Прогнозирование последствий разрушения химически опасного объекта. Оценка устойчивости инженерно – технического комплекса объекта экономики к воздействию воздушной ударной волны
СОДЕРЖАНИЕ: Прогнозирование химической обстановки при разрушении резервуаров с ОХВ. Расчет суммарного эквивалентного количества хлора, перешедшего во вторичное облако. Определение возможных потерь персонала. Первичные действия во время аварии. Оповещение персонала.МОСКОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ
ТОНКОЙ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ
им. М.В. ЛОМОНОСОВА.
Кафедра ЗОХП
Курсовая работа
По дисциплине:
Защита в чрезвычайных ситуациях
Тема:
Прогнозирование последствий разрушения химически опасного объекта. Оценка устойчивости инженерно – технического комплекса объекта экономики к воздействию воздушной ударной волны.
Вариант № 23
Исполнитель: студентка V курса
группы БМ-59 Мельникова О.А.
Проверил: доцент Тащилин Г.Н.
Москва 2006
Раздел 1. Прогнозирование химической обстановки при разрушении резервуаров с ОХВ
Порядок выполнения.
1. Определение времени (продолжительности) испарения для каждого ОХВ Ти1, Ти2.
, ч
где h-высота слоя ОХВ (h=0,05м);
d-плотность ОХВ, т/м3;
К2-коэффициент, учитывающий физико-химические свойства ОХВ;
К4=1;
К7-температурный коэффициент (для вторичного облака).
Для аммиака: d=0,681 т/м3, К2=0,025, К7=1 при Т=0С;
для треххлористого фосфора: d=1,570 т/м3, К2=0,010, К7=0,4 при Т=0С.
ч
ч
2. Расчет суммарного эквивалентного количества хлора, перешедшего во вторичное облако:
, т
где К2i-коэффициент, зависящий от физико-химических свойств i-го ОХВ;
К3i-коэффициент токсичности i-го ОХВ;
К4 и К5=1
К6i - временной коэффициент:
К6=N0,8 при NТи;
К6=Ти0,8 при NТи, при Ти1, К6==1.
К7i-температурный коэффициент для i-го ОХВ (вторичное облако);
Qi-запасы i-го ОХВ на объекте, т;
di-плотность i-го ОХВ, т/м3.
Значения вспомогательных коэффициентов берутся из таблицы П2
Для аммиака К2=0,025, К3=0,04; N=2ч, Ти1=1,36ч, NТи1, К6=Ти0,8=1,360,8=1,28, К7=1 при Т=0С.
Для треххлористого фосфора К2=0,010, К3=0,2; N=2ч, Ти2=19,6 ч, NТи2, К6= N0,8=20,8=1,74, К7=0,4 при Т=0С.
Qэ=20*1*1*(0,025*0,04*1,28*1*(50/0,681) +0,010*0,2*1,74*0,4*(20/1,570)) =2,24 т.
3. Определение глубины зоны заражения Г ОХВ с помощью таблицы методом интерполирования по смежным данным:
км.
4. Определение предельной глубины переноса фронта облака ЗВ:
Гпр=N*V, км
где N-время от начала аварии, ч;
V-скорость переноса фронта облака зараженного воздуха, при инверсии V=5 км/ч при U=1 м/с
Гпр=2*5=10 км.
За расчетную глубину Гр принимаем меньшее из Гп и Гпр. Гр=7,16 км.
5. Определение площади зоны возможного заражения:
Sв=* Гр2*/360, км2
где -угловые размеры возможного заражения, град;
при U=1 м/с, =180 град.
Sв=3,14*7,162*180/360=80,49 км2.
6. Площадь зоны фактического заражения:
Sф=К8*Гр2*N0,2, км2
где К8-коэффициент, зависящий от СВУВ; К8=0,081;
N - время от начала аварии, ч
Sф=0,081*7,162*20,2 = 4,77 км2.
7. Ширина зоны фактического заражения:
, км
км
8. Определение возможных потерь производственного персонала:
Количество открыто расположенного персонала:
Мо=М*mо;
Мо=1000*0,85=850 чел.
Количество персонала, находящегося в зданиях:
Мз=М*mз;
Мз=1000*0,15=150 чел.
Потери открыто расположенного персонала:
По=Мо*ро
Потери персонала, находящегося в зданиях:
Пз=Мз*рз
Значения ро и рз берутся из таблицы 4.13
При mпр=80%: ро=25%, рз=14%.
По=850*0,25=212 чел;
Пз=150*0,14=21 чел.
Общие потери производственного персонала:
П=По+Пз= чел.
П=212+21=233 чел.
Структура потерь:
Пл=0,25*П-легкой степени; Пл=0,25*233=58 чел
Пср=0,40*П-средней степени; Пср=0,40*233=93 чел;
Пт=0,35*П-тяжелой степени. Пт=0,35*233=82 чел.
9. Продолжительность поражающего действия ОХВ:
Тпд=Тимакс =19,6 ч
10. Определение времени подхода облака ОХВ к объекту (населенному пункту):
tподх=Х/V, ч
где Х-расстояние от источника заражения до заданного объекта, км;
V - скорость переноса фронта облака зараженного воздуха, км/ч.
tподх=7/5=1,4 ч.
Сводная таблица результатов:
| Ти1 | Ти2 | Qэ | Г | Гпр | Гр | Sв | Sф | Ш | П | Тпд | t |
| 1,36 | 19,6 | 2,24 | 7,16 | 10 | 7,16 | 80,49 | 4,77 | 0,85 | 233 | 19,6 | 1,4 |
12. Выводы из оценки обстановки и рекомендации по защите персонала и населения.
При возникновении аварии в первую очередь производится оповещение персонала по внутренней системе с указанием границ опасной зоны (Sв=80,49 км2, Г=7,16 км), места, времени и характера аварии, направления зоны распространения облака ОХВ и его поражающие факторы, способов защиты и правил эвакуации.
Для защиты необходимо использовать противогазы, респираторы и другие СИЗ. В них люди должны находиться в течение всего периода полного испарения ОХВ.
Обеззараживание ОХВ (в частности, аммиака и треххлористого фосфора) необходимо производить дегазацией с помощью специальных дезактивирующих рецептур, (10% водным раствором HCl (H2SO4)).
Раздел 2. Прогнозирование инженерной обстановки при наземном взрыве газо-воздушной смеси(ГВС)
Порядок выполнения.
1. Определение зоны действия детонационной волны, ограниченной радиусом:
, м
м
где 18,5-эмпирический коэффициент;
Q - масса сжиженных углеводородных газов в резервуаре, т;
К - коэффициент перехода вещества в ГВС.
2. Определение избыточного давления в зоне ВУВ на расстоянии r от центра взрыва ГВС.
Для расчета вычисляем безразмерный радиус: =0,24*(r/r0)
=0,24*(1400/114,57) =2,93
При 2 Рф 
, кПа
Рф 
кПа
Проверяем получившееся значение по таблице 3.1– результаты сходятся.
Давление действующее (реальное) вычисляем по формуле:
Рд= Рф*
где -угловой коэффициент.
Рд=9,84*2=19,68 кПа
3. Степень и характер разрушений (повреждений) определяются путем сравнения действующего давления с критическим для элементов зданий и зданий в целом.
Рд=19,68 кПа – слабые разрушения (в случае бескаркасных конструкций 10 – 20 кПа).
Характер разрушений промышленных объектов ВУВ: разрушение части вспомогательных цехов, отдельных участков технологических коммуникаций; в цехах повреждения крыш, перегородок, коммуникаций, элементов АСУ.
Возможно восстановить здание после аварии, необходимо заменить пришедшее в негодность оборудование. Поражение получит примерно 10-15% персонала объекта.
Раздел 3. Прогнозирование пожарной обстановки
Порядок выполнения.
1. Плотность теплового пока от факела за счет лучистого теплообмена:
где qф-плотность теплового потока от факела, Вт/м2;
пр-приведенная степень черноты;
где ф-степень черноты факела, ф=0,80
м-степень черноты материала, м=0,85
С0-коэффициент излучения абсолютно черного тела, С0=5,7 Вт/м2К4
Тф-температура факела пламени, Тф=1373К
Тсам-температура самовоспламенения древесины, Тсам=568К
2,1-полный коэффициент облученности:
2,1=4*
где -коэффициент облученности для площади факела определяется по номограмме в зависимости от приведенных размеров факела а/l и b/l;
где а-половина высоты факела, для ГЖ: а=0,5*0,6d=0,3*18=5,4 м;
b-половина ширины факела, b=0,5d=0,5*18=9м;
l-расстояние до облучаемой поверхности, м.
а/l=5,4/42=0,13; b/l=9/42=0,21
По номограмме =0,008
2,1=4*0,008=0,032
Вт/м2
2. Полная плотность теплового потока от источника пламени:
qфп=qф*Кв
где qф-плотность теплового потока от факела, Вт/м2;
Кв-ветровой коэффициент Кв=U=3 м/с.
qфп=4404,48 *3 =13213,44 Вт/м2
Критерий пожарной безопасности – не превышение критической плотности теплового потока (qкр):
qфп qкр
Вывод: полная плотность теплового потока qфп=13213,44 Вт/м2 превышает критическую для дерева (qкр=12800 Вт/м2), следовательно объект загорится.
Порядок выполнения.
Задача №1:
Определение радиуса зоны детонационной волны r0:
, м
где Qн – масса сжиженных углеводородных газов в резервуаре, т;
Кн – коэффициент перехода вещества в ГВС.
1. Определение безразмерного радиуса ударной волны на расстоянии r1:
=0,24*(r1/r0) =0,24*(600/127,84) =1,13
где r1-расстояние от эпицентра взрыва до объекта, м;
2. Определение избыточного давления Рф на расстоянии r1 в зависимости от :
При 2 Рф 
, кПа
Рф 
кПа
3. Определение коэффициента поражения Кп:
Кк – коэффициент конструкции (для каркасной = 2);
Км – материала стен (для кирпича = 1,5);
Кс – сейсмостойкости (сейсмостойкая конструкция = 1,5)
Кв –высотности здания:
Ккр – коэффициент кранового оборудования, Ккр=1+4,65*10-3*Q=1, т. к. Q=0
4. Степень разрушения здания определяется значением коэффициента поражения.
При Кп=39,13 здание получит средние разрушения.
Характер разрушения: разрушение части технологических цехов, повреждение коммуникаций (энерго - и водоснабжения), разрушение части оборудования.
Задача №2:
1. Определение безразмерного радиуса ударной волны на расстоянии r2:
=0,24*(r2/r0) =0,24*(700/127,84) =1,31
где r2-расстояние от эпицентра взрыва до объекта, м;
2. Определение избыточного давления Рф на расстоянии r2 в зависимости от :
При 2 Рф , кПа
Рф 
кПа
3. Определение скоростного напора воздуха на расстоянии r2:
, Па
где Р0 – атмосферное давление равно 101325 Па
4. Определение силы смещения Fсм:
Fсм = Pск*Cx*S = 3495,87*1,6*4,0 = 22373,57 Н
S=l*h=2,0*2,0=4,0 м2 – площадь Миделя
5. Определение удерживающей силы незакрепленного предмета Fтр:
Fтр = fтр*m*g = 0,5*3800*9,81 = 18639 Н
где g – ускорение свободного падения = 9,81 м/с2,
Т. к Fсм Fтр, то оборудование необходимо закрепить усилием Q = Fсм - Fтр = 22373,57 – 18639 = 3734,57 Н
Задача №3.
1. Определение безразмерного радиуса ударной волны на расстоянии r3:
=0,24*(r3/r0) =0,24*(1500/127,84) =2,82
где r3-расстояние от эпицентра взрыва до объекта, м;
2. Определение избыточного давления Рф на расстоянии r3 в зависимости от :
При 2 Рф 
, кПа
Рф 
кПа
3. Определение скоростного напора воздуха на расстоянии r3:
Па
4. Суммарное усилие болтов крепления, работающих на разрыв:
, Н
Н
Следовательно, при данном Рск = 373,58 Па колонна устоит без крепления.
Задача №4.
1. Определение безразмерного радиуса ударной волны на расстоянии r4:
= 0,24*(r4/r0) = 0,24*(800/127,84) = 1,5
где r4-расстояние от эпицентра взрыва до объекта, м;
2. Определение избыточного давления Рф на расстоянии r4 в зависимости от :
При 2 Рф , кПа
Рф 
кПа
3. Определение скоростного напора воздуха на расстоянии r4:
Па
4. Определение возможного инерционного повреждения прибора:
Поскольку ПудПдоп (50,79 60), то прибор не получит ударного повреждения.