Зависимость степени поражения (разрушения) отпробит-фуикции

Pпор,%
		2,67	2,95	3,12	3,25	3,38	3,5	3,52	3,6	3,7
	3,72	3,77	3,82	3,87	3,92	3,96		4,05	4,1	4,1
	4,16	4,19	4,23	4,26	4,29	4,33	4,4	4,39	4,4	4,5
	4,48	4,5	4,53	4,56	4,59	4,61	4,6	4,67	4,7	4,7
	4,75	4,77	4,8	4,82	4,85	4,87	4,9	4,92
		5,03	5,05	5,08	5,1	5,13	5,2	5,18	5,2	5,2
	5,25	5,28	5,31	5,33	5,36	5,39	5,4	5,44	5,5	5,5
	5,52	5,55	5,58	5,61	5,64	5,67	5,7	5,74	5,8	5,8
	5,84	5,88	5,92	5,95	5,99	6,04	6,1	6,13	6,2	6,2
	6,28	6,34	6,41	6,48	6,55	6,64	6,8	6,88,	7,1	7,3
	7,33	7,37	7,41	7,46	7,51	7,58	7,7	7,75	7,9	8,1

 

Время термического воздействия т, с, для случаев пожара раз­лития и горения здания (сооружения, штабеля и т.п.) равно:

(2.55)

где: - характерное время обнаружения пожара (допускается принимать 5 с);

х - расстояние от места нахождения человека до зоны, где плотность потока теплового излучения не превышает 4 кВт/м²;

u - скорость движения человека (допускается принимать 5 м/с).

Для случая огненного шара время термического воздействия равно времени существования огненного шара (см. п. 2.4,2).

2.2.4.1. ПОЖАР РАЗЛИТИЯ

При нарушении герметичности сосуда, содержащего сжижен­ный горючий газ или жидкость, часть жидкости может заполнить поддон или обваловку, растечься по поверхности грунта или за­полнить какую-либо естественную впадину.

Если поддон или обваловка имеют размеры (радиус r_под), то глубину заполнения (h, м) можно найти по формуле:

(2.56)

где: m _ж, - масса и плотность разлившейся жидкости кг и кг/м³ соответственно;

F_под-площадь поддона, м2.

При авариях в системах, не имеющих защитных ограждений, происходит растекание жидкости по грунту и (или) заполнение естественных впадин. Обычно при растекании на грунт площадь разлива ограничена естественными и искусственно созданными границами (дороги, дренажные канавы и т. п.), а если такая информация отсутствует, то принимают толщину разлившегося огня равной h = 0,05 м и определяют площадь разлива (F_раз, м²) формуле:

(2.57)

Отличительной чертой пожаров разлития является «накрытие» с подветренной стороны, Это накрытие может составлять 25-50% диаметра обвалования

Пламя пожара разлития при расчете представляют в виде направленного по направлению ветра цилиндра конечного размера (рис. 2.8), причем угол наклона зависит от безразмерной скоростиветра W_b:

(2.58)

Геометрические параметры факела пожара разлития можно определилить по формуле Томаса:

(2.59)

где: W^C_B = w(m_выг gD/ _n)^-1/3 - безразмерная скорость ветра, м/с;

m_выг - массовая скорость выгорания, кг/(м2с);

Р_п, Р_в - плотность пара и воздуха, соответственно, кг/м3;

g - ускорение свободного падения, м/с²;

D - диаметр зеркала разлива, м;

w - скорость ветра, м/с.

Рис.2.8. Расчетная схема пожара разлития

 

Эмпирические коэффициенты в формуле Томаса (a=55; b=0,67 и c= -0,21) получены по результатам экспериментов, выполненных для широкого диапазона изменения параметров:

Скорость выгорания жидкостей определяют, как правило, эк­спериментально. Для экспертной оценки скорости выгорания можно воспользоваться эмпирической формулой:

(2.60)

где: - плотность жидкости, кг/м³;

Q^P_H- низшая теплота сгорания топлива, Дж/кг.

Значение коэффициента пропорциональности С=1,25 10^-6 м/с получено путем обработки многочисленных экспериментальных данных по выгоранию большинства органических жидкостей и их смесей (рис.2.9).

Степень термического воздействия пожара разлития (плот­ность теплового потока, падающего на элементарную площад­ку, расположенную параллельно () и перпендикулярно (), (рис.2.8) q^пад, кВт/м²) несложно найти по формуле;

(2.61)

где: - угловой коэффициент излучения с площадки боковой поверхности пламени пожара разлива на единичную площадку, расположенную на уровне грунта (рис. 2.8), определяемый по формулами, приведенным в приложении 3[22],

q^соб - средняя по поверхности плотность потока собствен­ного излучения пламени, кВт/м² значения которой для некото­рых жидких углеводородных топлив приведены в табл. 2.15.

Таблица 2.15

Значения q^соб, кВт/м², для некоторых жидких углеводородных топлив

Топливо		qсоб, кВт/м2		mвыг, кг/(м2 с)
d = 10 м	d = 20 м	d =» 30 м	d - 40 м	d = 50 м
СПГ (метан)						0,08
СУГ (пропан)						0,1
Бензин			35.			0,06
Диз. топливо						0,04
Нефть						0,04

 

Примечание: Для очагов с диаметром менее 10 м более 50 м следует принимать величину q^co6 такой же, как и для очагов диаметром 10 и 50 соответственно.

Рис. 2.9. Обобщение экспериментальных данных по скорости выгорания

различных жидкостей:

1 - метанол; 2-диэтилентриамин; 3- ацетон; 4- диаметилгидрозинг;

5 - ракетное топлива; 6 - ксилол; 7 - бензин; 8 - бензол; 9 - гексан;

10-бутан; 11 -сжиженный энергетический газ; 12 - сжиженный

природный газ; 13 - сжиженный нефтяной газ.

При горении топлива в котлованах без ограничивающих сте­нок (очаг горения на уровне земли) имеет место так называемое «волочение» или «переливание» пламени под действием ветра за пределы очага горения, так что оно как бы стелется по поверхно­сти земли на расстояние г* (рис.2.8), определяемое по формуле:

(2.62)

Обозначения те же, что и в формуле (2.59). Для углеводород­ных топлив k1=l,0; к2= 0,069; к3= 0,48; для сжиженного газа: k1= 1,5; k2= 0,069; k3= 0.

 

2.2.4.2. ГОРЕНИЕ ПАРОГАЗОВОЗДУШНОГО ОБЛАКА

Крупномасштабное диффузионное горение ПГВ облака, реа­лизуемое при разгерметизации резервуара с горючей жидкостью или газом под давлением, носит название «огненный шар». Плот­ность теплового потока, падающего с поверхности «огненного шара» на элементарную площадку на поверхности мишени q^пад кВт/м², равна:

(2.63)

где: q^co6 - плотность потока собственного излучения «огнен­ного шара», кВт/м², допускается принимать равной 450 кВт/м;

R- расстояние от точки на поверхности земли под центром «огненного шара» до облучаемого объекта, м;

D_эф - эффективный диаметр «огненного шара», м, опреде­ляемый по формуле:

(2.64)

где: М - масса горючего вещества, кг;

Н - высота центра «огненного шара», м, которую допус­кается принимать равной 0,5 D^;

Ф - угловой коэффициент излучения с «огненного шара» на элементарную площадку на поверхности облучаемой поверхно­сти, определяемый по формуле:

(2.65)

Время существования «огненного шара» т. о. Рассчитывают по формуле:

(2.66)

Рассчитав значения q и по формулам (2.63) и (2.66), неслож­но по формуле (2.54) определить величину пробит-функции и по табл. 2.14-степень термического поражения Р_пор.

 

2.2.43. ГОРЕНИЕЗДАНИЙ И ПРОМЬШШЕННЫХ ОБЪЕКТОВ

Расчет протяженности зон теплового воздействия R, м, при го­рении зданий и промышленных объектов производится по фор­муле:

(2.67)

где: q^соб - плотность потока собственного излучения пламени пожара, кВт/м² (табл. 2.16);

q_кр "- критическая плотность потока излучения пламени пожара, падающего на облучаемую поверхность и приводящую к тем или иным последствиям, кВт/м² (табл. 2.17);

R - приведенный размер очага горения, м, равный:

Таблица 2.16

Теплотехнические характеристики материалов и веществ

Вещества, материалы	Массовая скорость	Теплота	Плотность потока
выгорания,	горения,	пламени пожара,
Vвыг кг/(м с)	Qy, кДж/кг	qсоб, кВт/м2
Ацетон	0,047
Бензол	0,08
Бензин	0,05		1780-1220
Керосин	0,05
Ma3VT	0,053
Нефть	0,02
Древесина	0,015
Качук натуральный	0,013
Хиломатериалы	0,017

 

Таблица 2.17

Значения плотностей потока, падающего излучения

	Время до того как
qкр, Вт/м	начинаются болевые ощущения, с	появляются ожоги (ожог II степени), с
	2,5	4,3
		8,5
		13,5
		2,5
4,2	15-20
1,5	безопасно	безопасно
	возгорание древесины	через 10 минут
17,5	возгорание древесины	через 5 минут
	возгорание ЛВЖ	через 3 минуты
	возгорание ГЖ	через 3 минуты

 

Примечание: ГЖ - горючие жидкости и вещества (мазут, торф, масло и т.п.); С- легковоспламенимые жидкости (ацетон, бензол, спирт).

Задавая ту или иную степень поражения человека, сооружения и т. п., по формуле (2.67) несложно определить искомое расстояние от очага пожара.

2.2.5. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ СОСТОЯНИЯ ОБЪЕКТА ЭКОНОМИКИ ПРИ АВАРИИ СО ВЗРЫВОМ

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Процесс горения со стремительным высвобождением энергии и образованием при этом избыточного давления (более 5 кПа) называется взрывным горением.

Различают два принципиально разных режима взрывного го­рения: дефлаграционный и детонационный.

При дефлаграционном горении распространение пламени проис­ходит в слабо возмущенной среде со скоростями значительно ниже скорости звука.

При детонационном горении (детонации) распространение пла­мени происходит со скоростью, близкой к скорости звука или пре­вышающей ее.

Инициирование (зажигание) газовоздушной смеси с образова­нием очага горения возможно, если будут выполнены следую­щие условия:

- концентрация горючего газа в газовоздушной смеси должна быть в диапазоне между нижним и верхним концентрационными пределами распространения пламени;

- энергия зажигания от искры (горячей поверхности) должна быть не ниже минимальной. Для большинства взрывчатых сме­сей энергия зажигания не превышает 30 Дж.

Нижний концентрационный предел (С_нкп) распространения пла­мени - это такая концентрация горючего газа в смеси с окисли­тельной средой, ниже которой смесь становится неспособной к распространению пламени.

Верхний концентрационный предел (С_В!Ш) распространения пламени - это такая концентрация горючего в смеси с окисли­тельной средой, выше которой смесь становится неспособной к распространению.пламени.

Минимальная энергия инициирования (зажигания) (Э_и) - наи­меньшее значение энергии электрического разряда, способное вос­пламенить смесь стехиометрического состава.

Концентрация газа стехиометрического состава (С_сх) - кон­центрация горючего газа в смеси с окислительной средой, при которой обеспечивается полное без остатка химическое взаимо­действие горючего и окислителя смеси.

При сгорании газовоздушной смеси стехиометрического со­става образуются только конечные продукты реакции горения и выделившаяся теплота их сгорания не расходуется на нагрева­ние несгоревших окислителя или горючего т.к. последние не об­разуется. По этой причине продукты сгорания нагреваются до максимальной температуры.

В случае дефлаграционного горения такой смеси, в замкну­том герметичном и теплоизолированном объеме образуются мак­симальные температура и давление. Величина максимального давления является характеристикой соответствующей газо-воздушной смеси.

Режим дефлаграционного горения может переходить в режим детонационного горения (при быстром росте скорости распрост­ранения пламени). Такому переходу способствует турбулизация процесса горения при встрече фронта пламени с препятствиями. При этом поверхность фронта пламени становится неровной, а толщина пламени увеличивается - все это вызывает рост скоро­сти распространения пламени.

В режиме детонационного горения нагрузки значительно воз­растают. Поэтому режим детонационного горения принят за рас­четный случай для прогнозирования обстановки при авариях со взрывом.

К основным факторам, влияющим на параметры взрыва, от­носят: массу и тип взрывоопасного вещества, его параметры и условия хранения или использования в технологическом процес­се, место возникновения взрыва, объемно-планировочные реше­ния сооружений в месте взрыва.

Взрывы на промышленных предприятиях и базах хранения мож­но разделить на две группы - в открытом пространстве и произ­водственных помещениях.

В открытом пространстве на промышленных предприятиях и базах хранения возможны взрывы газовоздушных смесей (ГВС), образующихся при разрушении резервуаров со сжатыми и сжи­женными под давлением или охлаждением (в изотермических ре­зервуарах) газами, а также при аварийном разливе легковоспла­меняющихся жидкостей.

В производственных помещениях, наряду со взрывом ГВС, воз­можны также взрывы пылевоздушных смесей (ПБС), образую­щихся при работе технологических установок.

 

 

12.5.1. ВЗРЫВ ГАЗОВОЗДУШНЫХ СМЕСЕЙ В ОТКРЫТОМ ПРОСТРАНСТВЕ

ДЕТОНАЦИОННЫЙ РЕЖИМ ГОРЕНИЯ

С целью проведения расчетов с гарантированным запасом по объему инженерно-спасательных работ, при обосновании исход­ных данных принимают такой случай разрушения резервуара, чтобы образовавшийся при этом взрыв газо-воздушной смеси про­извел максимальное поражающее воздействие. Этот случай со­ответствует разрушению того резервуара, в котором хранится максимальное количество горючего вещества на рассматривае­мом объекте.

Кратко рассмотрим модели воздействия, определяющие поля поражающих факторов (давлений) при прогнозировании послед­ствий взрывов газо-воздушных смесей.

При взрыве газо-воздушных смесей различают две зоны дей­ствия: детонационной волны - в пределах облака ГВС и воздуш­ной ударной волны - за пределами облака ГВС. В зоне облака действует детонационная волна, избыточное давление во фрон­те которой принимается постоянным в ^пределах облака ГВС и приблизительно равным ДРД - 17 кг/см2 (1,7 МПа).

В расчетах принимают, что зона действия детонационной вол­ны ограничена радиусом г(Ь который определяется из допущения, что ГВС после разрушения емкости образует в открытом про­странстве полусферическое облако.

Объем полусферического облака может быть определен по формуле:

где: = 3,14.

Учитывая, что киломоль идеального газа при нормальных усло­виях занимает 22.4 м² объем образовавшейся ГВС при аварийной ситуации и со ставит:

где: k - коэффициент, учитывающий долю активного газа (долю продукта, участвующего во взрыве);

Q - количество сжиженных углеводородных газов в храни­лище до взрыва, кг;

С - стехиометрическая концентрация газа в % по объему (табл. 2.19);

m_k- молярная масса газа, кг/кмоль.

Из условия равенства полусферы и объема образовавшейся смеси, получим:

(2.68)

При подстановке значений для метана m_k=16 и С=9,45 (табл. 2.19), получим формулу:

(2.69)

где: Q - количество метана до взрыва, кг.

 

Эта формула получила широкое распространение при проведении расчетов по определению последствий взрывов для углеводородных газов.

Значение коэффициента к принимают в зависимости от сно­ба хранения продукта:

к. = 1 - для резервуаров с газообразным веществом;

к = 0,6 - для газов, сжиженных под давлением;

к = 0,1 - для газов, сжиженных охлаждением (хранящихся в этермических емкостях);

к = 0,05 - при аварийном разливе легковоспламеняющихся жидкостей.

Зона действия воздушной ударной волны (ВУВ) начинается азу за внешней границей облака ГВС. Давление во фронте ударной волны зависит от расстояния до центра взрыва и определятся по рис. 2.10 или табл. 2.18, исходя из соотношения:

(2.70)

где: r - расстояние от центра взрыва до рассматриваемой точки.

Таблица 2.18

r/r0	0-1	1,01	1,04	1,08	1,2	1,4	1,8	2,7
Pф, кПа

 

Таблица 2.18 и рис.2.10 составлены путем аппроксимации значений, полученных с помощью формул, характеризующих зависимость давления от расстояния до центра взрыва.

Рис, 2.10. Изменение значений (кгс/см²) при взрыве пропанобутановых ГВС в зависимости от массы сжиженного газа Q (г) и расстояния г (м)

 

Пример 1 (работа с рис. 2.10):

Определить r₀ и значения др. на расстоянии 100 м при разлитии и взрыве ГВС Q=1000 кг. На пересечении вертикальной линии r =100 м с горизонтальной Q—1000 кг получим точку А соответствующую =0,25 кгс/см²; r₀ =15,6 м.

Пример 2 (работа с рис. 2.10):

Определить значение Q, при котором объект, выдерживающий нагрузку = 0.3 кгс/см² и удаленный на Щ м, не будет разрушен. На пресечении вертикальной линии г = 60 м с наклонной =0,3 кгс/см² получим точку A₁, соответствующую Q = 320 кг.

Пример 3 (расчеты по формулам):

Взрыв облака ГВС, образованного при разрушении резервуара с } кг сжиженного пропана.

Исходные данные: Q=106 кг; К=0,6; m_k=44; С=4,03%.

Определить давление ударной волны на расстоянии r=200 м от центра взрыва.

 

2.2.5.2. ВЗРЫВЫ ГАЗОВОЗДУШНЫХ И ПЫЛЕВОЗДУШНЫХ СМЕСЕЙ В ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЯХ

Последствия взрыва на пожаровзрывоопасных предприятиях определяются в зависимости от условия размещения взрывоопасных продуктов. Если продукты размещаются вне помещений, то принимается, что авария развивается по сценарию взрыва в от­рытом пространстве.

Если технологический аппарат со взрывоопасными продуктами размещен в зданиях, то авария развивается по сценарию взрыва в замкнутом объеме.

Кратко рассмотрим модели воздействия, позволяющие определить поля давлений при прогнозировании последствий взрывов в производственных помещениях.

Наиболее типичными аварийными ситуациями в этом случае читаются:

- разрушение аппарата или трубопровода со смешанными га­зами или жидкостями;

- потеря герметичности трубопроводов (разрыв сварного шва, прокладки, отрыв штуцера);

- разлив жидкостей по полу помещения или по рельефу мест­ности;

-образование или выброс горючей ныли.

В этом случае газо-, паро-, пылевоздушная смесь займет час­тично или полностью весь объем помещения. Затем этот объем заменяется расчетной сферой (в отличии от полусферы в откры­том пространстве), радиус которой определяется с учетом объе­ма помещения, типа и массы опасной смеси. При прогнозирова­нии последствий считают, что процесс в помещении развивается в режиме детонации.

ВЗРЫВЫ ГАЗОПАРОВОЗДУШНЬГХ СМЕСЕЙ

При взрыве газопаровоздушных смесей (ГПВС) зону детона­ционной волны, ограниченную радиусом г0, можно определить по формуле:

,(2.71)

где: 1/ 24 - коэффициент, м/кДж^1/3;

Э - энергия взрыва смеси, определяемая из выражения:

, (2.72)

где: V_ГПВС объем смеси, равный:

V_ГПВС=100V_r/C, (2.73)

где: Vr - объем газа в помещении;

С - стехиометрическая концентрация горючего по объему в % (табл. 2.19);

_стх - плотность смеси стехиометрического состава, кг/м3 (табл. 2.19);

Q_CTX - энергия взрывчатого превращения единицы массы смеси стехиометрического состава, кДж/кг (табл. 2.19);

V₀ - свободный объем помещения, равный V₀=0,8V_n, м³;

V_n - объем помещения.

При V_ГПВС > V₀ объем смеси V_ГПВС принимают равным V_0.

В нормативной литературе по взрывозащите зданий и взрывобезопасности производств существуют специальные методи­ки по определению массы и объема газа, распространяющегося в помещении при аварийной ситуации. Эти методики предусмат­ривают тщательное изучение технологического процесса. Для оперативного прогнозирования последствий взрыва в производственных помещениях расчеты целесообразно проводить для случая, при котором будут максимальные разрушения, то есть когда свободный объем помещения, где расположены емкости с газом, будет полностью заполнен взрывоопасной смесью стехиометрического состава. Тогда уравнение (2.72) по определению энергии взрыва можно записать в виде:

(2.74)

Далее принимается, что за пределами зоны детонационной ванны с давлением 17 кгс/см² действует воздушная ударная вол-давление во фронте которой определяется с использованием 1ных табл. 2.18 или рис. 2.10.

Таблица 2.19

Характеристики газопаровоздушных смесей

Вещество, характеризующее смесь	Формула вещества, образующего смесь	Характеристики смеси
кг/моль	Рстх, кг/м3	Остх, МДж/'кг	С об. %
Газовоздушные смеси
Аммиак	СНз		1,18	2,37	19,72
Метилен	C2H2		1,278	3,387	7,75
Октан	C4H10		1,328	2,776	3,13
Бутилен	C4H8		1,329	2,892	3,38
Винилхлорид	C2H3Cl		1,4	2,483	7,75
водород	H2		0,933	3,425	29,59
винил	C4H4		1,33	2,962	3,68
Метан	CH4		1,232	2,763	9,45
Двуокись углерода	CO		1,28	2,93	29,59
Пропан	C3H8		1,315	2,801	4,03
Пропилен	C3H6		3,314	2,922	4,46
Этан	C2H6		1,25	2,797	5,66
Этилен	C2H4		1,285	1,285	6,54
Паровоздушные смеси
Ацетон	C3H6O		1,21	3,112	4,99
Бензин авиационный			1,35	2,973	2,1
Бензол	C6H6		1,35	2,937	2,84
Гексан	C6H14		1,34	2,797	2,16
Дихлорэтан	C2H4Cl2		1,49	2,164	6,54
Диэтиловый эфир	C4H10O		1,36	2,84	3,38
Ксилол	C4H10		1,335	2,83	1,96
Метанол	CH4O		1,3	2,843	12,3
Пентан	C5H12		1,34	2,797	2,56
Тоулол	C7H8		1,35	2,843	2,23
Циклогексан	C6H12		1,34	2,797	2,28
Этанол	C2H6O		1,34	2,804	6,54

 

Пример расчета

Взрыв этилено-воздушиой смеси при разгерметизации техно­логического блока внутри производственного помещения.

Исходные данные:

Определить давление ударной волны на расстоянии 30 м от. контура помещения при разрушении его ограждающих конструк­ций.

Расчет:

 

ВЗРЫВЫ ПЫЛЕВОЗДУШНЫХ СМЕСЕЙ

При нарушении герметичности технологических аппаратов пыль выбрасывается в помещение, где вместе с накопившейся пылью смешивается с воздухом, образуя пылевоздушную смесь (ПВС), способную гореть. Искровой разряд приводит к взрывно­му горению смеси.

В отличие от газовых смесей образование взрывоопасного об­лака пыли в помещении может происходить в процессе самого горения. Взрыву в большинстве случаев предшествуют локаль­ные микровзрывы (хлопки) в оборудовании, резервуарах и вос­пламенения в отдельных участках здания, что вызывает встря­хивание пыли, осевшей на полу, стенах и других строительных конструкциях и оборудовании. Это приводит к образованию взрывоопасных концентраций пыли во всем объеме помещения, взрыв которой вызывает сильные разрушения.

Взрывное горение может происходить по одному из двух режимов - дефлаграционному или детонационному.

При оперативном прогнозировании последствий принимают, то процесс развивается в детонационном режиме.

Зону детонационной волны, ограниченную радиусом r₀, можно определить по формуле (2.71), в которой энергия взрыва опре­деляется из выражения:

Э = m Q, кДж, (2.75)

где: Q - удельная теплота сгорания вещества, образовавшего чыль, кДж/кг (табл.2.20);

m - расчетная масса пыли, кг.

При оперативном прогнозировании расчетная масса пыли определяется из условия, что свободный объем помещения будет полностью заполнен взвешенным дисперсным продуктом, обра­зуя при этом пылевоздушцую смесь стехиометрической концентрации:

(2.76)

где: V₀ - свободный объем помещения, (V₀=0,8 V_n), м;

С - стехиометрическая концентрация пыли, г / м,

(2.77)

где: - нижний концентрационный предел распростране­ния пламени - это минимальное содержание пыли в смеси с воз­духом, при котором возможно возгорание.

Значение <рнкпр для различных веществ находится в пределах:
неорганических веществ (сера, фосфор) = 2-30 г/м;
пластмасс = 20 - 100 г/м:

пестицидов и красителей = 30 - 300 г/м';,

шерсти = 100 - 200 г/*г\

Значения характеристик некоторых аэрозолей приведены в табл. 2.20.

 

Таблица 2.20

Вещество	, г/м3	Q, МДж/кг
Полистирол	27,5	39,8
Полиэтилен	45.0	47,1
Метилцеллюлоза	30,0	11,8
Полиоксадиазол	18,0	18,0
Пигмент зеленый (краситель)	45.0	42.9
Пигмент бордо на полиэтилене	39,0	42,9
Нафталин	2,5	39.9
Фтадиевьш ангидрид	12.6	21,0
Уротропин	15,0	28,1
Адипиновая кислота	35,0	19.7
Сера	2.3	8.2
Алюминий	58,0	30,13

Показатели взрывных явлений пыли

Давление во фронте воздушной ударной волны определяется использованием данных табл. 2.18.

Пример расчета.

В цехе но переработке полиэтилена при разгерметизации тех­нологического блока возможно поступление пыли в помещение и ее взрыв.

Исходные данные:

Определить давление ударной волны на расстоянии 30 м от контура помещения при разрушении его ограждающих конструк­ций.

Расчет:

2,15.3.ВЗРЫВЫ ПРИ АВАРИЙНОЙ РАЗГЕРМЕТИЗАЦИИ МАГИСТРАЛЬНОГО I АЮПРОВОДА

Рассмотрим модели, используемые для определения параметров прорыва при авариях на газопроводах.

Аварии при разгерметизации газопроводов сопровождаются тощими процессами и событиями: истечением газа до срабатывания отсекающей арматуры (импульсом на закрытие арматуры является снижение давления продукта); закрытием отсекающей арматуры; истечением газа из участка трубопровода, поврежденного арматурой.

В местах повреждения происходит истечение газа под высоким давлением в окружающую среду. На месте разрушения в ней образуется воронка. Метан поднимается в атмосферу (выше воздуха), а другие газы или их смеси оседают в приземном слоое. Смешиваясь с воздухом газы образуют облако взрывной смеси.

При авариях на газопроводе взрывное горение может происходить также по одному из двух режимов - дефлаграционному детонационному. При оперативном прогнозировании принимается, что процесс развивается в детонационном режиме, дальность распространения облака (рис 2.11) взрывоопасной II направлении ветра определяется по эмпирической формуле:

(2.78)

где: М - массовый расход газа, кг/с;

25 - коэффициент пропорциональности, имеющий размер-м "/кг *;.

W - скорость ветра, м/с.

Когда граница зоны детонации, ограниченная радиусом г0, в результате истечения газа за счет нарушения герметичности газопровода, может быть определена по формуле:

(2.79)

Мссовый секундный расход газа М из газопровода для критического режима истечения, когда основные его параметры (скорость истечения) зависят только от параметров разгерметизированного трубопровода, может быть определен по уле:

(2.80)

где: - коэффициент, учитывающий расход газа от состояния потока (для звуковой скорости истечения =0,7);

F - площадь отверстия истечения, принимаемая равной пло­щади сечения трубопровода,

- коэффициент расхода, учитывает форму отверстия (ц = 0,7... 0,9), в расчетах принимается и = 0,8;

Р_г - давление Газа в газопроводе, Па;

V,. - удельный объем транспортируемого газа при парамет­рах в газопроводе (определяется по формуле 2.81):

(2.81)

где: Т - температура транспортируемого газа. К;

R-o - удельная газовая постоянная, определяемая по дан­ным долевого состава газа qK и молярным массам компонентов смеси из соотношения:

(2.82)

где: 8314 - универсальная газовая постоянная, Дж/(кмолыК); тк - молярная масса компонентов, кг/к моль; п - число компонентов.

В зоне действия детонационной волны давление принимается равным 1,7 МПа. Давление во фронте воздушной ударной вол­ны на различном расстоянии от газопровода определяется с ис­пользованием данных табл. 2.18.

При прогнозировании последствий случившейся аварии на га» зопроводе зону детонации и зону действия воздушной ударной волны принимают с учетом направления ветра. При этом счита­ют, что граница зоны детонации распространяется от трубопро­вода по направлению ветра на расстояние 2г0 (рис. 2.11). В слу­чае заблаговременного прогнозирования, зона детонации определяется в виде полос вдоль всего трубопровода шириной 2г0, расположенных с каждой из его сторон. Это связано с тем, что облако взрывоопасной смеси может распространяться в лю­бую сторону от трубопровода в зависимости от направления вет­ра. За пределами зоны детонации, по обе стороны от трубопро­вода находятся зоны действия воздушной ударной волны. На плане местности эти зоны также имеют вид полосовых участков вдоль трубопровода,

Рис. 2.11. Расчетная схема к определению давлений при аварии на газопроводе:

ДРл- давление в зоне детонации; ДРф - давление во фронте воздушной

ударной волны; г0-радиусзоны детонации; г- расстояниеотрасчетного

центра взрыва; 0 - цетр взрыва;

1 - зона детонации; 2 - зона воздушной ударной водны (г>г0))

При разработке разделов плана инженерно-технических мероп­риятий гб и ЧС на картах (схемах) местности вдоль магистраль­ных нефте- и газопроводов наносятся зоны возможных сильных разрушений, границы которых определяются величиной избыточ­ного давления 50 кПа.

При проведении оперативных расчетов следует учитывать, что в зависимости от класса магистрального трубопровода, рабочее давление газа Рг может составлять: для газопроводов высокого давления - 2,5 МПа; среднего давления - от 1,2 до 2,5 МПа; низ­кого давления - до 1,2 МПа. Диаметр газопровода может быть от 150 до 1420 мм.

Температура транспортируемого газа может быть принята в расчетах t=40°C. Состав обычного газа, при отсутствии дан­ных, может быть принят в соотношении: метан (СН4) - 90%; этан (С->Н6) - 4%; пропан (С3Щ - 2%; Н-бутан (С4Н10) - 2%; изопентан -(С"5Н|2)-2%.

Пример расчета радиуса зоны детонации г0

Исходные данные:

Расчет:

2.2.5АВЗРЫВ КОНДЕНСИРОВАННЫХ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ

Параметры взрыва конденсированных взрывчатых веществ (ВВ) определяются в зависимости от вида ВВ, эффективной мас­сы, характера подстилающей поверхности и расстояния до цент­ра взрыва. Расчет проводят в два этапа. Вначале определяют приведенный радиус R, для рассматриваемых расстояний, а за­тем избыточное давление

Приведенный радиус зоны взрыва R может быть определен по фор­муле:

где: г - расстояние до центра взрыва ВВ, м;

- коэффициент, учитывающий характер подстилающей поверхности, принимаемый равным;

для металла - 1;

для бетона - 0,95;

для грунта и дерева - 0,6 - 0,8;

Q - масса ВВ, кг.

Кэфф - коэффициент приведения рассматриваемого вида ВВ к тротилу, принимаемый по приведенной ниже таблице.

Значения коэффициента K_эфф

Вид ВВ	Тротил	Тритонол	Гексоген	ТЭН	Аммонол	Порох	ТНРС	Тетрил
Кэфф		1,53	1,3	1,39	0,99	0,66	0,39	1,15

 

В зависимости от величины приведенного радиуса избыточ­на давление может быть определено по одной из следующих формул:

(2.83) (2.84)

Расчеты можно проводить также, по графику (рис.2.12), построенному с использованием этих формул.

 

2.2.5.5. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ОБСТАНОВКИ ПРИ АВАРИЯХ СО ВЗРЫВОМ НА ПОЖАРОВЗРЫВООПАСНЫХ ОБЪЕКТАХ

Зоны разрушений при авариях со взрывом на пожароопасных объектах можно определить по рекомендациям п.п. 2.2.5.1 - 2.2.5.4. установку в зоне принято оценивать показателями, которые могут быть разделены на две группы:

- показатели, непосредственно характеризующие инженерную обстановку;

- показатели, определяющие объем аварийно-спасательных работ жизнеобеспечения населения.

Для прогнозирования обстановки на пожаровзрывоопасных объектов (рекомендуется на план объекта нанести зоны с радиусами, соответственно равными = 100; 50; 30; 20; 10 кПа.

При оперативном прогнозировании можно выделить четыре зоны

рушений:

- полных разрушений ( > 50 кПа);

- сильных разрушений (30 < < 50 кПа);

- средних разрушений (20 < < 30 кПа);

- слабых разрушений (10 < < 20 кПа).

Пример: Определить значение на расстоянии г =20 м при взрыве тротила Q= 100 кг.

На пересечении вертикальной линии:20 м с горизонтальной Q=100 кг получим точку В, соответствующую = 0,4 кгс/см²

Рис. 2.12. Изменение значений АР. (кгс/см2) при взрыве в зависимости от массы ВВ Q (т) и расстояния г (м)

ПОКАЗАТЕЛИ ИНЖЕНЕРНОЙ ОБСТАН0ВКИ

К основным показателям инженерной обстановки относят

- количество зданий, получивших полные, сильные средние и слабые разрушения;

- объем завала;

- количество участков, требующих укрепления (обрушения) поврежденных или разрушенных конструкций;

- количество аварий на коммунально-энергетических сетях

- протяженность заваленных проездов.

Кроме основных показателей, при оценке инженерной обстановки могут определяться вспомогательные показатели, к которым
вносятся:

- дальность разлета обломков от контура здания;

- высота завала;

- максимальный вес обломков;

- максимальный размер обломков.

Рассмотрим порядок определения показателей, характеризующих инженерную обстановку. Для чрезвычайных ситуаций, вызванных взрывами, при оперативном прогнозировании обстановки принято рассматривать четыре степени разрушения зданий - сла­бые, средние, сильные и полные (табл. 2.21).

 

Таблица 2.21

Характеристика степеней разрушения зданий

Степени
разруше­ния	Характеристика разрушения
Слабые	Частичное разрушение внутренних перегородок, кровли, дверных и окон-
	ных коробок, легких построек и лр. Основные несущие конструкции со-
	храняются.
	Для полного восстановления требуется капитальный ремонт.
Средние	Разрушение.меньшей части несущих конструкций. Большая часть несущих
	конструкций сохраняется и лишь частично деформируется. Может сохра-
	няться часть ограждающих конструкций - стен, однако при этом второсте-
	пенные и несущие конструкции могут быть частично разрушены.
	Здание выводится из строя, но может быть восстановлено.
| Сильные	Разрушение большей части несущих конструкций. При этом могут сохра-
	няться наиболее прочные элементы здания, каркасы, ядра жесткости, час-
	тично стены и перекрытия нижних этажей. При сильном разрушении обра-
	зуется завал.
	Восстановление возможно с использованием сохранившихся частей и кон-
	структивных элементов. В большинстве случаев восстановление нецелесо-
	образно.
Полные	Полное обрушение здания, от которого могут сохраниться только повреж-
	денные (или неповрежденные) подвалы и незначительная часть прочных
	элементов. При полном разрушении образуется завал.
	Здание восстановлению не Подлежит.

 

Количество зданий, получивших полные, сильные, средние и сла­бые разрушения определяют путем сопоставления давлений, ха­рактеризующих прочность зданий, и давлений, характеризующих воздействие взрыва.

В таблице 2.22 приведены интервалы давлений, вызывающих ту или иную степень разрушения жилых, общественных и произ­водственных зданий при взрывах ВВ и горючих смесей. Данные, приведенные в таблице, представляют аппроксимацию законов определенных степеней разрушения зданий в виде ступенчатой функции.

Таблица 2.22

Степени разрушения зданий от избыточного давления при взрывах горючих смесей

	Степени разрушения и избыточные
Типы зданий		давления. кПа
слабые	средние	сильные	полные
Кирпичные и каменные:
малоэтажные	авг.20	20-35	35 - 50	50 - 70
многоэтажные	авг.15	15-30	30-45	45-60
Железобетонные крупнопанельные:
, малоэтажные	окт.30	30-45	45-70	70-90
многоэтажные	авг.25	25 - 40	40 - 60	60-80
Железобетонные монолитные:
многоэтажные	25 - 50	50- 115	115- 180	180-250
новы. ности	25-45	45 - 105	105-170	170-215
Железобетонные крупнопанельные
с железобетонным и металлическим карка-
сом и крановым о. • лнисм грузоподъ-
емностью, в тоннах:
до 50	май.30	30 - 45	45 - 75	75- 120
от 50 до 100	15-45	45-60	60 - 90	90-135
Здания со стенами типа «Сэндвич» и кра-	окт.30	30 - 50	50-65	65- 105
новым оборудованием грузоподъемностью
до 20 тонн
Складские помещения с металлическим	05.окт	окт.20	20-35	35 - 45
каркасом и стенами из листового металла

 

Взрывы на объектах, содержащих менее 10 тонн горючих га­зов, воздействуют на ограниченной площади.

При этом, в большинстве случаев, здания полностью не раз­рушаются. К таким случаям относятся также взрывы в отдель­ных помещениях больших зданий. Оценку характера разруше­ния зданий в этом случае можно провести в следующей последовательности:

1. Определить расстояние от предполагаемого места взры­ва до основных несущих и ограждающих элементов здания.

2. Вычислить границы зоны r₀ детонационной волны.

3. Определить значение избыточного давления в местах замещения элементов конструкций.

4. Если > | |, то элемент считается вышедшим из строя. Значения | | определяются по таблице 2.23.

Таблица 2.23

| |	Разрушаемые элементы здания
0,5-3.0	Частичное разрушение остекления
3,0 - 7,0	Полное разрушение остекления
	Перегородки, оконные и дверные рамы
	Перекрытия
	Кирпичные и блочные стены
	Металлические колонны
	Железобетонные колонны

Предельные значения давлений | АРф |, вызывающих различные степени разрушении отдельных конструктивных элементов зданий

 

О степени разрушения здания в целом судят по характеру разрушения отдельных его элементов, используя известные описания степеней разрушения здания или таблицы (приведенные в справочной литературе) по прочности зданий к воздействию воздушной ударной волны ядерного взрыва. В этом случае значения, вызывающие различные степени разрушения зданий, увеличивают в n 1,7 раза.

Объем завала полностью разрушенного здания определяют по формуле:

(2.85)

где: А, В, Н - длина, ширина и высота здания, м;

- объем завала на 100 м строительного объема здания, снимаемый:

для промышленных зданий - = 20 м³;

для жилых зданий - = 40 м

Объем завала здания, получившего сильную степень разрушения, принимают равным половине от объема завала полностью разрушенного здания.

Количество участков, требующих укрепления (обрушения) поврежденных или разрушенных конструкций, принимают из рассчета один участок на здание, получившее сильное разрушение.

Количество аварий на коммунально-энергетических сетях (КЭС) принимают равным числу разрушенных вводов коммуникации в здание (электро-, газо-, тепло- и водоснабжения) Кроме того, проверяется возможность разрушения головных элементов коммуникаций и линий снабжения. Ввод коммуникации считается разрушенным, если здание получило полную или сильную степень разрушения. При отсутствии исходных данных можно принять, что каждое здание имеет четыре ввода коммуникации.

Протяженность заваленных проездов оценивается с учетом ширины улиц и дальности разлета обломков. При отсутствии дан­ных ширина улиц принимается равной:

30 м - для магистральных улиц;

18 м - районных улиц;

10 - 12 м- проездов и переулков.

Дальность разлета обломков разрушенных зданий определя­ется для оценки заваливаемости подъездов. Дальность разлета обломков принимают равным половине высоты здания.

Высота завала вычисляется для выбора способа проведения спа­сательных работ. Расчеты высоты завала проводят по формуле:

где: II - высота здания, м.

Максимальный вес и размер обломков, определяющих грузо­подъемность и вылет стрелы кранов может быть принят в соот­ветствии с табл. 2.24.

Таблица 2.24

Максимальный вес и размеры обломков зданий

Тип здания	Пролет здания, м	Максимальный вес, т	Максимальный размер, м
Производственное одноэтажноелегкого типа			Колонны до 7,2 г
среднего типа			Колонны до 10,8 т
тяжелого типа			Колонны до 18 т
Производственное многоэтажное	6,-9		Колонны до 14,8 т
Жилое		2,5	Колонны до 8 т Плиты - 6

К основным показателям, влияющим на объемы поисково-спасательных работ и жизнеобеспечение населения, относятся:

- общая численность пострадавших людей;

- число пострадавших, оказавшихся в завале;

- число людей, оказавшихся без крова (для жилых районов);

- потребность во временном жилье;

- пожарная обстановка в зоне разрушений;

- радиационная и химическая обстановка в районе аварии. Кратко рассмотрим рекомендации по прогнозированию этих показателей.

При взрывах на объектах люди поражаются непосредственно воздушной ударной волной, осколками остекления и обломками зданий, получивших полные и сильные разрушения, значитель­ная часть людей может оказаться в завалах.

На основании анализа случившихся аварий основным факто­ром, определяющим потери, является степень повреждения зда­ний. Принимается, что:

- в полностью разрушенных зданиях поражают получают 100% находящихся в них людей, при этом полагают, что все постра­давшие находятся в завалах;

- в сильно разрушенных зданиях поражения получают до 60% находящихся в них людей, при этом считают, что 50% из их чис­ла может оказаться в завале, остальные поражаются обломками, стеклами и избыточным давлением в воздушной ударной волне;

- в зданиях, получивших средние разрушения, может постра­дать до 10-15 % находящихся в них людей.

Тогда максимальное количество людей, получивших пораже­ние в зданиях, составит;

(2.86)

где: , , , - количество людей, находящихся в зданиях, получивших соответственно полные, сильные и средние разрушения.

Общее число пострадавших людей, размещенных на открытой местности, можно определить из выражения;

(2.87)

где: d - доля людей, которые в момент взрыва могут оказать­ся в опасной зоне вне зданий (при отсутствии данных величина d может быть приня

⇐ Предыдущая6789101112131415

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: