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.