Прогнозування наслідків аварій на пожаро-вибухонебезпечному об`єкті

Міністерство з надзвичайних ситуацій Республіки Білорусь

Установа освіти

«Гомельський інженерний інститут»

Курсова робота

з дисципліни

Небезпечні фактори надзвичайних ситуацій природного та техногенного характеру

На тему: Прогнозування наслідків аварій на пожаро-вибухонебезпечному об'єкті

Виконав: к-т 2 курсу 2 взводу

ряд вн. служби Пінчук В.М.

Гомель 2004

ЗМІСТ

Об'єкт розрахунку і сценарій аварії

1. Методика розрахунку ступеня впливу ударної хвилі на об'єкти і людини при детонаційному вибуху газопаровоздушних хмари

Розрахунок маси насичених парів пального в резервуарі

Розрахунок маси рідини, що випарувалася з поверхні розливу

Розрахунок тротилового еквівалента при детонаційному вибуху хмари ГПВС

Розрахунок ступеня впливу ударної хвилі на різні об'єкти

Розрахунок ймовірності ураження людини ударною хвилею

Розрахунок мінімального безпечної відстані людини від епіцентру вибуху

2. Методика розрахунку ступеня теплового впливу на об'єкти і людини при дифузійному горінні горючої рідини в результаті її аварійного розливу

Розрахунок масової швидкості вигоряння горючої рідини

Розрахунок щільності теплового потоку на різних відстанях від епіцентру горіння

Вплив теплового випромінювання на об'єкти і людини

Імовірність поразки людини тепловим випромінюванням

Мінімальна безпечну відстань для прибулих підрозділів

3. Методика розрахунку ступеня теплового впливу на об'єкти і людини при горінні вогняної кулі

Основні параметри вогняної кулі

Вплив теплового випромінювання на об'єкти і людини при горінні вогняної кулі

Висновки

Схема обстановки при аварії на ділянці «А»

Схема обстановки при аварії на ділянці «В»

ОБ'ЄКТ РОЗРАХУНКУ

. На території промислового об'єкта є потенційно небезпечні ділянки А, B. Схеми ділянок наведено на малюнках 1, 2 відповідно.

Сценарій аварії:

_рез , с горючей жидкостью объёмом V _ж с последующим разливом её в пределах обвалования площадью F _пр . 1) На ділянці А сталося аварійне відкриття ємності, що має об'єм V _рез, з горючою рідиною об'ємом V _ж з наступним розливом її в межах обвалування площею F _пр. Через час τ _ісп після розлиття утворену хмару газо-пароповітряної суміші (ГПВС) запалало і згоріло в режимі детонації, після чого розлита рідина продовжувала інтенсивно горіти в дифузійному режимі.

Визначити:

а) ступінь руйнування прилеглих об'єктів;

б) ступінь впливу ударної хвилі на людей;

в) ймовірність ураження людей ударною хвилею;

г) ймовірність ураження людей тепловим випромінюванням у ході дифузійного горіння розливу;

д) порівняти два види впливу і вказати визначальний (найбільш небезпечний) по відношенню до людей.

Графічно зобразити:

а) зони руйнувань в результаті дії ударної хвилі;

б) кордон безпечного видалення людей від місця вибуху (тобто від центру розливу);

в) зону небезпечного і безпечного теплового впливу на людей без захисного одягу;

г) мінімальне безпечну відстань для прибулих підрозділів.

Відстані до об'єктів, техніки і людей у ​​момент аварії, а також інші вихідні дані наведені в табл. 1,2.

_ж , имеющей температуру Т. В результате аварийного разрушения резервуара с последующим воспламенением образовавшейся паровоздушной смеси возник огненный шар. 2) На ділянці У розташований резервуар з перегрітої рідиною масою m _ж, має температуру Т. У результаті аварійного руйнування резервуара з подальшим займанням утворилася пароповітряної суміші виник вогненна куля.

Визначити:

а) діаметр вогняної кулі і час його існування;

б) імовірність ураження людей тепловим випромінюванням вогняної кулі;

в) відстань від місця аварії, на якому можливе утворення хворобливих опіків відкритих ділянок шкіри у людей;

г) ступінь впливу теплового випромінювання вогняної кулі на близько розташованих об'єкти та техніку.

Графічно зобразити:

а) кордон безпечного видалення людей від місця аварії;

б) зону небезпечного і безпечного теплового впливу на людей без захисного одягу.

Малюнок 1. ДІЛЯНКА «А»

Малюнок 2. ДІЛЯНКА «В»

Примітка: склад є відкритим з дерев'яною огорожею.

Методика проведення розрахунків

У реальних умовах процеси формування газо-пароповітряних сумішей, їх перенесення на певні відстані і вибуху, процеси випаровування рідини з поверхні розливу та її дифузійного або дефлаграційне горіння, а також процеси, що протікають при внутрішніх пожежах, не є стаціонарними. Тому точне математичне моделювання таких процесів, часом, неможливо, або вимагає проведення досить складних розрахунків із застосуванням комп'ютерних технологій та залучення великої кількості експериментальних даних. Для наближеної оцінки обстановки, що склалася в умовах техногенної аварії перераховані вище процеси можна розглядати як квазістаціонарних, тобто характеризуються постійними значеннями всіх параметрів на відносно малих тимчасових інтервалах. У зв'язку з цим у справжніх розрахунках прийнято ряд припущень:

1. Інтенсивність випаровування та швидкість вигоряння є постійними величинами при заданих умовах;

2. Вітер відсутня;

3. Розлив горючої рідини має форму правильного кола;

4. Радіус утворився газо-паровоздушного хмари дорівнює радіусу кола розливу;

5. Над поверхнею розливу утворюється хмара ГПВС, що має стехіометричні концентрацію пального та окислювача;

6. При формуванні хмари ГПВС в ході випаровування рідини з поверхні розливу не враховується розведення зовнішніх шарів хмари до області безпечних концентрацій з плином часу;

7. При оцінці наслідків детонаційного вибуху хмари не враховується осколкове дія вибуху;

8. Факел полум'я при дифузійному горінні розливу горючої рідини має форму правильного конуса, площа основи конуса факела полум'я дорівнює площі розливу рідини;

9. Вогненна куля, що утворюється при горінні дефлаграційне парокапельних хмар перегрітих рідин, має форму правильного кулі, висота центру кулі дорівнює половині його діаметра;

10. Частка тепла, що витрачається на теплове випромінювання факела полум'я або вогненної кулі, складає в середньому 30%;

11. У всіх випадках відбуваються процеси повного горіння.

При цьому слід мати на увазі, що отримані в ході розрахунків результати носять орієнтовний характер з певною часткою ймовірності. Точні результати можуть бути отримані тільки в експериментальних умовах у реальній обстановці.

. ГЛАВА I. ДІЛЯНКА «А»

Таблиця 1. Вихідні дані

Таблиця 2

Примітка:

склад 1 - цегляна будівля;

склад 2 - будівля зі збірного залізобетону;

адміністративне - багатоповерхова будівля з металевим каркасом;

ВНХ - водонапірна башта;

К-150 - наземний кільцевої трубопровід;

ЛЕП - повітряна лінія електропередачі низької напруги.

1. Розрахунок ступеня впливу ударної хвилі на об'єкти і людини при детонаційному вибуху газо-паровоздушного хмари

Ділянка А

Опис горючої речовини:

Діетиловий ефір етиловий ефір, етоксіетан ( )

Фізико-хімічні властивості: рідина. Молярна маса 74,12 г / моль щільність 713,5 кг / м ³ при 20 ^о С; щільність пари по повітрю 2,6; температура кипіння +34,5 ^о С, коефіцієнт дифузії пари в повітрі 0,0772 см ² / с ( розр); теплота освіти -1252,2 кДж / моль; теплота згоряння-2531 кДж / моль; у воді розчинний.

Пожежонебезпечні властивості: Легкозаймиста рідина. Температура спалаху -41 ^о С; температура самозаймання 180 ^о С; концентраційні межі поширення полум'я: 1,7-49% (об.); температурні межі займання: НТПВ -44 ^о С, ВТПВ 16 ^о С; мінімальний вміст кисню для дифузії. горіння 15,4%, швидкість вигоряння 10,83 * ; Максимальна нормальна швидкість поширення полум'я 0,49 м / с; максимальний тиск вибуху 720МПа; мінімальна енергія запалювання 0,2 мДж;

Засоби гасіння: Вода у вигляді компактних або розпилених струменів, піни, порошок ПСБ-3.

При аварійному руйнуванні резервуара з зберігаються в ньому діетіловим ефіром над поверхнею утворився розливу формується хмара газо-пароповітряної суміші (ГПВС), що має плоску форму, так як молярна маса парів діетилового ефіру складає 74,12 г / моль, що більше молярної маси повітря, що дорівнює 29 г / моль.

_исп и массы насыщенных паров диэтилового эфира m _н.п. , содержащихся изначально в свободном объёме резервуара до момента аварии: Маса парів діетилового ефіру в хмарі складається з маси речовини, яка випарувалася з поверхні розливу m _ісп і маси насичених парів діетилового ефіру m _н.п., що містяться спочатку у вільному обсязі резервуара до моменту аварії:

m _р = m _ісп + m _н.п.

1.1 Розрахунок маси насичених парів пального в резервуарі

Обсяг насиченого діетилового ефіру в резервуарі:

, М ³ 1.2

_рез – объём резервуара, м ³ 4 де V _різ - обсяг резервуара, м ³ 4

_ж – объём горючей жидкости в резервуаре, м ³ ; V _ж - обсяг горючої рідини в резервуарі, м ^3;

- Об'ємна частка насиченої пари горючої рідини (у частках від одиниці).

Обсяг горючої рідини в резервуарі:

, М ³

_ж – масса жидкости в резервуаре, кг; де m _ж - маса рідини в резервуарі, кг;

r ¢ _ж - щільність діетилового ефіру при температурі 10 ^о С (за довідковою таблицею додатка 4 знаходимо щільність діетилового ефіру а при 10 ^о С, рівну 713,5 кг / м ^3).

Парціальний тиск насиченої пари діетилового ефіру при температурі 10 ^о С:

,

де А, В, С _А - константи рівняння Антуана, рівні відповідно 3,6875, 903,588 та -66,69 (додаток 1).

Об'ємна частка насиченої пари діетилового ефіру при 10С:

_о – атмосферное давление (по условию равно 99,5кПа); де P _о - атмосферний тиск (за умовою одно 99,5 кПа);

Отже, в даних умовах:

Молярний об'єм при температурі 10С (283) і тиску 102,5 кПа

За формулою Менделєєва-Клапейрона:

Маса насичених парів горючої рідини в резервуарі:

_н.п. – объём насыщенных паров жидкости, м ³ ; де V _н.п. - обсяг насичених парів рідини, м ^3;

_м – молярный объём при заданных условиях, м ³ /кмоль. V ¢ _м - молярний об'єм при заданих умовах, м ³ / кмоль.

1.2 Розрахунок маси рідини, що випарувалася з поверхні розливу

Інтенсивність випаровування діетилового ефіру в нерухому середовище:

де Р _н.п. - парціальний тиск насичених парів рідини, кПа (розраховується за формулою 1.5);

М - молярна маса рідини, кг / кмоль.

Маса діетилового ефіру, випарувався з поверхні розливу

_пр = F _обв . Так як, згідно з вихідними даними, розлив діетилового ефіру відбувається в межах обвалування, площа якого менше площі розливу на необмежену поверхню, то приймаємо, що площа розливу дорівнює площі обвалування: F _пр = F _ОБВ. : Отже:

_исп – интенсивность испарения; де W _в - інтенсивність випаровування;

t _в - тривалість випаровування до моменту займання хмари;

_обв – площадь обвалования. F _ОБВ - площа обвалування.

Отже, за формулою 1.1 маса діетилового ефіру в хмарі ГПВС дорівнює:

1.3 Розрахунок тротилового еквівалента при детонаційному вибуху хмари ГПВС

Стехіометрична концентрація парів діетилового ефіру в хмарі ГПВС:

Рівняння повного горіння парів діетилового ефіру в повітрі:

₂ ) ® 4СО ₂ + 5Н ₂ О +6 × 3,76 N ₂ +6 (О ₂ + 3,76 N ₂₎ ® 4СО ₂ + 5Н ₂ О +6 × 3,76 N ₂

З рівняння реакції видно, що газопаровоздушних сумішшю в даному випадку є суміш ₂ ) – т. е. левая часть уравнения. + 6 (О ₂ + 3,76 N ₂₎ - тобто ліва частина рівняння. Отже:

_г – стехиометрический коэффициент перед горючим веществом; де n _г - стехіометричний коефіцієнт перед горючою речовиною;

- Сума стехіометричних коефіцієнтів компонентів вихідної ГПВС.

Обсяг хмари ГПВС:

_м – молярный объём при заданных условиях; де V ¢ _м - молярний об'єм при заданих умовах;

_г – масса диэтилового эфира в облаке ГПВС. m _р - маса діетилового ефіру в хмарі ГПВС.

Щільність стехіометричного хмари ГПВС:

де , , - Стехіометричні коефіцієнти перед горючою речовиною, киснем і азотом відповідно в рівнянні реакції повного горіння;

М - молярна маса горючої речовини, кг / кмоль.

Нижча теплота згоряння:

діетиловий ефір є хімічною речовиною, що має певну хімічну формулу

Для індивідуальних хімічних речовин нижчу теплоту горіння визначається через знаходження ентальпії реакції їх згоряння. Ентальпія згоряння речовини є зміна ентальпії реакції його горіння у розрахунку на 1 моль (або 1 кмоль).

Ентальпія згоряння:

Для реакції повного горіння парів діетилового ефіру

де , і - Стандартні ентальпії утворення вуглекислого газу, парів води і пари діетилового ефіру відповідно.

Згідно довідковими даними: = -393,5 КДж / моль,

= -242,5 КДж / моль, = -276,96 КДж / моль.

Отже:

Відповідно до закону Лавуазьє-Лапласа, тепловий ефект будь-якої реакції чисельно дорівнює, але протилежний за знаком зміні ентальпії цієї реакції. Отже, при стандартних умовах нижча теплота згоряння:

Масова теплота згоряння стехиометрической ГПВС:

де - Щільність стехиометрической суміші.

Тротиловий еквівалент:

_ГПВС – объём образовавшегося облака ГПВС, м ³ ; де V _ГПВС - обсяг утворився хмари ГПВС, м ^3;

4184 - теплота вибухового розкладання 1 кг тротилу, кДж / кг.

1.4 Розрахунок ступеня впливу ударної хвилі на різні об'єкти

₁ = 100 м): 1) Склад 1 - цегляна будівля (r ₁ = 100 м):

Наведений радіус (за формулою 1.19):

Наведене тиск у фронті ударної хвилі (за формулою 1.20):

Отже:

Надмірний тиск у фронті ударної хвилі (за формулою 1.21):

;

де Р _о - атмосферний тиск, кПа.

Так як цегляна будівля складу є великим плоским спорудою, то результуюче вплив на нього буде чинити тиск відображення.

Надмірний тиск відображення (За формулою 1.25):

де Р _о - атмосферний тиск, рівний за умовою 102,5 кПа,

Згідно довідкової таблиці додатка 8, для складського цегляної будівлі:

Отже, на відстані 100 м від епіцентру вибуху хмари ГПВС приміщення складу 1 піддасться середнім руйнувань. буде зруйнована покрівля, ліхтарі, вікна, трохи пошкоджено внутрішні маломіцні перегородки, зруйновано 100% скління. Значного фізичної шкоди людям, що знаходяться в приміщенні складу, заподіяно не буде.

₂ =105 м): 2) Склад 2 - будівля зі збірного залізобетону (r ₂ = 105 м):

Наведений радіус:

Наведене тиск у фронті ударної хвилі:

Отже:

Надмірний тиск у фронті ударної хвилі:

;

Так як будівля складу 2 є великим плоским спорудою, то результуюче вплив на нього буде чинити тиск відображення.

Надмірний тиск відображення :

Згідно довідкової таблиці додатка 8, для будівлі із збірного залізобетону:

Отже, на відстані 105 м від епіцентру вибуху хмари ГПВС приміщення складу 2 піддасться слабким руйнуванням: буде зруйнована покрівля, ліхтарі, вікна, трохи пошкоджено внутрішні маломіцні перегородки, зруйновано 100% скління. Значного фізичної шкоди людям, що знаходяться в приміщенні складу, заподіяно не буде.

₄ = 75 м): 3) Адміністративний будинок - багатоповерхова будівля з металевим каркасом (r ₄ = 75 м):

Наведений радіус:

Наведене тиск у фронті ударної хвилі:

Отже:

Надмірний тиск у фронті ударної хвилі:

;

Так як адміністративна будівля є великим плоским спорудою, то результуюче вплив на нього буде чинити тиск відображення.

Надмірний тиск відображення :

Згідно довідкової таблиці додатка 8, для будівлі з металевим каркасом:

Отже, на відстані 75м від епіцентру вибуху хмари ГПВС приміщення адміністративної будівлі піддасться середнім руйнуванням: пошкоджені віконні прорізи, зруйновано 100% скління, відбувається згинання металу. Значного фізичної шкоди людям, що знаходяться в приміщенні адміністративного будинку, заподіяно не буде.

₅ =60м): 4) Водонапірна башта (r ₅ = 60м):

Наведений радіус:

Наведене тиск у фронті ударної хвилі:

Отже:

Надмірний тиск у фронті ударної хвилі:

;

Ступінь руйнування конструкції визначається не тільки впливом надлишкового тиску у фронті ударної хвилі, але й гальмуванням руху мас повітря, наступних за фронтом хвилі. Динамічна навантаження, створювана потоком повітря, називається тиском швидкісного напору (або швидкісним напором) у фронті ударної хвилі Р _СКФ.

Тиск швидкісного напору (за формулою 1.23):

,

Вплив швидкісного напору на різні об'єкти в залежності від умов їх зміцнення до опор, фундаментів і т.ін. може призвести до зсуву або перекидання об'єкта. Спільний вплив надлишкового тиску у фронті ударної хвилі Δ Р _ф і швидкісного напору Р _СКФ формує лобове тиск Р _лоб. Лобове тиск розраховується тільки для неживих об'єктів, що мають відносно невелику площу контакту з фронтом ударної хвилі. Так як водонапірна вежа є відносно великим неплоских спорудою, то результуюче вплив на нього буде надавати не тиск відображення, а лобове тиск.

Лобове тиск (формула 1.24):

Згідно довідкової таблиці додатка 8, для металевої водонапірної башти:

Отже, на відстані 60 м від епіцентру вибуху хмари ГПВС водонапірна башта піддасться середнім руйнуванням: невеликі вм'ятини на оболонці; вхід з ладу контрольно-вимірювальних приладів використання можливе після середнього (поточного) ремонту та заміни пошкоджених елементів.

₆ = 50 м): 5) Наземний кільцевої трубопровід До-150 (r ₆ = 50 м):

Наведений радіус:

Наведене тиск у фронті ударної хвилі:

Отже:

Надмірний тиск у фронті ударної хвилі:

;

Відмінність даної величини від значення лобового тиску невелика, отже можна робити прогноз руйнувань на підставі розрахованого D Р _ф.

Згідно довідкової таблиці додатка 8, для наземного трубопроводу:

Отже, на відстані 50м від епіцентру вибуху хмари ГПВС наземний трубопровід піддасться слабким руйнувань: часткове пошкодження стиків труб, контрольно-вимірювальної апаратури; використання можливе після заміни пошкоджених елементів.

₇ = 75 м): 6) Вантажний автопарк (r ₇ = 75 м):

Наведений радіус:

Наведене тиск у фронті ударної хвилі:

Отже:

Надмірний тиск у фронті ударної хвилі:

;

Згідно довідкової таблиці додатка 8, для вантажних автомашин:

Отже, на відстані 75 м від епіцентру вибуху хмари ГПВС вантажна автотехніка піддасться дуже слабким руйнувань: часткове руйнування скління. Перекидання техніки не буде. Поточного (середнього) ремонту практично не потрібно.

= 100-90 м) 7) Лінії електропередачі: (r = 100-90 м)

Для повітряної лінії електропередачі низької напруги, згідно довідковими даними (додаток), слабкі руйнування спостерігаються при величині D Р _ф »20-60 кПа. На відстані 90 м надлишковий тиск у фронті ударної хвилі становить 60 кПа (згідно з розрахунками в пункті 4). Отже, при вибуху ГПВС в даній обстановці може статися обрив ЛЕП

Зони руйнувань:

(Δ Р _ф > 50 кПа), зону сильных R _II (Δ Р _ф = 30 – 50 кПа), зону средних R _III (Δ Р _ф = 22 – 30 кПа) и зону слабых R _IV (Δ Р _ф = 10 – 22 кПа) разрушений. У результаті бризантної і фугасного дії ударної хвилі умовно можна виділити чотири зони руйнувань: зону повних R _I (Δ Р _ф> 50 кПа), зону сильних R _II (Δ Р _ф = 30 - 50 кПа), зону середніх R _III (Δ Р _ф = 22 - 30 кПа) і зону слабких R _IV (Δ Р _ф = 10 - 22 кПа) руйнувань. (Δ Р _ф = 1 – 10 кПа). При значенні Δ Р _ф <10 кПа можна виділити зону легких руйнувань R _V (Δ Р _ф = 1 - 10 кПа).

: Коефіцієнт руйнувань До _i:

Радіуси зон руйнувань (за формулою 1.26):

;

;

;

;

.

Радіус хмари ГПВС (за формулою 1.27):

_пр – площадь пролива жидкости, м ² де F _пр - площа протоки рідини, м ²

, R _II , меньше радиуса облака ГПВС. З проведених розрахунків видно, що радіуси зон руйнувань R _I, R _II, менше радіуса хмари ГПВС.

1.5 Розрахунок ймовірності ураження людини ударною хвилею.

₃ = 50 м): Група людей (r ₃ = 50 м):

Наведений радіус:

Наведене тиск у фронті ударної хвилі:

Отже:

Надмірний тиск у фронті ударної хвилі:

;

Δ Р _ф , импульс I и осколочное действие. Основними вражаючими чинниками при дії ударної хвилі на людину є надлишковий тиск у фронті ударної хвилі Δ Р _ф, імпульс I і осколкове дію. Δ Р _ф обуславливает барическое воздействие на человека (т. е. баротравму), а I – метательное воздействие (т. е. опрокидывание или отброс). Величина Δ Р _ф обумовлює баричне вплив на людину (тобто баротравму), а I - метальна вплив (тобто перекидання або покидьок).

Наведений імпульс у фронті ударної хвилі (формула 1.28):

Отже:

Імпульс у фронті ударної хвилі (формула 1.30):

«Пробитий» - функція (формула 1.31):

де:

Отже:

_вп » 91,5%. Згідно довідкової таблиці додатка 10, розраховане значення «пробитий»-функції відповідає ймовірності ураження людини Q _вп »91,5%.

1.6 Розрахунок мінімального безпечної відстані людини від епіцентру вибуху

Мінімальна безпечну відстань для людей, що знаходяться поза укриттів (за формулою 1.33):

Мінімальна безпечну відстань для людей, що знаходяться в укриттях (за формулою 1.34):

2. РОЗРАХУНОК СТУПЕНЯ ТЕПЛОВОГО ВПЛИВУ НА ОБ'ЄКТИ І ЛЮДИНИ ПРИ дифузійне горіння горючі рідини у РЕЗУЛЬТАТІ ЇЇ АВАРІЙНОГО РОЗЛИВУ

Ділянка А

2.1 Розрахунок масової швидкості вигоряння діетилового ефіру. Лінійна швидкість вигоряння (за формулою 2.1):

Горіння горючої рідини в межах обвалування можна представити як горіння в резервуарі великого розміру. → ∞): Для резервуарів досить великих розмірів (d → ∞):

де М - молярна маса горючої рідини, кг / кмоль;

ρ _ж - щільність горючої рідини при температурі навколишнього середовища, кг / м ^3;

λ - коефіцієнт теплопровідності рідини, кал / (м ∙ с ∙ град);

– ускорение свободного падения, равное 9,81 м/с ² ; g - прискорення вільного падіння, рівне 9,81 м / с ^2;

Т _кип - температура кипіння рідини, К;

з _р - теплоємність рідини, кал / (моль ∙ К);

η - динамічна в'язкості рідини, П (пуаз);

Δ Н _в - теплота випаровування рідини, кал / моль

_н – молярная теплота сгорания жидкости, кал/моль. Q _н - молярна теплота згоряння рідини, кал / моль.

Враховуючи, що 1 кал = 4,1865 Дж, для діетилового ефіру

_н в кДж/моль рассчитано в разделе 1.3. Значення Q _н в кДж / моль розраховано в розділі 1.3.

Інші дані беруться з довідкових таблиць додатки 1-3.

= 10 ^о С: Отже, для діетилового ефіру при t = 10 ^о С:

Масова швидкість вигоряння діетилового ефіру (за формулою 2.2):

де ρ _ж - щільність рідини, кг / м ^3.

2.2 Розрахунок щільності теплового потоку на різних відстанях від епіцентру горіння

Масова нижча теплота згоряння діетилового ефіру (за формулою 2.4):

,

де - Молярна нижча теплота згоряння діетилового ефіру, розрахована в розділі 1.3.

Інтенсивність тепловиділення факела полум'я (за формулою 2.3):

,

– массовая скорость выгорания диэтилового эфира , кг/(м ² ·с); де υ _m - масова швидкість вигоряння діетилового ефіру, кг / (м ² · с);

_пр – площадь поверхности разлива диэтилового эфира , м ² . F _пр - площа поверхні розливу діетилового ефіру, м ^2.

Інтенсивність випромінювання факела полум'я (за формулою 2.5):

Частка тепла, що витрачається на випромінювання факела полум'я α _изл, для діетилового ефіру, можна прийняти рівною 0,25:

Умовна висота полум'я при горінні розливу діетилового ефіру:

₂ ) ® 4СО ₂ + 5Н ₂ О +6 × 3,76 N ₂ +6 (О ₂ + 3,76 N ₂₎ ® 4СО ₂ + 5Н ₂ О +6 × 3,76 N ₂

Стехиометрическое ставлення повітря до летючих продуктів горіння:

За формулою 2.8:

де - Коефіцієнт перед киснем у рівнянні реакції повного горіння діетилового ефіру.

-м продуктом горения в уравнении реакции. - Коефіцієнт перед i-м продуктом горіння в рівнянні реакції.

Діаметр вогнища горіння

Розрахований на основі радіусу розливу за формулою 1.27:

Питома теплоємність повітря:

= 10 ^о С: Щільність повітря при t = 10 ^о С:

Вираз безрозмірного параметра (за формулою 2.7):

де - Питома теплоємність повітря, Дж / (кг · К);

Т _в і ρ _в - температура і щільність навколишнього повітря, К і кг / м ³ відповідно;

- Масова теплота згоряння діетилового ефіру, кДж / кг;

– ускорение свободного падения (9,81 м/с ² ); g - прискорення вільного падіння (9,81 м / с ^2);

– интенсивность тепловыделения факела пламени, кВт; q - інтенсивність тепловиділення факела полум'я, кВт;

– диаметр очага горения, м; d - діаметр вогнища горіння, м;

– стехиометрическое отношение воздуха к летучим продуктам горения. r - стехиометрическое ставлення повітря до летючих продуктів горіння.

Умовна висота полум'я (за формулою 2.6):

= 50 м (по формуле 2.10): Коефіцієнт пропускання атмосфери для відстані r = 50 м (за формулою 2.10):

де τ _атм - коефіцієнт пропускання атмосфери для теплового випромінювання;

– расстояние от группы людей до эпицентра очага горения, м. r - відстань від групи людей до епіцентру вогнища горіння, м.

Коефіцієнт опромінення людей факелом полум'я

соответствует радиусу пролива жидкости ( r _пр = 21,85 м), b – расстояние r от заданного объекта или человека до эпицентра горения ( r ₃ = 50м) З малюнка видно, що величина a відповідає радіусу протоки рідини (r _пр = 21,85 м), b - відстань r від заданого об'єкту або людини до епіцентру горіння (r ₃ = 50м)

Отже:

;

Щільність теплового потоку на відстані 50м від епіцентру горіння (за формулою 2.13):

де - Інтенсивність випромінювання факела полум'я, кВт (формула 2.5);

2.2 Вплив теплового випромінювання на об'єкти і людини

Згідно розділів додатка 14-17, критичні щільності теплового потоку для більшості будівельних матеріалів і конструкцій, а також для техніки, набагато перевищують розраховану величину = 50м. для r = 50м. Отже, можна зробити висновок, що в даній обстановці приміщення складу 1, складу 2, адміністративної будівлі, водонапірна башта і автотехніка перебувають на безпечній відстані від вогнища горіння.

Безпечна щільність теплового потоку для людей без спеціального захисту складає 1,39 кВт / м ^2. Отже, в даному випадку група людей знаходиться в зоні безпечного теплового впливу, так як <1,39 кВт / м ^2.

Мінімальна безпечну відстань людину від епіцентру вогнища горіння:

1) Приблизна мінімальне безпечну відстань (за формулою 2.14):

2) Коефіцієнт опромінення для відстані :

3) Коефіцієнт пропускання атмосфери при = 48м;

4) Густині теплового потоку на відстані :

5) Мінімальний безпечну відстань (методом лінійної інтерполяції за формулою 2.15):

Так як згідно з вихідними даними, люди знаходяться на відстані, більшій ніж _вп » 0%.. , То для них ймовірність теплового ураження людини Q _вп »0% ..

2.3 Мінімальна безпечну відстань для прибулих підрозділів

Для людей в спеціальній захисній одязі, до якої відноситься в тому числі і бойова одяг рятувальників, критична щільність теплового потоку дорівнює 4,2 кВт / м ^2. Відстань від епіцентру горіння, якому відповідає дана щільність теплового потоку, розраховується за формулами 2.14 - 2.15 методом послідовних наближень з урахуванням того, що у формулу 2.14 підставляється 4,2 кВт / м ^2:

1) Приблизна мінімальне безпечну відстань (за формулою 2.14):

2) Коефіцієнт опромінення для відстані :

3) Коефіцієнт пропускання атмосфери при = 30м:

4) Густині теплового потоку на відстані :

5) Мінімальний безпечну відстань (методом лінійної інтерполяції за формулою 2.15):

= 48м Згідно з розрахунками в розділі 2.2, при r = 48м = 1,5 кВт / м ^2.

Отже:

. РОЗДІЛ II. ДІЛЯНКА «В»

Таблиця 3. Вихідні дані

2. Розрахунок ступеня теплового впливу на об'єкти і людини при горінні вогняної кулі

Ділянка В

2.1 Основні параметри вогняної кулі

Частка миттєво випарувалася перегрітої рідини (за формулою 3.2):

де - Стандартна молярна теплоємність перегрітої рідини;

Т - температура перегрітої рідини, К;

- Температура кипіння рідини, К;

- Ентальпія (теплота) випаровування рідини при температурі кипіння, Дж / моль (додаток 1).

Маса миттєво випарувалася перегрітої рідини при аварійному розтині ємності (за формулою 3.1):

де - Маса перегрітої рідини, що знаходиться в ємності, кг;

- Частка миттєво випарувалася перегрітої рідини при температурі перегріву Т.

Ефективний діаметр вогняної кулі (за формулою 3.3):

Час існування вогняної кулі (за формулою 3.4):

де - Маса миттєво випарувалася перегрітої рідини, кг.

Площа поверхні вогняної кулі (за формулою 3.6):

Масова швидкість вигоряння пентану в режимі вогняної кулі (за формулою 3.5):

Інтенсивність теплового випромінювання вогняної кулі (за формулою 3.7):

Для пентану частка тепла, що витрачається на випромінювання, приймається рівною 0,3.

де - Частка тепла, що витрачається на випромінювання;

- Масова теплота згоряння метанолу, кДж / кг;

- Площа поверхні вогняної кулі, м ^2.

2.2 Вплив теплового випромінювання на об'єкти і людини при горінні вогняної кулі

1. ₁ = 320 м): Вплив на групу людей (r ₁ = 320 м):

Коефіцієнт пропускання атмосфери при тепловому випромінюванні вогняної кулі (за формулою 3.8):

де - Відстань від групи людей до точки на поверхні землі безпосередньо під центром вогненної кулі, м;

- Ефективний діаметр вогненної кулі, м;

-Висота центра вогняної кулі, яка приймається , М.

от центра огненного шара (по формуле 3.9): Щільність теплового потоку на заданій відстані r від центру вогняної кулі (за формулою 3.9):

де - Інтенсивність теплового випромінювання вогненної кулі, кВт;

– расстояние от группы людей до центра огненного шара, м. r - відстань від групи людей до центру вогненної кулі, м.

Час настання нестерпних больових відчуттів (Додаток 13):

Імовірність теплового ураження людей:

_вп » 0%. Так як, згідно з проведеними розрахунками, люди знаходяться в зоні теплового впливу, в якій щільність теплового потоку менше 4 кВт / м ^2, то ймовірність теплового ураження людини Q _вп »0%.

-й степени открытых участков кожи (по формуле 3.10): Відстань, в межах якого можливе утворення опіків III-го ступеня відкритих ділянок шкіри (за формулою 3.10):

де - Маса миттєво випарувалася перегрітої рідини, т (формула 3.1 - 3.2);

- Масова теплота згоряння рідини, кДж / кг (формула 2.4).

-й степени открытых участков кожи (по формуле 3.11): Відстань, в межах якого можливе утворення опіків II-го ступеня відкритих ділянок шкіри (за формулою 3.11):

Розрахунок безпечної відстані для людей

Приблизна мінімальне безпечну відстань людей:

Так як для людини , То приблизне мінімальне безпечну відстань можна розрахувати, використовуючи коефіцієнт пропускання атмосфери , Розрахований для і рівний 0,835:

Коефіцієнт пропускання атмосфери для відстані 803 м:

Реальна щільність теплового потоку на відстані 803м:

Істинне значення :

= 320м Згідно з раніше проведеними розрахунками в розділі 3.2, при r = 320м = 3,89 Вт / м ^2. Отже, методом лінійної інтерполяції:

2. = 160 м): Вплив на відкритий склад склопластику з дерев'яною огорожею (r = 160 м):

Коефіцієнт пропускання атмосфери для відстані 160м;

Реальна щільність теплового потоку на відстані 803м:

Для деревини соснової критична щільність теплового потоку складає 13,9 кВт / м ^2; для рулонної покрівлі 9-кВт / м ² (додаток 16). Згідно з даними додатка 15 і 17, відбудеться запалення деревини і рулонної покрівлі при розрахованої щільності теплового потоку.

3. = 200 м): Вплив на автомобілі (r = 200 м):

Коефіцієнт пропускання атмосфери для відстані 200м;

Реальна щільність теплового потоку на відстані 200м;

Згідно довідковими даними, для автомашин критична щільність теплового потоку = 12,6 - 12,8 кВт / м ² (додаток 16). На підставі порівняння наведених величин з урахуванням часу існування вогняної кулі можна зробити висновок, що на даному видаленні від центру вогняної кулі станеться займання горючих матеріалів на автомобілях, вони піддадуться значній термічної деструкції. Також відбудеться вибух паливних баків.

ВИСНОВКИ

Ділянка «А»: