Безопасность жизнедеятельности в условиях производства. Расчеты. Практикум. 2019
.pdf
31
В соответствии с принятыми условиями расстояние от наружной стены до контрольной точки ℓ = 4,5 м, высота верха окна над условной рабочей поверхностью h1 = 2,6 м.
На плане помещения (рис. 1.9) намечаем характерный разрез по оси симметрии светового проема.
Рис. 1.9. Наложение графика II А.М. Данилюка на план помещения
2 Определяем количество световых лучей, проникающих от неба в расчетную точку по высоте и ширине световых проемов, используя графики I и II инженера А.М. Данилюка.
График I накладываем на поперечный разрез помещения (см. рис. 1.8) так, чтобы нижняя горизонтальная линия графика совпала с условной рабочей поверхностью, а центр графика 0 – с расчетной точкой А. Подсчитываем количество лучей, проходящих через световой проем к расчетной точке n1 = 5.
Отмечаем номер полуокружности, проходящей через середину светопроема (точку С), N = 50.
График II накладываем на план помещения (см. рис. 1.9) так, чтобы вертикальная ось графика совместилась с линией характерного разреза, а горизонтальная линия, соответствующая номеру полуокружности, прохо-
32
дящей через точку С поперечного разреза, совпадала с осью светового проема.
Подсчитываем количество лучей, проходящих через световые проемы к расчетной точке:
n2 = 12 + 19 = 31.
3 По формуле (1.8) определяем геометрический КЕО, учитывающий прямой свет неба:
εб = 0,01(n1n2) = 0,01(5 · 31) = 1,55 %.
4Определяем коэффициент q, учитывающий неравномерную яркость облачного неба МКО. По табл. 1.10 при угловой высоте середины светового проема над условной рабочей поверхностью α = 18º q = 0,69.
5Определяем коэффициент r1, учитывающий отраженный свет при боковом освещении.
Средневзвешенный коэффициент отражения ограждающих конструкций ρср определяем по формуле (1.4)
|
|
|
|
S |
|
S |
|
|
|
S |
|
. |
|||
|
1 |
1 |
2 |
|
|
|
2 |
|
|
3 |
|
3 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
ср |
|
|
S S |
|
S |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
2 |
3 |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Площадь потолка S1 = Lп L = 5,75 · 5,5 = 31,6 м2.
Площадь стен S2 = 2(Lп + L)H = 2(5,75 + 5,5) · 3,8 = 85,5 м2.
Площадь пола S3 = S1 = 31,6 м2.
ρср = (0,7 · 31,6 + 0,5 · 85,5 + 0,3 · 31,6) / (31,6 + 85,5 + 31,6) = 0,5.
При отношениях В/h1 = 6,3/2,6 = 2,4, ℓ/В = 4,5/6,3 = 0,8, Lп/В = = 5,75/6,3 = 0,9 и ρср = 0,5 по табл. 1.6
r1 = 2,5.
6 Определяем общий коэффициент светопропускания светового проема τ0 по формуле (1.3):
τ0 = τ1 τ2 τ3 τ4 τ5.
Для заполнения светового проема принимаем стекло оконное листовое двойное τ1 = 0,8 (см. табл. 1.7), деревянные спаренные переплеты для общественных зданий τ2 = 0,75 (см. табл. 1.7).
Учитывая, что несущие конструкции здания не закрывают оконные проемы τ3 = 1, солнцезащитные устройства не предусмотрены τ4 = 1, отсутствует защитная сетка τ5 = 1:
τ0 = τ1 τ2 = 0,8 · 0,75 = 0,6.
7 Определяем коэффициент запаса КЗ, учитывающий загрязнение светопропускающего материала светового проема.
По табл. 1.4 для кабинетов и рабочих помещений при вертикальном остеклении принимаем КЗ = 1,2.
8 По формуле (1.9) определяем расчетное значение КЕО eрб в контрольной точке характерного разреза помещения:
33
e |
б |
|
р |
||
|
= εб q r1 τ0 / Kз = 1,55 · 0,69 · 2,5 · 0,6 / 1,2 = 1,3 %.
9 Определяем нормированное значение КЕО по формуле (1.9):
e |
min |
|
|
н |
|
= еN = енmN .
По табл. 1.13 номер группы административных районов по ресурсам светового климата, в которую входит Ростовская область, N = 5.
Нормированное значение КЕО с учетом характеристики (разряда) зрительной работы для помещений, в которых используются ПЭВМ,
ен = 1,5 % (см. табл. 1.12).
Коэффициент светового климата для пятой группы административных районов (N = 5) при ориентации окон на северо-восток по табл. 1.14 m5 = 0,8.
|
min |
= е5 = 1,5 · 0,8 = 1,2 %. |
н |
||
e |
|
|
10 Определяем отклонение расчетного значения КЕО eрб от нормиро-
ванного значения |
|
min |
: |
||||
н |
|
||||||
|
|
|
|
e |
|
|
|
|
е |
б |
– е |
min |
|||
|
|
|
|
||||
= |
р |
|
|
н |
|
||
|
|
е |
min |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
н |
|
|
|
· 100 %=
1,3 1,2 1,2
· 100 % = 8,3 % < 10 %.
Вывод: естественное освещение в помещении бухгалтерии соответствует требованиям СП 52.13330.2016 «Естественное и искусственное освещение. Актуализированная редакция СНиП 23-05-95*».
Задание на самостоятельную работу. Рассчитать боковое односто-
роннее естественное освещение в производственном помещении. Исходные данные в табл. 1.15.
Исходные данные принять по варианту в соответствии с порядковым номером фамилии студента в учебном журнале.
Указания к решению задачи
1 Выполнить предварительный расчет.
1.1Определить нормированное значение КЕО.
1.2Определить суммарную площадь световых проемов.
1.3Определить количество световых проемов.
1.4Вычертить в масштабе разрез и план помещения с указанием принятых световых проемов на формате А4.
2 Выполнить проверочный расчет.
2.1На разрезе помещения наметить контрольную точку.
2.2Определить с помощью графиков Данилюка количество лучей к контрольной точке на разрезе и плане помещения.
2.3Определить геометрический КЕО в контрольной точке.
2.4 Определить расчетное значение КЕО в контрольной точке.
34
2.5 Сравнить расчетное значение КЕО в контрольной точке с нормированным значением.
Таблица 1.15
Исходные данные к расчету естественного освещения
Ва- |
Город |
Разряд |
Размеры помещения, м |
|
Рассто- |
Высота |
|||
ри- |
|
зри- |
Длина, |
Шири- |
Глуби- |
|
Высо- |
яние L, |
верха |
ант |
|
тельных |
а |
на, в |
на, В |
|
та, Н |
м |
окна h, |
|
|
работ |
|
|
|
|
|
|
м |
1 |
Ростов н/Д |
IV |
16 |
10 |
10,5 |
|
3,5 |
9,5 |
2,6 |
2 |
Ростов н/Д |
VI |
10 |
6 |
6,5 |
|
3,6 |
5,5 |
2,6 |
3 |
Ростов н/Д |
III |
12 |
8 |
8,5 |
|
3,4 |
7,5 |
2,0 |
4 |
Ростов н/Д |
VII |
15 |
6 |
7 |
|
3,3 |
6 |
2,0 |
5 |
Таганрог |
IV |
11 |
8 |
8,5 |
|
3,2 |
7,5 |
2,0 |
6 |
Таганрог |
VI |
14 |
6 |
6,5 |
|
3,7 |
5,5 |
2,6 |
7 |
Таганрог |
VIIIа |
13 |
7 |
7,5 |
|
3,9 |
6,5 |
2,6 |
8 |
Таганрог |
IV |
18 |
10 |
11 |
|
4,0 |
10 |
2,6 |
9 |
Астрахань |
IV |
20 |
12 |
12,5 |
|
4,2 |
11,5 |
2,6 |
10 |
Астрахань |
VI |
10 |
8 |
8,5 |
|
4,5 |
7,5 |
2,6 |
11 |
Астрахань |
VIIIа |
12 |
6 |
6,5 |
|
3,9 |
5,5 |
2,6 |
12 |
Астрахань |
IV |
15 |
8 |
8,5 |
|
3,7 |
7,5 |
2.6 |
13 |
Волгоград |
VI |
11 |
6 |
6.5 |
|
3,2 |
5,5 |
2,0 |
14 |
Волгоград |
VII |
14 |
8 |
9 |
|
3,3 |
8 |
2,0 |
15 |
Волгоград |
VIIIа |
13 |
10 |
10,5 |
|
3,4 |
9,5 |
2,0 |
16 |
Волгоград |
IV |
18 |
12 |
12,5 |
|
3,6 |
11,5 |
2,6 |
17 |
С.Петербур |
V |
20 |
15 |
15,5 |
|
3,5 |
14,5 |
2,6 |
|
г |
|
|
|
|
|
|
|
|
18 |
С.Петербур |
VI |
24 |
15 |
16 |
|
3,9 |
15 |
2,6 |
|
г |
|
|
|
|
|
|
|
|
19 |
С.Петербур |
VII |
16 |
10 |
10,5 |
|
4,0 |
9,5 |
2,6 |
|
г |
|
|
|
|
|
|
|
|
20 |
С.Петербур |
IV |
10 |
9 |
9,5 |
|
4,1 |
8,5 |
2,6 |
|
г |
|
|
|
|
|
|
|
|
21 |
Москва |
VI |
12 |
10 |
10,5 |
|
4,5 |
9,5 |
2,6 |
22 |
Москва |
IV |
15 |
10 |
11 |
|
3,7 |
10 |
2,6 |
23 |
Москва |
V |
14 |
9 |
9,5 |
|
3,3 |
8,5 |
2,0 |
24 |
Москва |
IV |
18 |
12 |
12,5 |
|
3,4 |
11,5 |
2,0 |
25 |
Краснодар |
VII |
20 |
15 |
15,5 |
|
3,5 |
14,5 |
2,6 |
Примечание:
Коэффициенты отражения принять: потолка ρп = 0,7, стен ρст = 0,5, пола ρпол = 0,3. Противостоящих зданий нет.
Недостающие данные принять самостоятельно.
35
2 ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ПОСЛЕДСТВИЙ ХИМИЧЕСКОЙ АВАРИИ НА ХИМИЧЕСКИ ОПАСНОМ ОБЪЕКТЕ И ТРАНСПОРТЕ
2.1 Общие положения
Масштабы заражения АХОВ в зависимости от их физических свойств и агрегатного состояния рассчитываются для первичного и вторичного облака:
–для сжиженных газов – отдельно для первичного и вторичного;
–для сжатых газов – только для первичного;
–для ядовитых жидкостей, кипящих выше температуры окружающей среды, – только для вторичного [5].
Исходные данные для прогнозирования масштабов заражения АХОВ:
–общее количество АХОВ на объекте и данные о размещении их запасов в технологических емкостях и трубопроводах;
–количество АХОВ, выброшенных в атмосферу, и характер их разлива на подстилающие поверхности («свободно», «в поддоне» или «в обваловку»);
–высота поддона или обваловки складских емкостей;
–метеорологические условия: температура воздуха, скорость ветра на высоте 10 м (на высоте флюгера), степень вертикальной устойчивости воздуха;
При заблаговременном прогнозировании масштабов заражения на случаи производственных аварий в качестве исходных данных рекоменду-
ется принимать: выброс АХОВ (Qo) – количество АХОВ в максимальной по объему емкости (технологической, складской, транспортной и др.), метеорологические условия – инверсия, скорость ветра 1 м/с.
Для прогноза масштаба заражения непосредственно после аварии должны браться конкретные данные о количестве выброшенного (разлившегося) АХОВ и реальные метеоусловия.
Внешние границы заражения АХОВ рассчитываются по пороговой токсодозе при ингаляционном воздействии на человека.
Принятые допущения
Толщина слоя жидкости АХОВ, разлившейся свободно на подстилающей поверхности, принимается равной 0,05 м по всей площади разлива; для АХОВ, разлившихся в поддон или обваловку, определяются следующим образом:
а) при разливах из емкостей, имеющих самостоятельный поддон (обваловку):
h = H – 0,2, |
(2.1) |
где Н – высота обваловки, м; б) при разливах из емкостей, расположенных группой, имеющих об-
щий поддон (обваловку):
36
h
Q0 F d
,
(2.2)
где Q0 – количество выброшенного (разлившегося) при аварии вещества, т; d – плотность АХОВ, т/м3;
F – реальная площадь разлива в поддон (обваловку), м2.
Предельное время пребывания людей в зоне заражения и продолжительность сохранения неизменными метеорологических условий (степени вертикальной устойчивости атмосферы, направления и скорости ветра) составляет 4 часа. По истечении указанного времени прогноз обстановки уточняется.
При авариях на газопроводах и продуктопроводах выброс АХОВ принимается равным максимальному количеству АХОВ, содержавшемуся в трубопроводе между автоматическими отсекателями, например, для аммиакопроводов.
Аварийное химически опасное вещество (АХОВ) – это химическое вещество, применяемое в экономическом хозяйстве, которое при выливе или выбросе может приводить к загрязнению воздуха на уровне поражающей концентрации.
Зона заражения АХОВ – территория, на которой концентрация АХОВ достигает значений, опасных для жизни людей.
Под прогнозированием масштаба заражения АХОВ понимается определение глубины и площади заражения АХОВ.
Под аварией понимается нарушение технологических процессов на производстве, повреждение трубопроводов, емкостей, хранилищ, транспортных средств, приводящих к выбросу АХОВ в атмосферу в количествах, которое может вызвать массовое поражение людей и животных.
Под разрушением химически опасного объекта следует понимать ре-
зультат катастроф и стихийных бедствий, приведших к полной разгерметизации всех емкостей и нарушению технологических коммуникаций.
Химически опасный объект экономического хозяйства – объект, при аварии и разрушении которого могут произойти массовые поражения людей, животных и растений аварийно химически опасными веществами.
Первичное облако – облако АХОВ, образующееся в результате мгновенного (2–3 минуты) перехода в атмосферу части АХОВ из емкости при ее разрушении.
Вторичное облако – облако АХОВ, образующееся в результате испарения разлившегося вещества с подстилающей поверхности.
Пороговая токсодоза – ингаляционная, токсодоза, вызывающая начальные симптомы поражения.
Под эквивалентным количеством АХОВ понимается такое количе-
ство хлора, масштаб заражения которым при инверсии эквивалентен масштабу заражения данной степени вертикальной устойчивости атмосферы количеством АХОВ, перешедшим в первичное (вторичное) облако.
37
Площадь зоны фактического заражения АХОВ – площадь террито-
рии, в пределах которой под воздействием изменения направления ветра может перемещаться облако АХОВ.
2.2 Прогнозирование глубины зоны заражения АХОВ
Расчет зоны заражения АХОВ ведется (на основании методики РД 52.04.253-90 «Методика прогнозирования масштабов заражения сильнодействующими ядовитыми веществами при авариях (разрушениях) на химически опасных объектах и транспорте») с помощью данных, приведенных в табл. 2.2–2.6.
2.2.1 Определение количественных характеристик выброса АХОВ
Количественные характеристики выброса АХОВ для расчета масштабов заражения определяются по их эквивалентным значениям:
а) определение эквивалентного количества вещества в первичном облаке.
Эквивалентное количество Qэ1 (т) вещества в первичном облаке определяется по формуле:
Qэ1 = K1 · K3 · K5 · K7 · Q0, |
(2.3) |
где K1 – коэффициент, зависящий от условия хранения АХОВ (табл. 2.4; для сжатых газов К1 = 1);
К3 – коэффициент, равный отношению пороговой токсодозы хлора к пороговой токсодозе другого АХОВ (см. табл. 2.4).
К5 – коэффициент, учитывающий степень вертикальной устойчивости атмосферы; для инверсий принимается равным 1, для изотермии – 0,23, для конвекции – 0,08;
Q0 – количество выброшенного (разлившегося) при аварии вещества, т. При авариях на хранилищах сжатого газа Q0 рассчитывается по фор-
муле: |
|
Q0 = Vx · d, |
(2.4) |
где Vx – объем хранилища, м3;
d – плотность АХОВ, т/м3 (табл. 2.4).
При авариях на газопроводе Q0 рассчитывается по формуле:
Q |
|
n d V |
|
r |
|||
|
|
||
0 |
|
100 |
|
|
|
,
(2.5)
где n – содержание АХОВ в природном газе; d – плотность АХОВ, т/м3 (табл. 2.4);
Vr – объем секций газопровода между автоматическими отсекателями.
При определении величины Qэ1 для сжиженных газов, не вошедших в табл. 2.4, значение коэффициента К7 принимается равным 1, а коэффициент K1 рассчитывается по соотношению:
38
К |
С |
р |
Т |
, |
(2.6) |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|||
|
Н |
|
||||
|
исп |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
где Ср – удельная теплоемкость жидкого АХОВ, кДж/(кг·°С); Т – разность температур жидкого АХОВ до и после разрушения ем-
кости, °С; Нисп – удельная теплота жидкого АХОВ при температуре испаре-
ния, кДж/кг;
б) определение эквивалентного количества вещества во вторичном облаке. Эквивалентное количество вещества во вторичном облаке рассчитывается по формуле:
|
1 К1 К2 |
|
|
Q |
|
|
|
Qэ2 |
К3 К4 |
К5 |
0 |
|
, |
(2.7) |
|
|
|||||||
|
|
|
h d |
|
|
||
где К2 – коэффициент, зависящий от физико-химических свойств АХОВ
(см. табл. 2.4);
К4 – коэффициент, учитывающий скорость ветра (табл. 2.5);
Кб – коэффициент, зависящий от времени N, прошедшего после начала аварии; значение коэффициента Кб определяется после расчета продолжительности Т (ч) испарения вещества: К6 = N0,8 при N < T; К6 = Т0,8 при N T; при Т < 1 ч Кб принимается для 1 ч;
d – плотность АХОВ, т/м3 (см. табл. 2.4); h – толщина слоя для АХОВ, м.
При определении Qэ2 для веществ, не вошедших в табл. 2.4, значение
коэффициента К7 принимается равным 1, а коэффициент К2 |
определяется |
||
по формуле: |
|
||
К2 = 8,1 · 10-6 · р · |
|
, |
(2.8) |
М |
|||
где р – давление насыщенного пара вещества при заданной температуре воздуха;
М – молекулярная масса вещества.
2.2.2 Расчет глубины зоны заражения при аварии на химически опасном объекте
Расчет глубины зоны заражения первичным (вторичным) облаком АХОВ при авариях на технологических емкостях, хранилищах и транспорте ведется с использованием табл. 2.3 и 2.6. Порядок нанесения зон заражения на карту (схему) изложен в п. 2.6.
В табл. 2.3 приведены максимальные значения глубины зоны заражения первичным (Г1) или вторичным (Г2) облаком АХОВ, определяемые в зависимости от эквивалентного количества вещества и скорости ветра. Полная глубина зоны заражения Г (км), обусловленная воздействием первичного и вторичного облака АХОВ, определяется:
Г = Г' + 0,5 · Г", |
(2.9) |
где Г' – наибольший, Г" – наименьший из размеров Г1 |
и Г2. |
39
Полученное значение сравнивается с предельно возможным значе-
нием Гп, определяемым по формуле: |
|
Гп = N · v, |
(2.10) |
где N – время от начала аварий;
v – скорость переноса переднего фронта зараженного воздуха при данной скорости ветра и степени вертикальной устойчивости воздуха, км/ч (табл. 2.6).
За окончательную расчетную глубину зоны заражения принимается меньшее из двух сравниваемых между собой значений.
2.2.3 Расчет глубины зоны заражения при разрушении химически опасного объекта
В случае разрушения химически опасного объекта при прогнозировании глубины зоны заражения рекомендуется брать данные на одновременный выброс суммарного запаса АХОВ на объекте и следующие метеорологические условия: инверсия, скорость ветра 1 м/с.
Эквивалентное количество АХОВ в облаке зараженного воздуха определяется аналогично рассмотренному в п. 2.2.2 методу для вторичного облака при свободном разливе. При этом суммарное эквивалентное количество рассчитывается по формуле:
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Q |
|
Q |
20 К |
4 |
К |
5 |
|
|
K |
2i |
K |
3i |
K |
6i |
K |
7i |
|
i |
, |
|
Э |
|
|
|
|
|
|
|
|
di |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
i 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(2.11)
где К2i – коэффициент, зависящий от физико-химических свойств i-гo АХОВ;
К3i – коэффициент, равный отношению пороговой токсодозы хлора к пороговой токсодозе i-гo АХОВ;
К6i – коэффициент, зависящий от времени пошедшего после разрушения объекта;
K7i – поправка на температуру i-гo АХОВ; Qi – запасы i-го АХОВ на объекте;
di – плотность i-го АХОВ, т/м3.
2.3 Определение площади зоны заражения
Площадь зоны возможного заражения для первичного (вторичного) облака АХОВ определяется по формуле:
Sв = 8,72 · 10–3 · Г2 ·φ, |
(2.12) |
где Sв – площадь зоны возможного заражения АХОВ км2; Г– глубина зоны заражения, км;
φ – угловые размеры зоны возможного заражения (табл. 2.1). Площадь зоны фактического заражения Sф (км2) рассчитывается по
формуле:
40 |
|
Sф = К8 · Г2 · N0,2, |
(2.13) |
где К8 – коэффициент, зависящий от степени вертикальной устойчивости воздуха, принимается равным: 0,081 при инверсии; 0,133 при изотермии;
0,235 при конвекции;
N – время, прошедшее после начала аварий, ч.
Таблица 2.1
Угловые размеры зоны возможного заражения АХОВ в зависимости от скорости ветра
............Скорость ветра V, м/с |
<0,5 |
0,6–1 |
1,1–2 |
>2 |
|
|
|
|
|
φ, градусы |
360 |
180 |
90 |
45 |
|
|
|
|
|
2.4 Определение времени подхода зараженного воздуха к объекту
ипродолжительности поражающего действия АХОВ
2.4.1Определение времени подхода зараженного воздуха к объекту
Время подхода облака АХОВ к заданному объекту зависит от скорости переноса облака воздушным потоком и определяется по формуле:
t
|
x |
|
|
||
|
,
(2.14)
где х – расстояние от источника заражения до заданного объекта, км;
v – скорость переноса переднего фронта облака зараженного воздуха,
км/ч.
2.4.2 Определение продолжительности поражающего действия АХОВ
Продолжительность поражающего действия АХОВ определяется временем его испарения с площади разлива.
Время испарения Т (ч) АХОВ определяется по формуле:
T |
|
h d |
, |
||
|
k |
|
k |
||
k |
2 |
4 |
7 |
||
|
|
|
|||
где h – толщина слоя АХОВ, м; d – плотность АХОВ, г/м3; k2 , k4 , k7 коэффициенты.
2.5 Пример расчета
(2.15)
Произошло разрушение цистерны с аммиаком массой 50 т. Время аварии 14:00. Температура окружающей среды 20 °С. Погода – переменная облачность. Скорость приземного ветра 3 м/с. Определить зону заражения
(З.З.).
Исходные данные: Q0 = 50 T; t = 14:00; t = 20 C; Vпр. = 3 м/с.
З.З. – ?