. В этом случае значение коэффициента равно 0.5.

    С учетом изложенного значение MT в общем случае определяется по формуле:

    (2)

    \[М_{Т}=2ƞkM_{ВВ}\]

    Выражение (2) для взрыва в воздухе, то есть при ƞ = 0.5, принимает вид (1).

    Таблица 2. Значения коэффициента ƞ, учитывающего характер подстилающей поверхности

    Закон подобия при взрывах

    Расчеты параметров ударной волны основываются на использовании соотношения, связывающего параметры взрывов разной мощности. Таким соотношением является закон подобия кубического корня . Согласно этому закону значения параметров ударной волны для взрыва некоторой мощности можно пересчитать для взрывов других мощностей, пользуясь выражениями закона подобия:

    (3)

    \ \[τ_{2}=τ_{1}\sqrt{\frac{M_{T2}}{M_{T1}}}\]

    где: R 2 ,R 1 — расстояния от центров двух взрывов до некоторых точек 1 и 2, в которых параметры ударной волны этих взрывов равны между собой;

    M T2 , M T1 — массы зарядов (точнее: эквиваленты масс, приведенные к некоторому эталону, в нашем случае к тротилу);

    τ 2 , τ 1 — время с момента взрыва до прихода ударной волны в эти точки.

    Выражение (3) можно представить в виде:

    (4)

    \[\frac{R_{2}}{\sqrt{{M_{T2}}}}=\frac{R_{1}}{\sqrt{{M_{T1}}}}=\frac{R}{\sqrt{{M_{T}}}}=\overline{R}\]

    Величина R называется приведенным радиусом взрыва и широко используется в различных расчетных соотношениях для определения параметров ударной волны взрыва.

    Оценка параметров ударной волны при взрыве конденсированных ВВ

    Избыточное давление ΔP для свободно распространяющейся сферической воздушной ударной волны убывает по мере удаления от места взрыва. Поэтому расчет его значений обычно проводится на основании соотношений, в которых давление является функцией двух аргументов — массы ВВ и расстояния от места взрыва.

    Сложность разработки и последующего использования таких аналитических выражений определяется следующим обстоятельством. Скорость спада значения ΔP по мере удаления от места взрыва изменяется за счет влияния на ударную волну среды, в которой она распространяется. Чем больше расстояние от места взрыва, тем сильнее искажается характер изменения давления во фронте ударной волны. Для двух ударных волн, которые при одинаковых условиях распространения в некоторый момент времени имели одно и тоже значение ΔP, в последующие моменты значения ΔP будут отличаться, если предыстория распространения этих волн была разной. Следовательно, расчетные соотношения для определения значений ΔP в эти последующие моменты также должны быть разными.

    По изложенным причинам в технической литературе представлен достаточно широкий спектр расчетных соотношений для определения значений ΔP, каждое из которых имеет свою сферу применения и назначение. Например, для воздушного взрыва, для наземного взрыва, для малых расстояний от места взрыва, для значительных расстояний от места взрыва, для относительно небольших зарядов ВВ, для крупных зарядов ВВ и т.д.

    При дальнейшем изложении в материалах курса будет использоваться одно базовое соотношение:

    (5)

    \[ΔP_{Ф}=\frac{84}{\overline{R}}+\frac{270}{{\overline{R}^{2}}}+\frac{700}{{\overline{R}^{3}}},(кПа),\]

    где R определяется из (2), (4).

    Это соотношение известно в технической литературе под названием «формула М. А. Садовского » и широко используется при проведении практических расчетов как для наземных, так и для воздушных взрывов.

    При необходимости решать обратную задачу, т.е. определять расстояние от места взрыва по заданному значению ΔP Ф, можно либо решать уравнение третьей степени (5) относительно R , либо воспользоваться соотношением:

    (6)

    \[\overline{R}=\sqrt{^{2}-1}\]

    Формула (6) дает хорошее совпадение с результатами точного решения уравнения (5). Для значений R в интервале от 2 до 12 ошибка не превышает 10 %. При этом расхождение тем больше, чем больше ΔP Ф.

    Удельный импульс I определяется по соотношению

    (7)

    \

    где ΔP(t) — функция, характеризующая изменение избыточного давления во фронте ударной волны за период времени от 0 до τ + .

    Кроме приведенных соотношений в технической литературе имеются соотношения для расчета значений и других параметров ударной волны: максимального давления разряжения, длительности фазы разряжения, скорости распространения ударной волны, давления скоростного напора, температуры во фронте ударной волны и др., однако в данном курсе эти соотношения не рассматриваются.

    Пример 1

    Прямая постановка задачи

    Определить избыточное давление, которое будет испытывать прибор, установленный на расстоянии 10 м от места взрыва 1кг гексогена во взрывном устройстве, размещенном на грунте.

    2. Определение R :

    \[\overline{R}=\frac{R}{\sqrt{M_{T}}}=\frac{10}{\sqrt{1,56}}=8,62\]

    3. Определение ΔP Ф:

    \[ΔP_{Ф}=\frac{84}{\overline{R}}+\frac{270}{{\overline{R}^{2}}}+\frac{700}{{\overline{R}^{3}}}=\frac{84}{8,62}+\frac{270}{{8,62^{2}}}+\frac{700}{{8,62^{3}}}=14,5 кПа\]

    Обратная постановка задачи

    Определить максимальное расстояние, на котором допускается установить прибор, выдерживающий давление 14,5 кПа, от места взрыва 1 кг гексогена во взрывном устройстве, размещенном на грунте.

    1. Определение R :

    \[\overline{R}=\sqrt{^{2}-1}=\sqrt{^{2}-1}=8,37\]

    2. Определение тротилового эквивалента:

    \[М_{Т}=2ƞkM_{ВВ}=2\cdot0,6\cdot1,3\cdot1=1,56 кг\]

    3. Определение R:

    Оценка параметров ударной волны при взрыве газовоздушных смесей

    Параметры ударной волны на расстояниях R < r o

    При взрывах газовоздушных смесей параметры внутри газового облака могут изменяться в очень широких пределах в зависимости от условий взрыва, концентрации горючей компоненты и характера взрывного горения, которые при прогнозировании взрывов, особенно на открытом воздухе, учесть практически невозможно. Поэтому обычно расчеты проводят для худшего случая, при котором разрушительные последствия взрыва наибольшие.

    Таким наихудшим случаем является детонационное горение смеси стехиометрического состава. Скорость распространения процесса детонационного горения внутри облака очень велика и превышает скорость звука. Давление внутри облака за время взрыва вообще говоря не постоянно. Однако для проведения приближенной оценки параметров взрыва можно условно принять, что облако имеет форму полусферы с центром на поверхности земли, взрыв ГВС происходит мгновенно и давление в процессе взрыва одинаково и постоянно во всех точках, находящихся внутри облака.

    Для большинства углеродоводородосодержащих газовых смесей стехиометрического состава можно принять, что давление внутри газового облака составляет 1700 кПа. Для проведения более точных расчетов в технической литературе приводятся расчетные соотношения, позволяющие рассчитать скорость детонационного горения, время полной детонации облака, давление в детонационной волне и др.

    Параметры ударной волны на расстояниях R > r o

    Формулы для определения значений параметров ударной волны на расстояниях, превышающих радиус полусферы газового облака в окружающем воздухе, получены путем аппроксимации численного решения задачи о детонации пропановоздушной смеси, выполненной Б. Е. Гельфандом. Решение получено интегрированием системы нестационарных уравнений газовой динамики в сферических координатах в переменных Лагранжа и позволяет получать результаты удовлетворительно согласующиеся с экспериментальными данными для горючих смесей различных углеводородов с воздухом.

    Максимальное избыточное давление во фронте ударной волны (кПа):

    (8)

    \[ΔP_{Ф}=P_{0}\cdot \overline{P};\]

    (9)

    \[\lg\overline{P}=0,65-2,18\lg\overline{R}+0,52(\lg\overline{R})^{2};\] \[\overline{R}=\frac{R}{\sqrt{M_{T}}},\]

    где: MТ — тротиловый эквивалент наземного взрыва полусферического облака ГВС (кг);

    P 0 — атмосферное давление, равное 100 кПа.

    Удельный импульс (Па ⋅ с):

    (10)

    \

    (11)

    \

    Тротиловый эквивалент (кг) определяется из соотношения (2), в котором k=Q/QТ и ƞ=1, т.е. в предположении, что энергия взрыва полусферического облака полностью отражена поверхностью, над которой это облако образовалось. С учетом изложенного:

    (12)

    \

    где: M В — масса вещества, взрывающегося в составе облака ГВС (кг);

    Q — теплота, выделяющаяся при сгорании данного вещества (кДж/кг);

    QТ — теплота взрыва тротила (4520 кДж/кг).

    Q представляет собой табличную величину (таблица 3), которая показывает количество энергии, выделяющейся при взрыве (сгорании) единицы массы данного вещества.

    Значение M В определяется соотношением

    (13)

    \

    где: M Хр — масса вещества, находившегося в хранилище до аварии (до взрыва);

    δ — коэффициент, зависящий от способа хранения вещества, показывающий долю вещества, переходящую при аварии в газ:

    δ=1 — для газов при атмосферном давлении,

    δ=0,5 — для сжиженных газов, хранящихся под давлением,

    δ=0,1 — для сжиженных газов, хранящихся изотермически,

    δ=0,02–0,07 — для растекшихся ЛВЖ;

    Объем газового облака V 0 и размер полусферы газового облака r 0 зависят от количества исходного вещества, находившегося в хранилище до аварии, и способа его хранения. Определение этих параметров может быть выполнено по формулам:

    (14)

    \ \

    где: V a — объем киломоля идеального газа (постоянная Авогадро: V a =22,4 м³/кмоль);

    μ — молярная масса хранящегося вещества (кг/кмоль);

    C стх — стехиометрическая объемная концентрация (в абсолютных долях).

    Приближенно для наиболее часто используемых углеводородов можно пользоваться при расчетах формулой:

    где: M Хр — количество вещества, находившегося в хранилище до аварии (взрыва) в т;

    0.6 — коэффициент, учитывающий способ хранения.

    Значения параметров, характеризующих некоторые вещества, приведены в таблице 3.

    Таблица 3. Значения параметров, характеризующих некоторые вещества и их смеси с воздухом

    Пример 2

    Определить с помощью расчета по формулам избыточное давление и удельный импульс во фронте ВУВ на расстоянии 100 м от емкости, в которой находится 10 т. пропана, хранящегося в жидком виде под давлением, при ее разгерметизации и взрыве образовавшейся ГВС.

    1. Определение массы пропана в составе ГВС

    2. Определение тротилового эквивалента

    3. Определение приведенного радиуса взрыва

    4. Определение избыточного давления во фронте ударной волны

    \[\lg\overline{P}=0,65-2,18\lg\overline{R}+0,52(\lg\overline{R})^{2}=0,65-2,18\cdot\lg2,14+0,52\cdot(\lg2,14)^{2}=-0,0135,\]

    \[\overline{P}=10^{0,0135}=0,97,\]

    следовательно

    \[ΔP_{Ф}=P_{0}\cdot \overline{P}=100\cdot0,97=97 кПа\]

    5. Определение значения удельного импульса ударной волны

    \[\overline{I}=10^{1,84}=69,2,\] \

    Приближенная оценка параметров взрывной волны за пределами облака может быть проведена по таблице 4, в которой представлены значения избыточного давления ΔP Ф и эффективного времени действия фазы сжатия θ, заранее рассчитанные для различных значений R/r 0 . Значения параметров, указанных в таблице, получены исходя из давления внутри газового облака 1700 кПа.

    Таблица 4. Значения максимального избыточного давления и эффективного времени действия ударной волны при взрыве ГВС

    R/r 0 0–1 1.01 1.04 1.08 1.13 1.2 1.4 1.8
    ΔP Ф, кПа 1700 1232 814 568 500 400 300 200
    10 3 θ/r 0 , с/м 0.37 0.53 0.74 0.97 1.00 1.07 1.10 1.25
    R/r0 2.7 3 4 5 6 8 12 15 40
    ΔP Ф, кПа 100 80 50 40 30 20 10 7.8 2.5
    10 3 θ/r 0 , с/м 1.7 1.78 2.18 2.30 2.59 3.02 3.53 3.76 4.39

    Пример 3

    Определить приближенным методом, по таблице избыточное давление во фронте ВУВ на расстоянии 100 м от емкости, в которой находится 55 т пропана, хранящегося в жидком виде под давлением, при ее разгерметизации и взрыве образовавшейся ГВС.

    1. Определение r 0

    2. Определение R/r 0 = 100/31 = 3,2

    3. По таблице 4 находим, что ΔP Ф = 80 кПа (с учетом интерполяции 74 кПа).

    Оценка степени повреждения зданий в условиях городской застройки

    При взрывах в условиях городской застройки характер распространения ударной волны существенно изменяется из-за ее многократного отражения и экранирования стенами зданий. По этим же причинам обычно используемые для расчета значений ΔP формулы, в том числе и рассмотренные выше, неприменимы.

    Для оценки степени повреждения или разрушения зданий в городе широко используется формула, полученная в Великобритании по результатам анализа последствий бомбардировок во время второй мировой войны:

    (15)

    \

    где: R — расстояние от места взрыва в метрах;

    M T — тротиловый эквивалент заряда в килограммах;

    K — коэффициент, соответствующий различным степеням разрушения:

    К<5.6 — полное разрушение зданий;

    К=5.6–9.6 — сильные разрушения здания (здание подлежит сносу);

    К=9.6–28 — средние разрушения (возможно восстановление здания);

    К=28–56 — разрушение внутренних перегородок, дверных и оконных проемов;

    К=56 — разрушение 90% остекления.

    Пример 4

    Определить для условий городской застройки расстояние, начиная с которого здания получат сильные разрушения при взрыве боеприпаса, начиненного 500 кг гексогена.

    1. Определение тротилового эквивалента:

    \[М_{Т}=kM_{ВВ}=1,3\cdot500=650 кг\]

    2. Определение искомого расстояния:

    Оценка степени повреждения отдельно стоящих зданий

    Под воздействием ударной волны здания и сооружения ведут себя как упругие колебательные системы. Расчетная оценка такого воздействия требует решения достаточно сложных динамических задач, связанных с описанием поведения упругих конструктивных элементов зданий и сооружений под воздействием ударных нагрузок, определяемых изменяющимися во времени и пространстве параметрами ударной волны. Возникающие в конструктивных элементах нагрузки зависят от параметров волны, характеристик объекта, его размеров и ориентации относительно фронта волны.

    Наиболее точную оценку последствий воздействия ударной волны на конкретный объект позволяет получить эксперимент, проводимый на его макете с соблюдением правил подобия. Однако применение экспериментальных методов оценки далеко не всегда возможно.

    Накопленный опыт исследования объектов, подвергавшихся воздействию взрывов, и результатов экспериментов с макетами выявил ряд закономерностей, позволяющих упрощенными методами оценивать возможные ожидаемые последствия воздействия взрывов на здания и сооружения. Ниже будут рассмотрены два метода: по допустимому давлению при взрыве и по диаграмме разрушения объекта.

    По допустимому давлению при взрыве

    Избыточные давления, при которых наступают различные степени разрушений одного из возможных типов зданий, приведены в Таблице 5. При использовании таблицы следует иметь ввиду, что она соответствует ударной волне ядерного взрыва, т.е. учитывает воздействие на объект только избыточного давления и не учитывает поражающее действие импульса. Для других видов взрывов, например для взрывов конденсированных ВВ или ГВС, значения давлений, приведенных в таблице, должны быть увеличены в 1.5 раза и более в зависимости от мощности взрыва и после этого сопоставлены со значениями избыточного давления. рассчитанными по формуле (5). При использовании таблицы следует иметь ввиду, что результат оценки будет приблизительным, поскольку не учитывается действие импульса.

    Таблица 5. Действие ΔP Ф на объекты и людей

    Объект воздействия Степень воздействия ΔP Ф
    Кирпичное здание производственного типа Полное разрушение > 70 кПа
    Сильные разрушения 33–70 кПа
    Средние разрушения 25–33 кПа
    Слабые разрушения 12–25 кПа
    Остекление Разрушение на 90 % 5 — 10 кПа
    на 50 % 2 — 5 кПа
    на 5 % 1 — 2 кПа
    Люди Крайне тяжелое поражение > 100 кПа
    Тяжелое поражение 60–100 кПа
    Среднее поражение 40–60 кПа
    Легкие поражения 20–40 кПа

    В таблице в качестве примера приведены данные только для одного типа здания. В справочной литературе имеются аналогичные сведения для большого числа различных зданий и сооружений. В таблице также приведены данные, позволяющие оценить степень поражения людей действием давления ударной волны.

    Пример 5

    Определить по таблице степень разрушения кирпичного здания при взрыве на расстоянии 10м от него на грунте заряда гексогена массой 10 кг.

    1. Определение тротилового эквивалента:

    2. Определение R

    3. Определение ΔP Ф:

    4. Увеличивая табличные значения давлний или уменьшая рассчитанное значение ΔP Ф в 1.5 раза по таблице 5 определяем, что здание получит средние разрушения.

    По диаграмме разрушений

    Более точная оценка может быть получена на основе использования диаграмм, в которых результат воздействия ударной волны зависит от давления и импульса. Каждому конкретному объекту соответствует своя диаграмма степени разрушений, типичная форма которой приведена на рисунке 1.

    Как следует из диаграммы, лишь небольшая зона А характеризуется зависимостью степени разрушений как от давления, так и от импульса. Остальная часть плоскости соответствует прямым ΔP=const (зона В), где влияние импульса мало, и прямым I=const (зона С), где не ощущается влияния давления.

    Недостаток такого подхода к оценке степени разрушения зданий состоит в том, что составление диаграммы для конкретного объекта представляет собой достаточно сложную задачу.

    Пример 6

    Определить по диаграмме степень разрушения кирпичного здания, если на расстоянии 10 м от него произойдет взрыв 10 кг гексогена на грунте.

    1. Определение тротилового эквивалента:

    \[М_{Т}=2ƞkM_{ВВ}=2\cdot0,6\cdot1,3\cdot10=1,56 кг\]

    2. Определение R

    \[\overline{R}=\frac{R}{\sqrt{M_{T}}}=\frac{10}{\sqrt{15,6}}=4\]

    3. Определение ΔP Ф:

    \[ΔP_{Ф}=\frac{84}{\overline{R}}+\frac{270}{{\overline{R}^{2}}}+\frac{700}{{\overline{R}^{3}}}=\frac{84}{4}+\frac{270}{{4^{2}}}+\frac{700}{{4^{3}}}=48,8 кПа\]

    4. Определение значения удельного импульса:

    5. По диаграмме разрушений кирпичных зданий определяем, что здание получит средние разрушения.

    Рисунок 1. Диаграмма разрушения кирпичных зданий.

    Определение безопасных расстояний при взрывах

    Безопасными расстояниями для людей при взрывах считаются такие расстояния, при которых человек не получает травм. При прямом воздействии воздушной ударной волны на человека границей опасной зоны является расстояние от центра взрыва до условной линии (радиус окружности), где давление фронта ударной волны ΔP Ф не превышает 10 кПа.

    В Российской Федерации установлены единые правила определения безопасных расстояний обязательные к соблюдению всеми организациями, выполняющими взрывные работы. За основу проведения расчета минимально возможного безопасного расстояния в этих правилах принята формула:

    (16)

    \

    где: R > R без — безопасное расстояние в метрах;

    M T — тротиловый эквивалент взрывчатого вещества в килограммах;

    К — коэффициент, зависящий от условий взрыва.

    Значения коэффициента К при размещении людей без укрытий устанавливаются в диапазоне от 30 до 45 для разных типов взрывов. В исключительных случаях, когда требуется максимально возможное приближение персонала к месту взрыва, R без может быть определено при коэффициенте 15, а например при укрытии людей в блиндажах К составляет 9,3.

    Единые правила определения безопасных расстояний предусматривают правила расчета этих расстояний не только для человека, но и для зданий (сооружений), и для различных видов взрывов.

    Пример 7

    Определить безопасное расстояние для размещения людей в блиндаже при взрыве 50 кг аммонала.

    1. Определение тротилового эквивалента:

    \[М_{Т}=ƞkM_{ВВ}=0,99\cdot50=49,5 кг\]

    2. Определение безопасного расстояния:

    \

    Материалы факультета военного обучения (МГТУ им. H. Э. Баумана)

    7.3. РАСЧЕТ ХАРАКТЕРИСТИК ВЗРЫВА

    Основным поражающим действием взрывчатых веществ является ударная волна. Поэтому для определения поражающего действия взрывчатого вещества необходимо рассчитать избыточное давление взрыва

    , (7.15)

    где р – давление на фронте ударной волны;

    р 0 – давление невозмущенного воздуха – атмосферное давление (101кПа).

    Величина D р зависит от типа взрывчатого вещества, массы взорванного заряда, расстояния от центра взрыва и характера подстилающей поверхности.

    Расчет величины избыточного давления D р проводится в два этапа. На первом этапе находится приведенный радиус зоны взрыва по формуле

    , (7.16)

    где R – расстояние от центра взрыва, м;

    М – масса заряда, кг;

    К – коэффициент, учитывающий характер подстилающей поверхности;

    Т Э – тротиловый эквивалент взрывчатого вещества.

    В табл. 7.6 приведены значения коэффициента К для разных типов подстилающих материалов.

    Таблица 7.6

    Значения коэффициента К для разных материалов

    Материал подстилающей поверхности

    Коэффициент К

    Металл

    1.00

    Бетон

    0.95

    Дерево

    0.80

    Грунт

    0.60

    Тротиловый эквивалент, как было показано выше, – это отношение массы взрывчатого вещества к массе тротила, создающей одинаковое поражающей действие. При Т Э < 1 взрывчатое вещество обладает более сильным разрушающим действием, чем тротил (на один килограмм взрывчатого вещества); при Т Э = 1 взрывчатое вещество имеет такую же разрушающую силу, как и тротил; при Т Э > 1 взрывчатое вещество будет производить меньшее разрушающее воздействие, чем тротил. В табл. 7.3 были приведены значения тротилового эквивалента для промышленных взрывчатых веществ. В табл. 7.7 приведены значения тротилового эквивалента для некоторых боевых взрывчатых веществ.

    Таблица 7.7

    Значение тротилового эквивалента

    для боевых взрывчатых веществ

    Взрывчатое вещество

    Т Э

    Порох

    0.66

    Аммонал

    0.99

    Тротил

    1.00

    Тетрил

    1.15

    Гексоген

    1.30

    ТЭН

    1.39

    Тритонал

    1.53

    На втором этапе по рассчитанному значению приведенного радиуса (7.16) рассчитывается величина избыточного давления D р . При этом зависимости от величины используются разные формулы. Для значений 6.2 расчет избыточного давления взрыва проводится по формуле:

    , кПа. (7.17)

    Для значений > 6.2 расчетная формула для избыточного давления взрыва имеет вид:

    , кПа. (7.18)

    Используя рассчитанные значения избыточного давления взрыва , можно провести оценку степени разрушения, производимого взрывом. При оценке поражающего действия взрывчатого вещества выделяют четыре зоны разрушения объектов, характеристики которых приведены в табл. 7.8.

    Таблица 7.8

    Зоны разрушения объектов

    при разных значениях избыточного давления взрыва

    Зона разрушения

    D р , кПа

    Полное разрушение

    Более 50

    Сильные разрушения

    30 ÷ 50

    Средние разрушения

    20 ÷ 30

    Слабые разрушения

    10 ÷ 20

    Для оценки степени разрушения зданий и сооружений при конкретном взрыве можно использовать табл. 7.9, в которой представлены предельные значения избыточного давления взрыва D р , вызывающие различные степени разрушения.

    Таблица 7.9

    Значения предельного избыточного давления,

    вызывающие различные разрушения зданий и сооружений

    D р , кПа

    Разрушение

    D р , кПа

    Разрушение

    D р , кПа

    Разрушение

    0.5÷3.0

    Частичное разрушение остекления

    Разрушение перегородок, оконных рам

    Разрушение кирпичных и блочных стен

    3÷7

    Полное разрушение остекления

    Разрушение перекрытий

    Разрушение железобетонных конструкций

    Рассмотрим порядок расчета избыточного давления взрыва на следующем примере.

    Требуется определить поражающее действие при взрыве заряда тротила массой 100 кг на расстоянии от здания R = 2 м на открытом грунте.

    Вначале определим избыточное давление взрыва D р при взрыве тротила по формуле (7.16). Коэффициент К для открытого грунта находим по табл. 7.6. Он составляет 0.60. Тротиловый эквивалент для тротила Т Э = 1 (табл. 7.7).

    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.

    Введение

    химический чрезвычайный пожар взрыв

    Индустриализация современного общества, усложнение технологических процессов производства неизбежно ведут к появлению негативных явлений, связанных с возникновением чрезвычайных ситуаций. Продолжают наносить огромный ущерб, опасные природные явления и стихийные бедствия метеорологического, гидрологического и геофизического происхождения. Разрушение зданий, сооружений, промышленных объектов гибель людей и материальных ценностей имеют место не только во время войны, но и в мирное время в результате стихийных бедствий, производственных аварий и катастроф.

    В связи с этим, важное социальное и экономическое значение имеет работа, направленная на провидение мероприятий по прогнозированию предупреждению чрезвычайных ситуаций. Знание руководителями и специалистами ОНХ, личным составом НВФ и всем населением основных характеристик стихийных бедствий, аварий, катастроф, современных средств нападения и их поражающих факторов, умение организовать защиту людей, продовольствия, водоисточников и техники считается важнейшим и необходимым условием деятельности каждого из них в современных условиях, гарантией высокой готовности объекта народного хозяйства к действиям в экстремальной ситуации.

    Федеральный закон о защите населения и территорий от черезвычайных ситуаций природного и техногенного характера определяет общие для Российской Федерации организационно-правовые нормы в области защиты граждан Российской Федерации, иностранных граждан и лиц без гражданства, находящихся на территории Российской Федерации (далее - население), всего земельного, водного, воздушного пространства в пределах Российской Федерации или его части, объектов производственного и социального назначения, а также окружающей среды (далее - территории) от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера (далее - чрезвычайные ситуации).

    Действие настоящего Федерального закона распространяется на отношения, возникающие в процессе деятельности органов государственной власти Российской Федерации, органов государственной власти субъектов Российской Федерации, органов местного самоуправления, а также предприятий, учреждений и организаций независимо от их организационно-правовой формы (далее - организации) и населения в области защиты населения и территорий от чрезвычайных ситуаций.


    1. Основные понятия


    Чрезвычайная ситуация - это обстановка на определенной территории, сложившаяся в результате аварии, опасного природного явления, катастрофы, стихийного или иного бедствия, которые могут повлечь или повлекли за собой человеческие жертвы, ущерб здоровью людей или окружающей среде, значительные материальные потери и нарушение условий жизнедеятельности людей. (в ред. Федерального закона от 30.12.2008 №309-ФЗ)

    Предупреждение чрезвычайных ситуаций - это комплекс мероприятий, проводимых заблаговременно и направленных на максимально возможное уменьшение риска возникновения чрезвычайных ситуаций, а также на сохранение здоровья людей, снижение размеров ущерба окружающей среде и материальных потерь в случае их возникновения. (в ред. Федерального закона от 30.12.2008 №309-ФЗ)

    Ликвидация чрезвычайных ситуаций - это аварийно-спасательные и другие неотложные работы, проводимые при возникновении чрезвычайных ситуаций и направленные на спасение жизни и сохранение здоровья людей, снижение размеров ущерба окружающей среде и материальных потерь, а также на локализацию зон чрезвычайных ситуаций, прекращение действия характерных для них опасных факторов. (в ред. Федерального закона от 30.12.2008 №309-ФЗ)

    Зона чрезвычайной ситуации - это территория, на которой сложилась чрезвычайная ситуация.

    Статья 4. Единая государственная система предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций

    (в ред. Федерального закона от 04.12.2006 №206-ФЗ)

    Единая государственная система предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций объединяет органы управления, силы и средства федеральных органов исполнительной власти, органов исполнительной власти субъектов Российской Федерации, органов местного самоуправления, организаций, в полномочия которых входит решение вопросов по защите населения и территорий от чрезвычайных ситуаций, в том числе по обеспечению безопасности людей на водных объектах. (в ред. Федерального закона от 19.05.2010 №91-ФЗ)

    Основными задачами единой государственной системы предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций являются, в том числе по обеспечению безопасности людей на водных объектах: (в ред. Федерального закона от 19.05.2010 №91-ФЗ)

    разработка и реализация правовых и экономических норм по обеспечению защиты населения и территорий от чрезвычайных ситуаций;

    осуществление целевых и научно-технических программ, направленных на предупреждение чрезвычайных ситуаций и повышение устойчивости функционирования организаций, а также объектов социального назначения в чрезвычайных ситуациях;

    обеспечение готовности к действиям органов управления, сил и средств, предназначенных и выделяемых для предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций;

    сбор, обработка, обмен и выдача информации в области защиты населения и территорий от чрезвычайных ситуаций, в том числе организация разъяснительной и профилактической работы среди населения в целях предупреждения возникновения чрезвычайных ситуаций на водных объектах; (в ред. Федерального закона от 19.05.2010 №91-ФЗ)

    подготовка населения к действиям в чрезвычайных ситуациях;

    организация оповещения населения о чрезвычайных ситуациях и информирования населения о чрезвычайных ситуациях, в том числе экстренного оповещения населения; (в ред. Федерального закона от 02.07.2013 №158-ФЗ)

    прогнозирование и оценка социально-экономических последствий чрезвычайных ситуаций;

    создание резервов финансовых и материальных ресурсов для ликвидации чрезвычайных ситуаций;

    осуществление государственной экспертизы, государственного надзора в области защиты населения и территорий от чрезвычайных ситуаций; (в ред. Федерального закона от 14.10.2014 №307-ФЗ)

    ликвидация чрезвычайных ситуаций;

    осуществление мероприятий по социальной защите населения, пострадавшего от чрезвычайных ситуаций, проведение гуманитарных акций;

    реализация прав и обязанностей населения в области защиты от чрезвычайных ситуаций, а также лиц, непосредственно участвующих в их ликвидации, в том числе обеспечения безопасности людей на водных объектах; (в ред. Федерального закона от 19.05.2010 №91-ФЗ)

    международное сотрудничество в области защиты населения и территорий от чрезвычайных ситуаций.

    Принципы построения, состав сил и средств, порядок выполнения задач и взаимодействия основных элементов, а также иные вопросы функционирования единой государственной системы предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций определяются законодательством Российской Федерации, постановлениями и распоряжениями Правительства Российской Федерации.


    2. Расчет зоны ЧС


    .1 Оценка химической обстановки при ЧС


    Задание

    На химическом предприятии произошла авария на технологическом трубопроводе с жидким хлором, находящимся под давлением. Количество вытекшей из трубопровода жидкости не установлено. Известно, что в технологической системе содержалось 59 т сжиженного хлора. Требуется определить глубину зоны возможного заражения хлором при времени от начала аварии 1 ч и продолжительность действия источника заражения (время испарения хлора). Метеоусловия на момент аварии: скорость ветра 3 м/с, температура воздуха 0°С, инверсия. Разлив АХОВ на подстилающей поверхности - свободный.

    Методика оценки

    1. Эквивалентное количество АХОВ, перешедшее в первичное облако, по формуле



    Где -эквивалентное количество АХОВ в первичном облаке, Т; -количество выброшенного (разлившегося) при аварии АХОВ, т; -коэффициент, та висящий от условий хранении АХОВ (); -коэффициент, равный отношению пороговой токеодоэм хлора к пороговой токсодоэе АХОВ (); - коэффициент, учитывающий степень вертикальной устойчивости воздуха и равный: 1-для инверсии; - коэффициент, учитывающий влияние температуры воздуха на скорость образования первичного облака ().


    .Эквивалентное количество АХОВ, перешедшее во вторичное облако, по формуле



    где - количество АХОВ во вторичном облаке, т; - коэффициент, зависящий от физико-химических свойств АХОВ (; - коэффициент, учитывающий скорость ветра (=1,67); - коэффициент, зависящий от времени, прошедшего после начала аварии N (N?T),


    где Т - продолжительность поражающего действия АХОВ (время испарения АХОВ с площади разлива), ч, определяется из уравнения:


    Так как Т<1 часа, принимаем для 1 часа, т.е.

    коэффициент, учитывающий влияние температуры окружающего воздуха па скоростьобразования вторичного облака.


    3. Глубина распространения первичного () и вторичного () облаков АХОВ. =6,07 км;=21,514 км

    Общая глубина распространения зараженного воздуха вычисляется по формуле


    где - общая глубина распространения облака зараженного АХОВ воздуха, км; - большее из двух значенийи, км; - меньшее из двух значений и, км.


    4. Общую глубину распространения облака зараженного воздуха сравнивают с возможным предельным значением глубины переноса воздушных масс (), определяемой из уравнения


    где V - скорость переноса переднего фронта облака зараженного воздуха (); N - время от начала аварии, ч.

    Из двух значений выбирают наименьшее, соблюдая условие



    где Г - глубина зоны возможного заражения АХОВ, км.


    Площадь зоны возможного заражения АХОВ ()



    где - угловые размеры зоны возможного заражения АХОВ, град.


    Площадь зоны фактического заражения АХОВ ()



    Где-коэффициент, который зависит от степени вертикальной устойчивости воздуха и принимается равным: 0,081 - для инверсии.


    Время подхода облака зараженного воздуха к заданному объекту:


    Прогнозирование масштабов заражения АХОВ

    В результате аварии в зону возможного заражения АХОВ (100,45) попадают населенные пункты Вишневка, Грабово, Заречье; АЗС; участок реки Белая; лесополоса.


    .2 Воздействие на организм человека хлора


    Хлор - газ желто-зеленого цвета, с резким запахом (запах хлорной извести), в 2,5 раза тяжелее воздуха, поэтому при утечках хлор прежде всего заполняет овраги, подвалы, первые этажи зданий, стелется по полу. Газообразный хлор и химические соединения, содержащие хлор в активной форме, опасны для здоровья человека (токсичны).

    При вдыхании этого газа возможно острое и хроническое отравления. Клинические формы зависят от концентрации хлора в воздухе и продолжительности экспозиции. Различают четыре формы острого отравления хлором: молниеносная, тяжелая, средней тяжести и легкая.

    Для всех этих форм типична резкая первичная реакция на воздействие газа. Неспецифическое раздражение хлором рецепторов слизистой оболочки дыхательных путей вызывает рефлекторные защитные симптомы (кашель, першение в горле, слезотечение и др.). В результате взаимодействия хлора с влагой слизистой оболочки дыхательных путей образуется соляная кислота и активный кислород, которые и оказывают токсическое действие на организм.

    При высоких концентрациях хлора пострадавший может погибнуть через несколько минут (молниеносная форма): возникает стойкий ларингоспазм (сужение голосовой щели, ведущее к остановке дыхания), потеря сознания, судороги, цианоз, вздутие вен на лице и шее, непроизвольное мочеиспускание и дефекация.

    При тяжелой форме отравления возникает кратковременная остановка дыхания, затем дыхание восстанавливается, но уже не нормальное, а поверхностное, судорожное. Человек теряет сознание. Смерть наступает в течение 5-25 минут.

    При отравлении хлором средней тяжести сознание у пострадавших сохраняется; рефлекторная остановка дыхания непродолжительна, но в течение первых двух часов могут повторяться приступы удушья. Отмечается жжение и резь в глазах, слезотечение, боль за грудиной, приступы мучительного сухого кашля, а через 2-4 часа развивается токсический отек легких. При легкой форме острого отравления хлором выражены только признаки раздражения верхних дыхательных путей, которые сохраняются в течение нескольких суток.

    Отдаленные последствия перенесенного острого отравления хлором проявляются как хронический фарингит, ларингит, трахеит, трахеобронхит, пневмосклероз, эмфизема легких, бронхо-эктатическая болезнь, легочно-сердечная недостаточность. Такие же изменения в организме возникают при длительном пребывании в условиях, когда в воздухе постоянно содержится газообразный хлор в малых концентрациях (хроническое отравление хлором). Воздействие на незащищенную кожу хлорсодержащих соединений вызывает хлорные угри, дерматит, пиодермию.

    Первая помощь пострадавшим включает в себя:

    промывание глаз, носа, рта 2% раствором питьевой соды;

    закапывание в глаза вазелинового или оливкового масла, а при болях в глазах - по 2-3 капли 0,5% раствора дикаина;

    наложение глазной мази для профилактики инфекции (0,5% синтомициновая, 10% сульфациловая) или по 2-3 капли 30% альбуцида, 0,1% раствора сульфата цинка и 1% раствора борной кислоты - 2 раза в день;

    введение гидрокортизона 125 мг в/м, преднизолона 60 мг в/в или в/м.

    Необходимо как можно более раннее лечение и госпитализация пострадавших.


    3. Расчет зоны ЧС


    .1 Расчет зон ЧС при взрыве топливно-воздушных смесей (ТВС)


    Задание

    На территории ОЭ хранится бензин массой М =55 т Хранениегрупповое. Удельная теплота сгорания бензина =1800. Сделать расчет возможных последствий аварии.

    По результатам выполненного расчета на генеральный план предприятия (прил. 9) в масштабе наносим зоны разрушений при взрыве ТВС с указанием радиусов этих зон и величины избыточного давления в этих зонах.

    Методика расчета

    Характерными особенностями взрывов ТВС являются: I возникновение разных типов взрывов: детонационного, дефлаграционного или комбинированного;

    при взрывах образуется 5 зон поражения: бризантная (детонационная), действия продуктов взрыва (огненного шара), действия ударной волны, теплового поражения и токсического задымления;

    зависимость мощности взрыва от параметров среды, в которой происходит взрыв (температура, скорость ветра, плотность застройки, рельеф местности);

    для реализации комбинированного или детонационного взрыва для ТВС обязательным условием является создание концентрации продукта в воздухе в пределах нижнего и верхнего концентрационного предела.

    Дефлаграция - взрывное горение с дозвуковой скоростью.

    Детонация - процесс взрывчатого превращения вещества со сверхзвуковой скоростью.

    Расчет радиусов зон поражения (R) и избыточного давления во фронте ударной волны () при взрыве производится по следующим формулам:

    1. Бризантная зона (зона детонации):


    где М - масса ТВС в резервуаре (кг). За М принимается 90% - при групповом хранения.


    Для бризантной зоны.

    2. Зона продуктов горения (зона огненного шара):

    Радиус зоны:


    Избыточное давление во фронте ударной волны рассчитывается:


    Для остальных зон их радиусы рассчитываются по следующей формуле:



    Зона действия ударной волны:

    ) Слабые разрушения - повреждения или разрушения крыт и оконных и дверных проемов. Ущерб - 10… 15% от стоимости зданий. .


    Тепловой импульс () определяется по формуле:


    где I-интенсивность теплового излучения взрыва ТВС на расстоянии R,


    Где - удельная теплота пожара,; F - угловой коэффициент, характеризующий взаимное расположение источника горения и объекта


    прозрачность воздуха


    Продолжительность существования огненного шара(с)


    ) Средние разрушения -разрушение крыш, окон, перегородок, чердачных перекрытий, верхних этажей. Ущерб - 30… 40%.


    ) Сильные разрушения - разрушения несущих конструкций и перекрытий. Ущерб - 50%. Ремонт нецелесообразен..


    ) Полное разрушение -обрушение зданий..


    В результате взрыва на складе бензина:

    ) слабым разрушениям подвергнуться магазин 7, столовая 4, бытовой корпус 9, гараж 2, насосная 5, эл. мех. мастерская 6, пожарное депо 3, мед. пункт 8, электрофильтр 16, электроподстанции 16 и10, отдел сырьевых мельниц 11, сырьевое отделение 12, склад сырья 13, котельная 14. В этой зоне произойдут повреждения или разрушения крыш и оконных и дверных проемов. Ущерб 10-15% от стоимости зданий.

    ) Средним разрушениям подвергнуться сырьевое отделение 22, моторное отделение 23, отдел цементных мельниц 24, печное отделение 21, эл. подстанция 17, компрессорная 18, резервуар гор. воды 20. В этой зоне произойдут разрушения крыш, окон, перегородок, чердачных перекрытий, верхних этажей. Ущерб 30-40%.

    ) Сильным разрушениям подвергнуться часть цементных силосов 42, эл. подстанция 27, насосная гор. воды 19, часть клинкерного склада 32. В этой зоне произойдут разрушения несущих конструкций и перекрытий. Ущерб 50%. Ремонт нецелесообразен.

    ) Полным разрушениям подвергнуться склад бензина 38, резервуар воды 30, брызговой бассейн 36, насосная 35, мех. мастерская 29, склад огнеупоров 37, упаковочная 39, моторное отделение 33, эл. подстанция 34, отдел цем. мельниц 31, мастер. склад 28, паровозное депо 40, часть клинкерного склада 25.в этой зоне произойдут полные разрушения зданий и сооружений.


    .2 Основные поражающие факторы пожара и взрыва


    Основные поражающие факторы пожара: непосредственное воздействие огня (горение); высокая температура и теплоизлучение; газовая среда; задымление и загазованность помещений и территории токсичными продуктами горения. На людей, находящихся в зоне горения, воздействуют, как правило, одновременно несколько факторов: открытый огонь и искры, повышенная температура окружающей среды, токсичные продукты горения, дым, пониженная концентрация кислорода, падающие части строительных конструкций, агрегатов и установок.

    Открытый огонь очень опасен, но случаи его непосредственного воздействия на людей редки. Чаще они страдают от лучистых потоков, испускаемых пламенем. Установлено, что при пожаре в сценической коробке зрелищного предприятия лучистые потоки опасны для зрителей первых рядов партера уже через полминуты после возгорания.

    Температура среды . Наибольшую опасность Для людей представляет вдыхание нагретого воздуха, приводящее к поражению верхних дыхательных путей, Удушью и смерти. Так, воздействие температуры выше 100°С приводит к потере сознания и гибели через несколько минут. Опасны также ожоги кожи.

    Несмотря ва большие успехи медицины в их лечении, у человека, получившего ожоги второй степени на 30% поверхности тела, мало шансов выжить.

    Токсичные продукты горения. При пожарах в современных зданиях, построенных с применением полимерных и синтетических материалов, на человека могут воздействовать токсичные продукты горения. Наиболее опасен из них оксид углерода. Он в 200 - 300 раз лучше вступает в реакцию с гемоглобином крови, чем кислород, вследствие чего у человека наступает кислородное голодание. Он становится равнодушным и безучастным к опасности, у него наступают оцепенение, головокружение, депрессия, нарушается координация движений, а затем происходят остановка дыхания и смерть.

    Потеря видимости вследствие задымления . Успех эвакуации людей при пожаре может быть обеспечен лишь при их беспрепятственном движении в нужном направлении. Эвакуируемые обязательно должны четко видеть эвакуационные выходы или указатели выходов. При потере видимости движение людей становится хаотичным, каждый человек движется в произвольно выбранном направлении. В результате этого процесс эвакуации затрудняется, а затем может стать неуправляемым.

    Пониженная концентрация кислорода. В условиях пожара при сгорании веществ и материалов концентрация кислорода в воздухе уменьшается. Между тем понижение ее даже на 3% вызывает ухудшение двигательных функций организма. Опасной считается концентрация кислорода меньше 14%: при ней нарушаются мозговая деятельность и координация движений.

    Пожары нередко являются причиной возникновения вторичных факторов поражения, не уступающих иногда по силе и опасности воздействия самому пожару. К ним можно отнести взрывынефте- и газопроводов, резервуаров с горючими веществами и аварийно химически опасными веществами, обрушение элементов строительных конструкций, замыкание электрических сетей.

    "Основные поражающие факторы взрыва" : ударная волна, представляющая собой область сильно сжатого воздуха, распространяющегося во все стороны от центра взрыва со сверхзвуковой скоростью; осколочные поля, создаваемые летящими обломками строительных конструкций, оборудования, взрывных устройств, боеприпасов.

    Вторичными поражающими факторам и взрывов могут быть воздействие осколков стекол и обломков разрушенных зданий и сооружений, пожары, заражение атмосферы и местности, затопление, а также последующие разрушения (обрушения) зданий и сооружений.

    Продукты взрыва и образовавшаяся в результате их действия воздушная ударная волна способны наносить человеку различные по тяжести травмы, в том числе смертельные.

    В зонах I и II действия взрыва происходит полное поражение людей: разрыв на части, обугливание под действием расширяющихся продуктов взрыва, имеющих очень высокую температуру.

    В зоне III поражение людей вызывается и непосредственным, и косвенным воздействием ударной волны. При ее непосредственном воздействии основной причиной появления у людей травм служит мгновенное повышение давления воздуха, что воспринимается человеком как резкий удар. При этом возможны повреждения внутренних органов, разрыв кровеносных сосудов, барабанных перепонок, сотрясение мозга, переломы и травмы. Кроме того, ударная волна может отбросить человека на значительное расстояние и причинить ему при ударе о землю (или препятствие) различные повреждения.

    Наиболее тяжелые повреждения получают люди, находящиеся в момент прихода ударной волны вне укрытий в положении стоя.

    Поражения, возникающие под воздействием ударной волны, подразделяют на легкие, средние, тяжелые и крайне тяжелые (смертельные). Характеристики поражений приведены в табл. 2.

    Поражение людей, находящихся в момент взрыва в зданиях и сооружениях, зависит от степени их разрушения. Так, например, при полном разрушении здания обычно погибают все находящиеся в нем люди. При сильных и средних разрушениях может выжить примерно половина людей, а остальные получают травмы различной тяжести, так как многие могут оказаться под обломками конструкций, а также в помещениях с заваленными и разрушенными путями эвакуации.

    Косвенное воздействие ударной волны заключается в поражении людей летящими обломками зданий и сооружений, камнями, битым стеклом и другими предметами, увлекаемыми ею.

    При слабых разрушениях зданий гибель людей маловероятна. Однако некоторые из них могут получить травмы различной тяжести.


    Заключение


    При различных ЧС, зоны поражения и последствия зависят от источника возникновения. В моем РГЗ я рассмотрел 2 чрезвычайные ситуации техногенного характера разного типа аварий. Первая авария с выбросом аварийно-химически опасного вещества - хлора, с большой зоной поражения и опасным воздействием на человека и окружающую среду. Вторая представляет собой аварию на взрыво-пожароопасном объекте - складе легковоспламеняющихся, горючих материалов. В результате аварии в зону поражения попадает цементный завод, прилегающая территория и люди, работающие на нем.

    Способом защиты от ЧС является совокупность взаимоувязанных по времени, ресурсам и месту проведения мероприятийРСЧС, направленных на предотвращение или предельное снижение потерь населения и угрозы его жизни и здоровью от поражающих факторов и воздействий источников чрезвычайных ситуаций.

    Необходимость подготовки и осуществления мероприятий по защите населения от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера обусловливается:

    §риском для человека подвергнуться воздействию поражающих факторов стихийных бедствий, аварий, природных и техногенных катастроф;

    §предоставленным законодательством правом людей на защиту жизни, здоровья и личного имущества в случае возникновения чрезвычайных ситуаций.

    Мероприятия защиты населения являются составной частью предупредительных мер и мер по ликвидации чрезвычайных ситуаций и, следовательно, выполняются как в превентивном (предупредительном), так и оперативном порядке с учетом возможных опасностей и угроз. При этом учитываются особенности расселения людей, природно-климатические и другие местные условия, а также экономические возможности по подготовке и реализации защитных мероприятий.

    Мероприятия по подготовке страны к защите населения проводятся по территориально-производственному принципу. Они осуществляются не только в связи с возможными чрезвычайными ситуациями природного и техногенного характера, но и в предвидении опасностей, возникающих при ведении военных действий или вследствие их, поскольку значительная часть этих мероприятий эффективна как в мирное, так и военное время.

    Меры по защите населения от чрезвычайных ситуаций осуществляются силами и средствами предприятий, учреждений, организаций, органов исполнительной власти субъектов Российской Федерации, на территории которых возможна или сложилась чрезвычайная ситуация.

    Комплекс мероприятий по защите населения включает:

    §оповещение населения об опасности, его информирование о порядке действий в сложившихся чрезвычайных условиях;

    §эвакуационные мероприятия;

    §меры по инженерной защите населения;

    §меры радиационной и химической защиты;

    §медицинские мероприятия;

    §подготовку населения в области защиты от чрезвычайных ситуаций.


    Репетиторство

    Нужна помощь по изучению какой-либы темы?

    Наши специалисты проконсультируют или окажут репетиторские услуги по интересующей вас тематике.
    Отправь заявку с указанием темы прямо сейчас, чтобы узнать о возможности получения консультации.

    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.