задачи пром без испр. Отчет по дисциплине Промышленная безопасность Вариант 3 Выполнила студентка

• Название: Отчет по дисциплине Промышленная безопасность Вариант 3 Выполнила студентка
• Дата: 24.05.2023
• Размер: 309.06 Kb.
• Имя файла: задачи пром без испр.docx
• Тип: Отчет; #1155931

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Петербургский государственный университет путей сообщения

Императора Александра I»

(ФГБОУ ВО ПГУПС)
Факультет «Промышленное и гражданское строительство»

Кафедра «Техносферная и экологическая безопасность»

Направление 20.03.01 «Техносферная безопасность»

Профиль «Безопасность технологических процессов и производств»

отчет
по дисциплине

«Промышленная безопасность»
Вариант № 3

Выполнила студентка

Группа БТБ-908 __________________ Васильева А.П.

^{(Дата, подпись)}


Проверил

___________________ Ахтямов Р.Г.

^{(Дата, подпись)}

Санкт-Петербург

2023

Задача 1

Определить размеры зоны, ограниченной НКПР паров, при аварийной разгерметизации трубопровода, транспортирующего горючее вещество. Трубопровод проложен на открытом пространстве. Масса паров (газов), поступивших в открытое пространство за время полного испарения m. Максимально возможная температура для данной климатической зоны t_p.
Исходные данные:

Таблица 1.1 Исходные данные

Вариант	Вещество	m, кг	tр, С
3	Бензин	250	27

Решение:
Радиус R_HKnp (м) и высота Z_HKnp (м) зоны, ограничивающие область концентраций, превышающих нижний концентрационный предел распространения пламени (НКПР), при неподвижной воздушной среде определяется по формулам:

- для горючих газов (ГГ):

; (1.1)
; (1.2)

где:

т_г - масса ГГ, поступившего в открытое пространство при пожароопасной ситуации, кг;

р_г - плотность ГГ при расчетной температуре и атмосферном

давлении, кг/м³ ;

С_НКПР - нижний концентрационный предел распространения пламени ГГ или паров, % об.

За начало отсчета горизонтального размера зоны принимают геометрический центр пролива, а в случае, если R_HKnP меньше габаритных размеров пролива, - внешние габаритные размеры пролива.

При необходимости может быть учтено влияние различных метеорологических условий на размеры взрывоопасных зон.

С_НКПР= 1,06 %




Рисунок 1. Зона, ограниченная нижним концентрационным пределом распространения пламени.

Ответ: определили размеры зоны, ограниченной НКПР паров, при аварийной разгерметизации трубопровода, транспортирующего горючее вещество. Радиус R_HKnp= м и высота Z_HKnP = м зоны.

Задача 2

Определить размеры зон, ограниченных НКПР паров или газов в производственном помещении площадью S, м и высотой Н м, если в нем произошла разгерметизация резервуара с ГГ или ЛВЖ. Габариты резервуара: диаметр d, м и высоты h, м. Масса вещества в резервуаре m, кг. В помещении работает вентиляция.
Исходные данные:

Таблица 2.1 Исходные данные

Вариант	Вещество	S, м2	H, м	d, м	h, м	m, кг
3	Водород	1200	5	0,3	0,5	35

Решение:

Найдем максимальную площадь поверхности испарения F_R, м²:

, (2.1)

где:

V рез - объем резервуара, м³;

h_пр – высота пролива, (0,001) м.

(2.2)

где:

- высота резервуара, м;

π - математическая постоянная, равная 3,14;

d- диаметр резервуара, м.




Давление насыщенного пара при расчетной температуре жидкости

P_H = 13 кПа.(из исходных данных, т.к. коэффициентов Антуана нет)



Расход паров ЛВЖ G_v, кг/с, который определяется по формуле:

(2.3)

Масса паров ЛВЖ при испарении со свободной поверхности m_v

определяется по формуле:

(2.4)
где τ_E- время поступления паров, (3600) с;
кг
Радиус R_HKnp (м) и высота Z_HKnp (м) зоны, ограничивающие область концентраций, превышающих нижний концентрационный предел распространения пламени (НКПР), при неподвижной воздушной среде определяется по формулам:
(2.5)

(2.6)
где:

С_НКПР- нижний концентрационный предел распространения пламени паров ЛВЖ, (1,38) % об.

Р_г - плотность ГГ при расчетной температуре и атмосферном

давлении, кг/м³;

Плотность паров определяется по формуле:

; (2.9)

где:

М - молярная масса ГГ (0,002), кг/кмоль;

V0 - мольный объем, равный 22,413 /кмоль;

t0 - расчетная температура (30), °С.









R_HKПР =

м

a = 34,64 м


Рисунок 2. Зона, ограниченная нижним концентрационным пределом распространения пламени в помещении
Вывод:
В ходе расчетов определены размеры зоны, ограниченной НКПР паров, при аварийной разгерметизации резервуара с гептаном. Радиус R_HKПР = м и высота Z_HKПР = м зоны. Пары не будут выходить за размеры зоны помещения, так как площадь помещения S = 1200 м2, то есть одна сторона помещения а=

Задача 3

Рассчитать интенсивность теплового излучения для пожара пролива, площадью S, на расстоянии г, если произошел взрыв емкости с пожароопасным веществом массой М. Массовая скорость выгорания вещества m.
Исходные данные:

Таблица 3.1 Исходные данные

Вариант	Вещество	S, м2	r, м	m, кг/м2∙с	М, кг
3	Диэтиловый спирт	100	30	0,06	110

Решение:

Интенсивность теплового излучения q (кВт/м²) для пожара пролива ЛВЖ, ГЖ, сжиженного природного газа (СПГ) или СУГ определяется по формуле:

q=E_f ∙F_q ∙τ, (3.1)

где:

E_f - среднеповерхностная интенсивность теплового излучения пламени, кВт/м²;

F_q - угловой коэффициент облученности;

τ- коэффициент пропускания атмосферы.

q=50,95 ∙0,22 ∙0,983 = 11,01 кВт/м²
При отсутствии данных для нефти и нефтепродуктов допускается величину E_f (кВт/м) определять по формуле:

) (3.2)

где:

d – эффективный диаметр пролива, м;


Эффективный диаметр пролива d (м) рассчитывается по формуле:

, (3.3)

S - площадь пролива, м;

π - математическая постоянная, равная 3,14.



Длина пламени L (м) определяется по формуле:
, (3.4)

где:
m - удельная массовая скорость выгорания топлива, кг/(м²∙с) ;
р_а- плотность окружающего воздуха (равна 1,2), кг/м³ ;
g - ускорение свободного падения (9,81 м/с ).

Угловой коэффициент облученности F_q определяется по формуле:
, (3.5)

где:

F_V, F_H - факторы облученности для вертикальной и горизонтальной площадок соответственно, определяемые для площадок, расположенных в 90° секторе в направлении наклона пламени, по следующим формулам:
(3.6)
, (3.7)

где:

θ - угол отклонения пламени от вертикали под действием ветра.

Для площадок, расположенных вне указанного сектора, а также в случаях отсутствия ветра факторы облученности для вертикальной и горизонтальной площадок рассчитываются, принимая θ = 0.
, (3.8)

где:

L – длина пламени, м;

d – эффективный диаметр пролива, м;

, (3.9)

где:

X - расстояние от геометрического центра пролива до облучаемого объекта, м; (X=r)


, (3.10)
= 6,42

, (3.11)

= 4,46
, (3.12)
=5,32
, (3.13)
= 2,48
, (3.14)


= 0,22

, (3.15)




Коэффициент пропускания атмосферы т для пожара пролива определяется по формуле:
(3.16)


Интенсивность теплового излучения q (кВт/м²) для пожара пролива

q=50,95 ∙0,22 ∙0,983 = 11,01 кВт/м²

Ответ:

Таблица 3.2. Интенсивность теплового излучения при различных расстояниях от центра пожара пролива

Степень поражения	Интенсивность излучения, кВт/м2	Расстояние от центра пожара, х, м
Без негативных последствий в течение длительного времени	1,4	39
Безопасно для человека в брезентовой одежде	4,2	27
Непереносимая боль через 20-30 с Ожог 1 степени через 15-20 с Ожог 2 степени через 30-40 с	7,0	18
Непереносимая боль через 3-5 с Ожог 1 степени через 6-8 с Ожог 2 степени через 12-16 с	10,5	13

Рисунок 3. График, отражающий зависимость интенсивности теплового излучения от расстояния.
Ответ: Интенсивность теплового излучения для пожара пролива равна 11,01 кВт/м², что является высокой степенью поражения.

Задача 4

Расчёт параметров ударной волны при BLEVE. Рассчитать параметры положительной фазы волны давления на расстоянии Г, м от эпицентра аварии, связанной с развитием BLEVE на железнодорожной цистерне вместимостью V , м с горючим веществом, степень заполнения 80%. Цистерна имеет предохранительный клапан на давление срабатывания P, МПа. Для определения констант Антуана вещества воспользоваться Приложениями.

Исходные данные:

Таблица 4.1 Исходные данные

Вариант	Вещество	r, м	V, м3	P, кПа
3	керосин	750	40	1,7

При наличии в резервуаре предохранительного устройства (клапана или мембраны) температура жидкой фазы Т, К, определяется по формуле:

, К (4.1)

где P_val- давление срабатывания предохранительного устройства;

А, В, C_A - константы уравнения зависимости давления насыщенных паров жидкости от температуры (константы Антуана), определяемые по справочной литературе. Единицы измерения Ра (кПа, мм рт. ст., атм) должны соответствовать используемым константам Антуана.

A = 4,82177; B = 1211,73; C_A = 194,677.



Масса ЛВЖ, ГЖ или СУГ, содержащаяся в резервуаре, m, кг, рассчитывается по формуле:

, кг (4.2)

где p - плотность изобутана в жидком состоянии, кг/м³;

V- объем жидкости, м³ = 40

m = (1,7∙ 40) ∙ 0,8 = 54,4 кг

Эффективная энергия взрыва E_eff, определяемая по формуле:

, (4.3)

где:

k - доля энергии волны давления (допускается принимать равной 0,5);

C_p - удельная теплоемкость жидкости (допускается принимать равной 2000 Дж/(кг∙К);

m - масса ЛВЖ, ГЖ или СУГ, содержащаяся в резервуаре, кг;

Т - температура жидкой фазы, К;

T_b - нормальная температура кипения, К. (80,7 =353,7 К).



Предельная масса m_пр, кг, рассчитывается по формуле:

, (4.4)

где r - расстояние от центра резервуара, м;

= 0,85 (кг)

Избыточное давление ∆Р, кПа в волне давления, образующиеся при взрыве резервуара с перегретой ЛВЖ, ГЖ или сжиженным углеводородным газом (СУГ) в очаге пожара, определяется по формуле:

, (4.5)

где P₀ – атмосферное давление, кПа;

r - расстояние от центра резервуара, м;



Импульс I⁺, кг∙м/с в волне давления, образующиеся при взрыве резервуара с перегретой ЛВЖ, ГЖ или сжиженным углеводородным газом (СУГ) в очаге пожара, определяется по формуле:

, (4.6)

кг∙м/с




Ответ: ∆P = кПа; I⁺ = кг∙м/с

Таблица 4.1. Величины избыточного давления для взрыва на различных

расстояниях от эпицентра взрыва

Степень поражения	Избыточное давление, кПа	Расстояние от центра взрыва х, м
Полное разрушение зданий	100	22
50%-ное разрушение зданий	53	31
Средние повреждения зданий	28	46
Умеренные повреждения зданий (повреждение внутренних перегородок, рам, дверей и т.п.)	12	80
Нижний порог повреждения человека волной давления	5	160
Малые повреждения (разбита часть остекления)	3	250

Рисунок 4. График, отражающий изменение избыточного давления в зависимости от расстояния.

Задача 5

Рассчитать величину вероятностного критерия поражения используя пробит-функцию для поражающих факторов определенных в задачах 3 и 4 согласно варианту.

Решение:

Для воздействия волны давления на человека, находящегося вне здания, формулы для пробит-функции имеют вид:
; (5.1)

где:

S – интенсивность воздействующего фактора.
; (5.2)
; (5.3)

где:

P0 - атмосферное давление, Па;

ΔР - избыточное давление волны давления, Па.
(5.4)

где:

m - масса тела человека (допускается принимать равной 70 кг), кг;

I + - импульс волны давления, Па·с;

P₀ – атмосферное давление.

0,30



, (5.5)

где: J - число сценариев развития пожароопасных ситуаций (пожаров, ветвей логического дерева событий);

Q_dj(a) - условная вероятность поражения человека в определенной точке территории (а) в результате реализации j-го сценария развития пожароопасных ситуаций, отвечающего определенному инициирующему аварию событию (принимаем равной пробит-функции P_r);

Q_j - частота реализации в течение года j -го сценария развития пожароопасных ситуаций, год ^-1 (3 10^-7 год ^-1).

Величина индивидуального риска поражения волной избыточного давления в зависимости от расстояния от центра взрыва представлена в таблице 5.1.
Для поражения человека тепловым излучением величина пробит-функции описывается формулой:
, (5.6)

где:

t - эффективное время экспозиции, с;

q - интенсивность теплового излучения, кВт/м².

Величина эффективного времени экспозиции t для пожара пролива:

, (5.7)

где:

t₀ - характерное время, за которое человек обнаруживает пожар и принимает решение о своих дальнейших действиях, с (может быть принято равным 5);

х - расстояние от места расположения человека до безопасной зоны (зона, где интенсивность теплового излучения меньше 4 кВт/м²), м;

u- средняя скорость движения человека к безопасной зоне, м/с (принимается равной 5 м/с).

Условная вероятность поражения человека, попавшего в зону непосредственного воздействия пламени пожара пролива, принимается равной 1.
с



Величина индивидуального риска поражения при воздействии теплового излучения =

Ответ:
Таблица 5.1. Индивидуальный риск поражения при воздействии волны избыточного давления в зависимости от расстояния от центра взрыва

Расстояние от центра взрыва, х, м	Величина индивидуального риска, R,
6	120
7
8
9
10

Индивидуальный риск поражения волной избыточного давления становится приемлемым на расстоянии 46 м от центра взрыва.



Рисунок 6. График зависимости потенциального риска от расстояния ударной волны.

Рисунок 7. График зависимости потенциального риска от расстояния ударной волны.