Расчеты при разрушении химически опасного объекта

При раз­ру­ше­нии ХОО рас­сма­тривается то­ль­ко один ва­ри­ант рас­чета об­ста­но­вки, при котором условно принимается, что, во-первых, все ве­ще­ства на­хо­дя­т­ся в жид­ком агре­гат­ном со­сто­яниии, во-вторых, не всту­па­ют меж­ду со­бой в хи­ми­че­ские ре­ак­ции.

При этих двух допущениях рас­чет мно­гих пер­вич­ных и вто­рич­ных об­ла­ков по при­ве­ден­ным вы­ше фор­му­лам был бы ве­сь­ма усло­вен, по­это­му на прак­ти­ке ис­по­ль­зу­ет­ся единая при­бли­жен­ная фор­му­ла для рас­че­та об­ще­го эк­ви­ва­ле­нт­но­го ко­ли­че­ства АХОВ.

Принимается следующий по­ря­док расчета.

1) Рас­чет Т_i для i от 1 до n, где n — чис­ло раз­лич­ных АХОВ в ЧС.

2) Определение на­бо­ров ко­эф­фи­ци­ен­тов (k₁- k₈)_i для каж­до­го i-го АХОВ.

3) Опре­де­ле­ние обоб­щен­но­го эк­ви­ва­ле­нт­но­го ко­ли­че­ства АХОВ :

m_э = 20 K₄ · K₅ (K₂·K₃·K₆·K_7в·m_о/r_ж)_i (15)

При рас­че­те пер­вич­ны­ми об­ла­ка­ми пре­не­бре­гаем, k7бе­рем для вто­рич­но­го об­ла­ка).

4) Рас­чет глу­бин зон — ана­ло­гич­но рас­че­ту при ава­ри­ях.

5) Рас­чет пло­ща­дей.

6) Рас­чет про­до­лжи­те­ль­но­сти за­ра­же­ния по фор­му­ле:

T_зар = max {T_{исп i}} . (16)

Примеры решения задач

Задача №1

На объекте произошла авария на технологическом трубопроводе с жидким хлором, находящимся под давлением. В трубопроводе содержалось 40 т сжижен­ного хлора. Оценить химическую обстановку через 2 часа после аварии. Метеоус­ловия: скорость ветра - 5 м/с, температура воздуха - 0ºС, изотермия. Разлив АХОВ на подстилающую поверхность - свободный.

Исходные данные:

АХОВ - хлор,

из табл.14- низкокипящая жидкость, t_кип = -34^оС , r_ж =1,553 т/м³

Способ хранения – сжиженный газ под давлением

Аварийная масса 40 т Высота слоя испарения 0,05 м (см.п.3 Учет вли­яния усло­вий хра­не­ния, опре­де­ля­ющих ха­ра­к­тер раз­ли­ва.)

Время прогноза Т_прог = 2 ч

Метеоусловия: СВУ – изотермия, t = 0^оС, скорость ветра v = 5м/с ,

= 45^о (см табл.на стр.7), v_п=29км/ч (по табл.16)

Коэффициенты:

По табл. 14 : К₁ = 0,18 К₂ = 0,052 К₃ = 1 К_7п = 0,26 К_7п = 0,26 К_7в = 1

По табл. 15 : К₄ = 2,34

К₅ = 0,23 - см. стр.5 (для изотермии) К₈ = 0,133 - см. стр.7 (для изотермии)

Решение:

1 . Определение глубины зоны заражения:

а) m_э1 = K₁ К₃ К₅ К_7п m_о = 0,18 × 1 × 0,23 × 0,26 × 40 = 1 т по ф-ле (5)

б)Т_исп= h р_ж / К₂ К₄ К_7в= 0,05 ×1,553 /(0,052 × 2,34 × 1) =0,64ч=38 мин по ф-ле (6)

в) К₆ = 1 ; (Т_исп <1) см.стр.5

г)m_э2=(1- К₁)К₂КзК₄К₅К_бК_7вm₀/(hr_ж)=(1- 0,18)×0,052×1×2,34×0,23×1×1×40/0,05×1,553=11,8т по ф-ле (7)

д) Г₁ = 1,68 км, по табл.13 при v =5м/с и m_э1= 1 т

Г₂ = 5,53+(8,19-5,53)×(11,8-10)/(20-10) = 6км, по табл.13 при v =5м/с и m_э2= 11,8

(для m_э2= 11,8 рассчитывается интерполяцией по значениям Г₂ = 5,53 при m_э2= 10 и

Г₂ = 8,19 при m_э2= 20)

е) Г_об = max { Г₁;Г₂) + 0,5 min { Г₁;Г₂} = 6 + 0,5×1,68 = 6,84 км по ф-ле (8)

ж) Г_п=Т_прог V_n=2×29 = 58 км по ф-ле (9)

з) Г_ок = min { Г_об; Г_п) = min { 6,84 ; 58 } = 6,84 км по ф-ле (10)

2.Определение площади заражения

а) S_B = 8,73×10^-3×Г_ок ²× = 8,73×10^-3 ×6,84² × 45 = 18,38 кв. км. по ф-ле (12)

б) Т_ф = Г_ок / V_n= 6,84 / 29 = 0,236 час по ф-ле (11)

в) q = min { Т_ф; Т_прог} = min { 0,236; 2} = 0,236 час по ф-ле (13а)

г) S_Ф= К₈ Г_ок² q^0,2 = 0,133 *6,84²*0,236^0,2 =0,133* 46,785*0,75= 4,66 кв.км. по ф-ле (13)

Задача №2

На объекте сосредоточены запасы хлора -30т, аммиака -150т, нитрила акри­ловой кислоты -200т. Оценить химическую обстановку на 3 часа после разруше­ния объекта. Температура воздуха - 0° С. Определить время подхода облака зара­женного воздуха к рубежу, отстоящему от места аварии на 18 км.

Решение:

Для прогнозирования принимаются условия: инверсия, скорость ветра-1м/с.

1 .по формуле (5) определяем времена испарения АХОВ:

хлора Т_исп = h р_ж / К₂ К4 К₇ =0,05 * 1,553 / 0,052*1* 1=1,49час=1час 30мин

аммиака Т_исп = h р_ж / К₂ К4 К₇ =0,05 * 0,681 / 0,025*1*1= 1,36час = 1час 22мин

нитрила акриловой кислоты

Т_исп = h р_ж / К₂ К4 К₇ =0,05 * 0,806 / 0,007*1*0,4= 14,39час=14час 23мин

2.Определяем значение коэффициента К₆ для каждого вещества по формуле (3):
хлор К₆ = min { Т_исп ; Т_прог }°'⁸ = min { 1,49 ; 3}°'⁸ = 1,49 °'⁸ = 1,375,

аммиак К₆ - min { Т_исп ; Т_прог }°'⁸ = min { 1,36 ; 3}°'⁸ = 1,36 °'⁸ = 1,279,

нитрил акриловой

кислоты К₆ = min { Т_исп ; Т_прог }°'⁸ = min { 14,39 ; 3}°'⁸ = 3 °'⁸ = 2,408.

3. По формуле (15) находим суммарное эквивалентное количество АХОВ

m_э = 20 К₄К₅ S(К₂К₃К₆К₇ m_о/р_ж)₁=20*1*1*(0,052*1*1*1,375*1*30/1,553+

+0,025*0,04*1,279*1*150/0,681+0,007*2,408*0,4*200/0,806) = 60т.

4.По таблице 13 находим глубину зоны заражения

Г_об = 52,67 +(65,23-52,67)*(60-50)/(70-50) = 59 км

5.По формуле (8) определяем глубину переноса переднего фронта облака

Г_пер= Т_прог V_n =3*5=15 км.

6.По формуле (9) определяем окончательную глубину зоны

Г_ок = min { Г_об; Г_пер) = min { 59; 15} = 15 км.

7. По формуле (10) определяем площадь зоны возможного заражения

S_B = 8,73* 10'³* Г_ок ²* ф =8,73* 10'³* 15 ²* 180 = 353,57 км²

8.По формуле (11) определяем время формирования зоны

Т_Ф = Г_ок /V_n =15/5=3 час.

9.По формуле (12) определяем минимальное из времён

q = min { Т_ф; Т_прог} = min { 3; 3} = 3 час

10.По формуле (13) определяем площадь зоны фактического заражения

S_Ф = К₈ Г_ок ² е°'² = 0,081*15 ² * 3 ^0,2 =22,7 км ²

11 По формуле (14) определяем время подхода облака к заданному рубежу

Т _подх = X/V_n = 18 / 5 = 3,6 час = 3 час 36 мин

12.продолжительность аварии определяется наибольшим временем испарения АХОВ (нитрил акриловой кислоты) и составляет 14 час 23 мин.