Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!
МегаЛекции

Определение вероятных параметров ударной волны при взрыве газовоздушной или паровоздушной смеси вне здания, сооружения

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

ТЮМЕНСКИЙ ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

инженерно-экономический институт

 

 

Кафедра Техносферная безопасность

 

Методические указания

по выполнению практической работы № 2

Оценка последствий аварий на взрывопожароопасных объек­тах: расчет параметров взрывов и возможных разруше­ний.

 

по дисциплине: «Прогнозирование и ликвидация чрезвычайных ситуаций техногенного характера»

для студентов всех специальностей очной и заочной формы

 

ТИУ, 2016

 

 

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

 

К пожаро- и взрывоопасным ОЭ относится большинство эле­ментов хозяйственного комплекса страны. Источниками пожарови взрывов являются: емкости с легковоспламеняющимися, горю­чими или ядовитыми веществами; склады взрывоопасных и силь­но дымящих составов; взрывоопасные технологические установ­ки, коммуникации, разрушение которых приводит к пожарам, взрывам и загазованности территории; железные дороги и др.

При этом прогнозируются последствия:

– утечек газов и распространения токсичных дымов;

– пожаров и взрывов в колодцах, цистернах и других емкостях;

– нарушений технологических процессов, особенно связан­ных с вредными веществами или опасными методами обра­ботки;

– воздействия шаровых молний, статического электричества;

– взрывов паров ЛВГЖ;

– нагрева и испарения жидкостей из емкостей и поддонов;

– рассеивания продуктов горения во внутренних помещени­ях;

– токсического воздействия продуктов горения и других реак­ций;

– распространения в строениях пламени и огневого потока в зависимости от расположения стен и внутренней планировки.

При оценке планировки территории ОЭ определяется влияние плотности и типа застройки на возможность возникновения и рас­пространения пожаров и на образование завалов.

Особое внимание обращается на участки, где могут возникнуть вторичные поражающие факторы: прежде всего, учитывается воз­можность образования УВВ при взрыве сосудов, работающих под давлением. При этом рассматривается суммарный эффект от воздей­ствия динамического напора и статического избыточного давления.

Большинство пожаров связано с горением твердых материа­лов, хотя начальная стадия пожара обычно связана с горением

Взрыв - быстро протекающий процесс физического или химического превращения веществ, сопровождающийся освобождением большого количества энергии в ограниченном объеме, в результате которого в окружающем пространстве образуется и распространяется ударная волна, способная создать угрозу жизни и здоровью людей, нанести ущерб народному хозяйс­тву и окружающей среде, стать источником ЧС.

Взрыв представляет собой широкий круг явлений, связанных с очень быстрым выделением значительного количества энергии, сопровождающимся расширением вещества, обладающего избыточной энергией, в среде с меньшим энергетическим потенциалом. Расширение протекает с настолько большой ско­ростью (сотни м/с), что приводит к резкому повышению давления, плотности, температуры и сопровождается значительными звуковыми эффектами. Источ­ником энергии при взрыве могут быть как химические, так и физические процессы.

В подавляющем большинстве взрывов, с которыми приходится сталки­ваться на практике, источником выделения энергии являются химические превращения веществ. Это относится как к взрывам, предназначенным для достижения определенных целей (например в военной области или произ­водственной сфере), так и к взрывам аварийного характера.

Примерами взрывов, энерговыделение при которых обусловлено физи­ческими процессами, могут служить взрывы сжатых газов или взрывы, свя­занные с образованием перегретых жидкостей. В этом случае энергия, выделяющаяся при взрыве, определяется процессами, связанными с адиабатическим расширением парога­зовых сред и перегревом жидкостей. Так при выливании расплавленного металла в воду испарение протекает взрывным образом вследствие фрагментации капель расплава, быстрой теплоотдачи и перегрева холодной жидкости. Возникающая при этом физическая детонация сопровождается образованием ударной волны.

На практике взрывы, имеющие физическую природу, встречаются значительно реже, чем взрывы химического происхождения, и как правило только при авариях, поэтому далее будут рассматриваться только химические взрывы.

Высвобождение энергии при взрывах в общем случае выражается удельной мощностью, т.е. количеством энергии, выделяемой в единицу времени в единице объема. При химических взрывах скорость энерговыде­ления определяется скоростью распространения детонации или скоростью распространения пламени в соответствующей среде. Для различных твердых и жидких взрывчатых веществ эта скорость находится в интервале 2-9 тыс.м/с, а для газов зависит от динамики изменения значений параметров, характеризующих газовую среду в процессе взрывного горения, и может в несколько раз превосходить скорость звука в невозмущенной среде.

Возможное суммарное выделение энергии при взрыве называется энер­гетическим потенциалом взрыва и определяет его масштабы и последствия. Для твердых и жидких конденсированных ВВ этот показатель зависит от удельного энергетического потенциала вещества, находящегося в диапазоне 1.5 - 7.5 МДж/кг.

Следует отметить, что при определении этого показателя для твердого или жидкого взрывчатого вещества, в значение массы входят все его составляющие, т.е. части, играющие роль и горю­чего, и окислителя (в основном кислорода), и инертной компоненты.

Удельная теплота взрыва парогазовых смесей рассчитывается для их стехиометрического состава только по горючему веществу. Так например теплота сгорания водорода по горючему веществу составляет 120 МДж/кг и значительно превосходит соответствующий показатель троти­ла - 4520 кДж/кг.

Это обстоятельство использовано при создании боеприпасов объемно­го взрыва. В таких боеприпасах сначала подрывается вспомогательный за­ряд, разрушая корпус, содержащий горючее. Горючее распыляется в возду­хе, образуя в смеси с ним газовое облако, заполняющее негерметизиро­ванные полости и укрытия. После некоторой задержки, необходимой для формирования облака смеси по возможности близкой к стехиометрическому составу, оно подрывается при помощи детонатора. В результате, например, мощность взрыва боеприпаса, содержащего этиленоксид, в 3-5 раз превосходит мощ­ность взрыва боеприпаса, начиненного тротилом в количестве, равном массе этиленоксида. Увеличение мощности достигается за счет того, что в качестве окислителя при взрыве этиленоксида используется воздух, находящийся на месте взрыва, т.е. не входивший в состав боеприпаса.

Воздействие избыточного давления ударной волны на человека восп­ринимается как резкий удар, а скоростного напора - в виде толчка (отбрасывания) по направлению распространения ударной волны. При этом происходят разрывы крове и газонаполненных органов, возникают травмы конеч­ностей, ушибы, вывихи. По степени тяжести различают крайне тяжелые, тяжелые, средние и легкие поражения людей.

Крайне тяжелые поражения у людей возникают при избыточном давле­нии во фронте более 100 кПа. Эти поражения, как правило, заканчиваются смертельным исходом. Они сопровождаются разрывами внутренних органов и сосудов, наполненных кровью (или другими жидкостями), или газом.

Тяжелые поражения человек получает при 60-100 кПа. К тяжелым поражениям относят сильные контузии, потерю сознания, внутренние кровотечения, кровотечение из ушей и носа.

Средние поражения наступают при 40-60 кПа. К ним относят контузию головного мозга, множественные вывихи, потерю слуха.

Легкие поражения, не требующие госпитали­зации, наступают при 20-40 кПа. К ним относят скоропроходящую головную боль, головокружение.

Воздействие скоростного напора (метательное действие взрыва) приводит к отбрасыванию людей на расстояния в несколько метров, что вызывает травмы по своим последствиям соизмеримые с воздействием давления. Помимо непосредственного поражения от воздействия ударной волны человек может пострадать от вторичных факторов взрыва (обломков разрушаемых зданий, осколков стекол и т.п.). Максимальному расс­тоянию такого поражения примерно соответствует 20 кПа.

 

 

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

 

Определение вероятных параметров ударной волны при взрыве газовоздушной или паровоздушной смеси вне здания, сооружения

 

При мгновенной разгерметизации резервуара со сжиженным углеводородным газом (пропаном и т.п.) во взрыве может участвовать до 100 % газа.

При постепенном истечении сжиженного газа, при любом виде выхода сжатого газа, при разливах легковоспламеняющихся жидкостей во взрыве принимают участие до 60% вышедшего газа, пара.

Исходя из вышесказанного и учитывая свойства часто встречающихся веществ, при аварии в резервуарном парке во взрыве может участвовать 100 % от наибольшего резервуара с пропаном, ШФЛУ; 30% от наибольшего резервуара с бензином; 60 % от наибольшего резервуара с метаном.

При аварии на трубопроводе - 60 % вышедшего газа; при аварии на автотранспорте - 2 т бензина; 3 т пропана; при аварии на железной дороге - 10 т бензина; - 20 т пропана. Величина дрейфа газовоздушного облака принимается равной 300 м в сторону предприятия при мгновенной разгерметизации резервуара и 150 м при постепенном истечении продукта из резервуара, трубопровода.

При взрыве паро- и газовоздушной смеси (см. рис. 16.1.) выделяют зону детонационной волны с радиусом R1 и зону ударной волны. Определяются также: радиус зоны смертельного поражения людей (Rспл): радиус безопасного удаления Rбу, где DРф=5(кПа); радиус предельно допустимой взрывобезопасной концентрации пара, газа Кпдвк..

 

Рис. 16.1. Взрыв паро- и газовоздушной смеси:

1. Зона детонационной волны; 2. Зона ударной волны; Rспл - радиус зоны смертельного поражения людей; Rбу - радиус безопасного удаления, DРф = 5 кПа; Rпдвк - радиус предельно допустимой взрывобезопасной концентрации; R1 - радиус зоны детонационной волны (м); г2 и г3 - расстояния от центра взрыва до элемента предприятия в зоне ударной волны

Давление во фронте ударной волны (DРф2) определяют по табл.1 и 2., при этом значение DРф2 взято на расстояниях в долях от (r2/R1) от центра взрыва, КПа

Таблица 1

Поделиться:





Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...