- •Введение
- •Часть 1. Безопасность труда на производстве Раздел 1. Организационные основы безопасности труда Глава 1. Основы управления безопасностью труда 1.1. Общие сведения
- •1.2. Расчет численности службы охраны труда на предприятии
- •1.3. Организация профессионального отбора
- •1.5. Оценка состояния безопасности труда
- •1.6. Паспортизация санитарно-бытовых помещений
- •1.7. Расчет экономических последствий травматизма
- •1.7.1. Травма с временной утратой трудоспособности
- •1.7.2. Травма с возможным инвалидным исходом
- •1.7.3. Травма с летальным исходом
- •1.8. Расчет доплат за вредные и тяжелые условия труда
- •1.9. Расчет экономической эффективности мероприятий по охране труда
- •Раздел 2. Производственная санитария
- •Глава 2. Отопление производственных помещений
- •2.1. Общие сведения
- •2.2. Классификация систем отопления
- •2.3. Расчет водяного (правового) отопления
- •2.4. Упрощенный расчет водяного (парового) отопления
- •2.5. Расчет калориферного отопления
- •Глава 3. Вентиляция производственных помещений 3.1 Общие сведения
- •3.2. Классификация систем вентиляция
- •3.3. Расчет вентиляции по коэффициенту кратности воздухообмена
- •3.5. Расчет вентиляции для удаления избытков тепла
- •3.6. Расчет вентиляции для удаления избытков влаги
- •3.7. Расчет естественной вентиляции
- •3.8. Расчёт местной вентиляции
- •3.9. Расчёт механической общеобменной вентиляции
- •Глава 4. Производственное освещение 4.1. Общие сведения
- •4.3. Расчет естественного освещения по световому коэффициенту
- •4.4. Расчёт естественного бокового освещения по минимальному коэффициенту естественной освещённости
- •4.5. Расчёт естественного верхнего освещения по минимальному коэффициенту естественной освещённости
- •4.6. Расчет искусственного освещения лампами накаливания методом светового потока
- •4.7. Расчет искусственного освещения люминесцентными лампами методом светового потока
- •4.8. Расчет искусственного освещения методом удельной мощности
- •Глава 5. Электромагнитные излучения 5.1. Общие сведения
- •5.2. Нормирование электромагнитных излучений
- •5.3. Основные характеристики электромагнитных излучений
- •5.4. Расчет технических средств защиты от тепловых излучений
- •Глава 6. Производственный шум 6.1. Общие сведения
- •6.2. Классификация и основные характеристики шума
- •6.3. Расчет суммарного уровня шума
- •6.4. Расчет требуемого снижения шума
- •6.5. Звукопоглощение
- •6.6. Звукоизоляция
- •6.7. Расчет глушителей шума
- •Глава 7. Производственная вибрация 7.1. Общие сведения
- •7.2. Классификация и основные характеристики вибрации
- •7.3. Виброизоляция
- •7.4. Расчет резиновых виброизоляторов
- •7.5. Расчет пружинных изоляторов
- •7.6. Расчет виброгасяших оснований
- •7.7. Вибропоглощение
- •Раздел 3. Безопасность технических систем
- •Глава 8. Основы электробезопасности
- •8.1. Общие сведения
- •8.2. Расчет тока через человека при однофазном включении в сеть
- •8.3. Расчет тока через человека при двухфазное включение в сеть
- •8.4. Расчет тока через человека при включении в сеть в аварийном режиме
- •8.5. Расчет тока через человека при включении под напряжение шага
- •8.8. Расчет напряжения прикосновения
- •8.7.2. Расчет защитного зануления
- •8.7.3. Расчет и выбор плавких вставок
- •Глава 9. Защита от атмосферного электричества 9.1. Основные характеристики грозовой деятельности
- •9.2. Классификация здании и сооружении ни по устройства молниезащиты
- •9.3. Зоны защиты молниеотводов
- •9.4. Расчет одиночного стержневого молниеотвода
- •9.6. Двойной стержневой молниеотвод разной высоты
- •9.7. Многократный стержневой молниеотвод
- •9.8. Одиночный тросовый молниеотвод
- •9.9. Расчет молниезащиты при установке молниеотвода на объекте защиты
- •Глава 10. Обеспечение безопасности транспортных работ
- •10.1. Общие сведения
- •10.2. Требования к проездам, помещениям и площадкам для размещения машин
- •10.3. Устойчивость мобильных машин к опрокидыванию
- •10.4. Расчет тормозного пути мобильной машины
- •Глава 11. Обеспечение безопасности при эксплуатации грузоподъемных машин и механизмов
- •11.1. Общие сведения
- •11.2. Техническое освидетельствование грузоподъемных машин
- •11.3. Определение опасной зоны грузоподъемных машин
- •Раздел 4. Взрывопожарная безопасность
- •Глава 12. Очаг поражения при пожаре
- •12.1. Общие сведения
- •12.2. Факторы, определяющие пожарную опаность
- •12.3. Оценка пожарной обстановки
- •12.4. Расчет средств пожаротушения
- •12.5. Противопожарное водоснабжение
- •12.6. Определение категории взрывопожарной опасности производств
- •12.7. Расчет параметров эвакуации людей и животных
- •Глава 13. Очаг поражения при взрыве 13.1. Общие сведения
- •13.2. Взрыв топливовоздушных, газовоздушных смесей
- •13.3. Взрыв пылевоздушных смесей
- •105 Па. Объем котла равен 320 м3.
- •Часть 2. Безопасность жизнедеятельности в чрезвычайных ситуациях
- •Раздел 5. Природные опасности и стихийные бедствия Глава 14. Природные опасности
- •14.1. Общие сведения
- •14.2. Природные пожары
- •14.3. Очаг поражения при природных пожарах
- •Глава 15. Стихийные бедствия 15.1. Общие сведения
- •15.2. Стихийные бедствия в литосфере
- •15.3. Очаг поражения при землетрясении
- •15.4. Стихийные бедствия в атмосфере
- •15.5. Очаг поражения при ураганах
- •15.6. Стихийные бедствия в гидросфере
- •15.7. Очаги поражения стихийных бедствий в гидросфере
- •Раздел 6. Очаги поражения при применении оружия Глава 16. Современные средства поражения 16.1. Общие сведения
- •16.2. Очаг поражения при взрыве взрывчатых веществ
- •Глава 17. Очаг ядерного поражения
- •17.1. Общие сведения
- •17.3. Поражающее действие светового излучения
- •17.4. Радиоактивное заражение местности
- •17.5. Поражающее действие электромагнитного импульса
- •Глава 18. Очаг химического поражения 18.1. Общие сведения
- •18.2. Оценка обстановки в очаге химического поражения
- •Глава 19. Очаг бактериального поражения 19.1. Общие сведения
- •19.2. Оценка обстановки в очаге бактериологического поражения
- •Раздел 7. Техногенные аварии и катастрофы
- •Глава 20. Аварии на радиационно-опасных объектах
- •20.1. Общие сведения
- •20.2. Оценка радиационной обстановки после аварии на роо
- •Глава 21. Аварии на химически опасных объектах 21.1. Общие сведения
- •21.2. Методика оценки химической обстановки при авариях на хоо
- •21.3. Прогнозирование химической обстановки
- •Глава 22. Гидродинамические аварии 22.1. Общие сведения
- •22.2. Методика оценки воздействия гидродинамических аварий
- •Раздел 8. Защита населения и повышение устойчивости объекта при чрезвычайных ситуациях
- •Глава 23. Защита населения в чрезвычайных ситуациях 23.1. Оповещение, эвакуация и рассредоточение
- •23.2. Защитные сооружения
- •23.3. Режимы защиты населения
- •23.4. Специальная обработка
- •Глава 24. Повышение устойчивости объектов к чрезвычайным ситуациям
- •24.1. Общие сведения
- •24.2. Методика оценки устойчивости отраслей экономики
- •24.3. Методика оценки устойчивости персонала
- •Глава 25. Количественная оценка опасностей 25.1. Понятие о риске. Расчет риска
- •25.2. Вероятностный расчёт чрезвычайного происшествия
- •25.3. Методика расчета средств безопасности
13.3. Взрыв пылевоздушных смесей
При образовании пылевоздушных смесей возможность взрыва определяется нижним концентрационным пределом взрываемости (НКПВ) С. НКПВ рассчитывается по формуле (кг/м )
C = 800/Qv, (13.12)
где Qv~ теплота взрыва, кДж/кг (табл. 13.5).
Таблица 13.5 - Физико-химические свойства пыли [24]
292
Наименование пыли |
нкпв С, кг/м3 |
Максимальное давление взрыва ±тах, Klla |
Удельная теплота сгорания Qy кДж/кг |
Антрацитовая |
0,023 |
620 |
З2.. .36х103 |
Торфяная |
0,08 |
500 |
10,5х103 |
Печная (сажа) |
0,04 |
480 |
15,7...28,4х103 |
Мучная |
0,047 |
710 |
16,8х103 |
Древесная: сосновая |
0,053 |
620 |
15,4х103 |
-еловая |
0,038 |
620 |
20,4x103 |
Сера |
0,007 |
540 |
111x103 |
Сахарная |
0,01 |
640 |
80x103 |
Массу пыли в тротиловом эквиваленте Q' определяется по формуле (кг)
Q' = ZMa, (13.13)
где Z - коэффициент участия пыли во взрыве в воздухе (Z = 0,02... 0,1): М - масса пыли, кг;
а - тротиловый эквивалент, определяемый по формуле (13.2). Избыточное давление при взрыве пыли в воздухе можно рассчитать по формуле (13.5).
При взрыве в помещении избыточное давление рассчитывают по формуле (кПа)
(13.14)
где М - масса пыли, кг;
Qv - теплота сгорания пыли, Дж/кг (табл. 13.5); Ро — начальное давление в помещении, кПа (Ро=101 кПа) Z - коэффициент участия пыли во взрыве в помещении (2 = 0,5); V — объем помещения, м ;
р — плотность воздуха до взрыва; кг/м (р = 1,2... 1,25 кг/м ); С - теплоёмкость воздуха, кДж/кг-К (С =1,01 кДж/кг-К); То - начальная температура в помещении, °С;
Кн - коэффициент, учитывающий негерметичность оборудования, помещения (Кн = 3).
Радиус зон разрушения (полных, сильных, средних, слабых) при взрыве ПВС определяют из выражения (м)
к-w
(13.15)
где К - константа разрушений (для зоны полных разрушений К1 =4,7; для
293
сильных - К2 =6,4; для средних - К3 =8,2; для слабых - К4 =13,5)
Q' — масса пыли в тротиловом эквиваленте, определяемая из выражения (13.13).
Критическая масса пыли Мкр, при которой возможен взрыв, определяется по формуле (кг)
Mkp=CV, (13.16)
где С - НКПВ, кг/м3 (табл. 13.5);
V — объем помещения, м3 . Время накопления взрывоопасного количества пыли (дней)
te3p=MK/Mcym (13.17)
где Мсут - количество пыли, которое накапливается за сутки, кг. Радиус разброса продуктов взрыва Л определяется по формуле (м)
После разрушения здания, резервуара образуется воздушная ударная волна и поле осколков.
Энергия взрыва в помещении равна (Дж)
Е = Еуд.в + Еоск (13.19)
где Еуд.в - энергия, идущая на образование ударной волны, Еуд.в = 0,6 Е;
оск - энергия, идущая на разлет осколков, Еоск = 0,4 Е. Дальность разлета осколков в безвоздушном пространстве можно определить по формуле (м)
2
(13.20) где Vo - начальная скорость полета осколков,
U2o=(2z-P-M-Qv)/Mo
где z — коэффициент участия пыли во взрыве в помещении (г = 0,5); Р - доля энергии на разлет осколков ($ = 0,4); М - масса горючего вещества, г; QV - теплота взрыва, Дж/кг; Мо - суммарная масса осколков, равная массе резервуара, здания, кг.
Пример 13.2. В помещении пилорамы объемом 5000 м3 за сутки накапливается 500г еловой пыли. Определить время накопления взрывоопасной концентрации пыли и последствия взрыва пылевоздушной смеси.
294
Решение. По табл. 13.5 находим теплоту сгорания еловой пыли QV = 20,4x103 кДж/кг.
Принимаем температуру внутри помещения равной 20°.
Используя формулы (13.12) и (13.16), рассчитываем критическую массу пыли, при которой возможен взрыв
Мкр=О V = (800 • V)/<QV = (800- 5000) / 20,4x103 = 196 кг
Определяем время накопления взрывоопасной концентрации пыли по формуле
tвзр=Мкр/Мсут =196/0,5= 392 дня
Взрыв пылевоздушной смеси произойдет, когда фактическая концентрация пыли Рф будет больше НКПВ.
Определим фактическую концентрацию пыли Рф
Рф = MJV = 196/5000 = 0,04 кг/м
По таблице 13.5 найдем НКПВ еловой пыли С = 0,038 кг/м. Определим по формуле (13.14) избыточное давление взрыва ПВС
№ = M-Qr-P,- = 196-20,4-1ОЧ01-0,5 =ф V-p-T0-KH 5000 -1,2 -293-3
По табл. 13.3 определим результат воздействия такого избыточного давления на здание - здание разрушено и не подлежит восстановлению при 33 и более кПа.
Рассчитаем по формуле (13.18) радиус разброса продуктов взрыва в помещении
R= 3^/15000 V 2л: 3 2-3,14
Вывод. Разброс продуктов взрыва ПВС в цехе произойдет в радиусе 13,3 м. Избыточное давление взрыва разрушит здание цеха.
Пример 13.3. Определить избыточное давление во фронте ударной волны на расстоянии 50м и дальность полета осколков при взрыве ПВС в деревообрабатывающем цехе объемом 5000 м3 . Суммарная масса стен, перекрытий 500 т.
Масса взорвавшейся пыли 200 кг.
Решение. Определим массу пыли в тротиловом эквиваленте Q' по форму-
ле(13.13)
Q' = Z-M-a =0,5х200х20,4хЮ3/4,52 хЮ3 = 451кг
295
На образование ударной волны идет доля энергии, поэтому вводим коэффициент 0,6 при расчете избыточного давления взрыва на расстоянии 50м по
формуле (13.3).
АРф = 95• 30,6• Q'/R + 390• ф,62 -Q'2 /R2 +1300-0,6-Q'/R3 АРф=95-з/0,6-451/50 + 390-^0,62-4512/502+1300-0,6-451/503=2кЯ<я
По табл. 13.3 определим характер разрушений - средние. Дальность разлета осколков в безвоздушном пространстве рассчитаем по формуле (13.20), определив предварительно начальную скорость полета осколков
uo = (2z(3MQv)/M0 = (2х0,5х0,4х200х20,4хЮ')/500000 = 3264 м2/с2 Lmax = D02 /g = 3264 / 9,81 = 333 м
Вывод. Дальность полета осколков при взрыве ПВС 333м. 13.4. Взрыв емкостей (сосудов) под давлением
Работа установок и сосудов, находящихся под давлением, в результате нарушения их герметичности (из-за недостаточной прочности или устойчивости режимов эксплуатации) может сопровождаться взрывами.
К установкам и сосудам, работающим под давлением, относятся водогрейные и паровые котлы, автоклавы, компрессоры, холодильные установки, ресиверы, теплообменники, трубопроводы, баллоны.
Автоклав - аппарат для проведения процессов при нагреве и под давлением выше атмосферного. Компрессор - устройство для сжатия и подачи воздуха или другого газа под давлением. Ресивер - сосуд для скапливания газа, пара, поступающего в него, и расходуемого через трубы меньшего сечения, предназначенный для сглаживания колебаний давления. Трубопроводы - устройства для транспортировки жидкостей и газов, условно подразделяются на трубопроводы низкого давления до 100 МПа и высокого давления - выше 100 МПа. Баллоны - устройства для хранения и перевозки сжатых, сжиженных и растворенных газов, могут быть высокого и низкого давления (стандартные баллона вместимостью 40 л при давлении газа 12,5-15 МПа). Сосуды - стационарные и передвижные устройства, предназначенные для хранения транспортировки сжиженных газов (цистерны, бочки, сосуды Дьюара с вакуумной термоизоляцией).
Взрыв емкостей, находящихся под давлением, относится к группе физических взрывов, при которых при разрушении емкости происходит быстрое расширение газа и образование ударной волны и поля осколков. Наиболее частые причины взрывов: падение резервуара, разрыв швов, нарушение правил эксплуатации и др.
Энергия взрыва сосуда под давлением (Дж) определяется по формуле [24]
296
r-\
1-
W
•>
(13.21)
где Рг - давление пара (газа) в емкости, Па; Р0 - атмосферное давление, Па; V0 - объем емкости, м3 ,
у - значение показателя адиабаты (у = 1,4 - воздух, водород, оксид углерода, азот, кислород; у = 1,24 - ацетилен; у = 1,3 - метан, углекислый газ; у = 1,36 - хлор; у = 1,35 - пары воды; у = 1,29 - сернистый газ; у = 1,67 -аргон, гелий; у = 1,34 - сероводород).
Масса эквивалентного заряда определяется по формуле (кг)
Q'= 0,6 Е / Qtht, (13.22)
где QТНТ - теплота сгорания тринитротолуола, кДж/кг (QTht=4,52-103 к Д ж/кг).
Избыточное давление взрыва емкости под давлением (кПа) рассчитывается по формуле (13.3) М.В. Садовского.
Дальность полета осколков (максимальная) рассчитывается по формуле (м)
max
(13.23)
Пример 13.4. Определить степень разрушения одноэтажных деревянных и многоэтажных кирпичных зданий, расположенных на расстоянии 100 м от эпицентра взрыва парового котла, находящегося под давлением Рг = 22-10 Па, Р0 =