Способи і захист створення протипожежного та противибухового захисту об’єктів

 

(2.9)

 

R1= 3,8*2691.67/{1+(3180/2691.67)2}1/6= 44.38 т;

R2=65.4 т;

R3=112.12 т;

R4=327.01 т ;

R5=654.02 т .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.Оцінка обстановки у разі детонаційних вибухів газопароповітряних сумішей на потенційно небезпечних обє'ктах

 

3.1 Загальні відомості

Однією з найбільш серйозних небезпек пожежовибухонебезпечних виробництв є газопарова хмара, яка утворюється при миттєвому руйнуванні резервуарів для зберігання або випаровуванні розлитих рідин. Утворення газопарової хмари може привести до появи трьох типів небезпек:

– вибуху газопароповітряної суміші;

– великої пожежі;

– токсичній дії.

Суміш вуглеводневих продуктів (метану, етилену, пропану, парів бензину, циклогексану та ін.) з киснем повітря називається газопароповітряною сумішшю (ГППС).

Ця суміш може або вибухати або горіти. Займистість і вибух тісно зв'язані один з одним і тому важко передбачити, що відбудеться при займанні ГППС - вибух або пожежа, оскільки це залежить від певної концентрації вуглеводнів в об'ємі повітря. Дана властивість ГППС визначається концентраційними межами займання даної речовини і характеризується кількістю газу в 1 м3 повітря, за якого можливе займання газоповітряної суміші. Так, наприклад, спалах суміші пропану з повітрям відбувається за наявності в   1 м3 повітря не менше 95 л газу, а вибух при значно менших концентраціях: у   1 м3 повітря не більше 21 л пропану.

При аварійних вибухах ГППС розміри зон руйнувань і параметри надмірного тиску повітряної ударної хвилі залежать від кількості вибухонебезпечної речовини і її физико-хімічних властивостей.

Фізико-хімічні характеристики найбільш поширених газо- і пароповітряних сумішей, що утворюються при аваріях в хімічній і нафтохімічній промисловості, приведені в таблиці.

При вибуху газо- або пароповітряної суміші утворюється повітряна ударна хвиля.

Територія, що піддалася дії ударної хвилі, називається осередком вибуху. Його зовнішня межа проходить через точки на місцевості з надмірним тиском у фронті ПУХ DРф = 3 кПа.

Характер дії ПУХ на людину, будівлі і споруди залежить від типу вибуху. Розрізняють два основні типи - детонаційний і дефлаграційний вибухи. Тому при прогнозуванні наслідків аварій на пожежовибухонебезпечних об'єктах необхідно заздалегідь ідентифікувати найбільш вірогідний режим вибухового перетворення ГППС.

 

3.2 Оцінка небезпеки детонаційного вибуху ГППС

Детонаційний вибух характерний перш за все для твердих вибухових речовин (ВР) (тротилу, динаміту і т. д.) і ГППС газоподібних вуглеводнів в замкнутому або сильно «захаращеному» просторі (промзабудова з високою щільністю розміщення технологічного устаткування, ліс, зарослий чагарником і тому подібне). При детонації процес горіння розповсюджується речовиною з надзвуковою швидкістю і після закінчення детонації від межі хмари вибуху також з надзвуковою швидкістю починає рухатися повітряна ударна хвиля і формується вогнище вибуху з характерними зонами руйнувань. У вогнищі вибуху у відкритій атмосфері можна виділити дві зони: детонація (детонаційної хвилі) і розповсюдження (дії) ударної хвилі.

3.2.1 Завдання

Таблиця 3.1 – Форма таблиці для запису вихідних даних

Назва параметра, його позначення та розмірність	Значення параметра
Речовина	ацетон
Кількість речовини, що розливається або що витікає з розгерметизованої ємності (сховища) Qn, кг	2,66
Коефіцієнт, що характеризує об'єм газів або парів речовини, що переходить в стехіометричну суміш δ (за даними різних джерел, він може змінюватися для зріджених під тиском газів від 0.4 до 0.6)	0,41

 

2. Розрахувати радіуси зон ri з надлишковим тиском у фронті ПУХ DРф = 100 кПа, DРф = 50 кПа, DРф = 10 кПа, DРф = 3 кПа (індекс i дорівнює значенню надмірного тиску DРф).

3. Побудувати межі зон з надлишковим  тиском у фронті ПУХ DРф = 100 кПа, DРф = 50 кПа, DРф = 10 кПа, DРф = 3 кПа (рис. 2.1).

 

3.2.2 Порядок виконання завдання

 

1. Визначають радіус зони детонації:

 

(3.1)

 

r0 =18,5* ( 0,41*2,66)0.333= 19,4 м.

 

2. За  таблицею 2.5 визначають максимальний тиск у зоні детонації Pmax

Pmax  = 893кПа

3. Позначають r*i = ri/r0 і за таблицею 2.6 визначають r*і для заданого значення DРф з урахуванням значення Pmax. Якщо значення Pmax відсутнє у таблиці 2.6, то параметр r*i визначають шляхом інтерполяції:

 

(3.2)

r*1=1,79;

 r*2=2,86;

         r*3=7,56;

r*4=19,04.

де Pmax(б) і Pmax(м) – відповідно найближче більше  та найближче менше  до Pmax значення, що є у таблиці 2.6;

r*i(Pmax(б))  і r*i(Pmax(м)) значення r*i, що відповідають відповідно Pmax(б) і Pmax(м) .

 

4. Визначають радіус зони, що  відповідає заданому значенню DРф:

 

ri = r*i ∙r0, м

(3.3)

                                      

 ri1= 34,08;                                     

 ri2 =54,45;                                     

 ri3=143,94;                                     

 ri4=362,52.

 

5. Будують межі зон з надлишковим тиском у фронті ПУХ  для детонаційного вибуху (рис. 3.1).

 

 

 

 

Рис 3.1 – Межі зон з надлишковим тиском у фронті ПУХ у разі детонаційного вибуху ГППС

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.3 Оцінка небезпеки дефлаграційного вибуху ГППС

У хмарах ГППС, що сформувалися у "відкритому" або слабо "захаращеному" просторі, найбільш вірогідний режим дефлаграційного горіння вуглеводневих газів без ефекту детонації.

При дефлаграційних вибухах швидкість розповсюдження полум'я по речовині менше звукової і може змінюватися в широких межах. Характер зміни надмірного тиску при такому вибуху інший, чим при детонації: його наростання відбувається повільніше і максимальний тиск менший, але тривалість дії більша. Таке вантаження ближче до статичного і може бути небезпечніше для будівельних конструкцій, ніж інтенсивніше, але короткочасне навантаження при детонаційному вибуху.

 

3.3.1 Завдання

1. Навести  вихідні дані згідно зі своїм варіантом (таблиця 2.9) у вигляді таблиці 3.3.

 

Таблиця 3.3 – Форма таблиці для запису вихідних даних

Назва параметра, його позначення та розмірність	Значення параметра
Речовина
Маса речовини, що бере участь у вибуху G, т	2,51
Швидкість розповсюдження полум’я ω, м/с	230
Швидкість звуку в повітрі a0 , м/с	340
Коефіцієнт, що залежить від виду і способу зберігання речовин  χ	0,41

 

2. Визначити радіуси зон Li з надлишковим тиском у фронті ПУХ DРф = 40 кПа, DРф = 10 кПа, DРф = 3 кПа (індекс i дорівнює значенню надмірного тиску DРф).

3. Побудувати межі зон з надлишковим  тиском у фронті ПУХ DРф = 40 кПа, DРф = 10 кПа, DРф = 3 кПа (рис. 2.2)

 

 

3.3.2 Порядок виконання завдання

1. Визначають відносну швидкість  розповсюдження полум’я:

 

α = ω/a0.

(3.4)

 

α  = 230/340=0,68.

 

2. Визначають максимальний надлишковий  тиск:

 

(3.5)

 

Pmax=212,73* 0,682/1+0,68= 58,55 кПа.

 

3. За таблицею 3.2 визначають нижню концентраційну межу займання суміші СНПВ, %.

СНПВ=2,9%

4. За таблицею 3.2 визначають питому концентрацію стехіометричної суміші ССТХ, % .

ССТХ= 5,66%

5. Визначають ступень розширення  згорілих газів:

 

(3.6)

σ = 4+4*2,9/5,66= 6,049.

6. За таблицею 3.2визначають молекулярна маса речовини m, а.о.и.

m = 30.

7. Визначають радіус хмари згорілих газів при дефлаграційному вибуху:

 

(3.7)

 LH= 101,73* (0,41*6,049*2,51/30*2,9)0.333 = 42,23 м.

8. За таблицею 3.3  в залежності від значення параметра  α визначають коефіцієнти B і С.

Якщо необхідного значення α немає в таблиці, то коефіцієнти B і С розраховуються шляхом інтерполяції:

 

(3.8)

B= 0,467+ 0,497-0,467/0,8-0,7*(0,68-0,6)= 0,569 .

де α(б) і α(м) – відповідно найближче більше  та найближче менше  до α значення, що є у таблиці 3.3;

В(α(б) )  і В(α(м)) значення В, що відповідають відповідно α(б) і α(м).

 

 

(3.9)

C = 1,14+1,002-1,0015/0,8-0,7*(0,71-0,7) = 1,12 .

С(α(б) )  і С(α(м)) значення С, що відповідають відповідно α(б) і α(м).

 

9. Визначають  відстань від центру вибуху  до точки з заданим надлишковим тиском DРф (радіус зони):

 

(3.10)

L40= {1+(58,55/40-1)1/1,112*0,569-1/1,112}*36,46 = 66,83;

L10= 283,7;

L3= 853,45.

де індекс i дорівнює значенню надлишкового тиску DРф.

 

10. Будують межі зон з надлишковим  тиском у фронті ПУХ для дефлаграційного вибуху (рис. 3.2).

 

 

 

 

Рис.3.2 – Межі зон з надлишковим тиском у фронті ПУХ у разі дефлаграційного вибуху ГППС

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблиця 3.2 – Параметр r*i   в залежності від значення DРф

Pmax, кПа	Параметр r*i , м   в залежності від значення DРф, кПа
	100	50	10	3
500	1,32	1,94	5,43	12
900	1,8	2,88	7,6	19,17
1000	1,94	3	8	20

 

Таблиця 3.3 – Коефіцієнти В і С для обчислення надмірного тиску у фронті ударної хвилі у разі дефлаграційного вибуху

a	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0	1,1	1,2
В	0,588	0,567	0,687	0,546	0,467	0,595	0,497	0,362	0,476	0,432	0,257
С	1,146	1,146	1,0	1,048	1,14	1,115	1,002	1,061	1,149	1,09	1,004

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Оцінка обстановки  у разі вибухів твердих вибухових  речовин на потенційно небезпечних  обє'ктах.