Визначення характеристик вражаючих факторів зон техногенних небезпек

При оцінці обстановки, що виникає на об’єкті, де використовують вибухо- пожежо – та хімічнонебезпечні речовини, важливо розрізняти випадки, коли аварія виникає в приміщенні чи поза приміщенням. Вибухи в приміщеннях приводять до більш тяжких руйнацій тому, що частка участі горючої речовини внаслідок виключення розпорошення, у вибуху значно більша. Також при вибухах у приміщеннях значну небезпеку для людей становить не стільки безпосередній вплив ударної хвилі, скільки вторинні впливи (уламки, бите скло тощо) при руйнуванні обладнання, що там знаходиться.

Характерними рисами вибухів газоповітряних, паливоповітряних сумішей (ГПС, ППС) у відкритому просторі ГПС, ППС є:

виникнення різних типів вибухів: детонаційного, дефлаграційного чи комбінованого (найбільш розповсюджений);

утворення п'яти зон ураження: детонаційної (бризантної), дії продуктів вибуху (вогненної кулі), дії ударної хвилі, теплового ураження та токсичного задимлення;

залежність потужності вибуху від параметрів середовища, у якому відбувається вибух (температура, швидкість вітру, щільність забудови, рельєф місцевості);

для реалізації комбінованого чи детонаційного вибуху для ГПС і ППС обов'язковою умовою є створення концентрації продукту горіння в повітрі в межах нижньої та верхньої концентраційної межі (НКМ, ВКМ).

Детонація - процес вибухового перетворення речовини з надзвуковою швидкістю. Дефлаграція - вибухове горіння з дозвуковою швидкістю. Зона горіння- частина простору, у якій утворюється полум'я чи вогненна куля з продуктів горіння. Зона дії ударної хвилі – територія в межах якої можливі руйнування, пошкодження будівель та споруд, а також завдання шкоди людині через надмірний тиск ударної хвилі. Зона теплового ураження - частина простору, що примикає до зони горіння, у якому відбувається загоряння чи зміна стану матеріалів і конструкцій та вражаюча дія на незахищених людей. Зона токсичного задимлення – частина простору, що включає наведені вище зони.

Радіус зони детонаційної дії R₁ дорівнює:

R₁ =17,5× , [м],

де М -маса ГПС, ППС у резервуарі, кг. За М приймається 50% змісту резервуара при одиночному збереженні і 90% - при груповому. Надмірний тиск у фронті ударної хвилі в межах зони DР_Ф = 1700кПа.

Радіус зони дії продуктів вибуху R₂:

R₂ = 1,7×R₁,

Надмірний тиск у зоні розльоту продуктів вибуху визначається за формулою:

DР_Ф @ + 50.

Радіус дії ударної хвилі визначається за залежністю:

R₃ =

Надмірний тиск у зоні дії повітряної ударної хвилі (R₂ < R_об < R₃) обчислюється за формулою:

DР_Ф =

На підставі табл. 3.9 зробити висновки щодо ступеня руйнувань досліджуваного об’єкта.

Таблиця 3.9

Ступені руйнувань об'єктів в залежності від величини надмірного тиску DР_ф хвилі, кПа

При вибухах газоповітряних, паливоповітряних сумішей (ГПС, ППС) у приміщеннях вибухонебезпечних об'єктів (цехах деревообробки, лакофарбових, складах палива, котелень, елеваторах) можливі вибухи і вибухове дефлаграційне горіння, у всьому об’ємі, оскільки межі приміщення не дають можливості розширюватися продуктам горіння.

Надмірний тиск вибуху для індивідуальних пальних речовин, що складаються з атомів С, H, N, CI, Br, І, F визначається за формулою:

DР_max = ,

де Р_maх - максимальний тиск вибуху стехіометричної ГПС, ППС у замкнутому об’ємі, визначається за довідником. Якщо дані відсутні, то приймають Р_maх = 900 кПа; Р₀ - початковий тиск у приміщенні, кПа (приймають Р₀ = 101 кПа); М- маса ГПС, що потрапила у приміщення в наслідок аварії, кг; z - коефіцієнт участі пальної речовини у вибуху в приміщенні, дорівнює: 0,5 - для пальних газів, промислового пилу; 0,3 - для легко займистої речовини (ЛЗР) і пальних рідин, нагрітих до температури спалаху і вище та при температурі нижче температури спалаху при утворенні аерозолю; V_во - вільний об’єм приміщення, м³; r _п(г) - щільність пари (газу) при Р₀, кг/м³, визначається залежністю:

r _{п(г) =}

де М_р - молярна маса речовини, г/моль; t_п - температура повітря в приміщенні, °С; j - коефіцієнт негерметичності приміщення і не адіабатичності процесу горіння, дорівнює 3; С_стх - стехиометрична концентрація газів чи пари, визначається за формулою:

С_стх = ,

де - стехиометричний коефіцієнт кисню в рівнянні реакції горіння, дорівнює:

= п_с +

(п_с, п_н, п₀, n_Г – кількість атомів С, Н, О та галогенів у молекулі пального).

Примітка. Стехиометричною сумішшю називають оптимальний склад речовин, у якому кількість компонентів відповідає формулі хімічної реакції горіння.

У реальних умовах для оперативних розрахунків доцільно використовують співвідношення

хвилі, кПа

DР_max = , (*)

де Т₀ - температура повітря в приміщенні до вибуху, К; Q_m - питома теплота вибуху ППС, ГПС, кДж/кг (табл. 3.10); С_р - тепло місткість повітря, С_р = 1,01 кДж/кг×К; ρ_п - щільність повітря до вибуху (при Т₀ , ρ_п = 1,2), кг/м³; j - коефіцієнт негерметичності приміщення і не адіабатичності процесу горіння, дорівнює 2,5.

Таблиця 3.10

Характеристики деяких ГПС і ППС

Для пальних газів з z = 0,5 та t = 20⁰ С формула (*) спрощується

DР_max =14,0×

Радіус розкиду ГПС, ППС у приміщенні R₀, м, розраховується за співвідношенням:

R₀ = ,

де V_з – загальний об’єм приміщення, м³.

Примітка. 1) Вибух у приміщенні можливий тільки за значення фактичної густини речовини в повітрі більше небезпечної густини;

2) Якщо у приміщенні стався вибух з ΔР_ф>30кПа, то воно, як правило, руйнується (частково або повністю);

3) Вільний об’єм приміщення складає 80% від загального об’єму.

При загорянні хмари ГПС утворюється вогняна куля з радіусом R _вк із часом свічення t _вк та інтенсивністю теплового випромінювання I, кДж/м²с, які визначаються за формулами:

, [м],

, [с],

, [кДж/м²с],

де R – радіус зони теплового впливу.

Перетворюючи останню формулу можна визначити радіус дії вогняної кулі:

,

де М -маса ГПС, ППС у резервуарі, кг, І^* - задана інтенсивність теплового випромінювання, критерій ураження людини (табл. 3.11), кДж/м²с

Таблиця 3.11

Граничні (критичні) значення теплового випромінювання для людини і матеріалів

Тепловий імпульс U, кДж/м², знаходять за формулою:

U = I×t_вк.

Вражаючі дії ударної хвилі та теплового імпульсу визначаються шляхом порівняння обчислених значень DР_ф і U з табличними (табл. 3.12, табл.3.13).

Таблиця 3.14

Ступінь ураження незахищених людей ударною хвилею

Таблиця 3.13.

Максимальна енергія світлового випромінювання, що не спричиняє загоряння або стійке горіння різноманітних матеріалів

Примітка: зовнішня межа осередку виникнення пожеж за величиною світлового імпульсу складає 100…200 кДж/м².

Поиск по сайту: