Прогнозирование последствий аварий на пожаро-взрывоопасном объекте (стр. 1 из 6)
Министерство по чрезвычайным ситуациям Республики Беларусь
Учреждение образования
«Гомельский инженерный институт»
КУРСОВАЯ РАБОТА
по дисциплине
Опасные факторы чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера
На тему: Прогнозирование последствий аварий на пожаро-взрывоопасном объекте
Выполнил: к-т 2 курса 2 взвода
ряд вн. службы Пинчук В.М.
Гомель 2004
СОДЕРЖАНИЕ
Объект расчёта и сценарий аварии
1. Методика расчёта степени воздействия ударной волны на объекты и человека при детонационном взрыве газопаровоздушного облака
Расчёт массы насыщенных паров горючего в резервуаре
Расчёт массы жидкости, испарившейся с поверхности разлива
Расчёт тротилового эквивалента при детонационном взрыве облака ГПВС
Расчёт степени воздействия ударной волны на различные объекты
Расчёт вероятности поражения человека ударной волной
Расчёт минимального безопасного расстояния человека от эпицентра взрыва
2. Методика расчёта степени теплового воздействия на объекты и человека при диффузионном горении горючей жидкости в результате её аварийного разлива
Расчёт массовой скорости выгорания горючей жидкости
Расчёт плотности теплового потока на различных расстояниях от эпицентра горения
Воздействие теплового излучения на объекты и человека
Вероятность поражения человека тепловым излучением
Минимальное безопасное расстояние для прибывших подразделений
3. Методика расчёта степени теплового воздействия на объекты и человека при горении огненного шара
Основные параметры огненного шара
Воздействие теплового излучения на объекты и человека при горении огненного шара
Выводы
Схема обстановки при аварии на участке «А»
Схема обстановки при аварии на участке «В»
ОБЪЕКТ РАСЧЁТА
На территории промышленного объекта имеются потенциально опасные участки А, B. Схемы участков приведены на рисунках 1, 2 соответственно.
Сценарий аварии:
1) На участке А произошло аварийное вскрытие ёмкости, имеющей объём Vрез, с горючей жидкостью объёмом Vж с последующим разливом её в пределах обвалования площадью Fпр. Через время τисп после разлития образовавшееся облако газо-паровоздушной смеси (ГПВС) воспламенилось и сгорело в режиме детонации, после чего разлитая жидкость продолжала интенсивно гореть в диффузионном режиме.
Определить:
а) степень разрушения прилегающих объектов;
б) степень воздействия ударной волны на людей;
в) вероятность поражения людей ударной волной;
г) вероятность поражения людей тепловым излучением в ходе диффузионного горения разлива;
д) сравнить два вида воздействия и указать определяющий (наиболее опасный) в отношении людей.
Графически изобразить:
а) зоны разрушений в результате воздействия ударной волны;
б) границу безопасного удаления людей от места взрыва (т. е. от центра разлива);
в) зону опасного и безопасного теплового воздействия на людей без защитной одежды;
г) минимальное безопасное расстояние для прибывших подразделений.
Расстояния до объектов, техники и людей в момент аварии, а также другие исходные данные приведены в табл. 1,2.
2) На участке В расположен резервуар с перегретой жидкостью массой mж, имеющей температуру Т. В результате аварийного разрушения резервуара с последующим воспламенением образовавшейся паровоздушной смеси возник огненный шар.
Определить:
а) диаметр огненного шара и время его существования;
б) вероятность поражения людей тепловым излучением огненного шара;
в) расстояние от места аварии, на котором возможно образование болезненных ожогов открытых участков кожи у людей;
г) степень воздействия теплового излучения огненного шара на близкорасположенные объекты и технику.
Графически изобразить:
а) границу безопасного удаления людей от места аварии;
б) зону опасного и безопасного теплового воздействия на людей без защитной одежды.
Рисунок 1. УЧАСТОК «А»
Рисунок 2. УЧАСТОК «В»
Примечание: склад является открытым с деревянной оградой.
Методика проведения расчётов
В реальных условиях процессы формирования газо-паровоздушных смесей, их переноса на определённые расстояния и взрыва, процессы испарения жидкости с поверхности разлива и её диффузионного или дефлаграционного горения, а также процессы, протекающие при внутренних пожарах, не являются стационарными. Поэтому точное математическое моделирование таких процессов, порой, невозможно, или требует проведения весьма сложных расчётов с применением компьютерных технологий и привлечения большого количества экспериментальных данных. Для приближённой оценки сложившейся обстановки в условиях техногенной аварии вышеперечисленные процессы можно рассматривать как квазистационарные, т. е. характеризующиеся постоянными значениями всех параметров на относительно малых временных интервалах. В связи с этим в настоящих расчетах принят ряд допущений:
1. Интенсивность испарения и скорость выгорания являются постоянными величинами при заданных условиях;
2. Ветер отсутствует;
3. Разлив горючей жидкости имеет форму правильного круга;
4. Радиус образовавшегося газо-паровоздушного облака равен радиусу окружности разлива;
5. Над поверхностью разлива образуется облако ГПВС, имеющее стехиометрическую концентрацию горючего и окислителя;
6. При формировании облака ГПВС в ходе испарения жидкости с поверхности разлива не учитывается разбавление внешних слоёв облака до области безопасных концентраций с течением времени;
7. При оценке последствий детонационного взрыва облака не учитывается осколочное действие взрыва;
8. Факел пламени при диффузионном горении разлива горючей жидкости имеет форму правильного конуса, площадь основания конуса факела пламени равна площади разлива жидкости;
9. Огненный шар, образующийся при дефлаграционном горении парокапельных облаков перегретых жидкостей, имеет форму правильного шара, высота центра шара равна половине его диаметра;
10.Доля тепла, расходуемого на тепловое излучение факела пламени или огненного шара, составляет в среднем 30%;
11.Во всех случаях происходят процессы полного горения.
При этом следует иметь в виду, что полученные в ходе расчётов результаты носят ориентировочный характер с определённой долей вероятности. Точные результаты могут быть получены только в экспериментальных условиях в реальной обстановке.
ГЛАВА I. УЧАСТОК «А»
Таблица 1. Исходные данные
| Горючая жидкость | Объём резервуара,м3 | Масса жидкости,т | Площадь обвалования,м2 | Температура воздуха,оС | Атмосферное давление,кПа | Время испарения,с |
| диэтиловый эфир | 200 | 120 | 1500 | 10 | 102,5 | 210 |
Таблица 2
| Расстояние до объекта, м | ||||||
| r1 | r2 | r3 | r4 | r5 | r6 | r7 |
| 100 | 105 | 50 | 75 | 60 | 50 | 75 |
Примечание:
склад 1 – кирпичное здание;
склад 2 – здание из сборного железобетона;
административное – многоэтажное здание с металлическим каркасом;
ВНБ – водонапорная башня;
К-150 – наземный кольцевой трубопровод;
ЛЭП – воздушная линия электропередачи низкого напряжения.
1. Расчёт степени воздействия ударной волны на объекты и человека при детонационном взрыве газо-паровоздушного облака
Участок А
Описание горючего вещества:
Диэтиловый эфир этиловый эфир, этоксиэтан (
)Физико-химические свойства: жидкость. Молярная масса 74,12 г/моль плотность 713,5кг/м3 при 20оС; плотность пара по воздуху 2,6; температура кипения +34,5оС; коэффициент диффузии пара в воздухе 0,0772 см2/с (расч); теплота образования –1252,2 кДж/моль; теплота сгорания-2531 кДж/моль; в воде растворим.
Пожароопасные свойства: Легковоспламеняющаяся жидкость. Температура вспышки -41оС; температура самовоспламенения 180оС; концентрационные пределы распространения пламени: 1,7-49 % (об.); температурные пределы воспламенения: НТПВ -44оС, ВТПВ 16оС; минимальное содержание кислорода для диффуз. горения 15,4 %, скорость выгорания 10,83*
; максимальная нормальная скорость распространения пламени 0,49 м/с; максимальное давление взрыва 720МПа; минимальная энергия зажигания 0,2 мДж;Средства тушения: Вода в виде компактных или распылённых струй, пены, порошок ПСБ-3.
При аварийном разрушении резервуара с хранящимся в нём диэтиловым эфиром над поверхностью образовавшегося разлива формируется облако газо-паровоздушной смеси (ГПВС), имеющее плоскую форму, так как молярная масса паров диэтилового эфира составляет 74,12 г/моль, что больше молярной массы воздуха, равной 29 г/моль.
Масса паров диэтилового эфира в облаке складывается из массы вещества, испарившегося с поверхности разлива mисп и массы насыщенных паров диэтилового эфира mн.п., содержащихся изначально в свободном объёме резервуара до момента аварии:
mг = mисп + mн.п.
1.1 Расчёт массы насыщенных паров горючего в резервуаре
Объём насыщенного диэтилового эфира в резервуаре: