Расчет зоны ЧС при взрывах газовоздушных, топливовоздушных смесей.

В процессе трудовой деятельности человек постоянно подвергается потенциальной опасности, связанной с действием опасных производственных факторов (поражение электрическим током, механические травмы, химические и термические травмы). Эти факторы могут быть причиной образования производственных травм в виде ожогов, отравлений, механических повреждений, в большинстве случаев имеющих тяжелые исходы.

Взрывы относятся к наиболее опасным промышленным авариям. Взрыв - это быстрое физическое и химическое превращение вещества, сопровождающееся выделением энергии и образованием зоны сжатого газа. Опасными и вредными факторами, воздействующими на людей в результате взрыва, являются: ударная волна, на фронте которой давление превышает допустимое значение; пламя и пожар; обрушение оборудования, коммуникаций, конструкций зданий и сооружений и разлетание их осколков; образование при взрыве или выход из поврежденных аппаратов содержащихся в них вредных веществ и содержание этих веществ в воздухе в количествах, превышающих предельно допустимые концентрации.

Характерными особенностями взрывов газовоздушных, топливовоздушных смесей (рис. 3) являются:

— возникновение разных типов взрывов: детонационного, дефлаграционного или комбинированного. Комбинированный взрыв наиболее распространен;

— образование при взрывах пяти зон поражения: бризантной (детонационной), действия продуктов взрыва (огненного шара), действия ударной волны, теплового поражения и токсического задымления (табл. 1);

— зависимость мощности взрыва от

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

Для реализации комбинированного или детонационного взрыва для ГВС и 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.

Взрыв газовоздушной смеси

Рис. 3. Схема взрыва ГВС, ТВС: 1 — фронт детонационной волны; 2 — огненный шар; 3 — облако дыма

Таблица 5. 1

Степень поражения людей

 

∆Рф, кПа Степень поражения
Смертельные (безвозвратные)
60—100 Тяжелые поражения (контузии)
40 — 60 Средние поражения (кровотечения, вывихи,
  сотрясения мозга)
10 — 40 Легкие поражения (ушибы, потеря слуха)
<10 Безопасное

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

Радиус зоны бризантного действия взрыва, м

(5.1)

где м — масса I ВО, I ВС в смеси (резервуаре), кг.

Давление в пределах этой зоны ∆Рф=1750 кПа. За М принимается 50% вместимости резервуара при одиночном хранении и 90% — при групповом.

Радиус зоны действия продуктов взрыва (радиус огненного шара объемного взрыва), м:

(5.2)

Избыточное давление в зоне разлета продуктов взрыва (на границе огненного шара), кПа

(5.3)

Для остальных зон (зоны полного, сильного, среднего и слабого разрушений) их радиусы (рис. 4), м, рассчитываются по следующей

формуле:

 

(5.4)

 

где ∆Рф — избыточное давление в каждой из этих зон, кПа.

Слабые разрушения — повреждения или разрушения крыш и оконных и дверных проемов. Ущерб — 10—-15% от стоимости зданий (табл. 2).

Средние разрушения — разрушение крыш, окон, перегородок, чердачных перекрытий, верхних этажей. Ущерб— 10—15%.

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

Полное разрушение — обрушение зданий.

Таблица 5.2

Степень разрушения объектов (зданий, сооружений, транспорта) в зависимости от избыточного давления (ЛРф, кПа)

 

Элементы ИТК Степень разрушения
    Сильная средняя Слабая
I
Цех с легким металлическим каркасом 50 — 30 20 — 30 20—10
Кирпичные (более трех этажей) здания 30 — 20 20—12 12 — 8
Цистерны ж/д 90 — 60 60 — 40 40 —- 20
Грузовая машина 50 — 40 40 — 20
ЛЭП 120 — 80 70 — 50 40 — 20
Трубопроводы наземные
Трубопроводы на эстакаде 50 — 40 40 — 30 30 — 20
Резервуары ГСМ: — наземные; — подземные 100 — 50 200—100 50 — 30 100 — 50 30—10 50 — 30
ТЭС 25 — 20 20—15 15 — 10
Водонапорная башня 60 — 40 40 — 20 20—10
Деревянные дома 30 — 20 20—10

 

Интенсивность теплового излучения взрыва ГВС, ТВС на расстоянии, Дж/м2с:

(5.5)

где Qo — удельная теплота пожара, кДж/м с; Т— прозрачность воздуха, равная

(5.6)

F — угловой коэффициент, характеризующий взаимное расположение источника и объекта:

(5.7)

 

 

 

 

(5.8)

Тепловой импульс (табл. 3), кДж/м2

tсв — продолжительность существования огненного шара, с, определяем по формуле

(5.9)

Примечание: ит рассчитывается для зоны полных, сильных, средних, слабых разрушений (где R — радиус соответствующей зоны).

Таблица 3

Значения тепловых импульсов, приводящих к поражению людей и воспламенению материалов, кДж/м2

 

 

 

 

 

Степень ожога Ut, приводящий к поражению Материал Ut, приводящий к воспламенению
Легкая ,80—100 Доски темные, резина 230 — 400
Средняя 100 — 400 Стружка, бумага 330 — 500
Тяжелая 400 — 600 Брезент 420—500
Смертельная >600 Дерево сухое 500 — 670
    Кроны деревьев 500 — 750
Кровля (рубероид) 580 — 810
Древесно­стружечная плита 160 — 200

 

Задание:

На складе № 38 хранится бензин (четный вариант) и ??????? (нетный вариант) массой М= 50 + Nварианта, [Т], храниение одиночное. Оценить размеры зоны ЧС, характер поражения при взрыве и потери среди людей.

Плотность людей:Р=1+0,2 Nварианта, тыс.чел./км2;

Удельная теплота пожара: Q0=1800 кДж/м2с;

Безвозвратные потери людей: Nбезв.=3*Р*М0.666;

Санитарные потери: Nсан=3÷4* Nбезв., [т]


Практическое занятие №6.