ОТ и ТБ. Практическая работа 4 Кашапов Д.О.. Практическая работа 4 по дисциплине Охрана труда и промышленная безопасность Прогнозирование зон повышенного риска при аварии со взрывами
 Скачать 36.95 Kb.
|
|
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Пермский национальный исследовательский политехнический университет» Горно-нефтяной факультет Кафедра безопасности жизнедеятельности Практическая работа № 4 по дисциплине «Охрана труда и промышленная безопасность» «Прогнозирование зон повышенного риска при аварии со взрывами» Вариант №2 Выполнил: студент группы РНГМ-22-1м Кашапов Д.О. Проверил: заведующий кафедрой Черный К. А. Пермь 2023 1. Расчет и оценка взрывов горючих газов, легковоспламеняющихся и горючих жидкостей в помещении.Задание: Провести оценку степени воздействия на человека (легкое, среднее, тяжелое, крайне тяжелое) (табл. 1) и степени воздействия взрыва на объект воздействия (высокое оборудование, установку, стойку и т.п.) (возможно ли смещение и опрокидывание объекта) в результате взрыва ГГ, ЛВЖ или ГЖ в помещении, используя данные, представленные в табл. 2. Перед определением величин воздействия следует убедиться, достаточна ли концентрация газовоздушной смеси для взрыва. Обратите внимание на единицы измерения параметров в формулах и в исходных данных, для решения задания необходимо их соответствие друг другу. Номер варианта совпадает с номером последней цифры зачетной книжки студента. Таблица 1.1 Характеристики поражений человека действием воздушной ударной волны
Таблица 1.2 ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ
Таблица 1.3 Показатели взрыво-пожароопасности горючих газов и паров легковоспламеняющихся и горючих жидкостей
Решение: 1. Перед определением величины избыточного давления ΔР1 как одного из главных параметров разрушительного действия взрыва следует убедиться, достаточна ли концентрация газовоздушной смеси для взрыва. Концентрация смеси К, г/м3 определяется по формуле:  где m – масса газовоздушной смеси, г; Vсв – свободный объем помещения, принимаемый с учетом объема оборудования условно равным 80 % от геометрического объема помещения, м3.  Исходя из информации, представленной в таблице 3 можно сделать вывод о том, что концентрация смеси бутана попадает в промежуток между НКПВ и ВКПВ, следовательно, взрыв возможен. 2. Избыточное давление взрыва в помещении, где произошел взрыв ГГ, ЛВЖ и ГЖ в результате аварии определяется по формуле:  где m – масса ГГ, или паров ЛВЖ или ГЖ, поступивших из разгерметизированного в результате аварии технологического оборудования в помещение, кг; – количество тепла, выделяющегося при разложении (сгорании) указанных веществ (теплота сгорания истекающего вещества), кДж/кг, значения для некоторых веществ приведены в табл. 1.3;  – начальное давление в помещении, как правило атмосферное = 101 кПа;  – коэффициент участия горючего вещества во взрыве, z = 1,0 для водорода, = 0,5 для горючих газов (кроме H2); = 0,3 для ЛВЖ и ГЖ, нагретых до температуры вспышки и выше, = 0,3 для ЛВЖ и ГЖ, нагретых ниже температуры вспышки при наличии возможности образования аэрозоля; = 0 для ЛВЖ и ГЖ, нагретых ниже температуры вспышки при отсутствии возможности образования аэрозоля;  – свободный объем помещения (разность между объемом помещения и объемом оборудования), принимается условно равным 80 % геометрического объема помещения V, = 0,8 V, м3;  = 1,29 – плотность воздуха до взрыва при начальной температуре  , кг/м3; =1,01 – теплоемкость воздуха, кДж/(кг⋅К); – начальная температура воздуха в помещении, можно принять = 293 К; = 3 – коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неадиабатический процесс горения. Согласно информации, представленной в таблице 1.1, вид поражения относится к крайне тяжелому при этом, получаемые травмы очень часто приводят к смертельному исходу, так как величина избыточного давления ΔР1, > 100 кПа. 3. Воздействие на оборудование, установки и т.д. по скоростному напору взрыва: Скоростной напор за фронтом ударной волны определяется по формуле:  где – начальное скоростное давление, кПа, P0 = 101 кПа. 3.1. Допустимый скоростной напор взрыва, Па, при котором не происходит опрокидывание высокого объекта с малой площадью определяется по выражению:  где a и b – высота и ширина объекта, м; F – вес объекта, Н; Cx – коэффициент аэродинамического сопротивления; S – площадь поперечного сечения объекта, м2.  Из условия что скоростной напор взрыва  больше допустимого  ,   то объект опрокинется.3.2. Степень смещения объекта с малой площадью оценивается допустимым скоростным напором взрыва:  где f – коэффициент трения.  Из условия что скоростной напор взрыва больше допустимого  ,  то объект сместится.2. Расчет и оценка вероятности разрыва барабанных перепонок у работников. Задание: Оценить вероятность разрыва барабанных перепонок у работников из-за перепада давления в воздушной ударной волне, вызванной выходом в атмосферу и взрывом пропана, изначально хранящегося в емкости объемом Vбал, м3. Работник находится на расстоянии R, м, от емкости. Плотность пропана 530 кг/м3, степень заполнения емкости – 80 % по объему, удельная теплота сгорания пропана 47,0 МДж/кг, тротила 4,52 МДж/кг. Коэффициент участия газа во взрыве z примите равным 0,1. Считать, что в течение времени, необходимого для выхода сжиженного газа из емкости, весь пропан испаряется. Таблица 2.1 ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ
Таблица 2.2 Вид пробит-функции при поражающем действии ударной волны
Таблица 2.3 Соотношение между значениями пробит-функции и вероятностью поражения
2.1. Для определения зависимости избыточного давления  , кПа, во фронте ударной волны от расстояния R, м, до эпицентра взрыва газовоздушного облака часто используют формулу Садовского: где  – приведенная масса пара или газа, участвующего во взрыве, кг, которая рассчитывается по формуле: где  и  – энергия взрывов рассматриваемого взрывчатого газообразного вещества и тринитротолуола (тротила) соответственно, кДж/кг; m – масса взрывчатого газообразного вещества, поступившего в окружающее пространство, кг; z – коэффициент участия горючих газов или паров в горении.   Согласно таблице 6 вероятность разрыва барабанных перепонок у работников из-за перепада давления в воздушной ударной волне, вызванной выходом в атмосферу и взрывом пропана, изначально хранящегося в емкости составит 66 %. 3. Расчет и оценка последствий взрыва аппарата (блока) под давлением. Задание: Провести оценку степени разрушения объекта (здания, сооружения и т.д.) (табл. 7), находящегося на расстоянии R, м, от эпицентра взрыва аппарата (блока) с нефтью под давлением, используя данные, представленные в табл. 3.2 Степень заполнения аппарата (блока) – 80 % по объему, плотность нефти принять равной 1000 кг/м3, удельная теплота сгорания нефти 43,0 МДж/кг. Определить безопасное расстояние от аппарата (блока) для человека и жилой застройки. Таблица 3.1 Зависимость степени разрушения элементов инженерно-технического комплекса от избыточного давления во фронте ударной волны ΔР1, кПа
Таблица 3.2 ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ
3.1 Энергетический потенциал взрывоопасности (энергия взрыва) Е (МДж) аппарата (блока), находящегося под давлением, определяется суммой полной энергией сгорания парогазовой фазы, находящейся в аппарате (блоке), и величины работы ее адиабатического расширения A:  Определим общую массу нефти, участвующей во взрыве:  Рассчитаем энергетический потенциал взрывоопасности (энергию взрыва) аппарата (блока), находящегося под давлением:  Определим величину работы адиабатического расширения парогазовой фазы:   где zM – масса парогазовых веществ, участвующих во взрыве, кг; z – коэффициент участия (доля приведенной массы) горючего вещества, участвующего во взрыве, в общем случае для неорганизованных парогазовых облаков в незамкнутом пространстве с большой массой горючих веществ доля участия во взрыве z может приниматься равной 0,1; M – общая масса участвующего во взрыве вещества, кг;  – удельная энергия (удельная теплота сгорания вещества), МДж/кг;  – начальное давление в аппарате (блоке), МПа; V – начальный объем взрывающегося (взрывающихся) ГГ, ЛВЖ или ГЖ, м3; – атмосферное давление, МПа, если принимается условие, что при аварийной разгерметизации аппарата (блока) происходит его полное раскрытие (разрушение); k = 1,4 – показатель адиабаты для воздуха. 3.2 Тротиловый эквивалент G, кг, при взрыве аппарата (блока) с находящимися в нем под давлением ГГ, ЛВЖ или ГЖ определяется согласно выражению:  Определим тротиловый эквивалент при взрыве аппарата (блока) с находящимися в нём под давлением ГГ, ЛВЖ или ГЖ:  где 0,4 – доля энергии взрыва парогазовой среды, затрачиваемая непосредственно на формирование ударной волны (принимается, что на энергию образования ударной волны расходуется 0,4 полной энергии взрыва, а оставшаяся часть – 0,6 – расходуется на разлет осколков от взрыва); 0,9 – доля энергии взрыва тринитротолуола (ТНТ), затрачиваемая непосредственно на формирование ударной волны; = 4,52 МДж/кг – удельная энергия взрыва (удельная теплота сгорания) тринитротолуола (тротила).3.3 Избыточное давление , кПа, во фронте ударной волны при взрыве аппарата (блока) со сжатыми ГГ, ЛВЖ и ГЖ определяется по формуле Садовского:  где R – расстояние от центра взрыва, м. Определим избыточное давление во фронте ударной волны при взрыве аппарата на расстоянии 250 м от центра взрыва:  Согласно информации, представленной в таблице 3.1, складское кирпичное одноэтажное здание понесет сильное разрушение 30 <33,5<40 кПа, сильные разрушения – разрушение несущих конструкций и перекрытий, ущерб – 50 %, ремонт нецелесообразен. 3.4 Безопасное расстояние, м, от места взрыва для человека вычисляют по формуле:   3.5 Безопасное расстояние, м, от места взрыва для жилой застройки:   4. Расчет и оценка взрывы конденсированного (твердого) вещества. Задание: Оценить вероятность сильного разрушения промышленного здания, при котором оно подлежит сносу, в случае взрыва G кг нитроглицерина, хранящегося на складе взрывчатых веществ. Промышленное здание находится на расстоянии R, м, от склада. Количество тепла, выделяемое при разложении нитроглицерина, равняется 6,22 МДж/кг, при разложении тротила – 4,52 МДж/кг. Исходные данные выбираются согласно таблице 4.1.
4.1 Для определения зависимости избыточного давления 1PΔ, кПа, во фронте ударной волны от расстояния R, м, до эпицентра взрыва конденсированного (твердого) взрывчатого вещества используют формулу Садовского:  где Gтнт – тротиловый эквивалент взорвавшегося вещества, кг, который рассчитывается по формуле:  где Qвв и Qтнт – энергия взрывов рассматриваемого взрывчатого вещества и тринитротолуола (тротила) соответственно, кДж/кг; G – масса взорвавшегося конденсированного (твердого) вещества, кг. Определим тротиловый эквивалент взорвавшегося вещества:  Определим избыточное давление во фронте ударной волны на расстоянии 150 м до эпицентра взрыва:  4.2 Импульс фазы сжатия (кПа⋅с) для конденсированного (твердого) вещества находится по формуле:  Определим импульс фазы сжатия:  4.3 Определим пробит-функцию при поражающем действии ударной волны, которое вызывает разрушение промышленных зданий, при которых здания подлежат сносу:  С помощью таблицы 4.2 определим вероятность поражения. Таблица 4.2 Соотношение между значениями пробит-функции и вероятностью поражения
Согласно таблице 4.2 вероятность сильного разрушения промышленного здания, при котором оно подлежит сносу, в случае взрыва составит около 33%. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
, 
