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=0ºС;
для треххлористого фосфора: d=1,570 т/м3, К2=0,010, К7=0,4 при Т=0ºС.
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 N<Ти;
К6=Ти0,8 при N>Ти, при Ти<1, 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, N>Ти1, К6=Ти0,8=1,360,8=1,28, К7=1 при Т=0ºС.
Для треххлористого фосфора К2=0,010, К3=0,2; N=2ч, Ти2=19,6 ч, N<Ти2, К6= N0,8=20,8=1,74, К7=0,4 при Т=0ºС.
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=π* Гр2*ψ/360, км2
где ψ-угловые размеры возможного заражения, град;
при U=1 м/с, ψ=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
Для расчета вычисляем безразмерный радиус: Ř=0,24*(r/r0)
Ř=0,24*(1400/114,57) =2,93
При Ř>2 ΔРф , кПа
ΔРф кПа
Проверяем получившееся значение по таблице 3.1– результаты сходятся.
Давление действующее (реальное) вычисляем по формуле:
ΔРд= ΔРф*α
где α-угловой коэффициент.
ΔРд=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.
ΔРд=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;
εпр-приведенная степень черноты;
где εф-степень черноты факела, εф=0,80
εм-степень черноты материала, εм=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
φ2,1-полный коэффициент облученности:
φ2,1=4*φ
где φ-коэффициент облученности для ¼ 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 φ=0,008
φ2,1=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 Ř ударной волны на расстоянии r1:
Ř=0,24*(r1/r0) =0,24*(600/127,84) =1,13
где r1-расстояние от эпицентра взрыва до объекта, м;
2. Определение избыточного давления ΔРф на расстоянии r1 в зависимости от Ř:
При Ř≤ 2 ΔРф , кПа
ΔРф 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 Ř ударной волны на расстоянии r2:
Ř=0,24*(r2/r0) =0,24*(700/127,84) =1,31
где r2-расстояние от эпицентра взрыва до объекта, м;
2. Определение избыточного давления ΔРф на расстоянии r2 в зависимости от Ř:
При Ř≤ 2 ΔРф , кПа
ΔРф кПа
3. Определение скоростного напора воздуха на расстоянии r2:
, Па
где Р0 – атмосферное давление равно 101325 Па
4. Определение силы смещения Fсм:
Fсм = ΔPск*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 Ř ударной волны на расстоянии r3:
Ř=0,24*(r3/r0) =0,24*(1500/127,84) =2,82
где r3-расстояние от эпицентра взрыва до объекта, м;
2. Определение избыточного давления ΔРф на расстоянии r3 в зависимости от Ř:
При Ř > 2 ΔРф , кПа
ΔРф 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 Ř ударной волны на расстоянии r4:
Ř = 0,24*(r4/r0) = 0,24*(800/127,84) = 1,5
где r4-расстояние от эпицентра взрыва до объекта, м;
2. Определение избыточного давления ΔРф на расстоянии r4 в зависимости от Ř:
При Ř≤ 2 ΔРф , кПа
ΔРф кПа
3. Определение скоростного напора воздуха на расстоянии r4:
Па
4. Определение возможного инерционного повреждения прибора:
Поскольку Пуд<Пдоп (50,79 < 60), то прибор не получит ударного повреждения.