WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     | 1 |   ...   | 19 | 20 || 22 | 23 |   ...   | 25 |

Qm Таблица 17.Характеристики взрыва некоторых ПВС Наименование пыли кДж/кг Qm, 103 НКП, кг/мPmax, кПа Антрацитовая 620 32-36 0,Торфяная 500 10,5 0,Печная (сажа) 480 15,7-28,4 0,Мучная 710 16,8 0,Древесная сосновая 620 15,4 0, » еловая 620 20,4 0,Сера 540 111 0,Сахар 640 80 0,Взрыв пыли в открытом пространстве (в воздухе) оценивается в следующем порядке:

1. Определяем тротиловый эквивалент взрыва пыли по формуле M Qm (17.20) G, QТНТ где М - масса пыли, кг; z - коэффициент участия пыли во взрыве (z=0,020,1); - удельная теплота сгорания пыли, кДж/кг; - удельная QM QТНТ теплота сгорания тротила, кДж/кг.

2. Вычисляем избыточное давление во фронте ударной волны при взрыве пыли (по формуле М.А.Садовского) 3 G G2 G (17.21) Pф 95 390 1300, R R2 Rгде - избыточное давление, кПа; G - эквивалентная масса (ТНТ), кг; R Pф - расстояние от места взрыва, м.

3. Находим возможные поражения людей, степени разрушения зданий, сооружений, используя табл. 17.7, 17.8, 17.9.

Таблица 17.Степень поражения людей Степень поражения Pф, кПа >100 Смертельные (безвозвратные) 60-100 Тяжелые повреждения 40-60 Средние повреждения (кровотечение, вывихи, сотрясение мозга) 10-40 Легкие повреждения (ушибы, потеря слуха) <10 Безопасное Таблица 17.Степень разрушения объектов (зданий, сооружений, транспорта) в зависимости от избыточного давления, кПа Pф Элементы НТК Степень разрушения сильная средняя слабая Цех с металлическим каркасом 50-30 30-20 20-Кирпичные здания 30-20 20-12 12-Цистерны ж/д 90-60 60-40 40-Грузовая машина >50 50-40 40-ЛЭП 120-80 70-50 40-Трубопроводы наземные >130 130-50 50- » на эстакаде 50-40 40-30 30-Резервуары ГСМ наземные 100-50 50-30 30- » подземные 200-100 100-50 50-ТЭС 25-20 20-15 15-Водонапорная башня 60-40 40-20 20-Деревянные дома 30-20 20-10 Таблица 17.Потери персонала ОЭ, % Степень разрушения Степень защищенности персонала зданий Незащищен В зданиях ВЗС Общие Санитарные Общие Санитарные Общие Санитарные Слабая 8 3 1,2 0,4 0,3 0,Средняя 12 9 3,5 1,0 1,0 0,Сильная 80 25 30 10 2,5 0,Полная 100 30 40 15 7,0 2,Наиболее мощный взрыв наблюдается при значениях НКП=3-4 %.

Взрыв пылив замкнутом пространстве (в помещении) оценивается в следующем порядке:

1. Определяем критическую массу пыли, при которой возможен взрыв (17.22) Mкр НКП Vсв, где НКП— нижний концентрационный предел взрываемости, кг/м3; - Vсв свободный объем помещения, м3.

2. Вычисляем время накопления взрывоопасного, количества пыли M кр tвзо, (17.23) mгде tвзо - время накопления взрывоопасного количества пыли, сут; т0 - масса пыли, выделяемая за сутки, кг.

3. Рассчитываем избыточное давление в помещении Pф цеха при взрыве ПВС по формуле zMQmP (17.24) Pф, VсвT0Cp где z - коэффициент участия пыли во взрыве (в помещении z =0,5); M - масса пыли, кг; - удельная теплота взрыва пыли, кДж/кг; - PQm атмосферное давление, кПа; - плотность воздуха до взрыва при, T кг/м3; - свободный объем помещения, м3; - 1,22 1,25 Vсв Tтемпература воздуха в помещении до взрыва, К°; - теплоемкость C p воздуха, C 1,01 кДж/кг.

p Для значений z = 0,5 и t = 20 °С формула (17.24) упрощается MQm (17.25) Pф 14,0.

VсвT4. Радиус разброса ПВС в помещении, м, рассчитывается по Rсоотношению 3V3 (17.26) R0.

Примечание:

1. Взрыв в помещении возможен только при значении фактической плотности вещества в воздухе больше НКП ( НКП).

ф 2. Если при взрыве в помещении кПа, то помещение, как Pф правило, разрушается (частично или полностью).

3. Свободный объем помещения составляет 80 % от общего объема V0.

4. Наиболее мощный взрыв пыли может наблюдаться при значениях НКП =3 - 4.

Задание. На расстоянии R от цементного завода находится деревообрабатывающий комбинат (ДОК). В открытом цехе деревообработки образовалось М, т, пыли. В закрытом цехе производства ДСП объемом V0=5000 м3 при работающей вытяжке в сутки накапливается т, г, еловой пыли.

Определить:

1. Возможные последствия взрыва пыли при возникновении искры в цехе деревообработки.

2. Время накопления взрывоопасной концентрации пыли и последствия ее взрыва в цехе ДСП при t = 20 С.

3. Построить и сравнить зависимости изменения избыточного давления от расстояния при взрыве пыли в открытом пространстве и в помещении.

4. Сделать выводы по оценке обстановки на ЦЗ при взрывах на ДОКе.

17.4. Расчет зоны ЧС при взрыве газовоздушных, топливовоздушных (ГВС, ТВС) смесей в открытом пространстве Характерными особенностями взрывов ГВС, ТВС являются:

1. Возникновение разных типов взрывов: детонационного, дефлагра-ционного или комбинированного. Комбинированный взрыв наиболее распространен.

2. При взрывах образуется пять зон поражения: бризантная (детонационная), действия продуктов взрыва (огненного шара), действия ударной волны, теплового поражения и токсического задымления.

3. Зависимость мощности взрыва от параметров среды, в которой происходит взрыв (температура, скорость ветра, плотность застройки, рельеф местности).

4. 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 (НКП, ВКП).

Примечание. Дефлаграция - взрывное горении с дозвуковой скоростью. Детонация - процесс взрывчатого превращения вещества со сверхзвуковой скоростью.

Рис. 17.2. Схема взрыва ГВС, ТВС: 1 - фронт детонационной волны; 2 - огненный шар; 3 - облако дыма Определяем параметры поражающих факторов зон ЧС.

1. Зона бризантного действия (I зона):



Радиус зоны бризантного действия взрыва, м:

R (17.27) R1 1,75 M, где М - масса ГВС, ТВС в резервуаре, кг. За M принимается 50 % вместимости резервуара при одиночном хранении и 90 % - при групповом.

Избыточное давление во фронте ударной волны в пределах I зоны кПа.

Pф 2. Зона огненного шара (II зона):

Радиус зоны действия продуктов взрыва - радиус огненного шара объемного взрыва :

R ош (17.28) R R2 1,7 R1.

ош Избыточное давление в зоне разлета продуктов взрыва (на границе огненного шара) определяется по формуле R (17.29) Pф 1300 50.

R 3. Зона действия ударной волны (III зона):

Избыточное давление в зоне действия воздушной ударной волны ( ) вычисляем по формуле R3 1,7 R (17.30) Pф.

1 0,41 R3 R1 Радиусы зон полных ( Pф 50 кПа), сильных ( Pф 30 кПа), средних ( кПа), слабых (Pф 10 кПа) разрушений находим по Pф зависимости 233 Pф 1 (17.31) R3 R1 3.

0,Интенсивность теплового излучения взрыва ГВС, ТВС на расстоянии рассчитываем по зависимости R (17.32) J Q0 F T, где - интенсивность излучения, кДж/м2с; - удельная теплота пожара, J QкДж/м2-с; Т - прозрачность воздуха ;

T 1 0,058ln RF - угловой коэффициент, характеризующий взаимное расположение источника и объекта R2 RF.

2 R2 R Продолжительность существования огненного шара tсв, с, определяем по формуле (17.33) t 0,45 0,85 M, где M - масса ГВС (ТВС), кг.

Тепловой импульс, кДж/м2, находим по формуле U (17.34) U I tсв.

4. Рассчитываем безвозвратные потери людей от воздействия ударной волны (17.35) Nсм 3 P M0,666, где M - масса ГВС (ТВС), т; P - плотность населения, тыс. чел/ км2.

5. Определяем поражающее действие ударной волны и теплового импульса, сравнивая вычисленные значения и U c табличными.

Pф 6. Выбираем основные мероприятия по защите:

- заглубление, обваловка емкостей с газами, топливом;

- установка противопожарных стен, перегородок и т.д.;

- расположение складов за пределами зон ЧС ( кПа, Pф U<100кДж/м2);

- соблюдение правил пожаро- и взрывобезопасности.

17.5. Взрывы ГВС и ТВС в помещении В помещениях взрывоопасных объектов (цеха деревообработки, лакокраски, складах топлива, котельных, элеваторах, печных трубах) возможны взрывы и взрывное дефлаграционное горение, т.е. горение с дозвуковой скоростью распространения пламени при повышении давления во всем объеме, поскольку границы помещения не дают возможности расширяться продуктам горения.

1. Избыточное давление взрыва для индивидуальных горючих веществ, состоящих из атомов С, H,N, Cl, Br I, p определяется по формуле 100M z (17.36) Pmax Pmax P0, cстх Vсв пг где - максимальное давление взрыва стехиомегрической ГВС, ТВС в P max замкнутом объеме, определяется по формуле иди по справочникам. Если данные отсутствуют, то кПа; - начальное давление в P 900 Pmax помещении, кПа (принимают кПа); М - масса ГВС, выделившаяся P0 в помещении в результате аварии, кг; z - коэффициент участия горючего вещества во взрыве в помещении, равный: 0,5 - для горючих газов, промышленной пыли; 0,3 - для ЛВЖ и горючих жидкостей, нагретых до температуры вспышки и выше и при температуре ниже температуры вспышки при образовании аэрозоля; - свободный объем помещения, Vсв м3; - плотность пара (газа) при, кг/м3, определяемая по формуле пг P12,15 M В пг, tВ где - молярная масса вещества; - температура воздуха в MВ tВ помещении, °С; - коэффициент негерметичности помещения и неадиабатичности процесса горения, равный 3; - стехиометрическая cстх концентрация газов или паров, определяемая по формуле cстх 1 4,где - стехиометрический коэффициент кислорода в уравнении реакции горения, равный nH nГ no nc 4 ( - число атомов С, Н, О и галогенов в молекуле горючего).

nc, nH, nГ, no Примечание. Стехиометрической смесью называют оптимальный состав, в котором количество компонентов соответствует формуле химической реакции горения.

В реальных условиях для оперативных расчетов целесообразно использовать соотношение z M Qm P (17.37) P, max Vсв T0 Cp где Т0 - температура воздуха в помещении до взрыва, К; Qm - удельная теплота взрыва ТВС, ПГВС, кДж/кг (табл. 17.36); - теплоемкость Cp воздуха, кДж/кг. К; - плотность воздуха до взрыва при Т0, Cp 1,01 в кг/м3 ( кг/м3); - коэффициент негерметичности в 1,20 1,помещения и неадиабатичности процесса горения, равный 2-3. Для горючих газов с z=0,5 и t=20 °С формула (17.37) упрощается M Qm (17.38) Pmax 14,0.

Vсв TТаблица 17.Характеристики некоторых ГВС и ТВС Вещество Формула Qm кДж/кг х 10-3 Пределы взрываемости НКП/ВКП, % НКП/ВКП, кг/м1 2 3 4 Аммиак NH3 16,6 15,0/18,0 0,11/0,Ацетон С3Н60 28,6 2,2/13,0 0,052/0,Ацетилен С2Н2 48,3 2,0/81,0 0,021/0,Бензол С6Н6 40,6 1,4/7,1 0,045/0,Бензин Смесь паров 46,2 1,2/7,0 0,04/0,Водород Н2 120 4,0/75,0 0,0033/0,Метан СН4 50 5,0/15,0 0,033/0,Метиловый спирт СН3ОН 20,9 5,0/34,7 0,092/0,Оксид углерода СО 13 12,05/74,0 0,14/0,Окончание табл. 17.1 2 3 4 Пропан С3Н8 46,4 2,1/9,5 0,038/0,Этилен С2Н4 47,2 3,0/32,0 0,034/0,Этиловый спирт С2Н5ОН 33,8 3,6/19,0 0,068/0,2. Радиус разброса ГВС, ТВС, ПВС в помещении, м, Rрассчитывается по соотношению 3V3 (17.39) R0.

Пример. Определить максимальное и избыточное давления в помещении при взрыве ГВС, состоящей из метана (СН4). Qm=50 Дж/кг, свободный объем помещения м3, масса метана 10 кг, Vсв t=20 С.

Решение:

1. Максимальное давление взрыва принимаем кПа.

Pmax 2. Определяем плотность метано-воздушной смеси:

M В кг/м3.





Г 12,15 12,15 0,tВ 273 20 3. Вычисляем стехиометрическую концентрацию газа 100 % cстх 1 4,84 1 4,84 4. Находим избыточное давление в помещении после взрыва ГВС метана 100100,Pmax 900 101 9,51 кПа.

2000 10 0,5. Радиус разброса смеси продуктов взрыва в цехе 3V0 3 м R0 9,2 23,Выводы. В помещении в результате взрыва ГВС разрушится остекление, возможны поражения людей (механические травмы) осколками стекол.

17.6. Расчет поля давления и осколков после разрушения здания При взрыве в помещении ТВС, ГВС и ПВС возможно разрушение здания, образования воздушной ударной волны и поля осколков. Энергия взрыва рассчитывается по соотношению (17.40) E Eув Eоск, где Е - энергия взрыва в помещении, равная; кДж; Z - E Z M Qm, коэффициент участия газа вещества во взрыве: для газа, пыли;

Z 0, для ЛВЖ; - энергия, идущая на образование ударной волны, Z 0,3 E ув кДж;

E 0,6 E ув М - масса горючего вещества, выделившегося в помещение в результате аварии, кг; - удельная теплота взрыва газа, пыли, кДж/кг; - Qm E оск энергия, идущая на разлет осколков Дж.

E 0, 4 E, оск Расчет производится в следующей последовательности.

1. Рассчитываем минимальную критическую массу горючего вещества для реализации взрыва в помещении, кг (17.41) M НКП Vсв, кр где НКП - нижний концентрационный предел взрываемости, кг/м3; - Vсв свободный объем помещения, м3.

2. Находим превышение давления при взрыве в помещении P, кПа:

Z M Qm P(17.42) P.

в Vсв T0 Cp 3. Определяем последствия взрыва в помещении для здания.

4. Вычисляем избыточное давление во фронте ударной волны после разрушения здания 3 G G2 G (17.43) Pф 95 390 1300, R R2 Rгде - избыточное давление, кПа; G - тротиловый эквивалент взрыва, Pф кг:

Z M Qт ув кр (17.44) G, QТНТ Z - коэффициент участия горючего вещества во взрыве; - доля ув энергии, идущая на образование ударной волны ув 0,6;

M - критическая масса горючего вещества, кг; - удельная теплота Qm кр взрыва горючего вещества, кДж/кг; - удельная теплота взрыва QТНТ тротила, равная 4,52-103 кДж/кг.

5. Сравниваем во фронте ударной волны с табличными и Pф оцениваем поражающее действие на людей и сооружения.

6. Определяем дальность разлёта осколков,, м:

Lmax V (17.45) Lmax, g где V02 - начальная скорость полета осколков, м/с; g - ускорение свободного падения, g 9,81 м/с2;

Скорость V0 вычисляется по соотношению (17.46) M V02 E Z оск M Qт, 0 оск уравнение энергия взрыва, кинетической идущая на энергии разлет осколков где M - масса горючего вещества, кг; Qm - удельная теплота взрыва вещества, кДж/кг; - доля энергии, идущая на разлет осколков, оск оск 0, 4, M0 - суммарная масса осколков, равная массе здания, резервуара, кг;

M0 2Lзд Hзд 2Шзд Hзд Pстен 1 a Lзд Шзд Pперек 1 в, где - ширина здания, м; - длина здания, м; - высота здания, м;

L Шзд H зд зд P - давление стен, кг/м2; Pперек - давление перекрытий, кг/м2; а - стен отношение площади оконных проемов к площади стен; в - отношение площади вентиляционных отверстий к площади перекрытий.

Откуда получаем 2 Z оск M Qт (17.47) V02, M По формуле (6.6.6) имеет завышенное значение, так как это Lmax расчет полета осколков в безвоздушном пространстве. Поэтому дальность полета осколков ограничивают соотношением (17.48) Lmax Lx где м;, кг.

Lx 238 G, G Если условие (6.6.9) выполняется, принимаем за дальность разлета осколков, если нет - то принимаем.

Lmax Lx Пример. Определить условия реализации и последствия взрывов ГВС и ТВС в помещениях. Котельная (поз. 14) работает на пропановобутановой смеси (процентное соотношение 1:1), V0 =50 000 м3 (50 х 50 х 20), Qmб=45,8 103 кДж/кг (для бутана С4Н|0), НКП/ВКП=0,045/0,22 кг/м3, Qm „р=46,4 103 кДж/кг (для пропана С3Н8), НКП/ВКП = 0,0385/0,18 кг/м3, Рстен=500 кг/м3, Рперек=100 кг/м3, а=0,15, в=0,10.

Здание кирпичное одноэтажное.

Решение:

Определяем минимальную критическую массу горючего вещества для реализации взрыва в помещении Мкр=НКП VСВ=НКП 0,8 К0=0,0415 0,8 50000=1660 кг.

Находим превышение давления при взрыве в помещении Z M Qm P0 0,51660 46,1103 кПа P 105, в Vсв T0 Cp 2,51,25400001,Здание разрушается.

Тротиловый эквивалент взрыва Z ув Mкр Qт 0,51660 46, кг.

G QТНТ 4,Энергия взрыва кДж.

E Z Mкр Qm 0,5166046,1103 38,Определяем долю энергии, идущую на разлет осколков здания кДж.

E 0, 4 E 15,оск Составляем уравнения баланса энергии M V Eоск, 2 E 215,31106 оск м2/сV02 24594,M м/с.

V0 156,Масса здания M0 Mстен M 50 20 4 0,85300 50 501000,перек кг.

1020000 225000 Дальность разлета осколков V02 24594, м, Lmax g 9,3 м.

Lx 238 0, 4G 238 0, 48465 238 3386 За окончательную дальность разлёта осколков принимаем Lmax Lx, м.

Lокон 17.7. Оценка параметров аварийного взрыва газгольдера со сжатым газом и действия осколков по стальным мишеням Исходные данные: форма газгольдера;

r - радиус газгольдера, м;

L - длина газгольдера, м;

d - толщина оболочки газгольдера, мм;

P - разрушающее давление, Па;

1 - плотность материала, из которого выполнен газгольдер, кг/м3;

Н - высота над поверхностью земли, центр взрыва (геометрический центр газгольдера), м;

- теплота взрыва газа, пара, кДж/кг;

Qm - показатель адиабаты газа;

- динамический предел текучести, Па.

Оценка параметров аварийного взрыва газгольдера со сжатым газом производится в следующей последовательности:

1. Поверхность сферы газгольдера (в случае шара) м2:

Sсф, (17.49) Sсф 4 r.

Pages:     | 1 |   ...   | 19 | 20 || 22 | 23 |   ...   | 25 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.