Философия. Практическая работа 7 Расчёт степени разрушения промышленных объектов при взрыве
 Скачать 318.5 Kb.
|
|
Практическая работа № 7 Расчёт степени разрушения промышленных объектов при взрыве топливо-воздушной смеси (ТВС) Причиной взрывов и пожаров часто является образование топливо-воздушных смесей. Такие взрывы возникают как следствие разрушение ёмкостей с газом , коммуникаций, агрегатов, трубопроводов или технологических линий. При разрушении агрегатов или коммуникаций возможно истечение газов или углеводородных продуктов, что приводит к образованию взрыво- или пожароопасной смеси. Взрыв такой смеси происходит при определённой концентрации газа в воздухе. Например, если в 1 м3 воздуха содержится 21 л пропана, то возможен взрыв, если 95 л – возгорание. Значительное число аварий связано с разрядами статического электричества, которое является следствием электролизации жидкостей и сыпучих веществ при их транспортировки по трубопроводам, когда напряжённость электрического поля может достичь величины 30кВ/см. Разность потенциалов между телом человека и металлическими частями оборудования может достигать десятков киловольт. Сильным взрывам пылевоздушной смеси (ПлВС), как правило, предшествуют локальные хлопки внутри оборудования, при которых пыль переходит во взвешенное состояние с образованием взрывоопасных концентраций. В закрытых аппаратах создаётся инертная среда, обеспечивается достаточная прочность аппарата и противоаварийная защита. До 90 % аварий связано со взрывом парогазовых смесей (ПрГС), при этом до 60 % таких взрывов происходит в закрытой аппаратуре и трубопроводах. Ацетилен в определённых условиях способен к взрывному разложению при отсутствии окислителей. Выделяющейся энергии достаточно для разогрева продуктов реакции до температуры 2800 0С. При взрыве скорость распространения пламени достигает нескольких метров в секунду. Наиболее опасны в эксплуатации аппараты и трубопроводы высокого давления ацетилена (0,15-2,5 МПа) так как при перегревах может возникнуть взрыв, переходящий при большой длине трубопровода в детонацию. Максимальная скорость распространения пламени при горении ацетилено-воздушной смеси, содержащей ацетилена 9,4 %, равна 1,69 м/с. Смесь ацетилена с хлором и другими окислителями может взрываться под действием источников света. При ручном вскрытии железных барабанов с карбидом кальция происходит искрообразование, что приводит к взрывам. Пропан-бутан значительно тяжелее воздуха и собирается в нижней части помещения, где может образоваться взрывоопасная смесь даже при малых утечках. При испарении 1 л сжиженного газа образуется около 250 л газообразного. Плотность газовой фазы в 1,5–2,0 раза больше плотности воздуха. При утечках газ с трудом рассеивается в воздухе, особенно в закрытом помещении.Газ пропан-бутан, а также продукты его неполного сгорания токсичны. Наличие газа в воздухе в количестве от 1,8 до 9,5 % от объёма при открытом огне или искре может стать причиной взрыва большой разрушительной силы. Взрыв пропан-бутана сопровождается высокотемпературным выбросом пламени. При взрыве образуется ВУВ, которая разрушает здание или отдельные его части. Возможно образование новых очагов пожаров и взрывов. При взрыве баллона с пропан-бутаном в очаге пожара возможно образование огненного шара диаметром до 10 м. При взрыве ТВС образуется очаг поражения с ударной волной и световым излучением (огненный шар). В очаге взрыва ТВС выделяются три сферические зоны (рис.1). Зона 1 – зона детонационной волны, находится в пределах облака взрыва. Радиус зоны определяется формулой: R1 = 17,5 ∙  , (1)где, R1 – радиус зоны 1; Q– масса сжиженного газа, т. В пределах зоны 1 избыточное давление считается постоянным равным 1700 кПа. Зона 2 – зона действия продуктов взрыва, которая охватывает всю площадь разлёта продуктов взрыва ТВС в результате её детонации. Радиус зоны 2 в 1,7 раза больше радиуса зоны 1, то есть R2 = 1,7R1, а избыточное давление на внешней границы зоны уменьшается до 300 кПа. Зона 3 – зона действия ударной воздушной волны (УВВ). Величина избыточного давления определяется по графику рис.2.  Рис.1. Зоны в очаге поражения R1, R2, R3 – радиусы внешних границ соответствующих зон  Рис. 2. Зависимость радиуса внешней границы зоны действия избыточного давления от количества взрывоопасной горючей смеси Избыточное давление определяется разностью между фактическим давлением воздуха в данной точке и атмосферным давлением: Ризб. = Рф – Ратм, (2) где, Ризб – избыточное давление, кПа; Рф – давление на фронте УВВ, кПа; Ратм – атмосферное давление, кПа. Избыточное давление может измеряться в кгс/см2 или паскалях (1 кгс/см2 100 кПа). При проходе фронта УВВ избыточное давление воздействует на человека со всех сторон. Скоростной напор воздуха (динамическая нагрузка) обладает метательным действием. Измеряется в кгс/см2 или паскалях. Совместное воздействие с УВВ приводит к разрушениям объекта и человеческим жертвам. Поражение объектов, вызванных УВВ характеризуются, степенью их разрушения. Зона полных разрушений. Восстановить разрушенные объекты невозможно. Зона массовой гибели людей и животных. Занимает до 13 % всей площади очага поражения. Полностью разрушаются строения, до 5 % убежищ и подземных коммуникаций. На улицах образуются сплошные завалы. Сплошных пожаров не возникает из-за сильных разрушений, срыва пламени ударной волной, разлёта воспламенившихся обломков и засыпка их грунтом. Эта зона характеризуется величиной избыточного давления свыше 50 кПа. Зона сильных разрушений занимает площадь до 10 % очага поражения. Строения сильно повреждены, убежища и коммунальные сети сохраняются. Есть местные завалы и зоны сплошных пожаров. Зона характеризуется избыточным давлением 0,3…0,5 кгс/см2 (30…50 кПа). Зона средних разрушений наблюдается при избыточном давлении 0,2…0,3 кгс/см2 (20…30 кПа) и занимает площадь до 15 % очага поражения. Строения получают средние повреждения, могут быть местные завалы, участки сплошных пожаров, массовые санитарные потери среди населения. Зона слабых разрушений характеризуется избыточным давлением 0,1…0,2 кгс/см2 (10…20 кПа) и занимает да 62 % площади очага поражения. Строения получают слабые повреждения (разрушения перегородок, дверей, окон), могут быть отдельные завалы, очаги пожаров, у людей травмы. За пределами зоны слабых разрушений возможно нарушение остекления и несущественные разрушения. Население способно оказывать самопомощь. Воздействие УВВ на человека может быть косвенным или непосредственным. При косвенном поражении УВВ, разрушая постройки , вовлекает в движение большое количество твёрдых частиц и других предметов массой до 1,5 при скорости до 35 м/с. Плотность таких частиц достигает до 4500 шт./м2. (Для сравнения плотность картечи при выстреле составляет до 20 шт./м2. ) Поэтому, наибольший ущерб наносит косвенное действие УВВ. При непосредственном воздействии УВВ люди получают крайне тяжёлые, тяжёлые, средние и лёгкие травмы. Крайне тяжёлые травмы (обычно несовместимые с жизнью) возникают при воздействии избыточного давления свыше 100 кПа. Тяжёлые травмы (сильная контузия организма, поражение внутренних органов, потеря конечностей, сильное кровотечение из носа и ушей) возникают при избыточном давлении 100…60 кПа. Средние травмы (контузии, повреждения органов слуха, кровотечения из носа и ушей, вывихи) имеют место при избыточном давлении 60…40 кПа. Лёгкие травмы (ушибы, вывихи, временная потеря слуха, общая контузия) наблюдается при избыточном давлении 40…20 кПа. Пример: Определить ожидаемую степень разрушения доменной печи, если в 300 м от неё взорвалась емкость, вмещающая 100 т пропана. Решение: 1. В очаге взрыва ГВС (рис.1) выделяются зоны, имеющие форму полусфер: 1 зона (детонационной волны) радиусом R1 = 17,5 ∙  = 80 м; 2 зона (действия продуктов взрыва) радиус которой R2 = 1,7 ∙ 80 = 136 м.2. Цех находится за пределами этих зон и оказался в третьей зоне (УВВ). По графику рис.2 находим, что при массе взрыва 100 т на расстоянии 300 м от центра взрыва величина избыточного давления составит 70 кПа или 0,7 кгс/см2. 3. Избыточное давление 0,7 кгс/см2 вызовет средние разрушения доменной печи (табл.1). Таблица 1 Величина избыточного давления, кгс/см2, определяющая степень разрушения
Задание 1. Определить ожидаемую степень разрушения объекта экономики. Исходные данные табл.2. Таблица 2 Исходные данные к задаче 1
2. Нарисовать график изменения давления в зависимости от расстояния. 3. Определить на каком расстоянии от центра взрыва объект экономики получит сильную, среднюю и слабую степень разрушения. Исходные данные табл.3. Таблица 3 Исходные данные к задаче
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||